(57)【要約】      （修正有）【課題】酸性ガスを処理するための方法の提供。【解決手段】気相ストリームおよび液相ストリームを得るために、酸性ガス１を受け取り、処理するために第一処理装置３を使用することであって、液相ストリーム２２は、部分的に又は完全に、第一処理装置３に再循環させられる、第一処理装置３；気相ストリーム、および液相ストリームを得るために、第一処理装置３からの気相ストリームを処理するための第二処理装置４；気相ストリーム、及び液相ストリームを得るための、第二処理装置４からの気相ストリームを処理するための第三処理装置６；気相ストリーム、並びに２つサブストリーム１６、１７に分けられ得る液相ストリームを得るために、第二処理装置４からの液相ストリーム１５を受け取り、かつ第三処理装置６からの気相ストリームを処理するための処理溶液１６を使用するための第四処理装置８；とからなる酸性ガス処理装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性ガスを処理するための方法であって、
気相ストリーム１および液相ストリーム２を得るために、酸性ガスを受け取り、処理するための第一処理装置を使用することであって、上記ストリーム２は、部分的にまたは完全に第一処理装置に再循環させられる、第一処理装置を使用すること、
気相ストリーム３、ならびに上記ストリーム４１、上記ストリーム４２および上記ストリーム４３を含む３つのサブストリームに分離させられる上記液相ストリーム４を得るために、第一処理装置からの上記ストリーム１を処理するための第二処理装置を使用することであって、上記ストリーム４１は、酸性ガスを処理するために使用される処理溶液として、上記第一処理装置に戻され、上記ストリーム４２は、上記第二処理装置に再循環させられる、第二処理装置を使用すること、
気相ストリーム５、ならびにストリーム６１およびストリーム６２を含む２つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム６を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム３を処理するための第三処理装置を使用することであって、上記ストリーム６１は、上記ストリーム１を処理するために使用される処理溶液として、上記第二処理装置に戻され、上記ストリーム６２は、上記第三処理装置に再循環させられる、第三処理装置を使用すること、および、
気相ストリーム７、ならびにストリーム８１およびストリーム８２を含む２つのサブストリームに分離させられ得る液相ストリーム８を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム４３を受け取り、かつ上記第三処理装置からの上記ストリーム５を処理するための処理溶液として上記ストリーム４３を使用するための第四処理装置を使用することであって、上記ストリーム８１は、処理溶液として、上記第三処理装置に戻され、上記ストリーム８２は上記第四処理装置に再循環させられる、第四処理装置を使用すること、
を含む、方法。
【請求項２】
上記酸性ガスは、硫化水素および二酸化炭素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記第三処理装置において得られる上記ストリーム６１は、処理剤と混合され、次いで、処理溶液として使用されるために、上記第二処理装置に送られる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記第四処理装置において得られる上記ストリーム８１は、処理剤と混合され、次いで、処理溶液として使用されるために、上記第三処理装置に送られる、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
上記第三処理装置は、１つ以上のリアクタを含み得る、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
上記処理剤は、アルカリを含む溶液、好ましくは、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液およびアンモニア水溶液からなる群から選択される少なくとも１つ、そして、より好ましくは水酸化ナトリウム溶液である、請求項３〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
上記第二処理装置に添加される処理剤と、上記第三処理装置に添加される処理剤との流量比は、１：１から３：１、好ましくは３：２から５：２の範囲にある、請求項３〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
上記第一処理装置、上記第二処理装置、上記第三処理装置、および上記第四処理装置は、各々独立に、気泡カラムリアクタ、充填カラムリアクタ、衝突流リアクタ、回転床リアクタ、およびベンチュリリアクタからなる群から選択される、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
上記第一処理装置および上記第二処理装置は、各々、ベンチュリリアクタであって、上記第三処理装置および上記第四処理装置は、各々、回転床リアクタである、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
上記回転床リアクタの回転速度は、５０ｒｐｍから５０００ｒｐｍ、好ましくは、１５０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの範囲内で制御される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
上記第一処理装置および上記第二処理装置における処理温度は、７０℃から１００℃、好ましくは８０℃から９５℃の範囲にある、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
上記第三処理装置および上記第四処理装置における処理温度は、６０℃から９０℃、好ましくは６５℃から８０℃の範囲にある、請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
上記第一処理装置および上記第二処理装置は、各々、
液体ストリームを受け取り、蓄えるための上部液体貯蔵タンク、
中間直線反応管、上記液体貯蔵タンクに伸び、スリーブ構造を形成する上部部分を有する供給部、および、
上記直線反応管の排出部の下部部分を経由して、上記直線反応管に接続されている下部ガス液体分離管、
をそれぞれ含むベンチュリリアクタであり、
上記液体貯蔵タンクは、処理されるガスを受け取るための気相注入口が備えられており、上記気相注入口は、上記直線反応管の上記供給部の上部注入口の上に配置されており、そして、上記液体貯蔵タンクは、側壁上に、再循環された液体を受け取るための循環液注入口が備えられており、これにより、上記循環液注入口に入る液体ストリームは、最初に、上記直線反応管の上記供給部の上記上部注入口下の空間にある上記液体貯蔵タンク中で保存され、上記液体が上記供給部上端のレベルにある場合には、溢れることになり、それゆえ、上記循環液注入口に入る上記液体ストリームは、さもなければ詰まりの原因になる上記直線反応管の内壁上における材料の結晶形成を防止するように、当該内壁上に液体フィルムを形成する、
請求項８〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
上記ベンチュリリアクタの上記直線反応管は、その管壁上に、処理溶液として液体ストリームを受け取るための管液体ストリーム注入口が備えられており、上記液体ストリーム注入口は、上記液体貯蔵タンクおよび上記直線反応管の接続部分に隣接した位置に配置されており、上記ガス液体分離管は、気相排出口および液相排出口が備えられている、請求項８〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
上記ベンチュリリアクタの上記供給部は、歯形上端を有し、当該歯形上端は、扇歯形上端、四角歯形上端、および三角歯形上端からなる群から選択される歯形上端、好ましくは、三角歯形上端である、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記ベンチュリリアクタの上記液体ストリーム注入口は、液相分配器に接続されており、当該液相分配器は、上記直線反応管の中央ラインに備えられており、下方に吸収液を注入することができ、当該液相分配器は、１対１０、好ましくは４対６に調節し得る、請求項１３〜１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
上記ベンチュリリアクタは、上記第一処理装置として使用され、当該第一処理装置に再循環させられるストリーム２は、完全にまたは部分的に、当該第一処理装置の上記循環液注入口および吸収液注入口の各々を経由して上記第一処理装置に入り、上記循環液注入口を経由して上記第一処理装置に入る上記ストリームと、上記吸収液注入口を経由して上記第一処理装置に入る上記ストリームとの流量比は、１：６から１：２、好ましくは１：４から１：３の範囲にある、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
上記ベンチュリリアクタは、上記第二処理装置として使用され、当該第二処理装置に再循環させられるストリーム４２は、循環液注入口および吸収液注入口の各々を経由して上記第二処理装置に入り、上記循環液注入口を経由して上記第二処理装置に入るストリームと、上記吸収液注入口を経由して第二処理装置に入るストリームとの流量比は、１：６から１：２、好ましくは１：４から１：３の範囲にある、請求項１４〜１７の何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
気相ストリーム１および液相ストリーム２を得るために、酸性ガスを受け取り処理するための第一処理装置であって、当該ストリーム２が、部分的にまたは完全に、当該第一処理装置に再循環させられる、第一処理装置、
上記第一処理装置に接続されている第二処理装置であって、気相ストリーム３、ならびにストリーム４１、ストリーム４２およびストリーム４３を含む３つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム４を得るために、上記第一処理装置からの上記ストリーム１を処理するために使用される当該第二処理装置であり、当該ストリーム４１は、上記酸性ガスを処理するために使用される処理溶液として上記第一処理装置に戻され、当該ストリーム４２は、当該第二処理装置に再循環させられる、第二処理装置、
上記第二処理装置に接続されている第三処理装置であって、気相ストリーム５、ならびにストリーム６１およびストリーム６２を含む２つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム６を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム３を処理するために使用される当該第三処理装置であり、当該ストリーム６１は、上記ストリーム１を処理するために使用される処理溶液として上記第二処理装置に戻され、当該ストリーム６２は、当該第三処理装置に再循環させられる、第三処理装置、および、
上記第二処理装置および上記第三処理装置に各々接続されている第四処理装置であって、気相ストリーム７、ならびにストリーム８１およびストリーム８２を含む２つのサブストリームに分離させられ得る液相ストリーム８を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム４３を受け取り、かつ上記第三処理装置からの上記ストリーム５を、処理溶液として上記ストリーム４３で処理するために使用される当該第四処理装置であり、当該ストリーム８１は、処理溶液として上記第三処理装置に戻され、当該ストリーム８２は、当該第四処理装置に再循環させられる、第四処理装置、
を備える、酸性ガスを処理するための処理装置。
【請求項２０】
上記第一処理装置、上記第二処理装置、上記第三処理装置、および上記第四処理装置は、各々独立に、気泡カラムリアクタ、充填カラムリアクタ、衝突流リアクタ、回転床リアクタ、およびベンチュリリアクタからなる群から選択される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
上記第一処理装置および上記第二処理装置は、各々、ベンチュリリアクタであって、上記第三処理装置および上記第四処理装置は、各々、回転床リアクタである、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
上記ベンチュリリアクタは、
液体ストリームを受け取り、蓄えるための上部液体貯蔵タンク、中間直線反応管、上記液体貯蔵タンクに伸び、スリーブ構造を形成する上部部分を有する供給部、および、
上記直線反応管の排出部の下部部分を経由して、上記直線反応管に接続されている下部ガス液体分離管、
を備え、
上記液体貯蔵タンクは、処理されるガスを受け取るための気相注入口が備えられており、当該気相注入口は、上記直線反応管の上記供給部の上部注入口の上に配置されており、上記液体貯蔵タンクは、側壁上に、再循環された液体を受け取るための循環液注入口が備えられており、これにより、上記循環液注入口に入る液体ストリームは、最初に、上記直線反応管の上記供給部の上記上部注入口下の空間にある上記液体貯蔵タンク中で保存され、上記液体が上記供給部の上端のレベルにある場合には、溢れることになり、それゆえ、上記循環液注入口に入る上記液体ストリームは、さもなければ詰まりの原因になる直線反応管の内壁上における材料の結晶形成を防止するように、上記内壁上に液体フィルムを形成する、
請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
上記ベンチュリリアクタの上記直線反応管は、その管壁上に、処理溶液として液体ストリームを受け取るための管液体ストリーム注入口が備えられており、当該液体ストリーム注入口は、上記液体貯蔵タンクおよび上記直線反応管の接続部分に隣接した位置に配置されており、上記ガス液体分離管は、気相排出口および液相排出口が備えられている、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
上記ベンチュリリアクタの上記供給部は、歯形上端を有し、当該歯形上端は、扇歯形上端、四角歯形上端、および三角歯形上端からなる群から選択される歯形上端、好ましくは、三角歯形上端である、請求項２２または２３に記載の装置。
【請求項２５】
上記ベンチュリリアクタの上記液体ストリーム注入口は、液体分配器に接続されており、当該液体分配器は、上記直線反応管の中央ラインに備えられており、下方に吸収液を注入することができ、当該液体分配器は、１対１０、好ましくは４対６に調節し得る、請求項２２〜２４の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本開示は、酸性ガス浄化の分野に関する、酸性ガスを処理するための方法、およびこれの装置を提供する。本開示は、特に、水硫化物を含む酸性ガスを浄化およびリサイクルするための方法、ならびに、これの装置に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
精油所における、実質的にＨ２ＳおよびＣＯ２を含む酸性ガスは、主に酸性水ストリッパー、再生水素脱硫装置、乾燥ガス脱硫装置などから生じる。一般的に、ほとんどの小規模精油所における酸性ガスは、基本的に、燃焼された後、排出される。この方法は、一方では、資源の無駄であって、他方では、環境保護に甚大なプレッシャーをもたらし、ビジネスの発展に影響を与える。環境を保護し、資源の十分な利用を確保するために、小規模精油所における酸性ガスリサイクルは、かなり必須である。
【０００３】
中規模および大規模精油所において、酸性ガスは、主に、硫黄を調製するために使用される。硫黄の調製は、一般的に、２つの工程を経由し、すなわち、１つは、溶媒吸収工程に加えて、二次的クラウス工程、排気水素付加工程を含み、もう１つは、Merichem Companyによって開発された、ガステクノロジーに焦点をおいたＬＯ−ＣＡＴ工程を採用している。
【０００４】
溶媒吸収工程を加えた、二次的クラウス工程、排気水素付加工程は、工程成熟、安定した作業、および、硫黄の安定した製品品質によって特徴づけられる。しかし、長い工程手順および大きい投資のため、クラウス工程は、高濃度酸性ガスの処理のために使用され得るのみである。作業の難しさは、ガス中のＨ２Ｓの体積分率が２０％より低い場合に発生する。結果として、クラウス工程は、５０００ｔより多い硫黄年間排出量を有する装置に適している。
【０００５】
ＬＯ−ＣＡＴ工程は、９９．９％を超えるＨ２Ｓの除去率で、直接、Ｈ２Ｓを硫黄元素に変換させるために、マルチキレート化された鉄触媒を使用する。ＬＯ−ＣＡＴ工程は、酸性ガスの大量な変動、および０％から１００％の範囲におけるＨ２Ｓの濃度変動などの、種々の作業条件に適応させ得る。それゆえ、ＬＯ−ＣＡＴ工程は、種々の条件における種々のソースを処理することに、実用的に使用され得る。加えて、ＬＯ−ＣＡＴ液体酸化還元工程は、有毒化学物質を使用せず、有害な副産物も生じないだろう。さらに、環境的に安全な触媒は、工程において、絶えず再生され得る。しかし、ＬＯ−ＣＡＴ工程は、高い作業コスト、クラウス工程において達成し得る硫黄よりも劣った硫黄の純度および色、および、生産工程において生じる硫黄粒子によるブロッケージの発生、が生じやすい。それゆえ、ＬＯ−ＣＡＴ工程は、５０００ｔを下回る年間硫黄生産の装置において、より低い経済効率を伴う（溶媒吸収工程に加えて、二次的クラウス工程、排気水素付加工程による達成よりも）。
【０００６】
小規模精油所は、比較的少ない量の酸性ガスを生じるため、ここでの、溶媒吸収工程を加えた、二次的クラウス工程、排気水素付加工程は、長い工程手順、複雑化した作業、大きな投資、および乏しい規模利益の問題を生じやすい。そして、また、小規模精油所におけるＬＯ−ＣＡＴ工程の使用は、一回限りの大きな投資、触媒および特許ライセンス料の高いコストなどの問題に至る。それゆえ、少ない量の酸性ガスを生じる小規模精油所は、Ｈ２Ｓを再生し、亜硫酸を調製する、より少ない投資を必要とする、新しい脱硫工程を採用し得る。新しい工程において、酸性ガスは、最初に、燃焼させられ、ＳＯ２を生じ、次いで、これは、硫酸溶液を生成するために、化学的吸収のための吸着カラムに注がれる。その後、分離、乾燥および他の手順を通して固体亜硫酸生成物が調製され得る形態である亜硫酸の液体または結晶生成物を生産するために、溶液は、塩基性吸着剤と反応させられる。新しい工程は、短い手順、単純な反応、および柔軟性のある作業によって、特徴づけられ、小規模精油所における酸性ガスの変動によって製造工程に課せられる影響に適応され得る。固体または液体生成物は、異なる手順を選択することにより、製造され得て、異なる吸収剤は、異なるタイプの亜硫酸を製造し得る。排気排出基準は、排気ガスを浄化する目的を達成するように、３つの段階の吸収を通して、達成し得る。しかし、実際の製造過程においては、深刻な装置の腐食、および高いメンテナンスコストの問題が存在する。
【０００７】
ＣＮ１０１１４３７１４Ａは、高い濃度の炭化水素とともに、酸性ガスにより、硫酸を調製するための方法を開示している。酸性ガスである硫化水素は、各々、燃焼に応じて、第一硫化水素燃焼炉および第二硫化水素燃焼炉に入る。第一燃焼炉から排出する高温の炉頂ガスは、最初に、炉頂ガス冷却機を通して、空気により一定の温度まで冷却され、次いで、炉頂ガス中の硫化水素および残留空気を含む追加酸性ガスと燃焼させるために、第二燃焼炉に入る。第二燃焼炉から排出する高温炉頂ガスは、蓄熱のための廃熱ボイラに入り、次いで、従来の酸生成のための浄化部、変換部、および乾燥吸収部に入る。この方法は、工業用硫酸の９８％を生産することが可能なだけで、より高価値の発煙硫酸を生成することができない。一方、硫酸の運搬および貯蔵の難しさは、発展に重要な、精油所の近隣において、安定したマーケットを要求する。
【０００８】
ＣＮ１８３６７６７Ａは、精油所からの酸性ガスを処理するための方法を開示している。酸性ガスは、セメント工場の立窯において、燃料として使用される。窯の中の酸性ガスの燃焼中に、ここでのＨ２Ｓ成分は、ＣａＳＯ４を生成するために、セメント材料と反応させられ、一方、他の有害な成分は、焼結され、その上、変換される。この方法は、セメント工場に燃料を提供し、環境を保護する、および燃料を提供するという二重の目的を達成する一方、酸性ガス処理の問題を根本的に解決する。ところが、この方法は、促進されるのにまた多少の限界があり、難しい。
【０００９】
ＣＮ１０１３３７６６１Ａは、水硫化ナトリウムを調製するための方法を開示する。カセイソーダおよび石灰クリームは、各々、中間溶液を生成するＨ２ＳおよびＣＯ２を含む酸性ガスを吸収するために使用され、次いで、上記の２つの中間溶液は、低含有量の炭酸イオンを有する水流化ナトリウム生成物を得るために、一定の比で、混合される。この方法は、酸性ガス中で、高濃度のＨ２Ｓを必要としないが、ここでの手順は、かなり長く、オートメーション化段階の低いものである。
【００１０】
“Industrial technology of preparing sodium sulfide from absorption of hydrogen sulfide with sodium hydroxide solution”（Shang Fangyu, Inorganic Chemicals Industry, vol.44(2)、2012年２月）では、硫化ナトリウムを調製するための、水酸化ナトリウム溶液により硫化水素を吸収する工程を開示しており、ここでは、３８０ｇ／Ｌから４２０ｇ／Ｌの範囲にある濃度の水酸化ナトリウム溶液が、充填されたカラム中で、硫化水素を吸収するために使用される。反応の終わりでの、硫化ナトリウムの質量濃度は、９５％から９８％の範囲にある硫化水素の吸収速度で、３３０ｇ／Ｌから３５０ｇ／Ｌの範囲内にコントロールされる。この工程は、環境保護の効果的な方法を提供するだけでなく、会社のために利益を生み出す。しかし、工程における硫化ナトリウムは、簡単に変質しやすく、保管されるのが難しい。
【００１１】
上記に基づいて、現在、小規模精油所は、酸性ガスを処理するための、包括的に良い（安全、環境に優しい、経済的な、等）工程の差し迫った必要性がある。
【００１２】
〔発明の概要〕
従来技術における課題を解決するため、本開示は、酸性ガスを処理するための方法およびこれの装置を提供する。従来技術と比較して、酸性ガスを処理するための本開示の方法および装置は、酸性ガスが、要求された基準で排出されることを可能にし、所望のＮａＨＳ生成物を生産し、それゆえ、酸性ガス浄化および排気ガスの再利用の二重の目的を達成する。
【００１３】
本開示の第一実施形態は、酸性ガスを処理するための方法に関し、下記を含む：
気相ストリーム１および液相ストリーム２を得るために、上記酸性ガスを受け取り、処理するための第一処理装置を使用することであって、上記ストリーム２は、部分的にまたは完全に、上記第一処理装置に再循環させられる、第一処理装置を使用すること、
気相ストリーム３、ならびにストリーム４１、ストリーム４２、およびストリーム４３を含む３つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム４を得るために、上記第一処理装置からの上記ストリーム１を処理するために第二処理装置を使用することであって、上記ストリーム４１は、上記酸性ガスを処理するために使用される処理溶液として、上記第一処理装置に戻され、上記ストリーム４２は、上記第二処理装置に再循環させられる、第二処理装置を使用すること、
気相ストリーム５、ならびにストリーム６１およびストリーム６２を含む２つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム６を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム３を処理するための第三処理装置を使用することであって、上記ストリーム６１は、上記ストリーム１を処理するために使用される処理溶液として、上記第二処理装置に戻され、上記ストリーム６２は、上記第三処理装置に再循環させられる、第三処理装置を使用すること、および、
気相ストリーム７、ならびにストリーム８１およびストリーム８２を含む２つのサブストリームに分離させられ得る液相ストリーム８を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム４３を受け取り、かつ上記第三処理装置からの上記ストリーム５を処理するための処理溶液として上記ストリーム４３を使用するための第四処理装置を使用することであって、上記ストリーム８１は、処理溶液として、上記第三処理装置に戻され、上記ストリーム８２は上記第四処理装置に再循環させられる、第四処理装置を使用すること。
【００１４】
本開示の方法の、好ましい一実施形態において、上記酸性ガスは、硫化水素および二酸化炭素を含む。
【００１５】
本開示の方法の、別の好ましい実施形態によると、処理剤は、上記第二処理装置および上記第三処理装置のそれぞれにおいて酸性ガスを処理するために、上記第二処理装置および上記第三処理装置に添加される。
【００１６】
具体的に、本開示の方法のさらに好ましい実施形態において、上記第三処理装置において得られる上記ストリーム６１は、上記処理剤と混合され、次いで、処理溶液として使用されるために、上記第二処理装置に送られる。
【００１７】
本開示の方法の、別の好ましい実施形態において、上記第四処理装置において得られる上記ストリーム８１は、上記処理剤と混合され、次いで、処理溶液として使用されるために、上記第三処理装置に送られる。
【００１８】
本開示の方法の、別の好ましい実施形態において、上記第三処理装置は、１つ以上のリアクタを含み得る。すなわち、上記第三処理装置における上記酸性ガスが、多段階で処理され得る。
【００１９】
本開示の方法の、別の好ましい実施形態において、上記処理剤は、アルカリを含む溶液、好ましくは、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、およびアンモニア水溶液からなる群から選択される少なくとも１つ、そして、より好ましくは水酸化ナトリウム溶液である。具体的に、本開示の上記酸性ガス吸着工程は、上記酸性ガスを処理し、ＮａＨＳを生成するために、主に、吸着溶液として、ＮａＯＨ溶液を使用する。
【００２０】
本開示のいくつかの好ましい実施形態において、上記第一処理装置は、ＮａＨＳ溶液を排出しながら、制御され、これは、適格であるかを分析され、検査されたあと、連続的に、生成物ポンプ経由で、上記装置から汲み出される。
【００２１】
本開示のいくつかの好ましい実施形態において、上記酸性ガスは、硫化水素を含み、Ｈ２Ｓを含む種々のソースの酸性ガスであり得て、ここで、上記酸性ガス中のＣＯ２の体積分率は、７％未満、好ましくは、５％未満である。ＮａＯＨ溶液の質量濃度は、２０％から６０％、好ましくは、３２％から３８％の範囲にある。
【００２２】
本開示において、使用されるＮａＯＨ溶液量は、上記酸性ガス中のＨ２ＳおよびＣＯ２の含有量により決定される、一定の設計値である。上記酸性ガスの量に基づいて、ＮａＯＨ溶液の必要量は、酸性ガス中における、Ｈ２ＳおよびＣＯ２の完全な反応を可能にするように計算される。上記ＮａＯＨ溶液の設計値は、ここでの必要量の８０％から９９％、好ましくは、８５％から９５％である。
【００２３】
本開示の方法において、上記ＮａＯＨ溶液の添加量は、上記第四処理装置において処理された後の上記酸性ガス中の、５ｍｇ／Ｎｍ３から３０ｍｇ／Ｎｍ３の範囲（排出基準の範囲内）にあるＨ２Ｓ含有量を確保するように、制御バルブ経由で、上記第四処理装置において処理された後の上記酸性ガス中のＨ２Ｓ含有量に従って、上記ＮａＯＨ溶液の過剰な使用もなく、調製され得る。
【００２４】
本開示の方法の好ましい一実施形態において、上記第一処理装置、上記第二処理装置、上記第三処理装置、および上記第四処理装置は、各々独立に、気泡カラムリアクタ、充填カラムリアクタ、衝突流リアクタ、回転床リアクタ、およびベンチュリリアクタからなる群から選択される。さらに好ましい実施形態において、上記第一処理装置および上記第二処理装置は、各々、ベンチュリリアクタであって、上記第三処理装置および上記第四処理装置は、各々、回転床リアクタである。さらに好ましい実施形態では、上記回転床リアクタの回転速度は、５０ｒｐｍから５０００ｒｐｍ、好ましくは、１５０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの範囲内で、制御される。
【００２５】
本開示の方法の好ましい一実施形態において、上記第一処理装置および上記第二処理装置における処理温度は、７０℃から１００℃、好ましくは８０℃から９５℃の範囲にある。
【００２６】
本開示の方法の一実施形態において、上記第三処理装置および上記第四処理装置における処理温度は、６０℃から９０℃、好ましくは６５℃から８０℃の範囲にある。
【００２７】
さらに好ましい実施形態において、上記ベンチュリリアクタは、液体ストリームを受け取り、蓄えるための上部液体貯蔵タンク、中間直線反応管、上記液体貯蔵タンクに伸び、スリーブ構造を形成する上部部分を有する供給部、および上記直線反応管の排出部の下部部分を経由して、上記直線反応管に接続されている下部ガス液体分離管を含む。上記液体貯蔵タンクは、処理されるガスを受け取るための気相注入口が備えられており、上記気相注入口は、上記直線反応管の上記供給部の上部注入口の上に配置されている。そして、上記液体貯蔵タンクは、側壁上に、再循環された液体を受け取るための循環液注入口が備えられており、これにより、上記循環液注入口に入る液体ストリームは、最初に、上記直線反応管の上記供給部の上部注入口下の空間にある上記液体貯蔵タンク中で保存され、上記液体が上記供給部上端のレベルにある場合には、溢れることになり、それゆえ、上記循環液注入口に入る液体ストリームは、さもなければ詰まりの原因になる上記直線反応管の上記内壁上における材料の結晶形成を防止するように、これの内壁上に液体フィルムを形成する。例えば、上記酸性ガスは、上記気相注入口を通って上記直線反応管に入り、上記処理溶液と反応し得て、直線反応管の上記壁上に吸収され得る結晶を生成する。
【００２８】
さらに好ましくは、ベンチュリリアクタの上記直線反応管は、その管壁上に、処理溶液として液体ストリームを受け取るための液体ストリーム注入口が備えられており、ここで、上記液体ストリーム注入口は、上記液体貯蔵タンクおよび上記直線反応管の接続部分に隣接した位置に配置されており、上記ガス液体分離管は、気相排出口および液相排出口が備えられている。
【００２９】
本開示の上記ベンチュリリアクタの、さらに好ましい実施形態において、上記ベンチュリリアクタの上記供給部は、歯形上端を有し、これは、扇歯形上端、四角歯形上端、および三角歯形上端からなる群から選択されるものであって、好ましくは、三角歯形上端である。
【００３０】
本開示の上記ベンチュリリアクタの、さらに好ましい実施形態において、上記ベンチュリリアクタの上記液体ストリーム注入口は、液相分配器に接続されており、これは、上記直線反応管の上記中央ラインに備えられており、下方に、吸収液を注入することができ、ここで、液相分配器は、１対１０、好ましくは４対６に調節し得る。
【００３１】
本開示のいくつかの好ましい実施形態において、上記第一処理装置に戻される上記ストリーム２の一部の量と上記ストリーム１の全量との流量比は、１：３から９：１０、好ましくは、５：６から８：９の範囲にある。
【００３２】
本開示の、いくつかのさらに好ましい実施形態において、図３に示された上記ベンチュリリアクタは、上記第一処理装置として使用され、上記第一処理装置に再循環させられる上記ストリーム１は、完全にまたは部分的に、上記循環液注入口および吸収液注入口の各々を経由して、上記第一処理装置（ベンチュリリアクタ）に入り、ここで、循環液注入口を経由して上記第一処理装置に入る上記ストリームと上記吸収液注入口を経由して上記第一処理装置に入るストリームとの流量比は、１：６から１：２、好ましくは１：４から１：３の範囲にある。
【００３３】
本開示の、いくつかの好ましい実施形態において、上記第二処理装置に戻される上記ストリーム４２の量と上記ストリーム４の量との流量比は、１：３から９：１０、好ましくは、５：６から８：９の範囲にある。
【００３４】
本開示の、さらに好ましい実施形態において、図３に示された上記ベンチュリリアクタは、上記第二処理装置として使用され、上記第二処理装置に再循環させられる上記ストリーム４２は、循環液注入口および吸収液注入口の各々を経由して、上記第二処理装置（ベンチュリリアクタ）に入り、ここで、上記循環液注入口を経由して、上記第二処理装置に入るストリームと、上記吸収液注入口を経由して、上記第二処理装置に入るストリームとの流量比は、１：６から１：２、好ましくは１：４から１：３の範囲にある。
【００３５】
本開示の、いくつかの好ましい実施形態において、吸収液として上記第四処理装置に入る上記ストリーム４３と上記ストリーム４との流量比は、１：４から１：２、好ましくは１：３から２：５の範囲にある。
【００３６】
本開示の、いくつかの好ましい実施形態において、上記第三処理装置に戻される上記ストリーム６２と上記ストリーム６との流量比は、１：３から９：１０、好ましくは５：６から８：９の範囲にある。
【００３７】
本開示の、いくつかの好ましい実施形態において、上記第四処理装置に戻される上記ストリーム８２と上記ストリーム８との流量比は、１：３から９：１０の範囲にあり、好ましくは５：６から８：９である。本開示のいくつかの好ましい実施形態において、上記第二処理装置に添加される処理剤（好ましくは、ＮａＯＨ溶液）と、上記第三処理装置に添加される処理剤との流量比は、１：１から３：１、好ましくは３：２から５：２の範囲にある。
【００３８】
本開示の工程において、上記第四処理装置において処理された後の酸性ガスは、排出される前に、コアレッサを通して、さらに曇りを取り除かれる。
【００３９】
本開示の第二実施形態によると、これは、下記を含む、酸性ガスを処理するための装置に関する：
気相ストリーム１および液相ストリーム２を得るために、酸性ガスを受け取り、処理するための第一処理装置であって、上記ストリーム１が、部分的にまたは完全に、上記第一処理装置に再循環させられる、第一処理装置、
上記第一処理装置に接続されている第二処理装置であって、気相ストリーム３、ならびにストリーム４１、ストリーム４２およびストリーム４３を含む３つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム４を得るために、上記第一処理装置からの上記ストリーム１を処理するために使用される上記第二処理装置であり、当該ストリーム４１は、酸性ガスを処理するために使用される処理溶液として、上記第一処理装置に戻され、当該ストリーム４２は、上記第二処理装置に再循環させられる、第二処理装置、
上記第二処理装置に接続されている第三処理装置であって、気相ストリーム５、ならびにストリーム６１およびストリーム６２を含む２つのサブストリームに分離させられる液相ストリーム６を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム３を処理するために使用される上記第三処理装置であり、当該ストリーム６１は、上記ストリーム１を処理するために使用される処理溶液として、上記第二処理装置に戻され、当該ストリーム６２は、上記第三処理装置に再循環させられる、第三処理装置、
上記第二処理装置および上記第三処理装置それぞれに接続されている第四処理装置であって、気相ストリーム７ならびに、ストリーム８１およびストリーム８２を含む２つのサブストリームに分離させられ得る液相ストリーム８を得るために、上記第二処理装置からの上記ストリーム４３を受け取るために、かつ上記第三処理装置からの上記ストリーム５を、処理溶液として、上記ストリーム４３で処理するために使用される上記第四処理装置であり、当該ストリーム８１は、処理溶液として、上記第三処理装置に戻され、当該ストリーム８２は、上記第四処理装置に再循環させられる、第四処理装置。
【００４０】
本開示の装置の、好ましい一実施形態において、上記第一処理装置、上記第二処理装置、上記第三処理装置、および上記第四処理装置は、各々独立に、気泡カラムリアクタ、充填カラムリアクタ、衝突流リアクタ、回転床リアクタ、およびベンチュリリアクタからなる群から選択される。
【００４１】
本開示の装置の好ましい一実施形態において、上記第一処理装置および上記第二処理装置は、各々、ベンチュリリアクタであって、上記第三処理装置および上記第四処理装置は、各々、回転床リアクタである。さらに好ましい実施形態において、上記回転床リアクタの回転速度は、５０ｒｐｍから５０００ｒｐｍ、好ましくは１５０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの範囲内で制御される。
【００４２】
本開示の装置の、好ましい一実施形態において、上記ベンチュリリアクタは、液体ストリームを受け取り、蓄えるための上部液体貯蔵タンク、中間直線反応管、上記液体貯蔵タンクに伸び、スリーブ構造を形成する上部部分を有する供給部、および上記直線反応管の排出部分の下部部分を経由して、上記直線反応管に接続されている下部ガス液体分離管を備える。上記液体貯蔵タンクは、処理されるガスを受け取るための気相注入口が備えられており、上記気相注入口は、上記直線反応管の上記供給部の上部注入口の上に配置されている。そして、上記液体貯蔵タンクは、側壁上に、再循環された液体を受け取るための上記循環液注入口が備えられており、上記循環液注入口は、上記直線反応管の上記供給部の上記上部注入口の下に配置され、これにより、上記循環液注入口に入る液体ストリームは、最初に、上記直線反応管の上記供給部の上部注入口下の空間にある上記液体貯蔵タンク中で保存され、上記液体が上記供給部上端のレベルにある場合に、溢れることになり、それゆえ、循環液注入口に入る液体ストリームは、さもなければ詰まりの原因になる上記直線反応管の上記内壁上における原料の結晶形成を防止するように、これの内壁上に液体フィルムを形成する。例えば、上記酸性ガスは、上記気相注入口を通って上記直線反応管に入り、上記処理溶液と反応し得て、直線反応管の上記壁上に吸収され得る結晶を生成する。
【００４３】
さらに好ましい実施形態において、上記ベンチュリリアクタの上記直線反応管は、その管壁上に、処理溶液として液体ストリームを受け取るための液体ストリーム注入口が備えられており、ここで、上記液体ストリーム注入口は、上記液体貯蔵タンクおよび上記直線反応管の接続部分に隣接した位置に配置されている。
【００４４】
本開示の上記ベンチュリリアクタの、さらに好ましい実施形態において、上記ベンチュリリアクタの上記供給部は、歯形上端を有し、これは、扇歯形上端、四角歯形上端、および三角歯形上端からなる群から選択されるものであって、好ましくは、三角歯形上端である。
【００４５】
本開示の上記ベンチュリリアクタの、さらに好ましい実施形態において、上記ベンチュリリアクタの上記液体ストリーム注入口は、液相分配器に接続されており、これは、上記直線反応管の上記中央ラインに備えられており、下方に、吸収液を注入することができ、液相分配器は、１対１０、好ましくは４対６に調節し得る。
【００４６】
本開示の酸性ガスを処理するための上記装置において、コアレッサは、上記第四処理装置の上記気相排出口およびこれの排出口パイプラインの間に備えられる。上記コアレッサは、これの上部ヘッド、下部ヘッド、および円筒形スクリーンが備えられている、円筒形バレルの形状である。上記コアレッサは、最終浄化ガスを得るために、上記第四処理装置によって処理された上記酸性ガスを、さらに処理するために使用される。
【００４７】
本開示の酸性ガスを処理するための上記装置において、上記ベンチュリリアクタの上記ガス液体分離管は、どんな中間生成物の結晶形成でも防げるように、８５℃から１２０℃、好ましくは９０℃から９５℃の範囲内で温度を調節するための温度調節装置が備えられている。
【００４８】
従来技術と比較して、本開示の酸性ガスを処理するための上記方法および上記装置は、次の効果を有する。
【００４９】
始めに、本開示の酸性ガスを処理する上記方法は、四段階ガス液体二相逆流吸収反応の工程を採用しており、ここで、ストリームの自己循環および再吸収手順が、提供され、それゆえ、反応を改善し、上記ストリームおよび上記酸性ガス間の十分な接触を可能にする。結果として、液相生成物のＮａＨＳは、４％未満のＮａ２Ｓ含有量により、国際品質基準が保証される。上記ストリームの上記循環は、上記塩基性溶液が上記酸性ガスと十分に接触することを可能にし、上記浄化ガス中における、３０ｍｇ／Ｎｍ３未満のＨ２Ｓ含有量に結果としてなり、酸性ガス処理が行われた後の上記排気ガスが排出基準に達し得るという目的の達成を確実にする。
【００５０】
次に、本開示の酸性ガスを処理するための上記方法において、各々の上記段階（上記第二処理装置および上記第三処理装置）における、上記ＮａＯＨ溶液を添加することによる、異なる段階における反応強度の調節、および、反応熱へのピークロードシフト処理は、処理装置の異なる段階における温度が適切な範囲内にコントロールされることを確実にする。それゆえ、さもなければ、部分結晶化および、これによる反応停止を生じるであろうホットスポットの形成を、防ぐことができる。
【００５１】
その上、本開示の酸性ガスを処理するための上記方法において、ＣＯ２およびＨ２Ｓを含む上記ガスの処理において、吸収液として上記第四処理装置中への、Ｎａ２ＣＯ３を多く含む上記第二処理装置中で得られる上記ストリームの循環は、ＣＯ２の交換のためにＨ２Ｓを吸収する目的を実現する。それゆえ、上記酸性ガス中のＣＯ２含有量は減少させられ、ゆえに、液体生成物中に形成されるＮａ２ＣＯ３含有量およびＮａＨＣＯ３含有量を減少させる。そのため、結晶の沈殿を防ぐことができ、これにより、上記装置の長期間の運転を確実にする。
【００５２】
さらに、本開示の上記ベンチュリリアクタが、上記第一処理装置または上記第二処理装置として使用される場合、上記ストリームは、上記ベンチュリリアクタの上記循環液注入口を通って、上記リアクタの上記液体貯蔵タンクに入る。上記循環液の高さが、上記供給部の上記注入口の上にある場合、上記循環ストリームは溢れ、壁流の形態で、上記リアクタの上記壁全体にわたって、散布される。それゆえ、同種の液体フィルムは、上記リアクタの上記内壁上に形成され、セパレーターとして働き、これは、リアクタの内壁に付着する結晶の沈殿を防ぐだけでなく、反応熱を吸収する熱吸着媒体にもなり、それゆえ、効果的に、上記ストリームの過剰な蒸発を防ぐ。
【００５３】
さらに、本開示の酸性ガスを処理するための上記装置は、物質移動および反応効率を改善し得る、ガス液体リアクタとして、回転充填床を用いる。効率的な物質移動装置として、上記回転床リアクタは、高速反応、より少ない副反応、および生成物中の不純物のより低い含有量を確実にする。一方、回転床リアクタの物質移動効率は、通常の塔リアクタの数百倍であるため、上記リアクタの規模は、著しく縮小し得る。Ｎａ２ＣＯ３の微(nano)結晶は、上記液体の運搬において、Ｎａ２ＣＯ３結晶によるパイプの詰まりを防ぐように、上記酸性ガス中のＣＯ２およびＮａＯＨの間の反応において、形成される。高速回転床におけるストリームは、ストリームの向上した混合を達成するため、上記回転床の内壁上に、激しく衝突する。床を通って流れる場合、上記ストリームは、連続的に、上記床によって、液滴、液体スレッド、または液体フィルムに、カットされ、表面のリニューアルおよび上記高粘度ストリームの混合を大いに達成し、これの濃度差を取り除き、Ｎａ２ＣＯ３の微(nano)結晶を形成する。
【００５４】
加えて、本開示の上記方法および上記装置は、特に、小規模精油所における、酸性ガスを処理することに適している。従来技術と比較して、本開示の装置は、印刷および染色、製紙などの産業において使用するために、簡単に運搬され得るＮａＨＳ製品を生産するのに、小規模、低エネルギー消費、および低い運転コストである。それゆえ、本開示の上記方法および上記装置は、確実なマーケットバリューを有する。
【００５５】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本開示の酸性ガスを処理するための方法および装置の略図である。
【００５６】
図２は、本開示の酸性ガスを処理するための別の方法および装置の略図である。
【００５７】
図３は、本開示の酸性ガスを処理するための方法および装置におけるベンチュリリアクタの略図である。
【００５８】
図４は、比較例４における、５０時間の運転後の第一リアクタの内部を示す。
【００５９】
図５は、実施例２における、６００時間の運転後の第一ベンチュリリアクタの内部を示す。
【００６０】
図において、同一の参照番号が、各々、同一の装置のために使用される。
【００６１】
〔発明を実施するための形態〕
本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を記載する目的のためだけであって、本発明を限定する意図はない。本明細書で使用される場合、単数の形態、“ａ”、“ａｎ”および“ｔｈｅ”は、文脈が明らかに他の方法で示していないかぎり、複数の形態も含む。用語“含む”および／または“含んでいる”は、本明細書で使用される場合、言及された特徴、整数値、工程、操作、要素、および／または成分の存在を明記しているが、１以上の別の特徴、整数値、工程、操作、要素の群、成分、および／もしくはこれらの群の存在または追加を排除しないことはさらに理解されるだろう。
【００６２】
“含んでいる（including）”、“備えている（comprising）”、“有する（having）”、“含んでいる（containing）”または“含んでいる（involve）”、およびこれらの変化は、広範囲であって、列挙されてない同義語および追加対象と同様に、これ以降に列挙された対象を含有することを意図している。さらに、組成物、要素の群、工程または手順、または別の任意の表現は、移行句である“備えている”、“含んでいる（including）”または“含んでいる（containing）”によって前置きされる場合はいつでも、移行句である“本質的に〜からなる”、“からなる”または“からなる群から選択される”を伴った同一の組成物、要素の群、工程または手順または別の任意の表現は、組成物の列挙、要素の群、工程または手順または別の任意の表現に先立つことを、本明細書において、意図されることも理解される。
【００６３】
対応する構造、材料、行為、および本請求項における機能要素を加えたすべての手段または工程の同義語は、適用できる場合、任意の構造、材料、または詳細に請求された、別の請求された要素と組み合わせた機能を実行するための行為を含むことを意図している。本発明の記載は、例証および説明の目的のために与えられているが、網羅することまたは開示された形態における発明に限定することは意図していない。多くの改良および変更は、本発明の範囲および精神から外れることがなければ、当業者には明白だろう。本明細書に記載された本実施形態は、本発明および実践的な応用の原理をもっとも好ましく説明するために、そして意図した特定の使用に適した種々の改良を有する種々の実施形態のための本発明を、別の当業者が理解することを可能にするために、選択され、記述された。従って、本発明が実施形態に関して記述されているかぎり、当業者は、本発明が、改良を伴って、そして添付された特許請求の範囲の精神および範囲において、実施され得ることを理解するだろう。
【００６４】
次の例は、より詳細に本開示を説明するために使用されるが、本開示の範囲を制限するためではない。
【００６５】
本開示の方法は、吸収溶液として、ＮａＯＨで、溶液精油所において生成される酸性ガスを処理し、ＮａＨＳ生成物を生産するために使用され、ここで、四段階のガス液体二相逆流吸収反応工程が使用される。
【００６６】
図１は、本開示の酸性ガスを処理するための装置の第一実施形態を図示しており、当該装置は、第一処理装置３、第二処理装置４、第三処理装置６、第四処理装置８、第三中間タンク７、第四中間タンク９、およびコアレッサ２を含む。第一処理装置３、第二処理装置４、第三処理装置６、および第四処理装置８は、各々、気相注入口、気相排出口、液相注入口、および液相排出口がそれぞれ配置されている。酸性ガス注入口ライン１は、第一処理装置３の上端に備えられた気相注入口に接続されている。第一処理装置３の気相排出口は、第二処理装置４の気相注入口に接続されている。第四処理装置４の気相排出口は、第三処理装置６の気相注入口に接続されている。第三処理装置６の気相排出口は、第四処理装置８の気相注入口に接続されている。第四処理装置８の気相排出口は、硫化水素含有量検出装置５が備えられている浄化ガス排出口ライン１１に接続されている。第二処理装置４および第三処理装置６の液相注入口は、ライン１３および１４を経由して、各々、塩基性溶液注入口ライン１０に接続されている。第四処理装置８の液相排出口は、第四中間タンク９を経由して、２つの支流に分離されており、第一支流１７は第三処理装置６の液相注入口に接続され、第二支流１６は第四処理装置８の液相注入口に接続されている。第三処理装置６の液相排出口は、第三中間タンク７を経由して、２つの支流に分離されており、第一支流１８は第三処理装置６の液相注入口に接続され、第二支流１９は第二処理装置４の液相注入口に接続されている。第二処理装置４の液相排出口は、３つの支流に分離されており、第一支流２０は第二処理装置４の液相注入口に接続され、第二支流２１は第一処理装置３の液相注入口に接続され、第三支流１５は第四処理装置８の液相注入口に接続されている。第一処理装置３の液相排出口は、２つの支流に分離されており、第一支流２２は第一処理装置３の液相注入口に接続され、第二支流１２は生成物排出ラインに接続されている。
【００６７】
本開示の酸性ガスを処理するための方法は、最初に、酸性気相注入口ライン１から第一処理装置３に、酸性ガス（Ｈ２ＳおよびＣＯ２を含む）を供給することを含み、ここで酸性ガスは、第二処理装置４からの生成液と接触し、反応して、２つの支流に分離される液体を生成する。当該支流の第一支流２２は第一処理装置３の液相注入口に接続され、第二支流１２は生成物排出ラインに接続されている。第一処理装置３において処理された後の酸性ガスは、第二処理装置４に入り、第三処理装置６からの生成液およびこの中のＮａＯＨ溶液と接触し、反応して、３つの支流に分離される液体を生成する。この支流の第一支流第二生成液２１は、液相注入口を経由して、吸収液として第一処理装置３に入り、第二支流第二生成液２０は、第二処理装置４に入り、そして第三支流第二生成液１５は、吸収液として第四処理装置８に入る。第二処理装置４において処理された後の酸性ガスは、第三処理装置６に入り、第四処理装置８からの生成液およびこの中のＮａＯＨ溶液と反応し、第三中間タンク７に入る液体を生成し、次いで、２つの支流に分離される。この支流の第一支流１９は、ラインを経由して、吸収液として第二処理装置４に入り、第二支流１８は、ラインを経由して、第三処理装置６に再循環させられる。第三処理装置６において処理された後の酸性ガスは、第四処理装置８に入り、第二処理装置４からの第三支流第二生成液１５と反応する。反応させられた後の酸性ガスは、さらに、コアレッサ２を経由して、曇りを取り除かれ、次いで、排出基準が満たされた状態で、浄化ガス排出口ライン１１を経由して排出される。次いで、生成液は、第四中間タンク９に入り、２つの支流に分離され、この支流の第一支流１７は、第三処理装置６に吸収液として入り、第二支流１６は、ラインを経由して、第四処理装置８に再循環させられる。
【００６８】
図２は、酸性ガスを処理するための装置の第二実施形態を示す。当該装置は、第一処理装置３、第二処理装置４、第三処理装置６、第四処理装置８、第三中間タンク７、第四中間タンク９、およびコアレッサ２を含み、ここで、第一処理装置および第二処理装置の両方ともが、図３に示されたベンチュリリアクタを使用している。
【００６９】
ベンチュリリアクタは、３つの部分：液体ストリームを受け取り、蓄えるための上部液体貯蔵タンク３４；供給部３３、収縮部３７、スロートパイプ部３８、拡張部３９および排出部４０を含む中間直線反応管３０、液体貯蔵タンク３４に伸び、スリーブ構造を形成する上部部分を有する直線反応管３０の供給部３３；および、直線反応管３０の排出部４０の下部部分を経由して、直線反応管３０に接続されている下部ガス液体分離管４１を含む。液体貯蔵タンク３４は、気相注入口３１が備えられており、気相注入口は、供給部３３の上部注入口の上に配置されている。そして、液体貯蔵タンク３４は、これの側壁上に循環液注入口３２が備えられている。直線反応管３０は、これの管壁上に、吸収液注入口３５が備えられており、ここで、吸収液注入口３５は、スロートパイプ部３８の上に備えられ、液相分配器３６に接続されている。ガス液体分離管４１は、気相排出口４２および液相排出口４３が備えられている。
【００７０】
第三処理装置６および第四処理装置８は、各々、気相注入口、気相排出口、吸収液注入口、および液相排出口が配列されている。酸性ガス注入口ライン１は、第三処理装置３の気相注入口に接続されている。第一処理装置３の気相排出口は、第二処理装置４の気相注入口に接続されている。第二処理装置４の気相排出口は、第三処理装置６の気相注入口に接続されている。第三処理装置６の気相排出口は、第四処理装置８の気相注入口に接続されている。第四処理装置８の気相排出口は、硫化水素含有量検出装置５が備えられている浄化ガス排出口ライン１１に接続されている。第二処理装置４および第三処理装置６の液相注入口は、ライン１３および１４を経由して、各々、塩基性溶液注入口ライン１０に接続されている。第四処理装置８の液相排出口は、第四中間タンク９を経由して、２つの支流に分離されており、この支流の第一支流１７は第三処理装置６の吸収液注入口に接続され、第二支流１６は第四処理装置８の吸収液注入口に接続されている。第三処理装置６の液相排出口は、第三中間タンク７を経由して、２つの支流に分離されており、第一支流１８は第三処理装置６の吸収液注入口に接続され、第二支流１９は第二処理装置４の液相注入口に接続されている。第二処理装置４の液相排出口は、４つの支流に分離されており、第一支流２０は第二処理装置４の吸収液注入口に接続され、第二支流２１は第一処理装置３の吸収液注入口に接続され、第三支流２４は第二処理装置４の循環液注入口に接続され、第四支流１５は、第四処理装置８の吸収液注入口に接続されている。第一処理装置３の液相排出口は、３つの支流に分離され、この支流の第一支流２２は、第一処理装置３の吸収液注入口に接続され、第二支流１２は、生成物排出ラインに接続され、第三支流２３は、第一処理装置３の循環液注入口に接続されている。
【００７１】
本開示の酸性ガスを処理するための方法は、最初に、酸性ガス注入口から第一処理装置３へ酸性ガスを供給することを含み、ここで、酸性ガスは、第二処理装置４からの生成液と接触し、反応して、３つの支流に分離される液体を生成する。当該支流の第一支流２２は、第一処理装置３の液相注入口に接続され、第二支流は、生成物排出ラインに接続され、第三支流２３は、第一処理装置のベンチュリリアクタの循環液注入口３２を経由して、液体貯蔵タンク３４に入る。液体貯蔵タンク中の循環液の高さが、供給部３３の注入口より上にある場合、循環生成液は、溢れ、壁流の形態で、当該処理装置の直線反応管３０の壁全体にわたって散布される。それゆえ、同種の液体フィルムは、当該処理装置の直線反応管３０の内壁上に形成され、セパレーターとして働き、これは、当該処理装置の直線反応管３０の内壁に付着する結晶の沈殿を防ぐだけでなく、反応熱を吸収する熱吸着媒体にもなり、それゆえ、結晶を形成する生成液の過剰な蒸発を効果的に防ぐ。第一処理装置３において処理された後の酸性ガスは、第二処理装置４に入り、第三処理装置６からの生成液およびＮａＯＨ溶液と接触し、反応して、４つの支流に分離される液体を生成する。この支流の第一支流生成液２１は、液相注入口を経由して、吸収液として第一処理装置３に入り、第二支流生成液２０は、第二処理装置４に入り、第三支流生成液２４は、循環液注入口を経由して、第二処理装置４に入り、そして第四支流１５は、第四処理装置８の吸収液注入口に接続されている。第一処理装置３における場合のように、循環液は、第二処理装置４において、溢れ、壁流の形態で、第二処理装置４の直線反応管の壁全体にわたって散布される。それゆえ、同種の液体フィルムは、当該処理装置の内壁上に形成され、セパレーターとして働き、これは、当該処理装置の内壁に付着する結晶の沈殿を防ぐだけでなく、反応熱を吸収する熱吸着媒体にもなり、それゆえ、結晶を形成する当該ストリームの過剰な蒸発を効果的に防ぐ。第二処理装置４において処理された後の酸性ガスは、第三処理装置６に入り、第四処理装置８からの生成液およびこの中のＮａＯＨ溶液と反応し、第三中間タンク７に入り、次いで２つの支流に分離される液体を生成し、この支流の第一支流１９は、ラインを経由して、吸収液として第二処理装置４に入り、第二支流１８は、ラインを経由して、第三処理装置６に再循環させられる。第三処理装置６において処理された後の酸性ガスは、第四処理装置８に入り、第二生成液の第四支流１５と反応する。反応させられた後の酸性ガスは、さらに、コアレッサ２を経由して、曇りを取り除かれ、排出基準が満たされた状態で、浄化ガス排出口ライン１１を経由して排出される。これの生成液は、第四中間タンク９に入り、２つの支流に分離され、この支流の第一支流１７は、第三処理装置６に、吸収液として入り、第二支流１６は、当該ラインを経由して、第四処理装置８に再循環させられる。
【００７２】
本開示の酸性ガスを処理するための方法は、次の４つのステップを含む。
【００７３】
（１）第一処理装置３における反応
第一処理装置３における主な反応は次の通りである。処理された酸性ガスは、第二生成液（Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２ＣＯ３およびＮａＨＣＯ３を含む混合液）と反応させられる。第二生成液中のＮａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３およびＮａ２Ｓは、過剰な量のＨ２Ｓと反応させられ、各々、第一処理装置において、２つの支流に分離させられるＮａＨＳ溶液を生成し、この支流の第一支流は、最終生成物タンクに供給され、第二支流は、第一処理装置３に供給される。
【００７４】
（２）第二処理装置４における反応
第二処理装置４における主な反応は、次の通りである。排出基準をまだ満たしていないが、減少した濃度のＨ２Ｓを有する第一反応排出ガス（第二反応の気相）は、第三処理装置６の生成液およびＮａＯＨ溶液（第二ステージ反応の液相処理剤）と反応させられる。これによって、当該気相は、浄化させられ、一定濃度のＮａ２Ｓ溶液が作られる。Ｎａ２Ｓ溶液は、さらなる反応のために、第一処理装置３に、吸収液として部分的に運ばれ、第二処理装置４に、部分的に再循環させられ、第四処理装置８に、吸収液として部分的に入る。
【００７５】
（３）第三処理装置６における反応
第三処理装置６における主な反応は、次の通りである。排出基準をまだ満たしていないが、著しく減少した濃度のＨ２Ｓを有する第二反応排出ガス（第三反応の気相）は、第四反応からの生成液およびＮａＯＨ溶液（第三反応の処理剤）と反応させられる。ＮａＯＨおよびＮａ２Ｓの混合溶液は、少し過剰な量のＨ２Ｓと反応させられ、Ｎａ２ＳおよびＮａＨＳを生じる。第三処理装置において得られた生成液は、吸収液の深い吸着および熱循環を達成するように、二つの支流に分離させられ、この支流の第一支流は、吸収液として、第二処理装置４に入り、第二支流は、循環のために第三処理装置６に入る。
【００７６】
（４）第四処理装置８における反応
第四処理装置８における主な反応は、次の通りである。排出基準に実質的に到達した、きわめて低濃度のＨ２Ｓを有する第三反応の排出ガス（第四反応の気相）は、Ｎａ２ＣＯ３を多く含む、第二反応の生成液（第四反応の処理剤）と反応させられる。Ｎａ２ＣＯ３は、Ｈ２Ｓの吸収を実現してＣＯ２と交換するように、少量のＨ２Ｓと反応させられ、少量のＮａ２Ｓを生成する。従って、酸性ガス中のＣＯ２量は、液相生成物中で生成されたＮａ２ＣＯ３およびＮａＨＣＯ３の量を減少するように、減少させられる。それゆえ、結晶が、沈殿させられることを妨げられ得て、装置の長期間運転は保証され得る。第四処理装置において得られた生成液は、吸収液の深い吸着および熱循環を達成して、浄化ガスの排出基準を満たすことを確実にするように、２つの支流に分離され、この支流の第一支流は、第三処理装置に、吸収液として入り、第二支流は、循環のために、中間タンクを経由して、第四処理装置に入る。
【００７７】
本開示の効果は、具体的な実施例に関して、詳細に、説明されるだろう。
【００７８】
〔実施例１〕
酸性ガスは、図１に示された方法および装置を使用して、ＮａＯＨ溶液と反応させられた。酸性ガス中のＣＯ２、Ｈ２Ｓおよび炭化水素の体積分率は、各々、７％、９２％、および１％であった。ＮａＯＨ溶液の質量濃度は、３８％であった。
【００７９】
この実施例において、第一処理装置３および第二処理装置４は、ベンチュリリアクタであって、一方、第三処理装置６および第四処理装置８は回転床リアクタであった。
【００８０】
この実施例において、第一処理装置３から来て、第一処理装置３に再循環させられた第二支流生成液２２と、第一処理装置において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：６であった。第二処理装置４から来て、第二処理装置に再循環させられた第二支流生成液２０と、第二処理装置において生成させられた生成液の全量との流量比は、２：６であった。第四処理装置８に入る第二生成液と、第二処理装置４において生成させられた生成液の全量との流量比は、１．５：６であった。第三処理装置６から来て、第三処理装置６に再循環させられた第二支流生成液１８と、第三処理装置において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：６であった。第四処理装置８から来て、第四処理装置８に再循環させられた第二支流生成液１６と、第四処理装置において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：６であった。
【００８１】
この実施例において、第二処理装置４に添加されたアルカリと、第三処理装置６に添加されたアルカリとの流量比は、２：１であった。
【００８２】
第一処理装置３における反応温度、および第二処理装置４における反応温度は、それぞれ、８０℃であった。第三処理装置６における反応温度、および第四処理装置８における反応温度は、それぞれ、７５℃であった。第三処理装置６における回転床の回転速度、および第四処理装置８における回転床の回転速度は、それぞれ、１５００ｒｐｍであった。第三処理装置６における反応ストリームの滞留時間、および第四処理装置８における反応ストリームの滞留時間は、それぞれ、１０秒間であった。反応結果は、表１に示された通りである。
【００８３】
〔実施例２〕
図２に示された方法および装置が使用された。この実施例において、第一処理装置３および第二処理装置４は、図３に示されたベンチュリリアクタであって、一方、第三処理装置６および第四処理装置８は、回転床リアクタであった。
【００８４】
この実施例において、吸収液注入口を経由して、第一処理装置３から来て、第一処理装置３に再循環させられた生成液と、第一処理装置３において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：８であった。そして、循環液注入口３２を経由して、第一処理装置３から来て、第一処理装置３に再循環させられた生成液と、第一処理装置３において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：２４であった。
【００８５】
吸収液注入口を経由して、第二処理装置４から来て、第二処理装置４に再循環させられた生成液２１と、第二処理装置４において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：８であった。循環液注入口を経由して、第二処理装置４から来て、第二処理装置４に再循環させられた生成液２４と、第二処理装置４において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：２４であった。そして、第二処理装置４から来て、第四処理装置８に入った第二生成液１５と、第二処理装置４において生成させられた生成液の全量との流量比は、１：１２であった。
【００８６】
第三処理装置６から来て、第三処理装置６に再循環させられた第二支流生成液１８と、第三処理装置６において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：６であった。そして、第四処理装置８に再循環させられた第二支流生成液１６と、第四処理装置８において生成させられた生成液の全量との流量比は、５：６であった。
【００８７】
この実施例において、第二処理装置４に添加されたアルカリと第三処理装置６に添加されたアルカリとの流量比は、２：１であった。
【００８８】
第一処理装置３における反応温度、および第二処理装置４における反応温度は、それぞれ、８０℃であった。第三処理装置６における反応温度、および第四処理装置８における反応温度は、それぞれ、７５℃であった。第三処理装置６における回転床の回転速度、および第四処理装置８における回転床の回転速度は、それぞれ、１５００ｒｐｍであった。第三処理装置６における反応ストリームの滞留時間、および第四処理装置８における反応ストリームの滞留時間は、それぞれ、１０秒間であった。反応結果は、表１に示された通りである。
【００８９】
〔比較例１〕
ＮａＯＨ溶液が異なるステージで添加される代わりに、第四処理装置８において全部添加された以外は、実施例１のステップが同一の条件下で繰り返された。結果は、表１に示されている。
【００９０】
〔比較例２〕
ＮａＯＨ溶液が異なるステージで添加される代わりに、第四処理装置８において全部添加された以外は、実施例２のステップが同一の条件下で、繰り返された。結果は、表１に示されている。
【００９１】
〔比較例３〕
第四反応の吸収液である第二生成液を入れなかった(cancelled)以外は、実施例１のステップが同一の条件下で、繰り返された。結果は、表１に示されている。
【００９２】
〔比較例４〕
ＮａＯＨ溶液が異なるステージで添加される代わりに、第四処理装置８において全部添加され、かつ、第四反応の吸収液である第二生成液を入れなかった(cancelled)以外は、実施例１のステップが同一の条件下で、繰り返された。結果は、表１に示されている。
【００９３】
【表１】
2015150559.tif 000003
【００９４】
表１の結果は、比較例の方法および装置により、本開示の方法および装置により得られるのと大体同じＨ２Ｓ含有量を含む浄化ガスが得られ、すなわち、両方とも、Ｈ２Ｓの良好な処理効果を達成し得る一方で、本開示の方法および装置は、より長い運転周期を有することを示している。
【００９５】
さらに、本開示の効果を説明するために、図４および５は、各々、比較例４における５０時間の運転後の第一リアクタの内部、および実施例２における６００時間の運転後の第一リアクタの内部を示すために与えられている。図４および５から、本開示の図３に示されたベンチュリリアクタを使用した実施例２の第一リアクタは、６００時間の運転後において、少しも結晶または汚れがなく、なめらかで、きれいな内壁を有していることが見られ、これは、装置の長期間の安定な運転を確実にしている。しかし、液体貯蔵タンクを使用しなかった比較例４の第一リアクタは、たった５０時間の運転後においても、その内壁において、結晶形成の兆しがあった。
【００９６】
当業者には認識されるであろうが、上記の機能および／または工程は、システム、方法またはコンピュータープログラム製品として、形態を与えられてもよい。例えば、機能および／または工程は、コンピュータープロセッサーにより検索され実行される場合、本明細書に記載された実施例の機能および／または工程を実行するために、計算システムを制御する、コンピューターが読み込み可能な記憶装置に記録されたコンピューターが実行可能なプログラム命令として、実行されてもよい。一実施形態において、コンピューターシステムは、１以上の中央処理装置、コンピューターメモリ（例えば、読取専用メモリ、ランダムアクセスメモリ）、およびデータ記憶装置（例えば、ハードディスクドライブ）を含み得る。コンピューターが実行可能な命令は、任意の適したコンピュータープログラム言語（例えば、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ(登録商標)など）を使用して、エンコードされ得る。従って、本発明の態様は、完全なソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなど）、またはソフトウェアおよびハードウェアの態様を兼ね備えている実施形態を採ってもよい。
【００９７】
上記の実施例は、どのような意味においても、本開示を限定するものではなく、説明するために使用されるのみであることに注意すべきである。本開示は、好ましい実施例を参照して論じられてきたが、採用された用語および表現は、本開示を限定するものではなく、記述し、説明するためのものであると理解されるべきである。本開示は、特許請求の範囲内で、変更され得て、本開示の範囲または意図から外れることなく、補正され得る。本開示は、特定の方法、材料、および実施例で記載されているが、本明細書の本開示の範囲は、上記の詳しく開示された実施例によって、限定されるべきではなく、同様の機能を有する別の方法および使用に拡張され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、本開示の酸性ガスを処理するための方法および装置の略図である。
【図２】図２は、本開示の酸性ガスを処理するための別の方法および装置の略図である。
【図３】図３は、本開示の酸性ガスを処理するための方法および装置におけるベンチュリリアクタの略図である。
【図４】図４は、比較例４における、５０時間の運転後の第一リアクタの内部を示す。
【図５】図５は、実施例２における、６００時間の運転後の第一ベンチュリリアクタの内部を示す。
【図１】
2015150559.tif 000004
【図２】
2015150559.tif 000005
【図３】
2015150559.tif 000006
【図４】
2015150559.tif 000007
【図５】
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【外国語明細書】
2015150559000001.pdf