JPS62110733A - スクラツビングによるガス除去方法 - Google Patents
スクラツビングによるガス除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、硫化カルボニル(COS)、二硫化炭素(C
SZ)、およびメルカプタンのような有機硫黄化合物を
、多分硫化水素と共に、これら化合物を含むここではホ
ストガスと呼ぶガスから、正常圧または高圧で20〜2
00℃の範囲の温度で、特別のスクラッビング溶液を用
いて除去することに関するものである。本発明は特にそ
のような溶液に関するものである。この方法はこれらの
化合物を汚染物として含むあらゆる種類のガスに適用で
きる。ホストガスの例は、例えば天然ガス、コークスガ
ス、水性ガス、発生炉ガス、炭素ガス化装置に発生する
ガス、それに加えて、これら化合物のどれかを含むあら
ゆる種類の排ガスである。 いくらか異なる観点から言うと、本発明は、還元性化合
物の使用下で、常圧または高圧で20〜200℃の温度
で、スクラッビングのための溶液を用いてホストガスを
スクラッビングすることによって、ホストガスから酸化
硫黄(S Ox )および/または(NOx)を除去す
る方法に関するものである。SOxおよび/またはNO
xを含むホストガスの例としては、スモッグ、煙、煙霧
、例えば硫酸窒素酸製造時に発生する排ガス、ばい焼ガ
ス等がある。 一般に炭酸、重炭酸、硼酸、燐酸のアルカリ金属塩の水
溶液のようなアルカリ性媒質を用いるかまたは、有機ア
ルキルアミン、アリルアミンおよびアルカノールアミン
を含有する溶液を用いて、ホストガスから、有機的に結
合した硫黄を除去することは知られている。ホストガス
中に含まれるCO2はことごとく吸収されるが、それは
余計なかつ不必要な出費を強いる。 ここで用いられたスクラッビングプロセスによる硫化カ
ルボニルCO8およびC82の除去法は、特に酸性汚染
物H,SおよびCO2の除去のためには不十分である。 この問題を解決するために、以下に簡単に記すような種
々の提案がなされた。有機的に結合した硫黄を除去する
ための既知の方法の中で最も成功した方法として、汚染
物の硫化水素への不均質な触媒的変換がある。触媒とし
ては、ここでは鉄、鉛、モリブデン、ニッケル、タング
ステンのような重金属および好ましくは、これら金属の
硫化物が使われる。CO変換触媒も、そのままの形でま
たは変形して用いられる。しかしながらこれら不均質な
触媒法は、いろいろ種類があるとはいえ、最低300℃
、600℃までもの高温を用いなければならないという
不都合がある。 そこで、このような高温でガスを処理する代りに、水ま
たはアルコールに溶かした無機または有機塩基の塩基性
に反応する塩で処理し、COSおよびC82のような汚
染物を加水分解して硫化水素に変え、その硫化水素をホ
ストガスと共に反応ゾーンから除去することが示唆され
た。しかしながらこの場合の問題は、H2SおよびCo
2が存在するにもかかわらず、スクラッビング媒質に必
要な塩基性を維持しなければならないことである。 これらの化合物は硫化物および炭酸塩、または重亜硫酸
塩および重炭酸塩に変わり、材料全体としての塩基性を
減らす。そこに元々存在する硫化水素も触媒的に生成す
る硫化水素も個々の段階でガスから除去しなければなら
ない。 スモッグおよび煙霧から、酸化硫黄および/または酸化
窒素を除去するその他の方法として、例えば、酸素、オ
ゾン等の使用下で、S02およびNOxを触媒的或いは
非触媒的に酸化する方法が公知である。この場合、次に
はこの汚染物の触媒的或いは非触媒的還元が行われてア
ンモニヤが生成し、その後水溶液または懸濁液を通すこ
とによって酸性汚染物SOxおよびNOxの湿吸収を行
う。温度変化が認められる場合、並びに酸化還元系が非
化学量論的組成である場合には、反応関与物質の一つが
放出されるというような困難が生ずる。そこで350〜
450℃の至適温度ではたらく反応助剤として触媒が用
いられた。一般に、燃焼の場合、大工技術的段階をとる
ことが必要であり、燃焼はNOx放出値を最小限にまで
減らす。 また、それらには燃焼プロセスのかなりむづかしい変更
が必要であり、これは、現存の装置を再利用する場合、
大きい支出を伴う。 日本ではS02およびN Oxを除去するためにすでに
酸化還元反応が利用されている。これらの方法の欠点は
、かなり高価な化合物を大量に使用することである。例
えば酸化剤として過酸化水素を用い、還元性媒質として
アンモニヤを用いる。 その上触媒的還元には危険を伴い、反応器を石炭によっ
て加熱する場合には触媒が塵埃によって無効になる。他
方、湿−沈澱はNOxおよびS Oxを除去するのみな
らず、都合の良いことに塵埃も除去するという利点を有
する。 本発明の目的は、メルカプタンを含む有機硫黄化合物を
、多分硫化水素と共に除去する新しい改良された簡単な
方法を提供することであり、特に、ホストガスからSO
xおよびN Oxを除去する方法を提供することである
。本発明の特徴は、きれいになり、スクラッビングされ
たガスを再加熱しなくても、ガススクラッビングの効果
が保持されることである。その上この方法は、容易に手
に入り、再生可能である化学物質のみを必要とする。 本発明の好ましい実施例によると、スクラッビングを利
用してCO8、二硫化炭素、多分、硫化水素、メルカプ
タン(チオール)、SOXおよびNOxをホストガスか
ら除去する。使用するスクラッビング液には次の物質の
塩が含まれる;スカンジウム、イツトリウム、ランタニ
ドの元素およびアクチニドの元素またはこれらの混合物
、そして溶媒としては水または有機化合物を用いる。ラ
シタニド群(I[[B)にはLa、Ce、Pr、Nd。 Pm、Sm、En、Gd、Tb、Dy、)(o。 Er、Tm、YbおよびLnが含まれる。使用可能のこ
れらの元素の塩は、有機溶媒または水またはこの両方に
溶けるすべての塩である。ここに示す例は、これに元素
の塩化物、硫化物、臭化物、硝酸塩、その他である。塩
であるアルカンジオネートが次の構造を示す場合、溶媒
として使用できることは驚くべきことであった。 ここでMeはスカンジウム、イツトリウム、ランタン群
またはランタニド系列の元素またはアクチニド群の元素
、好ましくはLa、Ca、Pr。 YbおよびThのいづれかである。 Xは3または4である。 R1,R,およびR,は同じであっても別のものであっ
てもよいが、どちらの場合でも水素原子およびアルキル
基またはアリル基によって構成され、これら基のあらゆ
る構成メンバーは1ケまたは数ケのハロゲン原子(■A
群)によって置換可1mでなければならない。アルキル
基のメンバーは直鎖か分岐鎖で、好ましくは1〜10ケ
の、より好ましくは1〜5ケの、一層好ましくは1〜3
ケの炭素原子を含む。ここに示す例は、アセチルアセト
ンおよびホルミルアセトンのキレートである。 アルカニル基は2〜10ケの炭素原子を含む。 ここに示す例は、■−プロペンー1,3−ブタンジオン
、1−ブテン−1,3−ブタンジオンのキレートである
。 アリル基は好ましくはフェニル残基であり、ここに示す
例は、ベンゾイルアセトンおよびジベンゾイルアセトン
のキレートである。 上記の基は塩素または弗素のようなハロゲン原子によっ
て置換され、例えば1,1,1,2,2,3,3−へブ
タフルオライドを形成する。 キレート錯塩はこのようにスクラッビング媒質に加えら
れる。そして例えばランタン(m) −2,2゜6.6
−チトラメチルー3,5−へブタンジオナート(La(
thd)3)、プラセオジム(III)−2,2,6,
6−チトラメチルー3,5−へブタンジオナート(Pr
(thd)3)、イッテルビウム(m)−7,7−シ
メチルー1.1,1,2,2゜3.3−ヘプタフルオロ
−4,6−オクタンジオナート(Yb (f od )
a )、またはこれらの混合物である。適した錯塩は、
スクラッビングプロセスにおいて、スクラッビング媒質
中で、溶媒中のアルカンジオン−例えばペンタン−2,
4−ジオン(CH3GOCR2COCH3) 1−/
工:ル−1,3−ブタンジオン(C,+1. C0CH
□C0CR,)−とランタニドおよびアクチニドの一員
の塩−例えばL a Cfi3. L a (N、03
)3−6 H,OL a2(S04)3.Ce(No、
)3−6H20,Th(No、)4−6 O20、T
h (C204)、 ’ 6 H,O等−とが反応して
形成される。 発明のキレート鉗塩含有のスクラッビング媒質の有効性
は、アルカリ金属塩、好ましくは炭酸塩またはチオカル
ボネートを加えることにより高めることができる。ここ
に示す、特にアルカリ金属の例はリチウム、ナトリウム
およびカリウムである。チオカルボン酸塩としては、0
−エチルジチオカルボン酸カリウム(c3H5KO32
)のようなジチオカルボン酸塩が好ましい。 発明の方法は、多分水を含む有機溶媒を使用する。水分
濃度は、高沸点有機溶媒中の水の溶解度に依存する。少
くとも加水分解のために十分な量の水がなければならな
い。溶液中の水分量の範囲は広く、水/有機溶媒混合物
に関して0.1〜98%の水が含まれる。正常大気圧で
は1〜5重量%量が好ましく、圧を上げてこの方法を実
施する場合は5〜15重量%量が好ましい。CO8、メ
ルカプタン等の除去の場合は溶液は完全に水性である。 有機溶媒の場合には高沸点有機物質を用いなければなら
ない。その例はグリコール、ポリグリコール、ポリグリ
コールアルシルエーテル、ポリグリコールアリルエーテ
ル、燐酸エステルそしてフタール酸エステルおよびアジ
ピン酸エステルのようなジカルボン酸エステル、アルカ
ノールアミンまたはアルキルアルカノールアミンまたは
これらの混合物である。ポリグリコールおよびポリグリ
コールエーテルのような有機溶媒が好ましい。 スカンジウム、イツトリウムの塩、ランタニド群または
アクチニド群の元素の塩、またはこれらの混合物、好ま
しくはこれらのキレート錯塩をスクラッビング水または
スクラッビング有機溶媒に飽和するまで加える。スクラ
ッビング溶液に対して0.1〜5重量%の濃度を有する
薄い、すなわち水性溶液を用いることが好ましい。アル
カリ金属塩も同様に飽和に達するまで加えるが、好まし
くは、スクラッビング溶液に対して0.1〜5重量%の
アルカリ金属塩を用いる。 本発明の特に好ましい実施例によると、0.1〜5重量
%のランタンおよび/またはアクチニウム錯塩溶媒およ
び/またはスカンジウムおよびイツトリウム錯塩、およ
び/または0.1〜5重量%の炭酸アルカリまたはチオ
カルボン酸アルカリ溶液を使用する。発明を実施するこ
の好ましい形において、溶媒は水、または水とポリグリ
コールエーテルとの混合物である。 発明の方法は、20〜200℃の温度範囲で行うのが好
ましく、80〜130℃がより好ましい範囲である。ス
クラッビング法による汚染物の除去が本発明によると室
温でも実施できるということは驚きでもあったし、明ら
かにふにおちないことであった。既述のように、発明の
方法は正常気圧または高い圧力で行うことができる。圧
は一般には0.75〜150ml−1g(1〜200バ
ール)の範囲内であり、0.75−52.5nIFIg
(1〜70バール)を使用するのが好ましい。 発明のその他の特徴およびその他の観点によると、スク
ラッビング溶液は、不活性ガスによるストリッピングま
たは蒸気発生または排気下におけるストリッピングを含
む、当業者には一般に公知の簡単な方法で再生すること
ができる。例として、スクラッビング液を再生の目的で
約3.75mFIg(5/<−ル)の圧で、160℃ま
で加熱する。 発明の方法は、汚染ガスのスクラッビングのために一般
に用いられるあらゆる装置で実施することができ、ポン
プ、バルブ、スクラッビングカラム、脱着装置、その他
を含む。 SOxおよび/またはNOxを除去するための本発明の
実施においては、スクラッビングプロセスに、付加的に
還元性化合物を使用する。還元性化合物の例は、硫化水
素、硫化炭素、COS、メルカプタンのような硫黄化合
物、およびそれらの混合物、および/またはホルムアル
デヒド、メタノール、蟻酸および蟻酸エステルのような
炭素−酸素化合物、またはそれらの混合物である。これ
らの還元性媒質を反応溶液に加えると、次の式にしたが
って反応がおきる。 so2+cs2 →Co2+38 (1
)so2+cos →2C02+3S (
2)SO2+2H2S→2H20+3S
(3)S02+2HC00I(→2CO,+2H20+
S (4)2NO+C8,→CO□+N2+2S
(5)NO十CO3−+H20+1/2N2+S
(6)NO+)(2S−+H20+1/
2N2+S (7)N O+HCOOH→
CO2+H,0+1/2N2 (8)どの場合にも
反応体によって生成した硫黄が液相に生ずる。一般に、
より高次の酸化物の存在下で還元性硫黄化合物を用いる
場合1次のより一般的な等式が得られる。 SOx+xS”−→(x+1)S+xO”−(9)NO
x+xS”−−+xSD+1/2N2+xO2−(10
)ドイツ印刷ずみ特許出願第1910127号および第
2158072号は、硫黄水素および二酸化硫黄を触媒
の存在下で元素硫黄に変える方法を記載している。この
触媒は周期律表のI−AまたはH−A群の金属の塩であ
り、その他に、最低1ケの酸官能基が化合物R−OHで
エステル化された、有機ポリカルボン酸を含む。 これら二発表による接触媒質は、比較的長く活性を保ち
、元素スカンジウム、イツトリウムの塩、ランタニド系
列および/またはアクチニド系列の塩を加えた場合、硫
化水素と酸化硫黄との反応のみならず、硫化炭素および
/または硫化カルボニルと酸化硫黄との反応(触媒反応
)をもおこすことが判った。 発明を実施するこの場合において、アルカリ金属または
アルカリ土金属が一部分エステル化されたポリカルボン
酸の塩の形で存在する必要はない。 むしろ、I−Aおよびl−A群の金属の塩および炭酸塩
またはチオカルボネートのような、モノカルボン酸塩が
、水性および/または有機溶液中で。 スカンジウム、イツトリウムの錯塩、ランタニド群元素
およびアクチニド群元素の錯塩の効果を妨害しないこと
が判明した。むしろこれら錯塩との協力の下で、硫化水
素、二酸化硫黄間の触媒反応並びに、硫化炭素および/
または硫化カルボニルと、酸化硫黄(SOx)の一つと
の間の反応がおこる。この場合目立つことは、60〜1
14℃の温度範囲で、容易にろ取することのできる硫黄
結晶が得られることである。アンモニヤの存在は酸化還
元反応も加水分解反応も促進する。 NOxを含むガスの清浄化およびスクラッビングに関す
る限り、−酸化窒素が関係する場合は水性溶液の吸収性
または吸収力は、その水性溶液に、Fortschr、
Her、 VDI−Z、 Line3. &75にハ
イティング(tleiting B、)が記載したよう
な鉄II−EDTA錯塩を加えた場合、改善されること
がわかる。 スカンジウムの塩、ランタニド群の元素および/または
アクチニド群の元素の塩を、すでに遷移元素−例えばク
ロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム−1および
多分アルカリ金属およびアルカリ土金属の塩を含んでい
るポリグリコールまたはポリグリコールエーテルのよう
な高沸点有機液体に添加すると、16ページの反応等式
にしたがう反応および反応程度をかなり高めることがで
きることがわかった。 スカンジウム、イツトリウムのキレート、ランタニドま
たはアクチニドの元素のキレート、およびアルカリ金属
およびアルカリ土金属の炭酸塩またはチオカルボネート
の、そして遷移金属の有機および無機化合物の水性、お
よび/または有機塩溶液を用いることのできる温度範囲
は非常に広く、例えば20〜160℃の間である。前の
ページの等式にしたがって元素硫黄を液体の形で所望す
る場合は120〜130℃の範囲内の温度を用いること
が好ましい。こうすれば硫黄の天然の融点よりほんの少
し高いところで作業が行われることになる。 元素スカンジウム、イツトリウム、ランタニド群および
アクチニド群の元素の塩、およびアルカリ金属、アルカ
リ土金属元素の塩、並びに遷移元素の塩を水または有機
溶媒に、飽和に達するまで加えることができる。しかし
好都合なことに、本発明によって、0.1〜5重量%の
塩濃度の溶液で十分である。有機液体溶液中の水分量は
温度に依存する。そして多分圧力調節によってコントロ
ールすることができる。 硫化水素、硫化カルボネート、CO8、メルカプタン、
蟻酸、ホルムアルデヒド、メタノールおよび/または蟻
酸エステルのような還元剤として作用する化合物を、ス
クラッビングプロセス前に接触媒質に加えることができ
る。触媒的に作用する塩の溶媒が、特別な還元媒質に関
する限り、高 一度に溶解性である場合は、これが可
能である。例えば室温、10重量%濃度における二硫化
炭素のポリエチレングリコール400中への溶解度は、
分圧0.75mHg (1バール)、温度25℃におけ
る硫化水素のテトラエチレングリコール中への溶解度2
2Na#/gおよび分圧0.75ml(g (1バール
)、温度100℃の硫化カルボニルと比較して、まだ2
.65NaJ/gである。還元媒質に関する限り、接触
媒質の高い吸収能力のおかげで前負荷は、スクラッビン
グ中、化学量論的条件が存在するように手配することが
好ましい。 還元性媒質をプロセスに加えるもう一つの方法は、それ
をホストガス流に化学量論的に加えることである。 基本的には本発明にしたがって触媒を用い二硫化炭素、
CO8,C82およびメルカプタンを除去するようにS
OxおよびN Oxを加えることによって、硫黄化合
物を除去することができる。 発明を実施するためのスクラッビング装置は、既述のよ
うに、適した形であればどんな形のものでもよい。 〈実施例〉 cos、so、、メルカプタン、それに加えて多分H,
Sも除去するための実施例 実−J1−例一」− フリット底をもつ300wQフラスコ(フリットの多孔
性For =O;平均ガラス泡直径=2mm)を80℃
まで加熱し、水性反応媒質200mQを充填した。その
後、80℃で湿らせ、CO8およびCS、を汚染物とし
て含むガス流を100+Q/winの速度でフリット上
の反応媒質に分散させる。泡が反応媒質中に留まる時間
は約2秒である。これらの条件下で、反応媒質の組成に
よって次の結果が得られた。 (以下余白) 1−宍 ガス 反応媒質(水+添加物9型量パーセント)C
8,2500800070070010000C822
50062962533124300C8,021,3
63,955,457,0矢−施−][−A フリット多孔性Por=2で、同じガス泡直径IIの、
同様な3001IIQ容器に1反応媒質の水性溶液20
0mGを充填し、還流冷却器をつけて40時間沸騰を続
けた。室温に冷やした後、その溶液をあけて、1.1m
11g (1,5バール)の圧を維持しながら100℃
に加熱した。22500vo1.ppmの量のC82を
伴う窒素ガス流(ホストガス)を150mIl/l1i
nの速度でフリット上へ、反応媒質中に分散させる。ガ
ス泡が液体カラムにいる時間ホストガス スクラ
ビング溶液(水)反応(%) 79.2
92,1 96.7−25= ヌ―−施一例一一影 上記と同じ型ではあるが、フリット多孔性For=2.
平均ガス泡直径IIIIIlの300wnガラスフラス
コに水性反応媒質200mflを充填し、還流冷却器を
つけて40時間沸騰した。室温に冷却した後、溶液をあ
けて、1.1dg(1,5バール)の圧で100℃に加
熱した。22500vo1.ppmの量の硫化炭素を伴
う窒素気流を150+mL/winの速度でフリット上
の反応媒質中へ分散させた。ガス泡が液体カラムにいる
時間は約1秒であった。この方法により次の結果が得ら
れた。 (以下余白) ■−表 ホネトガス スクラビング溶液(水)ルアミン
ミン 反応(%) 86,2 98.2
100シーくL□−□□=Vθ[−一一一−
ffす□−□□□ご11□フリツト多孔性For=O5
平均ガス泡直径2III11の300mQ容器を85℃
に加熱し、反応媒質200mMを充填した。次いで80
℃で湿らせ、二硫化炭素を含む窒素を100mQ/mi
口の流速で、フリット上の反応媒質中へ分散させた。ガ
ス泡が反応媒質中に留まる時間は約2秒であった。これ
らの条件下で、反応媒質の組成によって次の結果が得ら
れる。 (以下余白) !Y] ガ ス 反応媒質 正味変化(%) 82.9 Q4,6
86.3 96.7一28= 去−JLIL−町 10個のガラスフリット底フラスコ(容積250m11
!、フリットの多孔率(For) = 1、平均気泡径
2m+)を直列に連結し、それぞれに15011IQの
反応媒体を充満した。圧力を2.04kg/cd (2
バール)に保って、溶液の温度を80〜120℃の間に
一定に保っ□た。分散させるべき窒素気流を80℃で水
で湿潤させ、毒性ガス成分の作用を与えた。反応媒体中
の気泡の滞留時間は、選定されたガスの容積流量につい
て、75〜200mQ/分であり、10個の液柱につい
ての合計は約10秒であった。 種々の気相組成物及び種々の反応媒体について得られた
結果を次表■に示す。 IVI メL−施一側御〇− 硫黄含有不純物の含量が次の組成 H2S 2重量% CO83g/m” CH3S H1,g/ni’ を有する、60℃で水蒸気飽和された窒素気流を、プラ
セオジム(m) −2,2,6,6−テトラメチル−3
,5−へブタンジオネート0.5重量%を含有するテト
ラエチレングリコールジメチルエーテル溶液で、ガスI
Nm当り溶液10Qの割合で処理した。浄化しようとす
るガスとの反応を、ラシッヒリングを充填した洗浄塔に
おいて実施し、洗浄溶液は、浄化しようとするガスに対
する自流として、上方から下方に導いた。洗浄器中の稼
動温度80℃において、充填体の床中のガスの滞留時間
は約40秒であった。浄化しようとするガスは、洗浄塔
の塔頂から取出した。 同じ条件の並行試験において、洗浄媒体は、余分に0.
5重量%のカリウム−〇−エチルチオ戻酸塩を受ける。 次表■に並行試験の結果を示す。 32一 実施例1〜6の結果は、浄化しようとするガス出口の毒
性ガス濃度 0.114 0.50
8洗い出しく%) 94.3
87.3出口の毒性ガス濃度 0.02
8 0.184洗い出しく%)
98,6 95.4から硫化水素のほか
に、有機硫黄化合物も1回の工程で全く満足に洗い出す
ことが、本発明による除去方法に従って可能となること
を示している。 ■ J!」黄及び窒索引■、の一肱人 矢一」1−側御−7〜 30011Qガラスフリツト底フラスコ(フリットの多
孔率For=2、平均気泡径1nn)を、80℃で熱処
理し、水性反応媒体200m0を満した。 次に、80℃で湿潤させ毒性ガス成分の作用を与えた窒
素ガス流を100mQ/分の割合でフリット上から反応
媒体中に分散させた。反応媒体中の気泡の滞留時間は約
1秒であった。これらの条件の下に、反応媒体の組成に
依存して、次表■に示す結果が得られた。 (以下余白) LUill−則 80℃水蒸気飽和窒素気流に、毒性ガス成分及びガス状
酸化剤ないしは還元剤を負荷した。この気流を、ラシッ
ヒリングを充填した洗浄塔に導き、ガスINrn’当り
10flの割合の洗浄液と自流的に接触させて処理した
。洗浄装置中の選択された稼動温度80℃において、充
填物中のガスの滞留時間は約40秒であった。洗浄され
たガスは、洗浄塔の塔頂から引出した。均質相中におい
て接触的に作用する洗浄液は、次の重量部組成から成る
ものとした。 裁1り良ユ3−ペンタエチレングリコールメチルイソプ
ロビルエーテル67重量部、水33重量部、L a (
NO3)3−6 H2O0,7重量部、CaHKO82
0,1重量部、アセチルアセトン2.2重量部。 同じ条件下の並行試験に用いる洗浄液(洗浄液2)は、
次の重量部組成から成るものとした。 ペンタエチレングリコールメチルイソプロピルエーテル
67重量部、水33重量部、Fe50.・7H,OO,
4重量部、エチレンジアミンテトラ酢酸のジナトリウム
塩0.56重量部。 別の同じ条件下の並行試験に用いる洗浄液(洗浄液3)
は、洗浄液1の成分の他に、次の成分を含有する。 FeSO4・7H200,4重量部及びエチレンジアミ
ン四酢酸のジナトリウム塩0.56重量部。 出発ガス流及び洗浄媒体の組成に依存して1次表■に示
す成果が得られた。 (以下余白) ズ田−施一11−則 80℃において、水蒸気飽和させた毒性成分の含量 SO22000容積ppII No 1.000容積ppmであり、還元
成分H2Sが5000容積ppmである窒素ガス流を、
ポリエチレングリコール400中トリシクロデカンジメ
チルアルコール10重量%溶液(Pr(thd)a 1
重量%、炭酸リチウム2重量%及び鉄(TI) −エチ
レンジアミン四酢酸錯塩1重量%を含有する)によって
、ガスINrri当り溶液15Qの割合で処理した。ラ
シッヒリングを充填した洗浄塔中の選定された稼動温度
125℃において、充填床の気体の滞留時間は、約35
秒であった。洗浄媒体の水含量は、 2.6kg/J(
2,5バール)の圧力の保持下に、約10重量%に設定
した。浄化済みガスは、洗浄塔の塔頂から、また液状の
洗浄液から分離された元素の硫黄は、そのサンプからそ
れぞれ取出した。次表■に得られた結果を示す。 退−」」 S 02(vol、ppm) N O(vol 、p
pm)流入ガス 2000 100
(1流出ガス 320 洗い出しく%) 98.4 100
86℃において熱処理された共沸組成の蟻酸水溶液を経
て導かれた窒素気流に、毒性ガス、即ち2000容積%
以下のSO2及び500容積%以下のNOの作用を与え
ると共に、該窒素気流を、ペンタエチレングリコールメ
チルイソプロピルエーテル中硝酸ランタン6水塩1重量
%、アセチルアセトン3重量%、プロピオン酸リチウム
1重量%及びクロム(DI)酢酸塩0.5重量%溶液に
よって、ガスINn?当り溶液15Qの量比において処
理した。ラシッヒリングを充填した洗浄塔中の選定され
た稼動温度130℃において、ガスの滞留時間は約30
秒であった。液相の含水量は、約1.5重量%に設定さ
れた。洗浄されたガスは、洗浄塔の塔頂から、また洗浄
液から液の形で分離させた元素の硫黄は、そのサンプか
らそれぞれ取出した。 以下に示す結果が得られた。 弐−人 濃度(容積ppm) HCO2HSO2NOH2S CO2 流入ガス 4500 2000 500 0
0流出ガス 0 140 99 3
72 4480転化率(%) 100 93
80.2−一特許出願人 ジ−グツリード・ベーター
代理人弁理士 兼 坂 異同
酒 井 −同 兼、坂 繁 手続補正書1.) 1、事件の表示 昭和61年特許願第163928号 2、発明の名称 スクラビングによるガス除去方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 シ゛−グフリード・ベーター 4、代 理 人 〒105 東京都港区虎ノ門1丁目1番20号(1、
発明の名称 (2)明細書全文 明 細 書 10発明の名称 スクラビングによるガス除去方法 2、特許請求の範囲 1)汚染物質cO8,C82、メルカプタン、SOx及
び/又はNOxを含有するホストガスを常圧又は昇圧下
にほぼ室温と200℃との間の温度でスクラビングする
工程を含み、該ホストガスから該汚染物質のうち少くと
も一を除去する方法において、スカンジウム、イツトリ
ウム、ランタニド系列元素又はアクチニド系列元素又は
それらのものの混合物のうち少くとも1つのものの塩の
水溶液及び/又は有機溶剤中溶液を使用することを特徴
とする除去方法。 2)塩が次の構造式 (ここにMeは、スカンジウム、イツトリウム又はラン
タニド系列元素もしくはアクチニド系列元素のうち−の
元素を表わし、Xは3又は4を表オ)し、R’、R2,
R’は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル
基、アルケニル基又はアリール基を表わし、これらの基
は、1以上のハロゲン原子により置換されていてもよい
)を有する特許請求の範囲第1項記載の除去方法。 3)塩をジケトン含有溶液に溶解させる特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 4)アルカリ金属塩の混合物を更に含む特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 5)アルカリ金属の塩として炭酸塩及び/又はチオ炭酸
塩を使用する特許請求の範囲第4項記載の除去方法。 6)高沸点有機溶剤を有機溶剤として使用する特許請求
の範囲第1項記載の除去方法。 7)該有機溶剤として、グリコール、ポリグリコール、
ポリグリコールアルキルエーテル、ポリグリコールアリ
ールエーテル、リン酸エステル、ジカルボン酸エステル
、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、アルカノー
ルアミン、アルキルアルカノールアミン又はその混合物
を使用する特許請求の範囲第6項記載の除去方法。 8)塩化物、亜硝酸塩又は硫化物をアルカンジオンと共
に利用して該溶液を得る工程を更に含む特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 □9)ランタニド錯体及び
/又はアクチニド錯体及び/又はスカンジウム及びイツ
トリウムの錯体の0.1〜5重量%溶液を炭酸子ルカリ
又はチオ炭酸アルカリの0.1〜5重量%の溶液と共に
使用する特許請求の範囲第1項記載の除去方法。 10) 5.1〜51.0 kg/al (5〜50パ
ール)の圧力を150℃よりも高い温度において保持し
た後、減圧することによってスクラビング剤を再生する
特許請求の範囲第1項記載の除去方法。 11)硫黄化合物例えば硫化水素、二硫化炭素、酸硫化
炭素、メルカプタン又は炭素−酸素化合物の混合物、ホ
ルムアルデヒド、メタノール、ギ酸、ギ酸エステル又は
その混合物も含む還元性化合物をS Ox又はNOxの
除去のために使用する特許請求の範囲第1項記載の除去
方法。 12)スクラビングしようとするガスと接触して反応を
行なわせるために触媒を利用してSOx及び/又はN
Oxを還元するための特許請求の範囲第1項記載の除去
方法。 13)圧力状態において20″〜180℃の温度で還元
性化合物の存在下に実施され、触媒含有溶液を利用して
NOx及びS Oxを除去するための特許請求の範囲第
1項記載の除去方法。 14)加水分解を得るのに十分な量の水蒸気をスクラビ
ングするべきガスに添加する工程を含む、NOx及びS
Oxを除去するための特許請求の範囲第13項記載の
除去方法。 3、発明の詳細な説明 本発明は、硫化カルボニル(COS)、二硫化炭素(C
82)、およびメルカプタンのような有機硫黄化合物を
、多分硫化水素と共に、これら化合物を含むガス(以下
にホストガスと称する)から、常圧または高圧で20〜
200℃の範囲の温度で、=4− 特別のスクラビング溶液を用いて除去することに関し、
特にそのようなスクラビング溶液に関する。 本発明の方法は、これらの化合物を汚染物として含むあ
らゆる種類のガスに適用できる。ホストガスの例は、例
えば天然ガス、コークスガス、水性ガス、発生炉ガス、
炭素ガス化装置に発生するガス、それに加えて、これら
化合物のどれかを含むあらゆる種類の排ガスである。 いくらか異なる観点から言うと、本発明は、還元性化合
物の使用下で、常圧または高圧で20〜200℃の温度
で、スクラビングのための溶液を用いてホストガスをス
クラビングすることによって、ホストガスから硫黄酸化
物(S Ox)および/または(NOx)を除去する方
法に関するものである。SOxおよび/またはNOxを
含むホストガスの例としては、スモッグ、煙、煙霧、例
えば硫酸もしくは硝酸製造時に発生する排ガス、ばい焼
ガス等がある。 一般に炭酸、重炭酸、硼酸、燐酸のアルカリ金属塩の水
溶液のようなアルカリ性媒質を用いるかまたは、有機ア
ルキルアミン、アリールアミンおよびアルカノールアミ
ンを含有する溶液を用いて、ホストガスから、有機的に
結合した硫黄を除去することは知られている。ホストガ
ス中に含まれる002はことごとく吸収されるが、それ
は余計なかつ不必要なコストとなる。 ここで用いられたスクラビングプロセスによる硫化カル
ボニルCO8およびC82の除去法は、特に酸性汚染物
H,SおよびCO2の除去のためには不十分である。こ
の問題を解決するために、以下に簡単に示すような種々
の提案がなされた。有機的に結合した硫黄を除去するた
めの既知の方法の中で最も成功した方法として、汚染物
の硫化水素への不均一な接触変換(触媒による変換)が
ある。触媒としては、ここでは鉄、釦、モリブデン、ニ
ッケル、タングステンのような重金属および好ましくは
、これら金属の硫化物が使われる。c。 変換触媒も、そのままの形でまたは変形して用いられる
。しかしながらこれら不均一な接触法は、いろいろ種類
があるとはいえ、最低300℃、600℃までもの高温
を用いなければならないという不都合がある。 そこで、このような高温でガスを処理する代りに、水ま
たはアルコールに溶解させた無機または有機塩基の塩基
性に反応する塩でガスを処理し、CO8およびC82の
ような汚染物を加水分解して硫化水素に変え、その硫化
水素をホストガスと共に反応域から除去することが示唆
された。しかしながらこの場合の問題は、H2Sおよび
CO2が存在するにもかかわらず、スクラビング剤に必
要な塩基性を維持しなければならないことである。 これらの化合物は硫化物および炭酸塩、または重亜硫酸
塩および重炭酸塩に変わり、物質全体としての塩基性を
減らす。そこに元々存在する硫化水素も触媒的に生成す
る硫化水素も別々の工程によってガスから除去しなけれ
ばならない。 スモッグおよび煙霧から、硫黄酸化物および/または窒
素酸化物を除去するその他の方法として、例えば、酸素
、オゾン等の使用下で、SO2およびN Oxを触媒を
使用するか又は使用せずに酸化する方法が公知である。 この場合、次にはこの汚染物の接触的又は非接触的還元
によってアンモニアを生成させ、その後水溶液または懸
濁液によって酸性汚染物S OxおよびNOxの湿吸収
を行う。 温度変化が認められる場合、並びに酸化還元系が非化学
量論的組成である場合には、反応関与物質の一つが放出
されるというような困難が生ずる。 そこで350〜450℃の至適温度ではたらく反応助剤
として触媒が用いられた。一般に、燃焼の場合、高温技
術的工程をとることが必要であり、燃焼はN’Ox放出
値を最小限にまで減らす。また、それらには燃焼プロセ
スのがなりむづがしい変更が必要であり、これは、現存
の装置を再利用する場合、大きい支出を伴う。 日本ではSO2およびNOxを除去するためにすでに酸
化還元反応が利用されている。これらの方法の欠点は、
かなり高価な化合物を大量に使用することである。例え
ば酸化剤として過酸化水素を用い、還元剤としてアンモ
ニアを用いる。その上触媒による還元には危険を伴い、
反応容器を石炭によって加熱する場合には触媒が塵埃に
よって無効になる。他方、湿−沈澱はNOxおよびSO
Xを除去するのみならず、都合の良いことに塵埃も除去
するという利点を有する。 本発明の目的は、メルカプタンを含む有機硫黄化合物を
、多分硫化水素と共に除去する新しい改良された簡単な
方法を提供することであり、特に、ホストガスからSO
xおよびNOxを除去する方法を提供することである。 本発明の特徴は、きれいになり、スクラビングされたガ
スを再加熱しなくても、ガススクラビングの効果が保持
されることである。その上この方法は、容易に手に入り
、再生可能である化学物質のみを必要とする。 本発明の好ましい実施例によると、スクラビングを利用
してCO8、二硫化炭素、多分、硫化水素、メルカプタ
ン(チオール) 、SOxおよびNOxをホストガスか
ら除去する。使用するスクラビング溶液には、スカンジ
ウム、イツトリウム、ランタニド系列元素およびアクチ
ニド系列元素またはこれらの混合物の塩が含まれ、溶剤
としては水または有機化合物が使用される。ランタニド
系列(IITB)にはTJa、Ce、Pr、Nd、Pm
。 Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ha、Er、Tm。 YbおよびLuが含まれる。アクチニウム系列又はアク
チニド系列には、Ac、Th、Pa及びUが含まれる。 使用可能のこれらの元素の塩は、有機溶剤または水また
はこの両方に溶けるすべての塩である。その例としては
、これらの元素の塩化物、硫化物、臭化物、硝酸塩、そ
の他である。塩であるアルカンジオネートが次の構造を
示す場合、溶剤として使用できることは驚くべきことで
あった。 ここでMaはスカンジウム、イツトリウム、ランタン群
またはランタニド系列の元素またはアクチニド群の元素
、好ましくはLa、Ce、Pr。 1O− ybおよびThのいづれかである。 Xは3または4である。 R1,R2およびR3は同じであっても別のものであっ
てもよいが、どちらの場合でも水素原子およびアルキル
基またはアリール基によって構成され、これら基のあら
ゆる構成メンバーは1個または数個のハロゲン原子(■
A族)によって置換可能でなければならない。アルキル
基のメンバーは直鎖か分岐鎖で、好ましくは1〜10個
の、より好ましくは1〜5個の、一層好ましくは1〜3
個の炭素原子を含む。ここに示す例は、アセチルアセト
ンおよびホルミルアセトンのキレートである。 アルカニル基は2〜10個の炭素原子を含む。 ここに示す例は、1−プロペン−1,3−ブタンジオン
、1−ブテン−1,3−ブタンジオンのキレートである
。 アリール基は好ましくはフェニル残基であり、ここに示
す例は、ベンゾイルアセトンおよびジベンゾイルアセト
ンのキレートである。 上記の基は塩素または弗素のようなハロゲン原子によっ
て置換され、例えば1,1,1,2,2,3,3−ヘプ
タフルオライドを形成する。 キレート錯塩はスクラビング剤にそのまま加えられる。 これらの例には、ランタン(m)−2,2,6゜6−チ
トラメチルー3.5−へブタンジオナート(1,a(t
hd)i)、プラセオジム(III)−2,2,6,6
−チトラメチルー3,5−へブタンジオナート(pr(
thd)a)。 イッテルビウム(m)−7,7−シメチルー1.1,1
,2,2゜3.3−ヘプタフルオロ−4,6−オクタン
ジオナート(Yb(fod)a)−またはこれらの混合
物がある。適切な錯塩は、スクラビングプロセスにおい
て、スクラビング剤中で、溶剤中のアルカンジオン−例
えばペンタン−2,4−ジオン(CH3COCR,CO
C■、 )1−フェニル−1,3−ブタンジオン(CG
H6C0CH,COCH3)−とランタニドおよびア
クチニドの一員の塩−例えばLa−C03g L a
(NOa)a・6 HzOL a、(S 04)asC
e(No、)3・6H20,Th(NO3)4−6H2
O$T h (Cz 04)z・6H20等−との反応
によって生成させることができる。 本発明のキレート錯塩含有のスクラビング剤の有効性は
、アルカリ金属塩、好ましくは炭酸塩またはチオ炭酸塩
を加えることにより高めることができる。ここに示す、
特にアルカリ金属の例はリチウム、ナトリウムおよびカ
リウムである。チオカルボン酸塩としては、0−エチル
ジチオカルボン酸カリウム(Ca ISに082)のよ
うなジチオカルボン酸塩が好ましい。 本発明の方法は、多分水を含む有機溶剤を使用する。水
分濃度は、高沸点有機溶剤中の水の溶解度に依存する。 少くとも加水分解のために十分な量の水がなければなら
ない。溶液中の水分量の範囲は広く、水/有機溶剤混合
物に関して水分0.1〜98%とすることができ、常圧
(大気圧)下では1〜5重量%量が好ましく、圧力を」
二げてこの方法を実施する場合は5〜15重量%量が好
ましい。CO8、メルカプタン等の除去の場合は溶液は
完全に水性としてよい。 有機溶剤の場合には高沸点有機物質を使用する。 これらの有機物質の例はグリコール、ポリグリコール、
ポリグリコールアルシルエーテル、ポリグリコールアリ
ルエーテル、燐酸エステルそしてフタール酸エステルお
よびアジピン酸エステルのようなジカルボン酸エステル
、アルカノールアミンまたはアルキルアルカノールアミ
ンまたはこれらの混合物である。ポリグリコールおよび
ポリグリコールエーテルのような有機溶剤が好ましい。 スカンジウム、イツトリウムの塩、ランタニド系列また
はアクチニド系列の元素の塩、またはこれらの混合物、
好ましくはこれらのキレート錯塩をスクラビング水また
はスクラビング有機溶剤に飽和するまで加える。スクラ
ビング溶液に対して0、1〜5重量%の濃度を有する希
薄な溶液を用いることが好ましい。アルカリ金属塩も同
様に飽和に達するまで加えるが、好ましくは、スクラビ
ング溶液に対して0.1〜5重量%のアルカリ金属塩を
用いる。 本発明の特に好ましい実施例によると、0.1〜5重量
%のランタンおよび/またはアクチニウム錯塩溶剤およ
び/またはスカンジウムおよびイツトリウム錯塩、およ
び/または0.1〜5重量%の炭酸アルカリまたはチオ
カルボン酸アルカリ溶液を使用する。本発明を実施する
この好ましい形において、溶剤は水、または水とポリグ
リコールエーテルとの混合物である。 本発明の方法は、20〜200℃の温度範囲で行うのが
好ましく、80〜130℃がより好ましい範囲である。 スクラビング法による汚染物の除去が本発明によると室
温でも実施できるということは驚きでもあったし、当業
者が容易には想到しえないことでもあった。既述のよう
に、本発明の方法は常圧または高圧下に行うことができ
る。圧力は一般には0.75〜150mHg(1〜20
0バール)の範囲内であり、0.75〜52.5mHg
( 1 〜7 0バール)を使用するのが好ましい。 本発明のその他の特徴およびその他の観点によると、ス
クラビング溶液は、不活性ガスによるストリッピングま
たは蒸気発生または排気下におけるストリッピングを含
む、当業者には一般に公知の簡単な方法で再生すること
ができる。例として、スクラビング溶液を再生の目的で
約3.751Hg(5バール)の圧で、160℃まで加
熱する。 15一 本発明の方法は、汚染ガスのスクラビングのために一般
に用いられるあらゆる装置で実施することができ、ポン
プ、バルブ、スクラビングカラム、脱着装置、その他を
含む。 SOxおよび/またはNOxを除去するための本発明の
実施においては、スクラビングプロセスに、付加的に還
元性化合物を使用する。還元性化合物の例は、硫化水素
、硫化炭素、COS、メルカプタンのような硫黄化合物
,およびそれらの混合物、および/またはホルムアルデ
ヒド、メタノ 。 ール、蟻酸および蟻酸エステルのような炭素−酸素化合
物、またはそれらの混合物である。これらの還元剤を反
応溶液に加えると、次の式にしたがって反応がおきる。 so2+cs, →Co2+38 (
1)so,十cos →2CO,+38
(2)802+2H2S→2H,O+3S
(3)S02+2HC00H→2CO2+2H20
+S (4)2NO+CS,→CO□十N2+28
(5)NO+COS→Co2+1/2N,十S
(6)NO+H2S→H20+1/2N2
+S (7)NO+HC00H−)C
02+H20+1/2N2 (8)どの場合にも反応
体によって生成した硫黄が液相に生ずる。一般に、より
高次の酸化物の存在下で還元性硫黄化合物を用いる場合
、次のより一般的な反応式が得られる。 SOx+xS2−−+(x+1)S+x02−
(9)NOx+xS2−−+xSD+]/2N2+xO
2−(10)ドイツ公告公報第1.9101.27号お
よび第21、58072号は、硫化水素および二酸化硫
黄を触媒の存在下で元素硫黄に変える方法を記載してい
る。この触媒は周期律表のI−A族または■−A族の金
属の塩であり、その他に、最低1個の酸官能基が化合物
R−OHでエステル化された、有機ポリカルボン酸を含
む。 これらの公報による接触媒質は、比較的長く活性を保ち
、元素スカンジウム及び元素イツトリウムの塩、ランタ
ニド系列および/またはアクチニド系列の元素の塩を加
えた場合、硫化水素と硫黄酸化物との反応のみならず、
硫化炭素および/または硫化カルボニルと硫黄酸化物と
の反応(接触反応)をもおこすことが判った。 本発明を実施するこの場合において、アルカリ金属また
はアルカリ土金属が部分的にエステル化されたポリカル
ボン酸の塩の形で存在する必要はない。むしろ、I−A
およびIT−A族の金属の塩および炭酸塩またはチオカ
ルボネートのような、モノカルボン酸塩が、水性および
/または有機溶液中で、スカンジウム、イツトリウムの
錯塩、ランタニド系列元素およびアクチニド系列元素の
錯塩の効果を妨害しないことが判明した。むしろこれら
錯塩との協力の下で、硫化水素、二酸化硫黄間の接触反
応並びに、硫化炭素および/または硫化カルボニルと、
硫黄酸化物(S Ox)の一つとの間の反応がおこる。 この場合目立つことは、60〜114℃の温度範囲で、
容易にろ取することのできる硫黄結晶が得られることで
ある。アンモニアの存在は酸化還元反応も加水分解反応
も促進する。 NOxを含むガスの清浄化およびスクラビングに関する
限り、−酸化窒素が関係する場合は水性溶液の吸収性ま
たは吸収力は、その水性溶液に、Fortschr、
Ber、 VI)I−Z、 Line3. N[L75
にハイティング(Heiting B、)が記載したよ
うな鉄1l−EDT、A錯塩を加えた場合、改善される
ことがわかる。 スカンジウムの塩、ランタニド系列の元素および/また
はアクチニド系列の元素の塩髪、すでに遷移元素−例え
ばクロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム−1お
よび多分アルカリ金属およびアルカリ土金属の塩を含ん
でいるポリグリコールまたはポリグリコールエーテルの
ような高沸点有機液体に添加すると、前記反応式にした
がう反応および反応度をかなり高めることができること
がわかった。 スカンジウム、イツトリウムのキレート、ランタニドま
たはアクチニドの元素のキレート、およびアルカリ金属
およびアルカリ土金属の炭酸塩またはチオカルボネート
の、そして遷移金属の有機および無機化合物の水溶液及
び/または有機塩溶液を用いることのできる温度範囲は
非常に広く、−19= 例えば20〜160℃の間である。前記反応式にしたが
って元素硫黄を液体の形で所望する場合は120〜13
0℃の範囲内の温度を用いることが好ましい。こうすれ
ば硫黄の天然の融点よりもわずかたけ高いところで作業
が行われることになる。 元素スカンジウム、イツトリウム、ランタニド系列およ
びアクチニド系列の元素の塩、およびアルカリ金属、ア
ルカリ土金属元素の塩、並びに遷移元素の塩を水または
有機溶剤に、飽和に達するまで加えることができる。し
かし好都合なことに、本発明によって、0.1〜5重量
%の塩濃度の溶液で十分である。有機液体溶液中の水分
量は温度に依存する。そして多分圧力調節によってコン
トロールすることができる。 硫化水素、硫化カーボネート、CO8、メルカプタン、
蟻酸、ホルムアルデヒド、メタノールおよび/または蟻
酸エステルのような還元剤として作用する化合物を、ス
クラビングプロセス前に接触媒質に加えることができる
。触媒的に作用する塩の溶剤が、特別な還元剤に関する
限り、高度に溶解性である場合は、これが可能である。 例えば室温、10重量%濃度における一硫化炭素のポリ
エチレングリコール400中への溶解度は、分圧0.7
5mt1g (1バール)、温度25℃における硫化水
素のテトラエチレングリコール中への溶解度22Ncn
?/gおよび分圧0.75m11g (1バール)、温
度100℃の硫化カルボニルと比較して、なお2.65
Ni/gである。還元剤に関する限り、接触媒質の高い
吸収能力のおかげで前負荷は、スクラビング中、化学量
論的条件が存在するように手配することが好ましい。 還元剤をプロセスに加えるもう一つの方法は、それをホ
ストガス流に化学量論的に加えることである。 基本的には本発明にしたがって触媒を用い二硫化炭素、
CO8,C82およびメルカプタンを除去するようにS
OxおよびNOxを加えることによって、硫黄化合物を
除去することができる。 本発明を実施するためのスクラビング装置は、既述のよ
うに、適した形であればどんな形のものでもよい。 〈実施例〉 CO8,SO2、メルカプタン、それに加えて多分IT
2Sも除去するための実施例 夫]霞栴−例□□し フリット底をもつ300IIIQフラスコ(フリットの
多孔性For ” O;平均ガラス泡直径= 2 rm
)を80℃まで加熱し、水性反応媒質200m(lを
充填した。その後、80℃で湿らせ、CO8およびC8
2を汚染物として含むガス流を100mL/minの速
度でフリット−にの反応媒質に分散させる。泡が反応媒
質
SZ)、およびメルカプタンのような有機硫黄化合物を
、多分硫化水素と共に、これら化合物を含むここではホ
ストガスと呼ぶガスから、正常圧または高圧で20〜2
00℃の範囲の温度で、特別のスクラッビング溶液を用
いて除去することに関するものである。本発明は特にそ
のような溶液に関するものである。この方法はこれらの
化合物を汚染物として含むあらゆる種類のガスに適用で
きる。ホストガスの例は、例えば天然ガス、コークスガ
ス、水性ガス、発生炉ガス、炭素ガス化装置に発生する
ガス、それに加えて、これら化合物のどれかを含むあら
ゆる種類の排ガスである。 いくらか異なる観点から言うと、本発明は、還元性化合
物の使用下で、常圧または高圧で20〜200℃の温度
で、スクラッビングのための溶液を用いてホストガスを
スクラッビングすることによって、ホストガスから酸化
硫黄(S Ox )および/または(NOx)を除去す
る方法に関するものである。SOxおよび/またはNO
xを含むホストガスの例としては、スモッグ、煙、煙霧
、例えば硫酸窒素酸製造時に発生する排ガス、ばい焼ガ
ス等がある。 一般に炭酸、重炭酸、硼酸、燐酸のアルカリ金属塩の水
溶液のようなアルカリ性媒質を用いるかまたは、有機ア
ルキルアミン、アリルアミンおよびアルカノールアミン
を含有する溶液を用いて、ホストガスから、有機的に結
合した硫黄を除去することは知られている。ホストガス
中に含まれるCO2はことごとく吸収されるが、それは
余計なかつ不必要な出費を強いる。 ここで用いられたスクラッビングプロセスによる硫化カ
ルボニルCO8およびC82の除去法は、特に酸性汚染
物H,SおよびCO2の除去のためには不十分である。 この問題を解決するために、以下に簡単に記すような種
々の提案がなされた。有機的に結合した硫黄を除去する
ための既知の方法の中で最も成功した方法として、汚染
物の硫化水素への不均質な触媒的変換がある。触媒とし
ては、ここでは鉄、鉛、モリブデン、ニッケル、タング
ステンのような重金属および好ましくは、これら金属の
硫化物が使われる。CO変換触媒も、そのままの形でま
たは変形して用いられる。しかしながらこれら不均質な
触媒法は、いろいろ種類があるとはいえ、最低300℃
、600℃までもの高温を用いなければならないという
不都合がある。 そこで、このような高温でガスを処理する代りに、水ま
たはアルコールに溶かした無機または有機塩基の塩基性
に反応する塩で処理し、COSおよびC82のような汚
染物を加水分解して硫化水素に変え、その硫化水素をホ
ストガスと共に反応ゾーンから除去することが示唆され
た。しかしながらこの場合の問題は、H2SおよびCo
2が存在するにもかかわらず、スクラッビング媒質に必
要な塩基性を維持しなければならないことである。 これらの化合物は硫化物および炭酸塩、または重亜硫酸
塩および重炭酸塩に変わり、材料全体としての塩基性を
減らす。そこに元々存在する硫化水素も触媒的に生成す
る硫化水素も個々の段階でガスから除去しなければなら
ない。 スモッグおよび煙霧から、酸化硫黄および/または酸化
窒素を除去するその他の方法として、例えば、酸素、オ
ゾン等の使用下で、S02およびNOxを触媒的或いは
非触媒的に酸化する方法が公知である。この場合、次に
はこの汚染物の触媒的或いは非触媒的還元が行われてア
ンモニヤが生成し、その後水溶液または懸濁液を通すこ
とによって酸性汚染物SOxおよびNOxの湿吸収を行
う。温度変化が認められる場合、並びに酸化還元系が非
化学量論的組成である場合には、反応関与物質の一つが
放出されるというような困難が生ずる。そこで350〜
450℃の至適温度ではたらく反応助剤として触媒が用
いられた。一般に、燃焼の場合、大工技術的段階をとる
ことが必要であり、燃焼はNOx放出値を最小限にまで
減らす。 また、それらには燃焼プロセスのかなりむづかしい変更
が必要であり、これは、現存の装置を再利用する場合、
大きい支出を伴う。 日本ではS02およびN Oxを除去するためにすでに
酸化還元反応が利用されている。これらの方法の欠点は
、かなり高価な化合物を大量に使用することである。例
えば酸化剤として過酸化水素を用い、還元性媒質として
アンモニヤを用いる。 その上触媒的還元には危険を伴い、反応器を石炭によっ
て加熱する場合には触媒が塵埃によって無効になる。他
方、湿−沈澱はNOxおよびS Oxを除去するのみな
らず、都合の良いことに塵埃も除去するという利点を有
する。 本発明の目的は、メルカプタンを含む有機硫黄化合物を
、多分硫化水素と共に除去する新しい改良された簡単な
方法を提供することであり、特に、ホストガスからSO
xおよびN Oxを除去する方法を提供することである
。本発明の特徴は、きれいになり、スクラッビングされ
たガスを再加熱しなくても、ガススクラッビングの効果
が保持されることである。その上この方法は、容易に手
に入り、再生可能である化学物質のみを必要とする。 本発明の好ましい実施例によると、スクラッビングを利
用してCO8、二硫化炭素、多分、硫化水素、メルカプ
タン(チオール)、SOXおよびNOxをホストガスか
ら除去する。使用するスクラッビング液には次の物質の
塩が含まれる;スカンジウム、イツトリウム、ランタニ
ドの元素およびアクチニドの元素またはこれらの混合物
、そして溶媒としては水または有機化合物を用いる。ラ
シタニド群(I[[B)にはLa、Ce、Pr、Nd。 Pm、Sm、En、Gd、Tb、Dy、)(o。 Er、Tm、YbおよびLnが含まれる。使用可能のこ
れらの元素の塩は、有機溶媒または水またはこの両方に
溶けるすべての塩である。ここに示す例は、これに元素
の塩化物、硫化物、臭化物、硝酸塩、その他である。塩
であるアルカンジオネートが次の構造を示す場合、溶媒
として使用できることは驚くべきことであった。 ここでMeはスカンジウム、イツトリウム、ランタン群
またはランタニド系列の元素またはアクチニド群の元素
、好ましくはLa、Ca、Pr。 YbおよびThのいづれかである。 Xは3または4である。 R1,R,およびR,は同じであっても別のものであっ
てもよいが、どちらの場合でも水素原子およびアルキル
基またはアリル基によって構成され、これら基のあらゆ
る構成メンバーは1ケまたは数ケのハロゲン原子(■A
群)によって置換可1mでなければならない。アルキル
基のメンバーは直鎖か分岐鎖で、好ましくは1〜10ケ
の、より好ましくは1〜5ケの、一層好ましくは1〜3
ケの炭素原子を含む。ここに示す例は、アセチルアセト
ンおよびホルミルアセトンのキレートである。 アルカニル基は2〜10ケの炭素原子を含む。 ここに示す例は、■−プロペンー1,3−ブタンジオン
、1−ブテン−1,3−ブタンジオンのキレートである
。 アリル基は好ましくはフェニル残基であり、ここに示す
例は、ベンゾイルアセトンおよびジベンゾイルアセトン
のキレートである。 上記の基は塩素または弗素のようなハロゲン原子によっ
て置換され、例えば1,1,1,2,2,3,3−へブ
タフルオライドを形成する。 キレート錯塩はこのようにスクラッビング媒質に加えら
れる。そして例えばランタン(m) −2,2゜6.6
−チトラメチルー3,5−へブタンジオナート(La(
thd)3)、プラセオジム(III)−2,2,6,
6−チトラメチルー3,5−へブタンジオナート(Pr
(thd)3)、イッテルビウム(m)−7,7−シ
メチルー1.1,1,2,2゜3.3−ヘプタフルオロ
−4,6−オクタンジオナート(Yb (f od )
a )、またはこれらの混合物である。適した錯塩は、
スクラッビングプロセスにおいて、スクラッビング媒質
中で、溶媒中のアルカンジオン−例えばペンタン−2,
4−ジオン(CH3GOCR2COCH3) 1−/
工:ル−1,3−ブタンジオン(C,+1. C0CH
□C0CR,)−とランタニドおよびアクチニドの一員
の塩−例えばL a Cfi3. L a (N、03
)3−6 H,OL a2(S04)3.Ce(No、
)3−6H20,Th(No、)4−6 O20、T
h (C204)、 ’ 6 H,O等−とが反応して
形成される。 発明のキレート鉗塩含有のスクラッビング媒質の有効性
は、アルカリ金属塩、好ましくは炭酸塩またはチオカル
ボネートを加えることにより高めることができる。ここ
に示す、特にアルカリ金属の例はリチウム、ナトリウム
およびカリウムである。チオカルボン酸塩としては、0
−エチルジチオカルボン酸カリウム(c3H5KO32
)のようなジチオカルボン酸塩が好ましい。 発明の方法は、多分水を含む有機溶媒を使用する。水分
濃度は、高沸点有機溶媒中の水の溶解度に依存する。少
くとも加水分解のために十分な量の水がなければならな
い。溶液中の水分量の範囲は広く、水/有機溶媒混合物
に関して0.1〜98%の水が含まれる。正常大気圧で
は1〜5重量%量が好ましく、圧を上げてこの方法を実
施する場合は5〜15重量%量が好ましい。CO8、メ
ルカプタン等の除去の場合は溶液は完全に水性である。 有機溶媒の場合には高沸点有機物質を用いなければなら
ない。その例はグリコール、ポリグリコール、ポリグリ
コールアルシルエーテル、ポリグリコールアリルエーテ
ル、燐酸エステルそしてフタール酸エステルおよびアジ
ピン酸エステルのようなジカルボン酸エステル、アルカ
ノールアミンまたはアルキルアルカノールアミンまたは
これらの混合物である。ポリグリコールおよびポリグリ
コールエーテルのような有機溶媒が好ましい。 スカンジウム、イツトリウムの塩、ランタニド群または
アクチニド群の元素の塩、またはこれらの混合物、好ま
しくはこれらのキレート錯塩をスクラッビング水または
スクラッビング有機溶媒に飽和するまで加える。スクラ
ッビング溶液に対して0.1〜5重量%の濃度を有する
薄い、すなわち水性溶液を用いることが好ましい。アル
カリ金属塩も同様に飽和に達するまで加えるが、好まし
くは、スクラッビング溶液に対して0.1〜5重量%の
アルカリ金属塩を用いる。 本発明の特に好ましい実施例によると、0.1〜5重量
%のランタンおよび/またはアクチニウム錯塩溶媒およ
び/またはスカンジウムおよびイツトリウム錯塩、およ
び/または0.1〜5重量%の炭酸アルカリまたはチオ
カルボン酸アルカリ溶液を使用する。発明を実施するこ
の好ましい形において、溶媒は水、または水とポリグリ
コールエーテルとの混合物である。 発明の方法は、20〜200℃の温度範囲で行うのが好
ましく、80〜130℃がより好ましい範囲である。ス
クラッビング法による汚染物の除去が本発明によると室
温でも実施できるということは驚きでもあったし、明ら
かにふにおちないことであった。既述のように、発明の
方法は正常気圧または高い圧力で行うことができる。圧
は一般には0.75〜150ml−1g(1〜200バ
ール)の範囲内であり、0.75−52.5nIFIg
(1〜70バール)を使用するのが好ましい。 発明のその他の特徴およびその他の観点によると、スク
ラッビング溶液は、不活性ガスによるストリッピングま
たは蒸気発生または排気下におけるストリッピングを含
む、当業者には一般に公知の簡単な方法で再生すること
ができる。例として、スクラッビング液を再生の目的で
約3.75mFIg(5/<−ル)の圧で、160℃ま
で加熱する。 発明の方法は、汚染ガスのスクラッビングのために一般
に用いられるあらゆる装置で実施することができ、ポン
プ、バルブ、スクラッビングカラム、脱着装置、その他
を含む。 SOxおよび/またはNOxを除去するための本発明の
実施においては、スクラッビングプロセスに、付加的に
還元性化合物を使用する。還元性化合物の例は、硫化水
素、硫化炭素、COS、メルカプタンのような硫黄化合
物、およびそれらの混合物、および/またはホルムアル
デヒド、メタノール、蟻酸および蟻酸エステルのような
炭素−酸素化合物、またはそれらの混合物である。これ
らの還元性媒質を反応溶液に加えると、次の式にしたが
って反応がおきる。 so2+cs2 →Co2+38 (1
)so2+cos →2C02+3S (
2)SO2+2H2S→2H20+3S
(3)S02+2HC00I(→2CO,+2H20+
S (4)2NO+C8,→CO□+N2+2S
(5)NO十CO3−+H20+1/2N2+S
(6)NO+)(2S−+H20+1/
2N2+S (7)N O+HCOOH→
CO2+H,0+1/2N2 (8)どの場合にも
反応体によって生成した硫黄が液相に生ずる。一般に、
より高次の酸化物の存在下で還元性硫黄化合物を用いる
場合1次のより一般的な等式が得られる。 SOx+xS”−→(x+1)S+xO”−(9)NO
x+xS”−−+xSD+1/2N2+xO2−(10
)ドイツ印刷ずみ特許出願第1910127号および第
2158072号は、硫黄水素および二酸化硫黄を触媒
の存在下で元素硫黄に変える方法を記載している。この
触媒は周期律表のI−AまたはH−A群の金属の塩であ
り、その他に、最低1ケの酸官能基が化合物R−OHで
エステル化された、有機ポリカルボン酸を含む。 これら二発表による接触媒質は、比較的長く活性を保ち
、元素スカンジウム、イツトリウムの塩、ランタニド系
列および/またはアクチニド系列の塩を加えた場合、硫
化水素と酸化硫黄との反応のみならず、硫化炭素および
/または硫化カルボニルと酸化硫黄との反応(触媒反応
)をもおこすことが判った。 発明を実施するこの場合において、アルカリ金属または
アルカリ土金属が一部分エステル化されたポリカルボン
酸の塩の形で存在する必要はない。 むしろ、I−Aおよびl−A群の金属の塩および炭酸塩
またはチオカルボネートのような、モノカルボン酸塩が
、水性および/または有機溶液中で。 スカンジウム、イツトリウムの錯塩、ランタニド群元素
およびアクチニド群元素の錯塩の効果を妨害しないこと
が判明した。むしろこれら錯塩との協力の下で、硫化水
素、二酸化硫黄間の触媒反応並びに、硫化炭素および/
または硫化カルボニルと、酸化硫黄(SOx)の一つと
の間の反応がおこる。この場合目立つことは、60〜1
14℃の温度範囲で、容易にろ取することのできる硫黄
結晶が得られることである。アンモニヤの存在は酸化還
元反応も加水分解反応も促進する。 NOxを含むガスの清浄化およびスクラッビングに関す
る限り、−酸化窒素が関係する場合は水性溶液の吸収性
または吸収力は、その水性溶液に、Fortschr、
Her、 VDI−Z、 Line3. &75にハ
イティング(tleiting B、)が記載したよう
な鉄II−EDTA錯塩を加えた場合、改善されること
がわかる。 スカンジウムの塩、ランタニド群の元素および/または
アクチニド群の元素の塩を、すでに遷移元素−例えばク
ロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム−1および
多分アルカリ金属およびアルカリ土金属の塩を含んでい
るポリグリコールまたはポリグリコールエーテルのよう
な高沸点有機液体に添加すると、16ページの反応等式
にしたがう反応および反応程度をかなり高めることがで
きることがわかった。 スカンジウム、イツトリウムのキレート、ランタニドま
たはアクチニドの元素のキレート、およびアルカリ金属
およびアルカリ土金属の炭酸塩またはチオカルボネート
の、そして遷移金属の有機および無機化合物の水性、お
よび/または有機塩溶液を用いることのできる温度範囲
は非常に広く、例えば20〜160℃の間である。前の
ページの等式にしたがって元素硫黄を液体の形で所望す
る場合は120〜130℃の範囲内の温度を用いること
が好ましい。こうすれば硫黄の天然の融点よりほんの少
し高いところで作業が行われることになる。 元素スカンジウム、イツトリウム、ランタニド群および
アクチニド群の元素の塩、およびアルカリ金属、アルカ
リ土金属元素の塩、並びに遷移元素の塩を水または有機
溶媒に、飽和に達するまで加えることができる。しかし
好都合なことに、本発明によって、0.1〜5重量%の
塩濃度の溶液で十分である。有機液体溶液中の水分量は
温度に依存する。そして多分圧力調節によってコントロ
ールすることができる。 硫化水素、硫化カルボネート、CO8、メルカプタン、
蟻酸、ホルムアルデヒド、メタノールおよび/または蟻
酸エステルのような還元剤として作用する化合物を、ス
クラッビングプロセス前に接触媒質に加えることができ
る。触媒的に作用する塩の溶媒が、特別な還元媒質に関
する限り、高 一度に溶解性である場合は、これが可
能である。例えば室温、10重量%濃度における二硫化
炭素のポリエチレングリコール400中への溶解度は、
分圧0.75mHg (1バール)、温度25℃におけ
る硫化水素のテトラエチレングリコール中への溶解度2
2Na#/gおよび分圧0.75ml(g (1バール
)、温度100℃の硫化カルボニルと比較して、まだ2
.65NaJ/gである。還元媒質に関する限り、接触
媒質の高い吸収能力のおかげで前負荷は、スクラッビン
グ中、化学量論的条件が存在するように手配することが
好ましい。 還元性媒質をプロセスに加えるもう一つの方法は、それ
をホストガス流に化学量論的に加えることである。 基本的には本発明にしたがって触媒を用い二硫化炭素、
CO8,C82およびメルカプタンを除去するようにS
OxおよびN Oxを加えることによって、硫黄化合
物を除去することができる。 発明を実施するためのスクラッビング装置は、既述のよ
うに、適した形であればどんな形のものでもよい。 〈実施例〉 cos、so、、メルカプタン、それに加えて多分H,
Sも除去するための実施例 実−J1−例一」− フリット底をもつ300wQフラスコ(フリットの多孔
性For =O;平均ガラス泡直径=2mm)を80℃
まで加熱し、水性反応媒質200mQを充填した。その
後、80℃で湿らせ、CO8およびCS、を汚染物とし
て含むガス流を100+Q/winの速度でフリット上
の反応媒質に分散させる。泡が反応媒質中に留まる時間
は約2秒である。これらの条件下で、反応媒質の組成に
よって次の結果が得られた。 (以下余白) 1−宍 ガス 反応媒質(水+添加物9型量パーセント)C
8,2500800070070010000C822
50062962533124300C8,021,3
63,955,457,0矢−施−][−A フリット多孔性Por=2で、同じガス泡直径IIの、
同様な3001IIQ容器に1反応媒質の水性溶液20
0mGを充填し、還流冷却器をつけて40時間沸騰を続
けた。室温に冷やした後、その溶液をあけて、1.1m
11g (1,5バール)の圧を維持しながら100℃
に加熱した。22500vo1.ppmの量のC82を
伴う窒素ガス流(ホストガス)を150mIl/l1i
nの速度でフリット上へ、反応媒質中に分散させる。ガ
ス泡が液体カラムにいる時間ホストガス スクラ
ビング溶液(水)反応(%) 79.2
92,1 96.7−25= ヌ―−施一例一一影 上記と同じ型ではあるが、フリット多孔性For=2.
平均ガス泡直径IIIIIlの300wnガラスフラス
コに水性反応媒質200mflを充填し、還流冷却器を
つけて40時間沸騰した。室温に冷却した後、溶液をあ
けて、1.1dg(1,5バール)の圧で100℃に加
熱した。22500vo1.ppmの量の硫化炭素を伴
う窒素気流を150+mL/winの速度でフリット上
の反応媒質中へ分散させた。ガス泡が液体カラムにいる
時間は約1秒であった。この方法により次の結果が得ら
れた。 (以下余白) ■−表 ホネトガス スクラビング溶液(水)ルアミン
ミン 反応(%) 86,2 98.2
100シーくL□−□□=Vθ[−一一一−
ffす□−□□□ご11□フリツト多孔性For=O5
平均ガス泡直径2III11の300mQ容器を85℃
に加熱し、反応媒質200mMを充填した。次いで80
℃で湿らせ、二硫化炭素を含む窒素を100mQ/mi
口の流速で、フリット上の反応媒質中へ分散させた。ガ
ス泡が反応媒質中に留まる時間は約2秒であった。これ
らの条件下で、反応媒質の組成によって次の結果が得ら
れる。 (以下余白) !Y] ガ ス 反応媒質 正味変化(%) 82.9 Q4,6
86.3 96.7一28= 去−JLIL−町 10個のガラスフリット底フラスコ(容積250m11
!、フリットの多孔率(For) = 1、平均気泡径
2m+)を直列に連結し、それぞれに15011IQの
反応媒体を充満した。圧力を2.04kg/cd (2
バール)に保って、溶液の温度を80〜120℃の間に
一定に保っ□た。分散させるべき窒素気流を80℃で水
で湿潤させ、毒性ガス成分の作用を与えた。反応媒体中
の気泡の滞留時間は、選定されたガスの容積流量につい
て、75〜200mQ/分であり、10個の液柱につい
ての合計は約10秒であった。 種々の気相組成物及び種々の反応媒体について得られた
結果を次表■に示す。 IVI メL−施一側御〇− 硫黄含有不純物の含量が次の組成 H2S 2重量% CO83g/m” CH3S H1,g/ni’ を有する、60℃で水蒸気飽和された窒素気流を、プラ
セオジム(m) −2,2,6,6−テトラメチル−3
,5−へブタンジオネート0.5重量%を含有するテト
ラエチレングリコールジメチルエーテル溶液で、ガスI
Nm当り溶液10Qの割合で処理した。浄化しようとす
るガスとの反応を、ラシッヒリングを充填した洗浄塔に
おいて実施し、洗浄溶液は、浄化しようとするガスに対
する自流として、上方から下方に導いた。洗浄器中の稼
動温度80℃において、充填体の床中のガスの滞留時間
は約40秒であった。浄化しようとするガスは、洗浄塔
の塔頂から取出した。 同じ条件の並行試験において、洗浄媒体は、余分に0.
5重量%のカリウム−〇−エチルチオ戻酸塩を受ける。 次表■に並行試験の結果を示す。 32一 実施例1〜6の結果は、浄化しようとするガス出口の毒
性ガス濃度 0.114 0.50
8洗い出しく%) 94.3
87.3出口の毒性ガス濃度 0.02
8 0.184洗い出しく%)
98,6 95.4から硫化水素のほか
に、有機硫黄化合物も1回の工程で全く満足に洗い出す
ことが、本発明による除去方法に従って可能となること
を示している。 ■ J!」黄及び窒索引■、の一肱人 矢一」1−側御−7〜 30011Qガラスフリツト底フラスコ(フリットの多
孔率For=2、平均気泡径1nn)を、80℃で熱処
理し、水性反応媒体200m0を満した。 次に、80℃で湿潤させ毒性ガス成分の作用を与えた窒
素ガス流を100mQ/分の割合でフリット上から反応
媒体中に分散させた。反応媒体中の気泡の滞留時間は約
1秒であった。これらの条件の下に、反応媒体の組成に
依存して、次表■に示す結果が得られた。 (以下余白) LUill−則 80℃水蒸気飽和窒素気流に、毒性ガス成分及びガス状
酸化剤ないしは還元剤を負荷した。この気流を、ラシッ
ヒリングを充填した洗浄塔に導き、ガスINrn’当り
10flの割合の洗浄液と自流的に接触させて処理した
。洗浄装置中の選択された稼動温度80℃において、充
填物中のガスの滞留時間は約40秒であった。洗浄され
たガスは、洗浄塔の塔頂から引出した。均質相中におい
て接触的に作用する洗浄液は、次の重量部組成から成る
ものとした。 裁1り良ユ3−ペンタエチレングリコールメチルイソプ
ロビルエーテル67重量部、水33重量部、L a (
NO3)3−6 H2O0,7重量部、CaHKO82
0,1重量部、アセチルアセトン2.2重量部。 同じ条件下の並行試験に用いる洗浄液(洗浄液2)は、
次の重量部組成から成るものとした。 ペンタエチレングリコールメチルイソプロピルエーテル
67重量部、水33重量部、Fe50.・7H,OO,
4重量部、エチレンジアミンテトラ酢酸のジナトリウム
塩0.56重量部。 別の同じ条件下の並行試験に用いる洗浄液(洗浄液3)
は、洗浄液1の成分の他に、次の成分を含有する。 FeSO4・7H200,4重量部及びエチレンジアミ
ン四酢酸のジナトリウム塩0.56重量部。 出発ガス流及び洗浄媒体の組成に依存して1次表■に示
す成果が得られた。 (以下余白) ズ田−施一11−則 80℃において、水蒸気飽和させた毒性成分の含量 SO22000容積ppII No 1.000容積ppmであり、還元
成分H2Sが5000容積ppmである窒素ガス流を、
ポリエチレングリコール400中トリシクロデカンジメ
チルアルコール10重量%溶液(Pr(thd)a 1
重量%、炭酸リチウム2重量%及び鉄(TI) −エチ
レンジアミン四酢酸錯塩1重量%を含有する)によって
、ガスINrri当り溶液15Qの割合で処理した。ラ
シッヒリングを充填した洗浄塔中の選定された稼動温度
125℃において、充填床の気体の滞留時間は、約35
秒であった。洗浄媒体の水含量は、 2.6kg/J(
2,5バール)の圧力の保持下に、約10重量%に設定
した。浄化済みガスは、洗浄塔の塔頂から、また液状の
洗浄液から分離された元素の硫黄は、そのサンプからそ
れぞれ取出した。次表■に得られた結果を示す。 退−」」 S 02(vol、ppm) N O(vol 、p
pm)流入ガス 2000 100
(1流出ガス 320 洗い出しく%) 98.4 100
86℃において熱処理された共沸組成の蟻酸水溶液を経
て導かれた窒素気流に、毒性ガス、即ち2000容積%
以下のSO2及び500容積%以下のNOの作用を与え
ると共に、該窒素気流を、ペンタエチレングリコールメ
チルイソプロピルエーテル中硝酸ランタン6水塩1重量
%、アセチルアセトン3重量%、プロピオン酸リチウム
1重量%及びクロム(DI)酢酸塩0.5重量%溶液に
よって、ガスINn?当り溶液15Qの量比において処
理した。ラシッヒリングを充填した洗浄塔中の選定され
た稼動温度130℃において、ガスの滞留時間は約30
秒であった。液相の含水量は、約1.5重量%に設定さ
れた。洗浄されたガスは、洗浄塔の塔頂から、また洗浄
液から液の形で分離させた元素の硫黄は、そのサンプか
らそれぞれ取出した。 以下に示す結果が得られた。 弐−人 濃度(容積ppm) HCO2HSO2NOH2S CO2 流入ガス 4500 2000 500 0
0流出ガス 0 140 99 3
72 4480転化率(%) 100 93
80.2−一特許出願人 ジ−グツリード・ベーター
代理人弁理士 兼 坂 異同
酒 井 −同 兼、坂 繁 手続補正書1.) 1、事件の表示 昭和61年特許願第163928号 2、発明の名称 スクラビングによるガス除去方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 シ゛−グフリード・ベーター 4、代 理 人 〒105 東京都港区虎ノ門1丁目1番20号(1、
発明の名称 (2)明細書全文 明 細 書 10発明の名称 スクラビングによるガス除去方法 2、特許請求の範囲 1)汚染物質cO8,C82、メルカプタン、SOx及
び/又はNOxを含有するホストガスを常圧又は昇圧下
にほぼ室温と200℃との間の温度でスクラビングする
工程を含み、該ホストガスから該汚染物質のうち少くと
も一を除去する方法において、スカンジウム、イツトリ
ウム、ランタニド系列元素又はアクチニド系列元素又は
それらのものの混合物のうち少くとも1つのものの塩の
水溶液及び/又は有機溶剤中溶液を使用することを特徴
とする除去方法。 2)塩が次の構造式 (ここにMeは、スカンジウム、イツトリウム又はラン
タニド系列元素もしくはアクチニド系列元素のうち−の
元素を表わし、Xは3又は4を表オ)し、R’、R2,
R’は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル
基、アルケニル基又はアリール基を表わし、これらの基
は、1以上のハロゲン原子により置換されていてもよい
)を有する特許請求の範囲第1項記載の除去方法。 3)塩をジケトン含有溶液に溶解させる特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 4)アルカリ金属塩の混合物を更に含む特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 5)アルカリ金属の塩として炭酸塩及び/又はチオ炭酸
塩を使用する特許請求の範囲第4項記載の除去方法。 6)高沸点有機溶剤を有機溶剤として使用する特許請求
の範囲第1項記載の除去方法。 7)該有機溶剤として、グリコール、ポリグリコール、
ポリグリコールアルキルエーテル、ポリグリコールアリ
ールエーテル、リン酸エステル、ジカルボン酸エステル
、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、アルカノー
ルアミン、アルキルアルカノールアミン又はその混合物
を使用する特許請求の範囲第6項記載の除去方法。 8)塩化物、亜硝酸塩又は硫化物をアルカンジオンと共
に利用して該溶液を得る工程を更に含む特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 □9)ランタニド錯体及び
/又はアクチニド錯体及び/又はスカンジウム及びイツ
トリウムの錯体の0.1〜5重量%溶液を炭酸子ルカリ
又はチオ炭酸アルカリの0.1〜5重量%の溶液と共に
使用する特許請求の範囲第1項記載の除去方法。 10) 5.1〜51.0 kg/al (5〜50パ
ール)の圧力を150℃よりも高い温度において保持し
た後、減圧することによってスクラビング剤を再生する
特許請求の範囲第1項記載の除去方法。 11)硫黄化合物例えば硫化水素、二硫化炭素、酸硫化
炭素、メルカプタン又は炭素−酸素化合物の混合物、ホ
ルムアルデヒド、メタノール、ギ酸、ギ酸エステル又は
その混合物も含む還元性化合物をS Ox又はNOxの
除去のために使用する特許請求の範囲第1項記載の除去
方法。 12)スクラビングしようとするガスと接触して反応を
行なわせるために触媒を利用してSOx及び/又はN
Oxを還元するための特許請求の範囲第1項記載の除去
方法。 13)圧力状態において20″〜180℃の温度で還元
性化合物の存在下に実施され、触媒含有溶液を利用して
NOx及びS Oxを除去するための特許請求の範囲第
1項記載の除去方法。 14)加水分解を得るのに十分な量の水蒸気をスクラビ
ングするべきガスに添加する工程を含む、NOx及びS
Oxを除去するための特許請求の範囲第13項記載の
除去方法。 3、発明の詳細な説明 本発明は、硫化カルボニル(COS)、二硫化炭素(C
82)、およびメルカプタンのような有機硫黄化合物を
、多分硫化水素と共に、これら化合物を含むガス(以下
にホストガスと称する)から、常圧または高圧で20〜
200℃の範囲の温度で、=4− 特別のスクラビング溶液を用いて除去することに関し、
特にそのようなスクラビング溶液に関する。 本発明の方法は、これらの化合物を汚染物として含むあ
らゆる種類のガスに適用できる。ホストガスの例は、例
えば天然ガス、コークスガス、水性ガス、発生炉ガス、
炭素ガス化装置に発生するガス、それに加えて、これら
化合物のどれかを含むあらゆる種類の排ガスである。 いくらか異なる観点から言うと、本発明は、還元性化合
物の使用下で、常圧または高圧で20〜200℃の温度
で、スクラビングのための溶液を用いてホストガスをス
クラビングすることによって、ホストガスから硫黄酸化
物(S Ox)および/または(NOx)を除去する方
法に関するものである。SOxおよび/またはNOxを
含むホストガスの例としては、スモッグ、煙、煙霧、例
えば硫酸もしくは硝酸製造時に発生する排ガス、ばい焼
ガス等がある。 一般に炭酸、重炭酸、硼酸、燐酸のアルカリ金属塩の水
溶液のようなアルカリ性媒質を用いるかまたは、有機ア
ルキルアミン、アリールアミンおよびアルカノールアミ
ンを含有する溶液を用いて、ホストガスから、有機的に
結合した硫黄を除去することは知られている。ホストガ
ス中に含まれる002はことごとく吸収されるが、それ
は余計なかつ不必要なコストとなる。 ここで用いられたスクラビングプロセスによる硫化カル
ボニルCO8およびC82の除去法は、特に酸性汚染物
H,SおよびCO2の除去のためには不十分である。こ
の問題を解決するために、以下に簡単に示すような種々
の提案がなされた。有機的に結合した硫黄を除去するた
めの既知の方法の中で最も成功した方法として、汚染物
の硫化水素への不均一な接触変換(触媒による変換)が
ある。触媒としては、ここでは鉄、釦、モリブデン、ニ
ッケル、タングステンのような重金属および好ましくは
、これら金属の硫化物が使われる。c。 変換触媒も、そのままの形でまたは変形して用いられる
。しかしながらこれら不均一な接触法は、いろいろ種類
があるとはいえ、最低300℃、600℃までもの高温
を用いなければならないという不都合がある。 そこで、このような高温でガスを処理する代りに、水ま
たはアルコールに溶解させた無機または有機塩基の塩基
性に反応する塩でガスを処理し、CO8およびC82の
ような汚染物を加水分解して硫化水素に変え、その硫化
水素をホストガスと共に反応域から除去することが示唆
された。しかしながらこの場合の問題は、H2Sおよび
CO2が存在するにもかかわらず、スクラビング剤に必
要な塩基性を維持しなければならないことである。 これらの化合物は硫化物および炭酸塩、または重亜硫酸
塩および重炭酸塩に変わり、物質全体としての塩基性を
減らす。そこに元々存在する硫化水素も触媒的に生成す
る硫化水素も別々の工程によってガスから除去しなけれ
ばならない。 スモッグおよび煙霧から、硫黄酸化物および/または窒
素酸化物を除去するその他の方法として、例えば、酸素
、オゾン等の使用下で、SO2およびN Oxを触媒を
使用するか又は使用せずに酸化する方法が公知である。 この場合、次にはこの汚染物の接触的又は非接触的還元
によってアンモニアを生成させ、その後水溶液または懸
濁液によって酸性汚染物S OxおよびNOxの湿吸収
を行う。 温度変化が認められる場合、並びに酸化還元系が非化学
量論的組成である場合には、反応関与物質の一つが放出
されるというような困難が生ずる。 そこで350〜450℃の至適温度ではたらく反応助剤
として触媒が用いられた。一般に、燃焼の場合、高温技
術的工程をとることが必要であり、燃焼はN’Ox放出
値を最小限にまで減らす。また、それらには燃焼プロセ
スのがなりむづがしい変更が必要であり、これは、現存
の装置を再利用する場合、大きい支出を伴う。 日本ではSO2およびNOxを除去するためにすでに酸
化還元反応が利用されている。これらの方法の欠点は、
かなり高価な化合物を大量に使用することである。例え
ば酸化剤として過酸化水素を用い、還元剤としてアンモ
ニアを用いる。その上触媒による還元には危険を伴い、
反応容器を石炭によって加熱する場合には触媒が塵埃に
よって無効になる。他方、湿−沈澱はNOxおよびSO
Xを除去するのみならず、都合の良いことに塵埃も除去
するという利点を有する。 本発明の目的は、メルカプタンを含む有機硫黄化合物を
、多分硫化水素と共に除去する新しい改良された簡単な
方法を提供することであり、特に、ホストガスからSO
xおよびNOxを除去する方法を提供することである。 本発明の特徴は、きれいになり、スクラビングされたガ
スを再加熱しなくても、ガススクラビングの効果が保持
されることである。その上この方法は、容易に手に入り
、再生可能である化学物質のみを必要とする。 本発明の好ましい実施例によると、スクラビングを利用
してCO8、二硫化炭素、多分、硫化水素、メルカプタ
ン(チオール) 、SOxおよびNOxをホストガスか
ら除去する。使用するスクラビング溶液には、スカンジ
ウム、イツトリウム、ランタニド系列元素およびアクチ
ニド系列元素またはこれらの混合物の塩が含まれ、溶剤
としては水または有機化合物が使用される。ランタニド
系列(IITB)にはTJa、Ce、Pr、Nd、Pm
。 Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ha、Er、Tm。 YbおよびLuが含まれる。アクチニウム系列又はアク
チニド系列には、Ac、Th、Pa及びUが含まれる。 使用可能のこれらの元素の塩は、有機溶剤または水また
はこの両方に溶けるすべての塩である。その例としては
、これらの元素の塩化物、硫化物、臭化物、硝酸塩、そ
の他である。塩であるアルカンジオネートが次の構造を
示す場合、溶剤として使用できることは驚くべきことで
あった。 ここでMaはスカンジウム、イツトリウム、ランタン群
またはランタニド系列の元素またはアクチニド群の元素
、好ましくはLa、Ce、Pr。 1O− ybおよびThのいづれかである。 Xは3または4である。 R1,R2およびR3は同じであっても別のものであっ
てもよいが、どちらの場合でも水素原子およびアルキル
基またはアリール基によって構成され、これら基のあら
ゆる構成メンバーは1個または数個のハロゲン原子(■
A族)によって置換可能でなければならない。アルキル
基のメンバーは直鎖か分岐鎖で、好ましくは1〜10個
の、より好ましくは1〜5個の、一層好ましくは1〜3
個の炭素原子を含む。ここに示す例は、アセチルアセト
ンおよびホルミルアセトンのキレートである。 アルカニル基は2〜10個の炭素原子を含む。 ここに示す例は、1−プロペン−1,3−ブタンジオン
、1−ブテン−1,3−ブタンジオンのキレートである
。 アリール基は好ましくはフェニル残基であり、ここに示
す例は、ベンゾイルアセトンおよびジベンゾイルアセト
ンのキレートである。 上記の基は塩素または弗素のようなハロゲン原子によっ
て置換され、例えば1,1,1,2,2,3,3−ヘプ
タフルオライドを形成する。 キレート錯塩はスクラビング剤にそのまま加えられる。 これらの例には、ランタン(m)−2,2,6゜6−チ
トラメチルー3.5−へブタンジオナート(1,a(t
hd)i)、プラセオジム(III)−2,2,6,6
−チトラメチルー3,5−へブタンジオナート(pr(
thd)a)。 イッテルビウム(m)−7,7−シメチルー1.1,1
,2,2゜3.3−ヘプタフルオロ−4,6−オクタン
ジオナート(Yb(fod)a)−またはこれらの混合
物がある。適切な錯塩は、スクラビングプロセスにおい
て、スクラビング剤中で、溶剤中のアルカンジオン−例
えばペンタン−2,4−ジオン(CH3COCR,CO
C■、 )1−フェニル−1,3−ブタンジオン(CG
H6C0CH,COCH3)−とランタニドおよびア
クチニドの一員の塩−例えばLa−C03g L a
(NOa)a・6 HzOL a、(S 04)asC
e(No、)3・6H20,Th(NO3)4−6H2
O$T h (Cz 04)z・6H20等−との反応
によって生成させることができる。 本発明のキレート錯塩含有のスクラビング剤の有効性は
、アルカリ金属塩、好ましくは炭酸塩またはチオ炭酸塩
を加えることにより高めることができる。ここに示す、
特にアルカリ金属の例はリチウム、ナトリウムおよびカ
リウムである。チオカルボン酸塩としては、0−エチル
ジチオカルボン酸カリウム(Ca ISに082)のよ
うなジチオカルボン酸塩が好ましい。 本発明の方法は、多分水を含む有機溶剤を使用する。水
分濃度は、高沸点有機溶剤中の水の溶解度に依存する。 少くとも加水分解のために十分な量の水がなければなら
ない。溶液中の水分量の範囲は広く、水/有機溶剤混合
物に関して水分0.1〜98%とすることができ、常圧
(大気圧)下では1〜5重量%量が好ましく、圧力を」
二げてこの方法を実施する場合は5〜15重量%量が好
ましい。CO8、メルカプタン等の除去の場合は溶液は
完全に水性としてよい。 有機溶剤の場合には高沸点有機物質を使用する。 これらの有機物質の例はグリコール、ポリグリコール、
ポリグリコールアルシルエーテル、ポリグリコールアリ
ルエーテル、燐酸エステルそしてフタール酸エステルお
よびアジピン酸エステルのようなジカルボン酸エステル
、アルカノールアミンまたはアルキルアルカノールアミ
ンまたはこれらの混合物である。ポリグリコールおよび
ポリグリコールエーテルのような有機溶剤が好ましい。 スカンジウム、イツトリウムの塩、ランタニド系列また
はアクチニド系列の元素の塩、またはこれらの混合物、
好ましくはこれらのキレート錯塩をスクラビング水また
はスクラビング有機溶剤に飽和するまで加える。スクラ
ビング溶液に対して0、1〜5重量%の濃度を有する希
薄な溶液を用いることが好ましい。アルカリ金属塩も同
様に飽和に達するまで加えるが、好ましくは、スクラビ
ング溶液に対して0.1〜5重量%のアルカリ金属塩を
用いる。 本発明の特に好ましい実施例によると、0.1〜5重量
%のランタンおよび/またはアクチニウム錯塩溶剤およ
び/またはスカンジウムおよびイツトリウム錯塩、およ
び/または0.1〜5重量%の炭酸アルカリまたはチオ
カルボン酸アルカリ溶液を使用する。本発明を実施する
この好ましい形において、溶剤は水、または水とポリグ
リコールエーテルとの混合物である。 本発明の方法は、20〜200℃の温度範囲で行うのが
好ましく、80〜130℃がより好ましい範囲である。 スクラビング法による汚染物の除去が本発明によると室
温でも実施できるということは驚きでもあったし、当業
者が容易には想到しえないことでもあった。既述のよう
に、本発明の方法は常圧または高圧下に行うことができ
る。圧力は一般には0.75〜150mHg(1〜20
0バール)の範囲内であり、0.75〜52.5mHg
( 1 〜7 0バール)を使用するのが好ましい。 本発明のその他の特徴およびその他の観点によると、ス
クラビング溶液は、不活性ガスによるストリッピングま
たは蒸気発生または排気下におけるストリッピングを含
む、当業者には一般に公知の簡単な方法で再生すること
ができる。例として、スクラビング溶液を再生の目的で
約3.751Hg(5バール)の圧で、160℃まで加
熱する。 15一 本発明の方法は、汚染ガスのスクラビングのために一般
に用いられるあらゆる装置で実施することができ、ポン
プ、バルブ、スクラビングカラム、脱着装置、その他を
含む。 SOxおよび/またはNOxを除去するための本発明の
実施においては、スクラビングプロセスに、付加的に還
元性化合物を使用する。還元性化合物の例は、硫化水素
、硫化炭素、COS、メルカプタンのような硫黄化合物
,およびそれらの混合物、および/またはホルムアルデ
ヒド、メタノ 。 ール、蟻酸および蟻酸エステルのような炭素−酸素化合
物、またはそれらの混合物である。これらの還元剤を反
応溶液に加えると、次の式にしたがって反応がおきる。 so2+cs, →Co2+38 (
1)so,十cos →2CO,+38
(2)802+2H2S→2H,O+3S
(3)S02+2HC00H→2CO2+2H20
+S (4)2NO+CS,→CO□十N2+28
(5)NO+COS→Co2+1/2N,十S
(6)NO+H2S→H20+1/2N2
+S (7)NO+HC00H−)C
02+H20+1/2N2 (8)どの場合にも反応
体によって生成した硫黄が液相に生ずる。一般に、より
高次の酸化物の存在下で還元性硫黄化合物を用いる場合
、次のより一般的な反応式が得られる。 SOx+xS2−−+(x+1)S+x02−
(9)NOx+xS2−−+xSD+]/2N2+xO
2−(10)ドイツ公告公報第1.9101.27号お
よび第21、58072号は、硫化水素および二酸化硫
黄を触媒の存在下で元素硫黄に変える方法を記載してい
る。この触媒は周期律表のI−A族または■−A族の金
属の塩であり、その他に、最低1個の酸官能基が化合物
R−OHでエステル化された、有機ポリカルボン酸を含
む。 これらの公報による接触媒質は、比較的長く活性を保ち
、元素スカンジウム及び元素イツトリウムの塩、ランタ
ニド系列および/またはアクチニド系列の元素の塩を加
えた場合、硫化水素と硫黄酸化物との反応のみならず、
硫化炭素および/または硫化カルボニルと硫黄酸化物と
の反応(接触反応)をもおこすことが判った。 本発明を実施するこの場合において、アルカリ金属また
はアルカリ土金属が部分的にエステル化されたポリカル
ボン酸の塩の形で存在する必要はない。むしろ、I−A
およびIT−A族の金属の塩および炭酸塩またはチオカ
ルボネートのような、モノカルボン酸塩が、水性および
/または有機溶液中で、スカンジウム、イツトリウムの
錯塩、ランタニド系列元素およびアクチニド系列元素の
錯塩の効果を妨害しないことが判明した。むしろこれら
錯塩との協力の下で、硫化水素、二酸化硫黄間の接触反
応並びに、硫化炭素および/または硫化カルボニルと、
硫黄酸化物(S Ox)の一つとの間の反応がおこる。 この場合目立つことは、60〜114℃の温度範囲で、
容易にろ取することのできる硫黄結晶が得られることで
ある。アンモニアの存在は酸化還元反応も加水分解反応
も促進する。 NOxを含むガスの清浄化およびスクラビングに関する
限り、−酸化窒素が関係する場合は水性溶液の吸収性ま
たは吸収力は、その水性溶液に、Fortschr、
Ber、 VI)I−Z、 Line3. N[L75
にハイティング(Heiting B、)が記載したよ
うな鉄1l−EDT、A錯塩を加えた場合、改善される
ことがわかる。 スカンジウムの塩、ランタニド系列の元素および/また
はアクチニド系列の元素の塩髪、すでに遷移元素−例え
ばクロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム−1お
よび多分アルカリ金属およびアルカリ土金属の塩を含ん
でいるポリグリコールまたはポリグリコールエーテルの
ような高沸点有機液体に添加すると、前記反応式にした
がう反応および反応度をかなり高めることができること
がわかった。 スカンジウム、イツトリウムのキレート、ランタニドま
たはアクチニドの元素のキレート、およびアルカリ金属
およびアルカリ土金属の炭酸塩またはチオカルボネート
の、そして遷移金属の有機および無機化合物の水溶液及
び/または有機塩溶液を用いることのできる温度範囲は
非常に広く、−19= 例えば20〜160℃の間である。前記反応式にしたが
って元素硫黄を液体の形で所望する場合は120〜13
0℃の範囲内の温度を用いることが好ましい。こうすれ
ば硫黄の天然の融点よりもわずかたけ高いところで作業
が行われることになる。 元素スカンジウム、イツトリウム、ランタニド系列およ
びアクチニド系列の元素の塩、およびアルカリ金属、ア
ルカリ土金属元素の塩、並びに遷移元素の塩を水または
有機溶剤に、飽和に達するまで加えることができる。し
かし好都合なことに、本発明によって、0.1〜5重量
%の塩濃度の溶液で十分である。有機液体溶液中の水分
量は温度に依存する。そして多分圧力調節によってコン
トロールすることができる。 硫化水素、硫化カーボネート、CO8、メルカプタン、
蟻酸、ホルムアルデヒド、メタノールおよび/または蟻
酸エステルのような還元剤として作用する化合物を、ス
クラビングプロセス前に接触媒質に加えることができる
。触媒的に作用する塩の溶剤が、特別な還元剤に関する
限り、高度に溶解性である場合は、これが可能である。 例えば室温、10重量%濃度における一硫化炭素のポリ
エチレングリコール400中への溶解度は、分圧0.7
5mt1g (1バール)、温度25℃における硫化水
素のテトラエチレングリコール中への溶解度22Ncn
?/gおよび分圧0.75m11g (1バール)、温
度100℃の硫化カルボニルと比較して、なお2.65
Ni/gである。還元剤に関する限り、接触媒質の高い
吸収能力のおかげで前負荷は、スクラビング中、化学量
論的条件が存在するように手配することが好ましい。 還元剤をプロセスに加えるもう一つの方法は、それをホ
ストガス流に化学量論的に加えることである。 基本的には本発明にしたがって触媒を用い二硫化炭素、
CO8,C82およびメルカプタンを除去するようにS
OxおよびNOxを加えることによって、硫黄化合物を
除去することができる。 本発明を実施するためのスクラビング装置は、既述のよ
うに、適した形であればどんな形のものでもよい。 〈実施例〉 CO8,SO2、メルカプタン、それに加えて多分IT
2Sも除去するための実施例 夫]霞栴−例□□し フリット底をもつ300IIIQフラスコ(フリットの
多孔性For ” O;平均ガラス泡直径= 2 rm
)を80℃まで加熱し、水性反応媒質200m(lを
充填した。その後、80℃で湿らせ、CO8およびC8
2を汚染物として含むガス流を100mL/minの速
度でフリット−にの反応媒質に分散させる。泡が反応媒
質
【1弓こ留まる時間は約2秒である。これらの条件下
で、反応媒質の組成によって次の結果が得られた。 (以下余白) 1−表 ガス 反応媒質(水+添加物1型量パーセント)慄
−□施−][−λ フリット多孔性For=2で、同じガス泡直径1mの、
同様な300gIQ容器に、反応媒質の水性溶液200
mQを充填し、還流冷却器をつけて40時間沸騰を続け
た。室温に冷やした後、その溶液をあけて、1.1+n
Hg (1,5バール)の圧を維持しながら100℃に
加熱した。22500 vol、ppmの量のC82を
伴う窒素ガス流(ホストガス)を150mQ/minの
速度でフリット上へ、反応媒質中に分散させる。ガス泡
が液体カラムを上昇する時間は約1秒であり、次の結果
が得られた。 (以下余白) =24− 1表 ホストガス スクラビング溶液(水)反応(%)
79.2 92.1 9
6.7矢−施−−一側御一叱 上記と同じ型ではあるが、フリット多孔性Por=2、
平均ガス泡直径1■の300mUガラスフラスコに水性
反応媒質200mQを充填し、還流冷却器をつけて40
時間沸騰した。室温に冷却した後、溶液を排出させ、1
.1ml1g(1,5バール)の圧で100℃に加熱し
た。22500 vol、、ppmの量の硫化炭素を伴
う窒素気流をi 50mQ/minの速度でフリット上
の反応媒質中へ分散させた。ガス泡が液体カラムを」二
昇する時間は約1秒であった。 この方法により次の結果が得られた。 (以下余白) ホストガス スクラビング溶液(水)反応(%)
86.2 98.2
100矢−二施−]トー先 フリット多孔性For=O1平均ガス泡直径21[[l
の30011IQ容器を85℃に加熱し、反応媒質20
0mQを充填した。次いで80℃で湿らせ、二硫化炭素
を含む窒素を100mQ/mjnの流速で、フリット上
の反応媒質中へ分散させた。ガス泡が反応媒質中に留ま
る時間は約2秒であった。これらの条件下で、反応媒質
の組成によって次の結果が得られる。 (以下余白) 1人 ガ ス 反応媒質 正味変化(%) 82.9 94.6
86.3 96.7笑□二施−二側御う− 10個のガラスフリット含有フラスコ(容積250+n
Q、フリットの多孔率(For) = 1、平均気泡径
2nwn)を直列に連結し、それぞれに150mQの反
応媒質を充満した。圧力を2.04kg/cd (2バ
ール)に保って、溶液の温度を80〜120℃の間に一
定に保った。分散させるべき窒素気流を80℃で水で湿
潤させ、汚染物を添加した。選定されたガスの容積流量
(75〜200mQ/分)について、反応媒質中の気泡
の滞留時間の10個の液柱についての合計は約10秒で
あった。種々の気相組成物及び種々の反応媒質について
得られた結果を次表Vに示す。 (以下余白) −1^ − 8° 88 ’;” g= := 8
m +気ビ品品 品 −一 置 C11j’) 0FJ 00 0 t
’−t−t’−ロ ・ 0 ・ ロ C1′
+ ■ ・、y mono ++++
、0.、 、、 0900.。 昆0 国p 国p 国p)pE p づ 国 to旧 0■ □−ト σ ! ロ■・
膿・ め−V の QO 甥○ −t’:’: *、”: ** **
to ** Tl+ @@=で0 国p
Np 国p ’;w”a:フ p剰 d ゛) ・ 日> げ
七□ 字 き咥咥 5 來 ズ ロー 口
渓 采 采、 墨■:++づコ g も二 も =;ロ工割 、5 八、、、 八 便 。 8八 Δea Δ トd;A、t
−@、、” 距 ≠矢9藁+l )1)I、、、
蓼 7′5”:1、信 ;;1藺 兼も ・−工 ・ 蓼 へ・便へ ・ ・ ・藺 ・ 、、tIJ 余 中 史r′−兼ト 61 000゜O t−’:A ea’ ”承自 御 ○ ○ o
O自 −〇 〇 −,m$lco鼾○ ぐ寸寸5寸 ″′ 608のト 111〒 1枢 馴 a 二 !IC’)# −%
n n n 。 ロ、2刈 姥 品、−
詳 コ コ コt コ】割 >1 >→、@
>@ h h も定 回冗
、1 、ト−、、−八 八 八ゝご 八3’
9P”9+、S−’−Δ −Δ Δ○ Δ寥!冥う嗣1
φ煮六煮i讐 去−」1−側御二」 硫黄含有不純物の含量が次の組成 H2S 2重量% CO83g/ポ C)(、SHIg/耐 を有する、60℃で水蒸気飽和された窒素気流を、プラ
セオジム(Il1) −2,2,6,6−チトラメチル
ー3,5−へブタンジオネート0.5重量%を含有する
テトラエチレングリコールジメチルエーテル溶液で、ガ
スINm当り溶液10Qの割合で処理した。浄化しよう
とするガス中の反応を、ラシッヒリングを充填したスク
ラビング塔(洗浄塔)において実施し、スクラビング溶
液は、浄化しようとする塔中ガスの上向き流に対する向
流として、」二方から下方に導いた。スクラビング塔中
の稼動温度80℃において、充填体の床中のガスの滞留
時間は約40秒であった。浄化しようとするガスは、ス
クラビング塔の塔頂から取出した。 同じ条件の並行試験において、洗浄剤(スクラビング剤
)には、余分に0.5重量%のカリウム−〇−エチルチ
オ炭酸塩含有させた。次表■に並行試験の結果を示す。 人−■ 11t I””、’lの汚染ガス濃度 0.
114 0.508スクラビング(%)
94.3 87.3出「Iノ汚染ガス
濃度 0.028 0.184スク
ラビング(%) 98.6 95
.4実施例1〜6の結果は、硫化水素のほかに、有機硫
黄化合物を除去するために、ホス1〜ガスを満足にスク
ラビングすることにより、特別のガスを1回の工程で浄
化し、清浄にすることが本発明の方法によって可能とな
ることを示している。 1■ 一δ−9プ及びN−Q、y;の啼佑 宋−施−例−−−7− 300IIIQガラスフリツト底フラスコ(フリットの
多孔率For=2、平均気泡径InIn)を、80 ’
Cで加熱処理し、水性反応媒質20oIIIQを満した
。 次に、80°Cで湿潤させS Ox及びN Ox汚染物
を含有させた窒素ガス流を100mL/分の割合でフリ
ット−1−から反応媒質中に分散させた。反応媒質中の
気泡の滞留時間は約1秒であった。これらの条件の下に
、反応媒質の組成に依存して、次表■に示す結果が得ら
れた。 一別一 実−−−施−−例−−−−8− 80℃水蒸気飽和窒素気流に、汚染ガス成分及びガス状
酸化剤ないしは還元剤を負荷した。この気流を、ラシッ
ヒリングを充填した洗浄塔に導き、ガスi N rn’
当り10Qの割合のスクラビング溶液と自流的に接触さ
せて処理した。スクラビングのための選択された稼動温
度80℃において、充填物中のガスの滞留時間は約40
秒であった。洗浄されたガスは、スクラビング塔の塔頂
から引出した。均質相中において接触的に作用するスク
ラビング溶液は、次の重量部組成から成るものとした。 人込14Z4第幕↓未ペンタエチレングリコールメチル
イソプロビルエーテル67重檄部、水33重量部、L
a (N O3)、 ・6 H2O0,7重量部、C3
H3KO820,1重量部、アセチルアセトン2.2重
量部。 スクラビン71−敢剥i−スクラビング溶液のみを変更
し、他は同一とした並行試験において、スクラビング溶
液2の組成は次の通りであった。 ペンタエチレングリコールメチルイソプロビルエーテル
67重社部、水33重量部、T” e S O,・7
H□OO,4重量部、エチレンジアミンテトラ酢酸のジ
ナトリウム塩0.56重足部。 一各−久−ラ−(ン−り溶液−旺別の並行試験において
は、前記スクラビング溶液1の全ての成分のほかに次の
成分を含有するスクラビング溶液3を使用した。 F e S O4・7 If200.4重量部及びエチ
レンジアミン四酢酸のジナトリウム塩0.56重量部。 ホス1−ガス及び一般に処理するべきガスの組成9pび
にスクラビング剤の組成に依存して、次表■に示ず成果
が得られた。 (以下余白) 矢□L施−例−−明 80℃において、水蒸気飽和させた汚染成分の含址 SO22000容積ppm No 1000容積ppmであり、還元成
分H,Sが5000容積ppmである窒素ガス流を、ポ
リエチレングリコール400中トリシクロデカンジメチ
ルアルコール10重量%溶液(Pr(thd)31重量
%、炭酸リチウム2重量%及び鉄(II) −エチレン
ジアミン四酢酸錯塩1重量%を含有する)によって、ガ
スINn?当り溶液1、5 flの割合で処理した。ラ
シッヒリングを充填したスクラビング塔中の選定された
稼動温度125℃において、充填床の気体の滞留時間は
、約35秒であった。スクラビング剤の水含量は、2.
6kg/cm2(2,5バール)の圧力の保持下に、約
10重量%に設定した。スクラビング後のガスは、スク
ラビング塔の塔頂から、また液状のスクラビング溶液か
ら分離された元素の硫黄(液体として分離され、底部に
1つの団塊を形成する)は、そのサン=39− プからそれぞれ取出した。次表IXに得られた結果を示
す。 大−見 5O2(vol、ppm) No(vol、ppm)
流入ガス 2000 1000流出
ガス 320 スクラビング(%) 98.4 100
86℃において熱処理された共沸組成の蟻酸−水混合物
を経て、汚染ガスとしての2ooo容積%以下のSO2
及び500容積%以下のNoを含有する窒素気流を導き
、ペンタエチレングリコールメチルイソプロビルエーテ
ル中硝酸ランタン6水塩1重量%、アセチルアセトン3
重量%、プロピオン酸リチウム1重量%及びクロム(I
II)酢酸塩0.5重量%溶液によって、ガス1. N
%当り溶液15Qの量比において処理した。ラシッヒ
リングを充填したスクラビング塔中の選定された稼動温
度130℃において、ガスの滞留時間は約30秒であっ
た。液相の含水量は、約1.5重量%に設定された。ス
クラビングを受けたガスは、スクラビング塔の塔頂から
、またスクラビング溶液から液の形で分離させた元素の
硫黄は、そのサンプからそれぞれ取出した。以下に示す
結果が得られた。 表−N 濃度(容積pppm)
で、反応媒質の組成によって次の結果が得られた。 (以下余白) 1−表 ガス 反応媒質(水+添加物1型量パーセント)慄
−□施−][−λ フリット多孔性For=2で、同じガス泡直径1mの、
同様な300gIQ容器に、反応媒質の水性溶液200
mQを充填し、還流冷却器をつけて40時間沸騰を続け
た。室温に冷やした後、その溶液をあけて、1.1+n
Hg (1,5バール)の圧を維持しながら100℃に
加熱した。22500 vol、ppmの量のC82を
伴う窒素ガス流(ホストガス)を150mQ/minの
速度でフリット上へ、反応媒質中に分散させる。ガス泡
が液体カラムを上昇する時間は約1秒であり、次の結果
が得られた。 (以下余白) =24− 1表 ホストガス スクラビング溶液(水)反応(%)
79.2 92.1 9
6.7矢−施−−一側御一叱 上記と同じ型ではあるが、フリット多孔性Por=2、
平均ガス泡直径1■の300mUガラスフラスコに水性
反応媒質200mQを充填し、還流冷却器をつけて40
時間沸騰した。室温に冷却した後、溶液を排出させ、1
.1ml1g(1,5バール)の圧で100℃に加熱し
た。22500 vol、、ppmの量の硫化炭素を伴
う窒素気流をi 50mQ/minの速度でフリット上
の反応媒質中へ分散させた。ガス泡が液体カラムを」二
昇する時間は約1秒であった。 この方法により次の結果が得られた。 (以下余白) ホストガス スクラビング溶液(水)反応(%)
86.2 98.2
100矢−二施−]トー先 フリット多孔性For=O1平均ガス泡直径21[[l
の30011IQ容器を85℃に加熱し、反応媒質20
0mQを充填した。次いで80℃で湿らせ、二硫化炭素
を含む窒素を100mQ/mjnの流速で、フリット上
の反応媒質中へ分散させた。ガス泡が反応媒質中に留ま
る時間は約2秒であった。これらの条件下で、反応媒質
の組成によって次の結果が得られる。 (以下余白) 1人 ガ ス 反応媒質 正味変化(%) 82.9 94.6
86.3 96.7笑□二施−二側御う− 10個のガラスフリット含有フラスコ(容積250+n
Q、フリットの多孔率(For) = 1、平均気泡径
2nwn)を直列に連結し、それぞれに150mQの反
応媒質を充満した。圧力を2.04kg/cd (2バ
ール)に保って、溶液の温度を80〜120℃の間に一
定に保った。分散させるべき窒素気流を80℃で水で湿
潤させ、汚染物を添加した。選定されたガスの容積流量
(75〜200mQ/分)について、反応媒質中の気泡
の滞留時間の10個の液柱についての合計は約10秒で
あった。種々の気相組成物及び種々の反応媒質について
得られた結果を次表Vに示す。 (以下余白) −1^ − 8° 88 ’;” g= := 8
m +気ビ品品 品 −一 置 C11j’) 0FJ 00 0 t
’−t−t’−ロ ・ 0 ・ ロ C1′
+ ■ ・、y mono ++++
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φ煮六煮i讐 去−」1−側御二」 硫黄含有不純物の含量が次の組成 H2S 2重量% CO83g/ポ C)(、SHIg/耐 を有する、60℃で水蒸気飽和された窒素気流を、プラ
セオジム(Il1) −2,2,6,6−チトラメチル
ー3,5−へブタンジオネート0.5重量%を含有する
テトラエチレングリコールジメチルエーテル溶液で、ガ
スINm当り溶液10Qの割合で処理した。浄化しよう
とするガス中の反応を、ラシッヒリングを充填したスク
ラビング塔(洗浄塔)において実施し、スクラビング溶
液は、浄化しようとする塔中ガスの上向き流に対する向
流として、」二方から下方に導いた。スクラビング塔中
の稼動温度80℃において、充填体の床中のガスの滞留
時間は約40秒であった。浄化しようとするガスは、ス
クラビング塔の塔頂から取出した。 同じ条件の並行試験において、洗浄剤(スクラビング剤
)には、余分に0.5重量%のカリウム−〇−エチルチ
オ炭酸塩含有させた。次表■に並行試験の結果を示す。 人−■ 11t I””、’lの汚染ガス濃度 0.
114 0.508スクラビング(%)
94.3 87.3出「Iノ汚染ガス
濃度 0.028 0.184スク
ラビング(%) 98.6 95
.4実施例1〜6の結果は、硫化水素のほかに、有機硫
黄化合物を除去するために、ホス1〜ガスを満足にスク
ラビングすることにより、特別のガスを1回の工程で浄
化し、清浄にすることが本発明の方法によって可能とな
ることを示している。 1■ 一δ−9プ及びN−Q、y;の啼佑 宋−施−例−−−7− 300IIIQガラスフリツト底フラスコ(フリットの
多孔率For=2、平均気泡径InIn)を、80 ’
Cで加熱処理し、水性反応媒質20oIIIQを満した
。 次に、80°Cで湿潤させS Ox及びN Ox汚染物
を含有させた窒素ガス流を100mL/分の割合でフリ
ット−1−から反応媒質中に分散させた。反応媒質中の
気泡の滞留時間は約1秒であった。これらの条件の下に
、反応媒質の組成に依存して、次表■に示す結果が得ら
れた。 一別一 実−−−施−−例−−−−8− 80℃水蒸気飽和窒素気流に、汚染ガス成分及びガス状
酸化剤ないしは還元剤を負荷した。この気流を、ラシッ
ヒリングを充填した洗浄塔に導き、ガスi N rn’
当り10Qの割合のスクラビング溶液と自流的に接触さ
せて処理した。スクラビングのための選択された稼動温
度80℃において、充填物中のガスの滞留時間は約40
秒であった。洗浄されたガスは、スクラビング塔の塔頂
から引出した。均質相中において接触的に作用するスク
ラビング溶液は、次の重量部組成から成るものとした。 人込14Z4第幕↓未ペンタエチレングリコールメチル
イソプロビルエーテル67重檄部、水33重量部、L
a (N O3)、 ・6 H2O0,7重量部、C3
H3KO820,1重量部、アセチルアセトン2.2重
量部。 スクラビン71−敢剥i−スクラビング溶液のみを変更
し、他は同一とした並行試験において、スクラビング溶
液2の組成は次の通りであった。 ペンタエチレングリコールメチルイソプロビルエーテル
67重社部、水33重量部、T” e S O,・7
H□OO,4重量部、エチレンジアミンテトラ酢酸のジ
ナトリウム塩0.56重足部。 一各−久−ラ−(ン−り溶液−旺別の並行試験において
は、前記スクラビング溶液1の全ての成分のほかに次の
成分を含有するスクラビング溶液3を使用した。 F e S O4・7 If200.4重量部及びエチ
レンジアミン四酢酸のジナトリウム塩0.56重量部。 ホス1−ガス及び一般に処理するべきガスの組成9pび
にスクラビング剤の組成に依存して、次表■に示ず成果
が得られた。 (以下余白) 矢□L施−例−−明 80℃において、水蒸気飽和させた汚染成分の含址 SO22000容積ppm No 1000容積ppmであり、還元成
分H,Sが5000容積ppmである窒素ガス流を、ポ
リエチレングリコール400中トリシクロデカンジメチ
ルアルコール10重量%溶液(Pr(thd)31重量
%、炭酸リチウム2重量%及び鉄(II) −エチレン
ジアミン四酢酸錯塩1重量%を含有する)によって、ガ
スINn?当り溶液1、5 flの割合で処理した。ラ
シッヒリングを充填したスクラビング塔中の選定された
稼動温度125℃において、充填床の気体の滞留時間は
、約35秒であった。スクラビング剤の水含量は、2.
6kg/cm2(2,5バール)の圧力の保持下に、約
10重量%に設定した。スクラビング後のガスは、スク
ラビング塔の塔頂から、また液状のスクラビング溶液か
ら分離された元素の硫黄(液体として分離され、底部に
1つの団塊を形成する)は、そのサン=39− プからそれぞれ取出した。次表IXに得られた結果を示
す。 大−見 5O2(vol、ppm) No(vol、ppm)
流入ガス 2000 1000流出
ガス 320 スクラビング(%) 98.4 100
86℃において熱処理された共沸組成の蟻酸−水混合物
を経て、汚染ガスとしての2ooo容積%以下のSO2
及び500容積%以下のNoを含有する窒素気流を導き
、ペンタエチレングリコールメチルイソプロビルエーテ
ル中硝酸ランタン6水塩1重量%、アセチルアセトン3
重量%、プロピオン酸リチウム1重量%及びクロム(I
II)酢酸塩0.5重量%溶液によって、ガス1. N
%当り溶液15Qの量比において処理した。ラシッヒ
リングを充填したスクラビング塔中の選定された稼動温
度130℃において、ガスの滞留時間は約30秒であっ
た。液相の含水量は、約1.5重量%に設定された。ス
クラビングを受けたガスは、スクラビング塔の塔頂から
、またスクラビング溶液から液の形で分離させた元素の
硫黄は、そのサンプからそれぞれ取出した。以下に示す
結果が得られた。 表−N 濃度(容積pppm)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)汚染物質COS、CS_2、メルカプタン、SOx
及び/又はNOxを含有するホストガスを常圧又は昇圧
下にほぼ室温と200℃との間の温度でスクラッビング
する工程を含み、該ホストガスから該汚染物質のうち少
くとも一を除去する方法において、スカンジウム、イッ
トリウム、ランタニド系列元素又はアクチニド系列元素
又はそれらのものの混合物のうち少くとも1つのものの
塩の水溶液及び/又は有機溶剤中溶液を使用することを
特徴とする除去方法。 2)塩が次の構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここにMeは、スカンジウム、イットリウム、ランタ
ニド系列元素又はアクチニド系列元素を表わし、xは3
又は4を表わし、R^1、R^2、R^3は、同一でも
異なってもよく、水素原子、アルキル基、アルケニル基
又はアリール基を表わし、これらの基は、1以上のハロ
ゲン原子により置換されていてもよい)を有する特許請
求の範囲第1項記載の除去方法。 3)塩をジケトン含有溶液に溶解させる特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 4)アルカリ金属塩の混合物を更に含む特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 5)アルカリ金属の塩として炭酸塩及び/又はチオ炭酸
塩を使用する特許請求の範囲第4項記載の除去方法。 6)高沸点有機溶剤を有機溶剤として使用する特許請求
の範囲第1項記載の除去方法。 7)該有機溶剤として、グリコール、ポリグリコール、
ポリグリコールアルキルエーテル、ポリグリコールアリ
ールエーテル、リン酸エステル、ジカルボン酸エステル
、フタル酸ジエステル、アジピン酸ジエステル、アルカ
ノールアミン、アルキルアルカノールアミン又はその混
合物を使用する特許請求の範囲第6項記載の除去方法。 8)塩化物、亜硝酸塩又は硫化物をアルカンジオンと共
に利用して該溶液を得る工程を更に含む特許請求の範囲
第1項記載の除去方法。 9)ランタニド錯体及び/又はアクチニド錯体及び/又
はスカンジウム及びイットリウムの錯体の0.1〜5重
量%溶液を炭酸アルカリ又はチオ炭酸アルカリの0.1
〜5重量%の溶液と共に使用する特許請求の範囲第1項
記載の除去方法。 10)5.1〜51.0kg/cm^2(5〜50バー
ル)の圧力を150℃よりも高い温度において保持した
後、減圧することによって洗浄剤を再生する特許請求の
範囲第1項記載の除去方法。 11)硫黄化合物例えば硫化水素、二硫化炭素、酸硫化
炭素、メルカプタン又は炭素−酸素化合物の混合物、ホ
ルムアルデヒド、メタノール、ギ酸、ギ酸エステル又は
その混合物も含む還元性化合物をSOx又はNOxの除
去のために使用する特許請求の範囲第1項記載の除去方
法。 12)スクラッビングしようとするガスと接触して反応
を行なわせるために触媒を利用してSOx及び/又はN
Oxを還元するための特許請求の範囲第1項記載の除去
方法。 13)圧力状態において20°〜180℃の温度で還元
性化合物の存在下に実施され、触媒含有溶液を利用して
NOx及びSOxを除去するための特許請求の範囲第1
項記載の除去方法。 14)加水分解を得るのに必要な量の水蒸気をスクラッ
ビング使用とするガスに添加する工程を含む、NOx及
びSOxを除去するための特許請求の範囲第13項記載
の除去方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853525241 DE3525241A1 (de) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | Verfahren zur entfernung von organischen schwefelverbindungen oder schwefeloxiden und stickoxiden aus solche enthaltenden gasen |
| DE3525241.3 | 1985-07-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62110733A true JPS62110733A (ja) | 1987-05-21 |
Family
ID=6275819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61163928A Pending JPS62110733A (ja) | 1985-07-15 | 1986-07-14 | スクラツビングによるガス除去方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4892718A (ja) |
| JP (1) | JPS62110733A (ja) |
| DE (1) | DE3525241A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016536112A (ja) * | 2013-10-15 | 2016-11-24 | 北京博源恒升高科技有限公司Beijing Boyuan−Hengsheng High−Technology Co., Ltd. | 複合アルコールアミン類溶液でガス中のSOxを除去する方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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