JPH0638892B2 - 硫化水素汚染ガス流から硫化水素を除去する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硫化水素汚染ガス流から硫化水素を除去する方
法に関する。

木材のパルプ化、天然ガスおよび原油の製造および石油
精製などの化学および工業的方法において生じる廃ガス
中に含まれる硫化水素は、悪臭を有し、植物および塗装
表面に損害を与え、そして野生生物および人類に危険な
健康をもたらすことは周知である。政府施行の規則は、
硫化水素をほとんど全て除去することを要求しているあ
る地域において、大気中に放出することのできる硫化水
素の量についてさらに低い許容値を課している。

一般に、廃ガス中の硫化水素の絶対量はそれほど高くな
い。例えば、クラフトパルプ工程からのパルプ廃液に由
来する排ガスは約５００ないし２０００ppm の硫化水素
を含んでいる。しかし、硫化水素の臭いは０．０１ ppm
と低い濃度でも人が感じる。こうして、硫化水素を除去
する方法は非常に効率的でなければならない。

二酸化炭素もまたガス流中に硫化水素とともに見出され
る。しかし、硫化水素のみを除去して二酸化炭素を除去
せず、それにより硫化水素を除去する溶液の不必要な消
費を避けることが望ましい。

過去において、アルカリナトリウムなどのアルカリ液体
を用い、そして約０．０２秒という非常に短かい接触時
間を維持することによりガス流から硫化水素を選択的に
除去できることは知られている（米国特許第２，７４
７，９６２号）。また、アルカリ溶液を廃ガスの流れに
向流噴霧して硫化水素を除去することも知られている
（米国特許第２，０８３，２１３号および“サワーガス
からＨＳの選択吸収”、石油技術協会、論文第７９７
２、アメリカ インステイテュート オブ マイニン
グ、メタルーギカル アンド ペテロレウム エンジニ
アへ１９７９年著作権、カリフオルニア州ベンチユーラ
で１９７９年４月１８〜２０日に開催された石油技術協
会のカルフオルニア地方会議にて発表）。

ＥＰ−Ａ−８６９１９において、本発明者等はスタテイ
ツク ミキサー内でガス流を多価金属キレート溶液と接
触させて硫化水素を元素硫黄に酸化することによりガス
流から硫化水素を選択的に除去する方法を述べている。
多価金属は鉄、銅、マンガン、鉛、水銀、パラジウム、
白金、タングステン、ニツケル、クロム、コバルト、バ
ナジウム、チタン、タンタル、ジルコニウム、モリブデ
ンおよび錫、好ましくは鉄、銅、およびマンガン、およ
び最も好ましくは鉄から選ぶことができる。キレート剤
は米国特許第３，５８０，９５０号に開示されているよ
うにグリシン、シグリシン（アミノ二酢酸）、ニトリロ
三酢酸、２−ヒドロキシアルキルグリシン、ジ−ヒドロ
キシアルキルグリシンおよびヒドロキシエチルまたはヒ
ドロキシプロピルジグリシンなどの２−ヒドロキシアル
キルアミンまたはアンモニアから誘導したアミノ酢酸
類；エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、１，２
−プロピレンジアミンおよび１，３−プロピレンジアミ
ンから誘導されるアミノ酢酸、例えばEDTA、２−ヒドロ
キシＥＤＴＡ、およびジエチレントリアミン五酢酸；環
状１，２−ジアミンのアミノ酢酸誘導体、例えば１，２
−ジアミノジクロヘキサン−Ｎ、Ｎ−四酢酸、およびポ
リアミノ酢酸のアミド；から選ぶことができる。ＥＤＴ
Ａは特に好ましい。この先願において、二酸化炭素を除
去せずに硫化水素を選択吸収することは気液接触時間を
約０．１秒間あるいはそれ以下に制限することにより成
し遂げられる。

本発明は、硫化水素汚染ガス流から硫化水素を除去する
方法であつて、硫化水素含有ガスをこのガスのレイノル
ズ数が少なくとも１５０，０００となる速度で配管に供
給し；少なくとも約１６のウエーバー数で前記配管にア
ルカリ液体を注入して前記ガス流から硫化水素を吸収
し；そして、前記ガス流から前記注入液体を分離するこ
とからなる方法にある。

添付図面は、本発明の一実施例に従う方法を行う系の模
式的図である。

図を参照すると、硫化水素汚染ガスはガス入口ライン１
０に入り、このラインはバルブ１２とメーター１４を備
えておりガスを処理ライン１６に運ぶことが示されてい
る。アルカリ溶液を貯留槽１８を用意して、ポンプ２０
によりライン１９および２６へとこのアルカリ溶液を送
給し、貯留槽への返送はバルブおよびライン２２を通し
て行なわれる。ライン２６からアルカリ溶液を計量器２
７からバルブ３０を備えた注入器ライン２９へと送る。
アルカリ溶液を注入器ライン２８を経てライン１６に注
入し、そして分離器３２に運ばれる。こうして、本方法
は並流液−ガス流れを使用する。

ガス流中に二酸化炭素を残したまま硫化水素を選択的に
吸収させるために、注入から分離までの気−液接触時間
を０．１秒間以下に、好ましくは０．０８秒間以下に、
および最も好ましくは０．０３秒間以下に制限すべきで
ある。液体をバルブ付ライン３６へ除去しつつ、処理ガ
スを分離器からライン３４へと放出する。注入器ライン
２８はノズルであつてもよいことを意図する。しかし、
注入器ライン２８がライン１６と交わる単なる直管であ
つても本系は機能的である。

処理ライン１６内のガス流は少なくとも50,000、好まし
くは少なくとも１５０，０００、および最も好ましくは
少なくとも３００，０００のレイノルズ数を有する。レ
イノルズ数１０，０００は一般に高乱流ガス流であるこ
とに当業者は気づくであろう。周知の通り、レイノルズ
数は管直径、ガス速度、およびガスの粘度の関数であ
る。

他の重要な考慮はウエーバー数であり、これは注入アル
カリ溶液の滴形成に関する。ガス流中に分散した液体の
粒径はウエーバー数の増加により減少する。ウエーバー
数はD.V²・p/t と定義され、ここでＤは注入液体の粒
径、Ｖは管内の平均軸方向ガス速度、ｐはガスの密度、
およびｔは界面張力である。少なくとも１６、好ましく
は１６−１４０、および最も好ましくは５０−１４０の
ウエーバー数が本方法に必要である。

最小レイノルズ数と最小ウエーバー数の組合せは、注入
液体が非常に小粒径に破壊されるのに適した条件を与え
る。小粒径は増加した液体表面積を与えて硫化水素の反
応に効率的な物質移動を与える。好ましくは、注入器配
管から出る液体は約０．０８インチ（０．２cm）直径の
液滴を形成し、乱流条件で約０．００１インチ（０．０
０３cm）の粒子寸法へと分散される。

与えられたガス容積に対して注入される液体の量（ガス
と液体との容積比）はガス中の汚染物の量および注入ア
ルカリ溶液の濃度に依存する。この比は汚染物濃度の増
加により減少し、またアルカリ溶液濃度の増加により減
少する。高汚染ガス流（２，０００ ppm H₂Ｓあるいは
それ以上）において、この比は３０ないし１００の範囲
と低くてもよい。アルカリ溶液にキレートを用いるなら
ば、この比は一般に１，０００を越えず、５％NaOHを使
用するならば、この比は一般に１０，０００を越えない
であろう。

供給ガスから硫化水素を選択的に除去するのに用いるア
ルカリ溶液は好ましくはEP-A-86919に開示されているよ
うな多価金属キレート、水酸化アルカリ金属、水酸化ナ
トリウム、あるいはアルカノールアミンなどの有機塩基
である。アルカリ溶液の濃度はガス中の硫化水素の濃度
に依存する。多価金属キレート溶液の濃度の上限値はキ
レートの限界溶解度により定められ、一般に約０．１モ
ル濃度である。実際的理由で、水酸化ナトリウムの上限
値は約１０重量％あるいは２モル濃度である。ＥＰ−Ａ
−８６９１９号に記載されているように、キレート溶液
のpHは好ましくは７．５ないし１１である。

以下の実施例を参照して本発明をさらに詳細に述べる。

実施例 以下の第１表に掲げる溶液を用いて硫化水素で５ppm 汚
染したガス流から硫化水素を吸収させた。第１図を再び
参照すると、ライン１０および１６は２インチ（５．１
cm）直径の管であつた。ライン１９，２２および２６は
1/2インチ（１．３cm）直径の管であり、注入器２８は
ライン１６に開口した1/8インチ（０．３cm）の管であ
つた。ガス流の速度は時間当り３，０００ないし３０，
０００標準立方（８５ないし８５０m³）の範囲であり、
溶液注入速度はキレートの場合０．１５ないし１．３３
ガロン／分（０．５７ないし５．０３／分）であり、
アルカリの場合０．１３ないし０．２３ガロン／分
（０．４９ないし０．８７／分）であつた。第１表の
キレートは鉄−ＥＤＴＡキレートである。

キレートの場合に除去パーセントが比較的低いのは硫化
水素濃度が非常に低いことによると思われる。キレート
は、硫化水素パーセントが高いガス流から非常に高い割
合で除去できると思われる。

ＥＰ−Ａ−８６９１９に記述したように、キレート溶液
は硫化物を酸化して元素硫黄にすることにより硫化水素
を除去する。還元キレート溶液は高原子価状態に酸化し
てそして固体硫黄と分離することにより再生できる。こ
のため、酸素または酸素含有空内空気により第二鉄の状
態に酸化された鉄などの金属イオンの使用が好ましい。
水酸化ナトリウムあるいは有機塩基溶液を使用するなら
ば、再生を行なわない。代わりに、溶液を既知の危険廃
棄物貯蔵井に移す。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例の方法を示す系統図である。 １６……処理ライン、１８……貯留槽 ２８……注入器ライン、３２……分離器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硫化水素汚染ガス流から硫化水素を除去す
   る方法であって、 硫化水素含有ガスを、このガスのレイノルズ数が少なく
   とも１５０，０００となる速度で配管に供給し； 前記配管に少なくとも１６のウエーバー数でアルカリ液
   体を注入して前記ガス流から硫化水素を吸収し；そして 前記ガス流から前記注入液体を分離する、 ことからなる方法。
2. 【請求項２】前記アルカリ溶液は、多価金属キレート、
   アルカノールアミン、および水酸イオン源の少なくとも
   １つからなる溶液である、特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。
3. 【請求項３】前記アルカリ溶液は多価金属キレート溶液
   であり、前記キレート溶液の濃度は約０．１モル濃度以
   下である、特許請求の範囲第２項に記載の方法。
4. 【請求項４】前記アルカリ溶液は水酸化ナトリウム溶液
   であり、前記水酸化ナトリウム溶液は約２モル濃度以下
   である、特許請求の範囲第２項に記載の方法。
5. 【請求項５】前記ガス流は二酸化炭素をも含み、前記方
   法は注入から分離までの気−液接触時間を０．１秒間以
   下に限定して硫化水素を吸収させて二酸化炭素を吸収さ
   せないようにすることをさらに含む、特許請求の範囲第
   １項ないし第４項の何れかに記載の方法。
6. 【請求項６】気−液容積比は少なくとも約３０である、
   特許請求の範囲第１項ないし第５項の何れかに記載の方
   法。
7. 【請求項７】気−液容積比は約１０，０００以下であ
   る、特許請求の範囲第６項に記載の方法。
8. 【請求項８】ウエーバー数は１６ないし１４０である、
   特許請求の範囲第１項ないし第７項の何れかに記載の方
   法。
9. 【請求項９】ウエーバー数は５０ないし１４０である、
   特許請求の範囲第１項ないし第８項の何れかに記載の方
   法。