JPH08183972A - ガス流からの硫化水素の除去 - Google Patents

ガス流からの硫化水素の除去

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JPH08183972A
JPH08183972A JP6337565A JP33756594A JPH08183972A JP H08183972 A JPH08183972 A JP H08183972A JP 6337565 A JP6337565 A JP 6337565A JP 33756594 A JP33756594 A JP 33756594A JP H08183972 A JPH08183972 A JP H08183972A
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サンデル・ステゲンガ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス流を遊離酸素の存在下に触媒材料と接触
させてガス流から硫化水素を除去するに際し、サイクル
時間を増大させることを目的とする。 【構成】 ガス流(4)からの硫化水素の除去は、ガス
流を遊離酸素の存在下に水の露点〜元素硫黄の露点の範
囲の温度にて2個の接触反応器(1および2)で触媒材
料と接触させて触媒材料に沈着する元素硫黄と精製ガス
流とを得、ガス流を第1接触反応器(1)にて化学量論
量未満の遊離酸素の存在下に触媒材料と接触させて部分
精製されたガス流(20d)を得、この部分精製された
ガス流(20d)を第2接触反応器(2)で追加量の遊
離酸素の存在下に触媒材料と接触させて精製ガス流
(5)を得ることからなっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス流からの硫化水素
の除去方法に関するものである。この種のガス流の例は
天然ガスである。
【0002】
【従来の技術】国際特許出願第92/02 449号公
報にはガス流からの硫化水素の除去方法が記載され、こ
の方法はガス流を元素硫黄の露点よりも高い温度で遊離
酸素の存在下に第1接触反応器で触媒材料と接触させて
部分精製されたガス流を得ると共に、この部分精製され
たガス流を水の露点と元素硫黄の露点との間の温度にて
第2接触反応器で触媒材料と接触させて精製ガス流を得
ることからなっている。この公知方法においては、空気
を第1接触反応器の上流にてガス流に供給する。空気中
の遊離酸素は硫化水素を次の反応: H2 S+1/2 O2 −−−−−>H2 O+1/x Sx にしたがい元素硫黄まで直接に酸化する。前記特許公報
は第1接触反応器に供給される遊離酸素の量につき黙し
ているが、この量は一般に化学量論量または僅かに化学
量論量より大である。すなわち、酸素と硫化水素との濃
度間の比は0.5、すなわち化学量論比またはそれ以上
である。この比の単位は標準圧力および温度にてモル/
モルもしくはvol/volである。本明細書において
は、酸素と硫化水素との濃度間の比を「酸素−硫化水素
の比」と称する。
【0003】今回、本出願人はガス流を第1接触反応器
にて水の露点と元素硫黄の露点との間の温度で元素硫黄
が第1接触反応器における触媒材料に吸着されるよう触
媒材料と接触させることを提案する。この第1接触反応
器は硫化水素を大量除去すべく用いられ、第2接触反応
器は第1接触反応器より流出するガスから微量の硫化水
素を除去すべく使用される。本発明の方法においては第
1接触反応器を用いてガス流から多量の硫化水素を除去
し、したがって生成する元素硫黄の大部分がこの接触反
応器における触媒材料に吸着される。吸着された元素硫
黄は触媒材料の活性を増大させる。しかしながら、触媒
材料に吸着される元素硫黄の量が所定レベルよりも高け
れば、硫化水素の変換率が低下し、これは触媒材料に吸
着される硫黄の量と共に低下する。したがって、より多
量の硫化水素が第1接触反応器から流出する。硫化水素
の漏れを減少させるには、第1接触反応器における触媒
材料をH2 S変換率が所定レベル以下に低下する前に再
生せねばならない。したがって、順次の2回の再生の間
における時間は、H2 S変換率が所定レベル以下に低下
した第1接触反応器における硫黄量に達するのに要する
時間により決定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、サイ
クル時間を増大させることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明によるガス流からの硫化水素の除去方法は、ガス
流を遊離酸素の存在下に水の露点〜元素硫黄の露点の範
囲の温度にて2個の接触反応器で触媒材料と接触させて
触媒材料に沈着する元素硫黄と精製ガス流とを得、ガス
流を第1接触反応器にて触媒材料と化学量論量未満の遊
離酸素の存在下に接触させて部分精製されたガス流を
得、この部分精製されたガス流を第2接触反応器にて追
加遊離酸素の存在下に触媒材料と接触させて精製ガス量
を得ることからなっている。本発明は、H2 S−変換率
が低下する触媒材料の硫黄量は酸素−硫化水素の比に依
存すると言う知見に基づいている。この比が0.5より
大またはそれに等しければ初期H2 S−変換率は一般に
95〜100%になるが、H2 S−変換率が低下し始め
る触媒材料の硫黄量は40%未満である。酸素−硫化水
素の比が0.5未満になればH2 S−変換率は95%未
満になるが、H2 S−変換率が低下し始める触媒材料の
硫黄量は酸素−硫化水素の比が0.5もしくはそれ以上
である際にH2 S−変換率が低下し始める硫黄量の約2
倍であることが判明した。この作用を以下の例で示す
【0006】H2 S−変換率を触媒材料における硫黄量
の関数として決定すべく3種の実験を行った。これら実
験では水で飽和された窒素流を用いて、水で飽和された
メタン流をシミュレートした。窒素流はさらに1容量%
のH2 Sと1容量%のCO2と200ppmv(1,0
00、000分の1容量部)のCOSと遊離酸素とを含
有した。遊離酸素の量を、酸素−硫化水素の比が0.
6、0.45および0.27となるよう選択した。[O
2 ]対[H2 S]の化学量論比は0.5である。使用し
た触媒材料は活性化アルミナ触媒(ラ・ロッシュ社から
のA201)とした。圧力は10バールとし、温度は1
50℃とし、ガス空時速度は2 000vol/vol
/hrとした。表1には各実験の結果を、変換率が酸素
−硫化水素比の関数として低下し始める際の触媒の初期
2 S−変換率および硫黄量として示す。初期H2 S−
変換率は1−[H2 S]out /[H2 S]in(ここで
[H2S]inは接触反応器に流入するガス流における硫
化水素の濃度であり、[H2 S]out は接触反応器から
流出するガス流における硫化水素の濃度である)として
規定される。触媒の硫黄量は触媒1kg当りの硫黄kg
として現わす。
【0007】
【表1】表1 実験の結果 [O2 ]/[H2 S] 初期H2 S変換率 硫黄量 0.6 1.0 0.30 0.45 0.9 0.70 0.27 0.5 0.75
【0008】好適には第1接触反応器中へ流入するガス
流における本発明の方法の酸素−硫化水素比は0.40
〜0.49の範囲、より好ましくは0.45〜0.49
の範囲である。第2接触反応器は微量の硫化水素を除去
すべく使用され、この目的で部分精製れたガス流を第2
接触反応器にて追加遊離酸素の存在下に触媒材料と接触
させる。追加遊離酸素の量は、ガス流中に存在する硫化
水素の初期量と共に酸素の全量が化学量論量に等しく或
いはそれより大となるよう選択される。
【0009】以下、本発明による方法を実施するための
装置を示す添付図面を参照して、実施例により本発明を
一層詳細に説明する。装置は参照符号1、2および3で
示す触媒材料を内蔵する3個の反応器と、供給物の供給
導管4と、精製ガスの出口導管5と、再生ガスの供給導
管6と、硫黄含有ガスの出口導管7と、凝縮器8と、硫
黄の貯蔵タンク9と、接続導管10とで構成される。各
接触反応器1、2および3は参照符号15、16および
17で示す下側マニホールドを有する。下側マニホール
ド15は弁15a、15bおよび15cを導管15d、
15eおよび15fに備え、下側マニホールド16は弁
16a、16bおよび16cを導管16d、16eおよ
び16fに備え、さらに下側マニホールド17は弁17
a、17bおよび17cを導管17d、17eおよび1
7fに備える。導管15d、16dおよび17dは供給
物の供給導管4に接続され、導管15e、16eおよび
17eは精製ガスの出口導管5に接続され、さらに導管
15f、16fおよび17fは再生ガスの供給導管6に
接続される。
【0010】さらに各接触反応器1、2および3は参照
符号20、21および22で示す上側マニホールドをも
備える。上側マニホールド20は弁20aおよび20b
を導管20cおよび20dに備え、上側マニホールド2
1は弁21aおよび21bを導管21cおよび21dに
備え、さらに上側マニホールド22は弁22aおよび2
2bを導管22cおよび22dに備える。導管20c、
21cおよび22cを硫黄含有ガスの出口導管7に接続
すると共に、導管20d、21dおよび22dを接続導
管10に接続する。正常操作に際し、硫化水素と化学量
論量未満の遊離酸素とを含むガス流を供給物の供給導管
4を介すると共に導管15dを介し接触反応器1に供給
して多量の硫化水素を除去する。硫化水素含有量の減少
した第1精製ガスを導管20dを介して第1接触反応器
1から除去すると共に、これを接続導管10を介し第2
接触反応器2へ供給して微量の硫化水素を除去する。追
加遊離酸素を別途の供給導管(図示せず)を介して第2
接触反応器2へ供給する。全精製ガスを導管16eを介
し接触反応器2から除去し、これを精製ガスの出口導管
5を介してさらに使用すべく除去する。
【0011】同時に接触反応器3における触媒材料を再
生し、この目的で熱再生ガスを再生ガスの供給導管6を
介すると共に導管17fを介して接触反応器3に供給す
る。熱ガスの温度は元素硫黄の露点よりも高い。接触反
応器3における触媒材料からの硫黄が充填された再生ガ
スを接触反応器3から導管22cを介して除去すると共
に硫黄含有ガスの出口導管7を介し凝縮器8に供給して
元素硫黄を凝縮させる。凝縮した硫黄を貯蔵タンク9に
貯蔵し、そこから出口導管25を介して除去することが
でき、硫黄フリーのガスを貯蔵タンク9から出口導管2
6を介して除去する。この第1期間にて接触反応器1は
多量の硫化水素を除去すべく使用され、接触反応器2は
微量の硫黄を除去すべく用いられ、さらに接触反応器3
における触媒材料は再生される。
【0012】第1期間における弁の位置を表2に示す。
変換率が低下し始めるようなレベルまで接触反応器1に
おける触媒材料が充填された際、接触反応器1における
触媒材料を再生し、次いで多量の硫化水素の除去を接触
反応器2で行うと共に微量の除去を触媒材料が第1期間
にて再生された接触反応器3で行う。流れを適切に指向
させるには、或る弁を開放させると共に他の弁を閉鎖せ
ねばならず、この第2期間における弁の位置を表2に示
す。追加遊離酸素を別途の供給導管(図示せず)を介し
第3接触反応器3に供給する。変換率が低下し始めるよ
うなレベルまで接触反応器2における触媒材料が充填さ
れた際、接触反応器2における触媒材料を再生し、多量
の硫化水素の除去を接触反応器3で行うと共に微量の除
去を触媒材料が第2期間にて再生された接触反応1でて
行う。追加遊離酸素を別途の供給導管(図示せず)を介
し第1接触反応器1に供給する。流れを適切に指向させ
るには、或る弁を開放すると共に他の弁を閉鎖せねばな
らず、この第3期間における各弁の位置を表2に示す。
次いで工程を第1期間と共に継続する。
【0013】
【表2】
【0014】第1期間における以下の仮定例により本発
明をさらに例示する。接触反応器1、2および3には、
4mmの粒子寸法を有する活性化アルミナ粒子としての
66.8m3 の触媒材料を満たす。1.0容量%のH2
Sと100ppmv(1,000,000分の1容量
部)のCOSと1容量%のCO2 と0.48容量%のO
2 とを含む天然ガスよりなる供給物を60バールの圧力
および100℃の温度にて導管15dを介し第1接触反
応器1中へ移送する。流速は170 000Nm3 /h
(1時間当りの標準m3 )である。反応器内のガス空時
速度は2 500vol/vol/hrである。この第
1接触反応器1にてH2 Sの95%が元素硫黄に変換さ
れ、これを触媒粒子に吸着させる。触媒粒子は16.6
時間にて75重量%まで充填され、この時点で第2期を
開始する。反応は発熱性であるため最初の精製ガスは1
50℃の温度にて第1接触反応器1から流出し、このガ
スを追加量の250ppmvのO2 と一緒に導管21d
を介し第2接触反応器2中へ供給すると共に、精製ガス
をほぼ同温度にて反応器2から流出させる。精製ガスに
おける硫化水素濃度は30ppmv H2 S未満であ
り、精製ガスにおける元素硫黄の量は3ppmv未満で
ある。
【0015】第3接触反応器3における触媒粒子を、6
0バールの圧力および400℃の温度にてガスを第3接
触反応器3中に通過させて再生する。28 129 N
3/hのガス流速につき、触媒粒子の再生には約13
時間を要する。再生ガスは、第2接触反応器2から流出
する精製ガスの副流とするのが好適である。硫黄の貯蔵
タンク9から導管26を介して流出する硫黄フリーのガ
スを導管5における精製ガスに添加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による方法を実施するための装置の流
れ図。
【符号の説明】
1、2、3 反応器 4 供給導管 5 精製ガスの出口導管 6 再生ガスの供給導管 7 硫黄含有ガスの出口導管 8 凝縮器 9 硫黄の貯蔵タンク 10 接続導管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B01D 53/86 (72)発明者 アントニウス・マリア・デムメルス オランダ国 1031 シー・エム アムステ ルダム、バトホイスウエヒ 3

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス流から硫化水素を除去するに際し、
    ガス流を遊離酸素の存在下に水の露点〜元素硫黄の露点
    の範囲の温度にて2個の接触反応器で触媒材料と接触さ
    せて触媒材料上に沈着する元素硫黄と精製ガス流とを
    得、ガス流を第1接触反応器にて化学量論未満の量の遊
    離酸素の存在下に触媒材料と接触させて部分精製された
    ガス流を得、この部分精製されたガス流を第2接触反応
    器で追加遊離酸素の存在下に触媒材料と接触させて精製
    ガス流を得ることを特徴とするガス流からの硫化水素の
    除去方法。
  2. 【請求項2】 ガス流を第1接触反応器にて酸素−硫化
    水素の比が0.40〜0.49の範囲となるような量の
    遊離酸素の存在下に触媒材料と接触させる請求項1に記
    載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006116481A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Toyo Netsu Kogyo Kk ガス浄化装置
JP2007500265A (ja) * 2003-07-28 2007-01-11 フュエルセル エナジー, インコーポレイテッド 高容量の硫黄吸着剤ベッド及び脱硫方法

Cited By (3)

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JP2007500265A (ja) * 2003-07-28 2007-01-11 フュエルセル エナジー, インコーポレイテッド 高容量の硫黄吸着剤ベッド及び脱硫方法
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JP2006116481A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Toyo Netsu Kogyo Kk ガス浄化装置

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