(57)【要約】  ヒドロカルビル置換および非置換ポリエチレンイミンおよびポリアクリルアミド塩は吸収組成物であり、酸性ガス混合物の処理プロセスで有用である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス状酸性成分と非酸性成分とＣＯ２とを含有する普通はガス状の混合物から１つ以上のガス状酸性成分を選択的に除去するための方法であって、
ガス状酸性成分の１つ以上が前記ガス状の混合物から選択的に吸収される条件下に、前記ガス状の混合物を、非置換又はヒドロカルビル置換ポリアルキレンイミン、非置換又はヒドロカルビル置換ポリアルキレンアシルアミド塩、及びそれらの混合物からなる群から選択される吸収剤溶液と接触させることを含むことを特徴とするガス状酸性成分を選択的に除去する方法。
【請求項２】
前記ポリアルキレンイミン吸収剤が次の式：
【化１】
2009504379.tif 000008
の物質であり、また、前記ポリアルキレンアシルアミド塩吸収剤が次の式：
【化２】
2009504379.tif 000009
の物質であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
［但し、式中、Ｒは同じまたは異なるものであり、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ９アルキル基、Ｃ３〜Ｃ９分岐鎖アルキル、環式、シクロアルキル、アルキルシクロ基、Ｃ６〜Ｃ９アリール、アリールアルキルまたはアルキルアリール基、それらのヒドロキシ置換誘導体から選択され、そしてｘ、ｙおよびｚはそれぞれ少なくとも１の整数であり、Ｑは１〜６の範囲の整数であり、そして塩が塩基性塩（ｐＨ≧８）であり、かつ、Ｗは前記吸収剤の全体的塩基性に影響を及ぼさない末端基である。］
【請求項３】
前記式中、ＲがＨまたはＣ１〜Ｃ４アルキルであり、そしてＱが１〜４の範囲であり、かつ、塩がＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、またはＮＲ４ＯＨであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記吸収剤によって選択的に吸収されるガス状酸性成分がＨ２Ｓであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ガス状酸性成分と非酸性成分とＣＯ２との混合物から１つ以上のガス状酸性成分を選択的に吸収するための吸収剤であって、
前記吸収剤が次の式：
【化３】
2009504379.tif 000010
の非置換もしくはヒドロカルビル置換ポリアルキレンイミンであり、および／
または、次の式：
【化４】
2009504379.tif 000011
の非置換もしくはヒドロカルビル置換ポリアルキレンアクリルアミド塩を含むことを特徴とする吸収剤。
［但し、式中、Ｒは同じまたは異なるものであり、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ９アルキル基、Ｃ３〜Ｃ９分岐鎖アルキル、環式、シクロアルキル、アルキルシクロ基、Ｃ６〜Ｃ９アリール、アリールアルキルまたはアルキルアリール基、それらのヒドロキシ置換誘導体から選択され、そしてｘ、ｙおよびｚはそれぞれ少なくとも１の整数であり、Ｑは１〜６の範囲の整数であり、そして塩が塩基性塩（ｐＨ≧８）であり、かつ、Ｗは前記吸収剤の全体的塩基性に影響を及ぼさない末端基である。］
【請求項６】
ＲがＨまたはＣ１〜Ｃ４アルキルであり、そしてＱが１〜４の範囲であり、かつ、塩がＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、またはＮＲ４ＯＨであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収性組成物、および吸収性組成物を使用するガス状酸性成分含有ガス混合物からの、１つ以上のガス状酸性成分、好ましくはＨ２Ｓの選択的吸収法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２、Ｈ２Ｓ、ＣＳ２、ＨＣＮ、ＣＯＳおよび酸素ならびにＣ１〜Ｃ４炭化水素の硫黄誘導体をはじめとする酸性ガスを含有する混合物などのガスおよび液体をアミン溶液で処理してこれらの酸性ガスを除去することは当該技術ではよく知られている。アミンは通常、水性アミン溶液が酸性流体と向流接触して、吸収塔でアミンを含有する水溶液として酸性ガスおよび液体と接触する。
【０００３】
とりわけ、ＣＯ２とＨ２Ｓとを含有する酸性ガスのアミン溶液での処理は典型的には、かなりの量のＣＯ２およびＨ２Ｓの両方の同時除去をもたらす。例えば、一般に「水性アミン法」と呼ばれる、かかる一方法では、比較的濃いアミン溶液が用いられる。この方法の最近の改善は、ＣＯ２およびＨ２Ｓなどの酸性ガスのほぼ完全な除去を得るために、（特許文献１）に記載されているように立体障害アミンの使用を伴う。このタイプの方法は、ＣＯ２および関連ガスの分圧が低い場合に用いられてもよい。ＣＯ２の分圧が極めて高いおよび／または多くの酸性ガス、例えば、Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＨ３ＳＨおよびＣＳ２が存在する特殊用途向けにしばしば用いられる別の方法は、一般に「非水性溶媒法」と言われる、物理吸収剤と組み合わせたアミンの使用を伴う。この方法での改善は、立体障害アミンと（特許文献２）に記載されているなどの物理吸着剤のような有機溶媒との使用を伴う。
【０００４】
しかしながら、ＣＯ２およびＨ２Ｓの両方を含有する酸性ガス混合物を、混合物からＨ２Ｓを選択的に除去し、それによってＣＯ２の除去を最小限にするように処理することがしばしば望ましい。Ｈ２Ｓの選択的除去は分離された酸性ガス中の比較的高いＨ２Ｓ／ＣＯ２比をもたらし、それはクラウス（Ｃｌａｕｓ）法を用いる元素状硫黄へのＨ２Ｓの変換を簡単にする。
【０００５】
ＣＯ２およびＨ２Ｓとの水性第二級および第三級アミンの典型的な反応は、下記の通り表すことができる。
【化１】
2009504379.tif 000002
式中、各Ｒは同じまたは異なるものであってもよい、そしてヒドロキシ基で置換されていてもよい有機基である。上記反応は可逆的であり、従って、ＣＯ２およびＨ２Ｓの両方の分圧は、上記反応が起こる程度を決定する上で重要である。
【０００６】
選択的Ｈ２Ｓ除去は、低いＨ２Ｓ／ＣＯ２比を有するシェール熱分解からの炭化水素ガス、精油所ガスおよび天然ガスの処理をはじめとする多くのガス処理操作に適用できるが、それは特に、Ｈ２Ｓの分圧がＣＯ２のそれと比べて比較的低いガスの処理で望ましい。というのは、後者のタイプのガスからＨ２Ｓを吸収するアミンの容量が非常に低いからである。比較的低い分圧のＨ２Ｓ入りガスの例には、石炭ガス化によって製造された合成ガス、硫黄工場排ガス、および重質残油がより低い分子量の液体またはガスに熱変換されている精油所で遭遇する低ジュール（Ｊｏｕｌｅ）燃料ガスが挙げられる。
【０００７】
モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、ジプロパノールアミン（ＤＰＡ）、およびヒドロキシエトキシエチルアミン（ＤＧＡ）などの第一級および第二級アミンがＨ２ＳおよびＣＯ２ガスの両方を吸収することは公知であるが、アミンがＣＯ２との容易な反応を受けてカルバメートを形成するので、それらがＣＯ２を除外してＨ２Ｓの優先吸収について特に満足できることは立証されていない。
【０００８】
ジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）は、それがＨ２ＳとＣＯ２とを含有するガスからのＨ２Ｓの選択的除去のために、単独でまたはスルホランなどの物理溶媒と共に、工業的に使用されてきたという点で、第二級アミノアルコールの中で比較的ユニークであるが、接触時間は、本明細書で上記の化学反応式２および４に示されるＣＯ２反応の速度と比べてＨ２Ｓとアミンとのより速い反応を生かすために比較的短く保たれなければならない。
【０００９】
１９５０年に、（非特許文献１）は、第三級アミン、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）がＣＯ２よりもＨ２Ｓ吸収の方へ高度の選択性を有することを示した。このより大きな選択性は、Ｈ２Ｓの速い化学反応と比べてＣＯ２の第三級アミンとの比較的遅い化学反応に起因する。しかしながら、ＭＤＥＡの商業的な有用性は、Ｈ２Ｓ充填量についての制限されたその容量と、例えば、石炭ガス化によって製造された合成ガスを処理するために必要であるレベルまで低い圧力でＨ２Ｓ含有率を下げる制限されたその能力とのために制限される。
【００１０】
最近、シェル（Ｓｈｅｌｌ）に付与された（特許文献３）は、ジアルキルモノアルカノールアミン、そして特にジエチルモノエタノールアミン（ＤＥＡＥ）の水溶液がＭＤＥＡ溶液より高い充填レベルでＨ２Ｓ除去についてより高い選択性および容量を有することを開示した。それにもかかわらず、ＤＥＡＥでさえ業界で遭遇する低いＨ２Ｓ充填頻度にとって非常に有効であるわけではない。また、ＤＥＡＥは１６１℃という沸点を有し、そのため、それは低沸点の比較的高揮発性のアミノアルコールであるとして特徴づけられる。かかる高揮発性は、ほとんどのガススクラビング条件下で、経済的優位性の必然的な低下を伴い、大きな物質損失をもたらす。
【００１１】
（特許文献４）、（特許文献５）および（特許文献６）は、ＣＯ２の存在下でのＨ２Ｓの選択的除去のための立体障害の大きなアミン化合物の使用を開示している。水性メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）と比べて、立体障害の大きなアミンは、高いＨ２Ｓ充填量ではるかにより高い選択性につながる。
【００１２】
（特許文献７）は、高温および高圧で水素化触媒の存在下に第一級アミノ化合物をポリアルケニルエーテルグリコールと反応させることによって立体障害の大きな第二級アミノエーテルアルコールを選択的に製造するための触媒的合成法を開示している。
【００１３】
（特許文献８）は、高温および高圧で水素化触媒の存在下に、（ａ）１つ以上の非環式または複素環式アミノ化合物を（ｂ）１つ以上のポリアルケニルエーテルグリコールまたはポリアルケニルアミノエーテルアルコールと反応させることによってジ−アミノ−ポリアルケニルエーテルを製造するための触媒的合成法を開示している。
【００１４】
ＢＴＥＥの組成物は（特許文献５）に開示され、第三ブチルアミンとビス−（２−クロロエトキシ）−エタンとから合成された。しかしながら、水性ＢＴＥＥ溶液は再生条件（約１１０℃）下で相分離した。ＥＥＥＴＢは（特許文献９）に新規組成物として開示されており、第三ブチルアミンとクロロエトキシエトキシエタノールとから製造することができる。水溶液でのＥＥＥＴＢは、ＣＯ２の存在下でのＨ２Ｓの選択的除去のために使用することができる。しかしながら、ＢＴＥＥ／ＥＥＥＴＢ混合物は、ＥＥＥＴＢよりＨ２Ｓに対する良好な選択性および高い容量を与える。混合物は再生条件下で相分離しない、すなわち、この混合物はＢＴＥＥの相分離問題を克服する。ＢＴＥＥ／ＥＥＥＴＢ混合物はまた、立体障害の大きなアミン、例えば、（特許文献４）および（特許文献６）に記載された、エトキシエタノール−第三ブチルアミン（ＥＥＴＢ）で観察されるものよりＨ２Ｓに対して高い選択性を与える。
【００１５】
（特許文献１０）は、式
【化２】
2009504379.tif 000003
（式中、Ｒ１およびＲ８はそれぞれ独立して、１〜８個の炭素原子を有する第一級アルキル、および２〜８個の炭素原子を有する第一級ヒドロキシアルキル、３〜８個の炭素原子を有する第二級アルキルおよび第二級ヒドロキシアルキル基、４〜８個の炭素原子を有する第三級アルキルおよび第三級ヒドロキシアルキル基からなる群から選択され、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７はそれぞれ独立して、水素、Ｃ１〜Ｃ３アルキルおよびヒドロキシアルキル基からなる群から選択され、ただし、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ６およびＲ７は、Ｒ１およびＲ８が第一級アルキルまたはヒドロキシアルキル基であるときはＣ１〜Ｃ４アルキルまたはヒドロキシアルキル基であり、そしてＲ２またはＲ３およびＲ６およびＲ７の少なくとも１つは、Ｒ１およびＲ８が第二級アルキル基であるときはＣ１〜Ｃ３アルキルまたはヒドロキシアルキル基であり、ｍ、ｎおよびｐは、２〜４の範囲の正の整数であり、そしてａはゼロか１〜１０の範囲の正の整数かのどちらかである）のジ−第二級アミノエーテルのクラスを教示している。これらの化合物は、Ｈ２ＳおよびＣＯ２を含有するガス状混合物からのＨ２Ｓの選択的除去に有用である。
【００１６】
（特許文献１１）は、ｘが２〜６の範囲の整数であり、そして第１アミン対第２アミンの重量比が０．４３：１〜２．３：１の範囲である、次式：
【化３】
2009504379.tif 000004
の２つの立体障害の大きなアミンの混合物を教示している。この混合物は、ポリアルケニルエーテルグリコール、ＨＯ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｘ−ＣＨ２ＣＨ２−ＯＨの触媒的な第三ブチルアミノ化によって、一段階合成で製造することができる。例えば、ビス（第三ブチルアミノエトキシ）エタン（ＢＴＥＥ）とエトキシエトキシエタノール−第三ブチルアミン（ＥＥＥＴＢ）との混合物は、トリエチレングリコールの触媒的な第三ブチルアミノ化によって得ることができる。
【００１７】
【特許文献１】米国特許第４，１１２，０５２号明細書
【特許文献２】米国特許第４，１１２，０５１号明細書
【特許文献３】英国特許公開第２，０１７，５２４Ａ号明細書
【特許文献４】米国特許第４，４０５，５８１号明細書
【特許文献５】米国特許第４，４０５，５８３号明細書
【特許文献６】米国特許第４，４０５，５８５号明細書
【特許文献７】米国特許第４，４８７，９６７号明細書
【特許文献８】米国特許第４，６６５，１９５号明細書
【特許文献９】米国特許第４，４７１，１３８号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，４１７，０７５号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，８９４，１７８号明細書
【非特許文献１】フレーザー（Ｆｒａｚｉｅｒ）、コール（Ｋｏｈｌ）著、Ｉｎｄ．ａｎｄ  Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．、４２（１９５０）、２２８８ページ
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、非置換もしくはヒドロカルビル置換ポリアルキレンイミンおよびポリアルキレンアクリルアミド塩ならびにそれらの混合物と、酸性ガス混合物の処理プロセスでのそれらの使用とに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
非置換もしくはヒドロカルビル置換ポリアルキレンイミンおよびポリアルキレンアクリルアミド塩は特定されており、酸性ガス混合物の処理プロセスで有用であることが分かった。
【００２０】
本発明の非置換もしくはヒドロカルビル置換ポリアルキレンイミンおよびポリアルキレンアクリルアミド塩は一般に次式：
【化４】
2009504379.tif 000005
（式中、Ｒは同じまたは異なるものであり、そしてＨ、Ｃ１〜Ｃ９アルキル基、Ｃ３〜Ｃ９分岐鎖アルキル、環式、シクロアルキル、アルキルシクロ基、Ｃ６〜Ｃ９アリール、アリールアルキルまたはアルキルアリール基、それらのヒドロキシ置換誘導体、好ましくはＨまたはＣ１〜Ｃ４アルキルから選択され、
そしてｘ、ｙおよびｚはそれぞれ少なくとも１、物質がすべて水溶性であるので上限はなく、好ましくは１〜２００の整数であり、
Ｑは１〜６、好ましくは１〜４の範囲の整数、より好ましくは１であり、そして塩は塩基性塩（ｐＨ≧８）、例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｒが上に定義されているＮＲ４ＯＨであり、かつ、Ｗは吸収剤の全体的塩基性に影響を及ぼさない末端基である）で表される。
【００２１】
上記の吸収剤は、１つ以上の、Ｈ２Ｓなどのガス状酸性成分の、かかる酸性成分と非酸性ガス状成分とＣＯ２とのガス状混合物からの除去に対して高い選択性を示し、再生後でさえそれらの高い選択性および充填容量を保持する。
【００２２】
本吸収剤は、ガス状酸性成分、好ましくはＨ２Ｓと、ＣＯ２とを含有する普通はガス状の混合物からのガス状酸性成分、好ましくはＨ２Ｓの選択的吸収であって、
（ａ）前記普通はガス状の混合物を、ガス状酸性成分の１つ以上、好ましくはＨ２Ｓを前記混合物から選択的に吸収できると特徴づけられる吸収剤溶液と接触させる工程と、
（ｂ）吸収剤、ガス状酸性成分、例えば、Ｈ２Ｓを含有する前記吸収剤溶液を、少なくとも部分的に再生させる工程と、
（ｃ）工程（ａ）におけるように接触させることによってガス状酸性成分、好ましくはＨ２Ｓの選択的吸収のために再生液をリサイクルする工程と
を含む選択的吸収のために利用される。
好ましくは、再生工程は、加熱およびストリッピング、より好ましくは加熱およびスチームでのストリッピングによって実施される。
【００２３】
本明細書で用いるところでは用語「吸収剤溶液」には、アミノ化合物が水もしくは物理吸収剤またはそれらの混合物から選択された溶媒に溶解している溶液が含まれるが、それらに限定されない。（化学吸収剤であるアミノ化合物とは対照的に）物理吸収剤である溶媒は、例えば、その全体開示が参照により本明細書に援用される、（特許文献２）に記載されており、例えば、脂肪酸アミド、Ｎ−アルキル化ピロリドン、スルホン、スルホキシド、グリコールならびにそのモノ−およびジエーテルを含む。好ましい物理吸収剤は本明細書ではスルホンであり、最も好ましくはスルホランである。好ましい液体媒体は水を含む。
【００２４】
吸収剤溶液は通常、用いられる具体的なアミノ化合物および利用される溶媒システムに主として依存して、全溶液のリットル当たり約０．１〜６モル、好ましくはリットル当たり１〜４モルのアミノ化合物の濃度を有する。溶媒システムが水と物理吸収剤との混合物である場合、用いられる物理吸収剤の典型的な有効量は、利用されているアミノ化合物のタイプに主に依存して、全溶液のリットル当たり０．１〜５モル、好ましくはリットル当たり０．５〜３モルで変わってもよい。用いられる特定の化合物へのアミノ化合物の濃度の依存性は、アミノ化合物の濃度を上げると、アミノ化合物が上に与えられた範囲内の最高濃度レベルを決定するであろう具体的な水性溶解限度を有する場合に特に、吸収剤溶液の塩基性を下げるかもしれず、それによってＨ２Ｓ除去に対するその選択性に悪影響を及ぼすので重要である。それ故、各特定のアミノ化合物にふさわしい適切な濃度レベルは満足できる結果を確実にするために維持されることが重要である。
【００２５】
本発明の溶液は、選択的ガス除去方法で典型的に用いられる様々な添加剤、例えば、消泡剤、酸化防止剤、腐食防止剤などを含んでもよい。これらの添加剤の量は典型的には、それらが有効である範囲にある、すなわち、有効量である。
【００２６】
また、本明細書に記載されるアミノ化合物は、ブレンドとして他のアミノ化合物と混合されてもよい。それぞれのアミノ化合物の比は、広範に、例えば、１〜９９重量％の本明細書に記載されるアミノ化合物で変わってもよい。
【００２７】
本明細書でＨ２Ｓ除去のためのアミノ化合物の有効性を決定する上で最終的に重要である３つの特性は、「選択性」、「充填量」および「容量」である。用語「選択性」は本明細書の全体にわたって用いられるところでは、次のモル比率と定義される：
【数１】
2009504379.tif 000006
この率が高ければ高いほど、ガス混合物中のＨ２Ｓに対する吸収剤溶液の選択性はより大きい。
【００２８】
用語「充填量」とは、アミンのモル当たりのガスのモル単位で表されるような、吸収剤溶液中の物理的に溶解したおよび化学的に結合したＨ２ＳおよびＣＯ２ガスの濃度を意味する。最良のアミノ化合物は、比較的高い充填レベルまで良好な選択性を示すものである。本発明の実施に使用されるアミノ化合物は典型的には、アミノ化合物のモル当たりＨ２ＳおよびＣＯ２の０．１モルの「充填量」で実質的に１０以上の「選択性」、好ましくは、０．２モル以上の充填量で実質的に１０以上の「選択性」を有する。
【００２９】
「容量」は、吸収工程の終わりに吸収剤溶液に充填されているＨ２Ｓのモル・マイナス脱着工程の終わりに吸収剤溶液に充填されているＨ２Ｓのモルと定義される。高容量は、循環されるべきアミン溶液の量を減らし、かつ、より少ない熱またはスチームを再生中に使用することを可能にする。
【００３０】
酸性ガス混合物は本明細書では必然的にＨ２Ｓを含み、場合によりＣＯ２、Ｎ２、ＣＨ４、Ｈ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、Ｃ２Ｈ４、ＮＨ３などのような他のガスを含んでもよい。しばしば、かかるガス混合物は、燃焼ガス、製油所ガス、都市ガス、天然ガス、合成ガス、水性ガス、プロパン、プロピレン、重質炭化水素ガスなどに見いだされる。吸収剤溶液は本明細書では、ガス状混合物が、例えば、シェール油レトルト、石炭液化もしくはガス化、スチーム、空気／スチームもしくは酸素／スチームでの重質油の液化、より低い分子量液体およびガスへの重質残油の熱変換、例えば、流体コーカー、フレキシコーカー（Ｆｌｅｘｉｃｏｋｅｒ）、遅延型コーカーから、または硫黄工場排ガス浄化操作で得られるガスであるときに特に有効である。
【００３１】
本発明の吸収工程は一般に、普通はガス状の流れを吸収剤溶液と任意の好適な接触容器で接触させることを伴う。かかる方法で、それからＨ２Ｓが選択的に除去されるべきであるＨ２ＳおよびＣＯ２を含有する普通はガス状の混合物は、例えば、リングでもしくはシーブプレートで充填された塔もしくは容器、またはバブル反応器などの、通常の手段を用いて吸収剤溶液と均質接触させられてもよい。他の酸性ガス成分もまた、ＣＯ２と比較して優先的に除去されるであろう。
【００３２】
本発明を実施する典型的なやり方では、吸収工程は、普通はガス状の混合物を吸収塔の下方部へ供給することによって行われるが、新鮮な吸収剤溶液は塔の上方領域へ供給される。Ｈ２Ｓが大部分なくなったガス状混合物は塔の上方部から抜け出し、選択的に吸収されたＨ２Ｓを含有する、充填された吸収剤溶液は塔をその底部近くでまたは底部で出る。好ましくは、吸収剤溶液の入口温度は吸収工程の間ずっと約２０℃〜約１００℃、より好ましくは３０℃〜約６０℃の範囲にある。圧力は広範に変わってもよく、許容される圧力は吸収器で５〜２０００ｐｓｉａ、好ましくは２０〜１５００ｐｓｉａ、最も好ましくは２５〜１０００ｐｓｉａである。接触は、Ｈ２Ｓが溶液によって選択的に吸収されるような条件下に行われる。吸収条件および装置は、ＣＯ２の捕捉を減らすために吸収器での液体の滞留時間を最小限にするが、同時に最大量のＨ２Ｓガスを吸収するのに十分な液体とのガス混合物の滞留時間を維持するように設計される。所与の程度のＨ２Ｓ除去を得るために循環されるよう要求される液体の量は、アミノ化合物の化学構造および塩基性に、かつ、供給ガス中のＨ２Ｓの分圧に依存するであろう。熱変換法で遭遇するものなどの低い分圧のガス混合物は、シェール油レトルト・ガスなどのより高い分圧のガスより多くの液体を同じ吸収条件下で必要とするであろう。
【００３３】
本方法の選択的なＨ２Ｓ除去段階のための典型的な手順は、低温、例えば、４５℃より下で、およびガスの運転圧力に依存して、少なくとも約０．３フィート／秒（「活性な」または通気されるトレー表面を基準として）のガス速度で、複数のトレーを含有する塔でＨ２ＳとＣＯ２とを含有するガス状混合物のアミノ化合物の溶液との向流接触によってＨ２Ｓを選択的に吸収することを含み、前記トレー塔は、例えば、４〜１６トレーが典型的には用いられて、２０より少ない接触トレーを有する。
【００３４】
普通はガス状の混合物を、Ｈ２Ｓで飽和されるまたは部分的に飽和される吸収剤溶液と接触させた後、溶液は、それが吸収器にリサイクルされるように少なくとも部分的に再生されてもよい。吸収と同様に、再生は単一液相で行われてもよい。吸収剤溶液の再生または脱着は、吸収されたＨ２Ｓが気化するポイントまでの溶液の圧力低下もしくは温度の上昇などの通常の方法、または吸収工程に用いられるものと類似の構成の容器中へ容器の上方部で溶液をバイパスさせ、そして空気もしくは窒素などの不活性ガスまたは好ましくはスチームを、容器を通して上方へ通すことによって行われてもよい。再生工程中の溶液の温度は約５０℃〜約１７０℃、好ましくは約８０℃〜１２０℃の範囲にあるべきであり、再生時の溶液の圧力は約０．５〜約１００ｐｓｉａ、好ましくは１〜約５０ｐｓｉａの範囲であるべきである。吸収剤溶液は、Ｈ２Ｓガスの少なくとも一部を除いた後、吸収容器にリサイクルされてもよい。補給吸収剤が必要に応じて加えられてもよい。
【００３５】
好ましい再生技法では、Ｈ２Ｓに富む溶液は再生器に送られ、そこで吸収された成分は、溶液を再沸騰させることによって発生するスチームによってストリッピングされる。フラッシュドラムおよびストリッパーでの圧力は通常１〜約５０ｐｓｉａ、好ましくは１５〜約３０ｐｓｉａであり、温度は典型的には約５０℃〜１７０℃、好ましくは約８０℃〜１２０℃の範囲にある。ストリッパーおよびフラッシュ温度は、当然ながら、ストリッパー圧力に依存し、こうして約１５〜３０ｐｓｉａストリッパー圧力で、温度は脱着の間ずっと約８０℃〜約１２０℃であろう。再生されるべき溶液の加熱は、低圧スチームでの間接加熱を用いて非常に好適に達成されてもよい。しかしながら、スチームの直接注入を用いることもまた可能である。
【００３６】
図１に例示されるような、本明細書での全体プロセスを実施するための一実施形態では、精製されるべきガス混合物はライン１を通ってガス−液体向流接触塔２の下方部へ導入され、前記接触塔は下方セクション３および上方セクション４を有する。上方および下方セクションは、要望通り１つまたは複数の充填床によって分離されてもよい。上記のような吸収剤溶液は、パイプ５を通って塔の上方部へ導入される。塔の底部へ流れる溶液は、向流で流れるガスに遭遇し、Ｈ２Ｓを優先的に溶解させる。Ｈ２Ｓのほとんどがなくなったガスは、最終用途向けにパイプ６を通って出る。主にＨ２Ｓと幾らかのＣＯ２とを含有する溶液は、塔の底部の方へ流れ、そこからそれはパイプ７を通って排出される。溶液は次に任意のポンプ８によってパイプ７に配置された任意の熱交換器およびクーラー９を通ってポンプ送液され、それは、エネルギー節約のために再生器１２からの熱い溶液を吸収器塔２からのより冷たい溶液と熱交換させる。溶液はパイプ７を通って、ライン１３にガス抜きされる、ライン（図示せず）を備えたフラッシュドラム１０に入れられ、次にパイプ１１によって再生器１２の上方部へ導入され、再生器は幾つかのプレートを備えており、溶液中に運ばれるＨ２ＳとＣＯ２ガスとの脱着を達成する。酸性ガスはパイプ１３を通って凝縮器１４へ通され、そこでガスからの水およびアミン溶液の冷却および凝縮が起こる。ガスは次にセパレーター１５に入り、そこでさらなる凝縮が達成される。凝縮液はパイプ１６を通って再生器１２の上方部に戻される。Ｈ２Ｓと幾らかのＣＯ２とを含有する、凝縮から残ったガスは、最終廃棄処分（例えば、排出口もしくは焼却炉へまたはクラウス装置もしくはストレットフォード（Ｓｔｒｅｔｆｏｒｄ）変換装置（図示せず）などの、Ｈ２Ｓを硫黄へ変換する装置）へパイプ１７を通って取り出される。
【００３７】
溶液は、再生器１２を通って下方へ流れる間にそれが含有するガスのほとんどから解放され、リボイラー１９への移動のために再生器の底部でパイプ１８を通って出る。外部加熱源（例えば、パイプ２０を通って注入されるスチームおよび第２パイプ（図示せず）を通って出る凝縮物）付きリボイラー１９は、この溶液の一部（主に水）を気化させてそれからＨ２Ｓをさらに追い出す。追い出されたＨ２Ｓとスチームとは、パイプ２１によって再生器１２の下方セクションに戻され、ガス処理の凝縮段階への参入のためにパイプ１３を通って出る。リボイラー１９に残る溶液はパイプ２２を通って取り出され、熱交換器９で冷却され、（圧力が十分に高い場合は任意な）ポンプ２３の作用によってパイプ５を通って吸収器塔２へ導入される。
【００３８】
典型的には、重質残油の熱変換のための装置からのＨ２Ｓ：ＣＯ２の１：１０モル比を有する処理されるべきガス流れ、または１：１０未満のＨ２Ｓ：ＣＯ２のモル比を有するルルギ（Ｌｕｒｇｉ）石炭ガスは、本発明の方法による処理後に約１：１のＨ２Ｓ：ＣＯ２のモル比を有する酸性ガスをもたらすであろう。本明細書での方法は、別のＨ２Ｓ選択的除去方法と併せて用いられてもよいが、アミノ化合物はそれ自体でＨ２Ｓの優先吸収の点で極めて有効であるので、本発明の方法をそれだけで実施することが好ましい。
【００３９】
実験手順
１．吸収試験は、８９：１０：１の窒素：二酸化炭素：硫化水素の試験ガス混合物を使用して吸収剤の０．１５Ｍ水溶液について３５℃で２時間実施した。
２．脱着は、試験ガス混合物と同じ流量で流れるＮ２中８５℃で２時間行った。
【００４０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】Ｈ２ＳとＣＯ２とを含有するガス流れからのＨ２Ｓの選択的除去のための吸収再生装置を例示するダイアグラムフローシートである。
【図１】
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【国際調査報告】
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