(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）硫黄を含有するガス流を吸着剤と吸着ゾーン内で接触させ、それにより硫黄を除去した製品流および硫黄含有吸着剤を生成するステップであって、前記吸着剤は、Znおよびプロモーター金属から構成されるステップと、
（ｂ）前記の硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分を酸素を含有する再生ガス流と再生ゾーン内で、再生条件下で接触させ、それにより再生吸着剤および排ガス流を生成するステップとを有し、
上記ステップ（b）の前記接触には、前記再生ガスを前記再生ゾーンに、100〜100,000h-1の範囲の標準ガスの時間当たり空間速度（SGHSV）で導入するステップが含まれ、またここで、ステップ（b）の前記接触には、前記再生ガスのSGHSVを、前記最初のSGHSVよりも少なくとも1,000h-1多い最終的なSGHSVに増加させるステップが含まれ、ステップ（b）の前記接触が、650℃より低い温度で、24時間未満の時間にわたり実施されるプロセス。
【請求項２】
請求項１のプロセスで、ここでステップ（b）の前記接触がさらに、前記再生ゾーンの温度を少なくとも75℃だけ増加させるステップから構成されるプロセス。
【請求項３】
請求項２のプロセスで、ここでステップ（b）の前記接触がさらに、前記再生ゾーンの温度の前記増加と前記再生ガスのSGHSV前記増加を交互に行うステップから構成され、ここで前記の交互に行うステップは、前記排ガス流が0.05体積パーセント未満の二酸化硫黄（SO2）から構成されるようになるまで実施されるプロセス。
【請求項４】
請求項１のプロセスで、ここで前記硫黄含有吸着剤は、1〜27重量パーセントの範囲の硫黄負荷を持ち、またここで前記再生した吸着剤は、10重量パーセント未満の硫黄負荷を持つプロセス。
【請求項５】
請求項１のプロセスで、ここで前記プロモーター金属がニッケルであるプロセス。
【請求項６】
請求項１のプロセスで、ここで前記吸着剤が、式MAZnBを特徴とする置換型金属固溶体で構成され、ここでMは前記プロモーター金属であり、またここでAおよびBは、0.01〜0.99の範囲であるプロセス。
【請求項７】
請求項１のプロセスで、ステップ（b）の前に、前記硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分を乾燥させ、それにより乾燥した硫黄含有吸着剤を得るステップ、および前記の乾燥した硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分をステップ（b）の前記接触を受けさせるステップから構成されるプロセス。
【請求項８】
請求項７のプロセスで、ここで前記硫黄を含有するガス流が、4〜40体積パーセントの範囲の水で構成され、またここで前記の再生吸着剤が、ステップ（b）の前記接触中に生成される0〜10重量パーセントの範囲の吸着剤に有害な化合物で構成されるプロセス。
【請求項９】
請求項８のプロセスで、ここで前記硫黄を含有するガス流はさらに、10〜75体積パーセントの範囲の一酸化炭素（CO）および8〜50体積パーセントの範囲の水素（H2）で構成されるプロセス。
【請求項１０】
請求項１のプロセスで、ここで前記硫黄を含有するガス流が、0.001〜5体積パーセントの範囲のH2Sで構成され、ここで前記硫黄を除去した製品流が50ppmv未満のH2Sから構成されるプロセス。
【請求項１１】
請求項１のプロセスで、さらに前記再生吸着剤の少なくとも一部分を前記吸着ゾーンに導入する手順から構成され、ここで前記吸着ゾーンに導入された前記再生吸着剤は、式MXZnYOを特徴とする置換型の金属酸化物固溶体で構成され、ここでMは前記プロモーター金属であり、ここでXおよびYは0.01〜0.99の範囲であるプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．発明の分野
本発明は概して、ガス流からの汚染物質除去に関する。別の面において、本発明は、再生可能な吸着剤との接触によりガス流から1種以上の汚染物質を除去するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．従来の技術についての説明
近年になって、天然ガスおよびその他の気相燃料の需要がかなり高まってきた。同時に、特定の成分（例：硫黄種、酸性ガス、および環境面で懸念のあるその他の化合物）の許容可能なレベルに関して、さらに厳格な規制が課せられ、燃料ガス生産者には、準拠したガス製品を生産する経済的な方法の開発が求められている。
好ましくない成分を除去するための公知のガス流処理方法の1つは、ガス流を物理的または化学的な溶剤に接触させることである。化学的な溶剤の例には、メチルジエタノールアミン（MDEA）およびジエタノールアミン（DEA）などのアミンが含まれる。しばしば、化学的な溶剤の選択性が問題となることがある。例えば、アミンには硫化水素（H2S）をガス流から効果的に除去する能力があるが、一般にアミンには、例えば硫化カルボニル（COS）など、その他の好ましくない硫黄含有化合物を吸収する能力はない。その結果、ガス流が燃料として使用できるようになる前に、追加的なプロセス手順（例：COS加水分解）を実行する必要がある。H2Sの除去に加え、ほとんどのアミンは二酸化炭素も除去するが、これはその後の廃ガス設備に対して不必要なプロセス負荷をかけることがある。さらに、化学的な溶剤を利用するほとんどのプロセスでは、流入するガス流の大規模な冷却が必要で、吸収した汚染物質を溶剤から除去するために、しばしば大量の蒸気を使用し、これらのプロセスをエネルギー集約的なものにしている。物理的な溶剤ベースのプロセスも、エネルギー集約性が非常に高く、しばしば高い動作圧力および／または低い動作温度を必要とする。
従って、ガス流から汚染物質を除去するための経済的なプロセスのニーズが存在する。
【発明の概要】
【０００３】
発明の要約
本発明の一実施態様において、（a）硫黄を含有するガス流を吸着ゾーン内で最初の吸着剤に接触させ、それにより硫黄を除去した製品流と硫黄含有吸着剤を生成する手順（ここで最初の吸着剤がZnおよびプロモーター（助触媒）金属から構成される）、ならびに（b）再生条件下の再生ゾーン内で硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分を再生ガス流と接触させ、それにより、再生吸着剤と排ガス流を生成する手順（ここで、手順（b）の接触には約100〜約100,000h-1の範囲の最初の標準ガスの時間当たり空間速度（SGHSV）で再生ガスを再生ゾーンに導入する手順が含まれ、また手順（b）の接触には、再生ガスのSGHSVを最初のSGHSVより少なくとも1,000h-1高い最終的なSGHSVに増大させる手順が含まれる）から構成されるプロセスを提供している。
【０００４】
本発明の別の実施態様において、（a）原料ガス流を吸着ゾーンに導入する手順（ここで、原料ガス流は、約10〜約75体積パーセントの範囲の一酸化炭素（CO）、約8〜約50体積パーセントの範囲の水素（H2）、約4〜約40体積パーセントの範囲の水（H2O）、および約0.001〜約5体積パーセントの範囲の硫化水素（H2S）から構成される）、（b）吸着ゾーン内で原料ガス流の少なくとも一部分を最初の吸着剤と接触させ、それにより、製品ガス流および硫黄含有吸着剤を生成する手順（ここで最初の吸着剤はZnおよびプロモーター金属から構成される）、（c）硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分を乾燥させ、それにより乾燥した硫黄含有吸着剤を生成する手順、ならびに（d）乾燥した硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分を再生条件下の再生ゾーン内で再生し、それにより再生吸着剤および排ガス流を生成する手順（ここで、再生吸着剤は、手順（d）の再生時に形成された約20重量パーセント未満の吸着剤に有害な化合物から構成される）から構成されるプロセスを提供している。
【０００５】
さらに、本発明の別の実施態様において、（a）炭素含有材料をガス化ゾーン内でガス化し、それにより原料ガス流を生成する手順（ここで、原料ガス流は、約10〜約75体積パーセントの範囲の一酸化炭素（CO）、約8〜約50体積パーセントの範囲の水素（H2）、約4〜約40体積パーセントの範囲の水（H2O）、約0.001〜約5体積パーセントの範囲の硫黄含有化合物、および約50〜約2,000体積百万分率（ppmv）の範囲の塩酸（HCl）から構成される）、（b）原料ガス流の少なくとも一部分を吸着ゾーン内に導入する手順（ここで、吸着ゾーンには最初の吸着剤が含まれ、またここで、最初の吸着剤はZn、膨張パーライト、およびプロモーター金属から構成され、またここで、最初の吸着剤の少なくとも一部分は式MZZn(1-Z)Al2O4を特徴とする置換型固溶体および式MAZnBを特徴とする置換型金属固溶体から構成され、またここでMはプロモーター金属成分でA、B、およびZは約0.01〜約0.99の範囲である）、（c）原料ガス流からの硫黄含有化合物の少なくとも一部分を吸着ゾーン内で最初の吸着剤と吸着させ、それにより硫黄含有吸着剤および製品ガス流を生成する手順（ここで、吸着は約225〜約550℃の範囲の温度および約250〜約575psigの範囲の圧力で実施され、またここで硫黄含有吸着剤には、約1〜約27重量パーセントの範囲の硫黄負荷があり、またここで、製品ガス流は、50ppmv未満の硫黄を含有する材料および20ppmv未満のHClから構成される）、（d）硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分を乾燥ゾーン内で乾燥させて、それにより乾燥した硫黄含有吸着剤を生成する手順、（e）乾燥した硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分を再生ゾーン内の再生条件下で再生ガスと接触させて生成し、それにより再生吸着剤およびSO2を含有する排ガスを生成する手順（ここで、再生ガスは、約1,000〜約80,000h-1の範囲の最初の標準ガスの時間当たり空間速度（SGHSV）を持ち、またここで再生は、約300〜約600℃の範囲の最初の温度で実施される）、（f）再生吸着剤の少なくとも一部分を吸着ゾーンに戻す手順（ここで、吸着ゾーンに戻された再生吸着剤は、式MXZnYOを特徴とする置換型の固体金属酸化物溶液から構成され、またここでMは、プロモーター金属成分でXおよびYは、約0.01〜約0.99の範囲で、またここで、再生吸着剤は、6重量パーセント未満の硫黄負荷を持ち、またここで再生吸着剤は、手順（e）の再生時に生成された20重量パーセント未満の吸着剤に有害な化合物から構成される）、ならびに（g）SO2を含有する排ガス流の少なくとも一部分をClausユニットに送る手順から構成されるプロセスを提供している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図1は、本発明の一実施態様による汚染物質除去システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
詳細な説明
図1を参照するが、汚染物質除去システム10は、概して、ガス供給源12、吸着ゾーン14、製品ガス利用者16、乾燥ゾーン18、再生ゾーン20、および排ガス利用者22から構成されるものとして図示している。一般に、ガス供給源12から排出される原料ガス流を吸着ゾーン14で吸着剤と接触させ、それによりガス流から1種以上の汚染物質を除去することができる。その結果、吸着ゾーン14から排出される汚染物質を除去した製品ガス流は、製品ガス利用者16に送ることができ、一方、汚染物質を含有する吸着剤の少なくとも一部分は、再生ゾーン20で再生ガスと接触して再生される前に、乾燥ゾーン18で乾燥させることができる。結果的に生じる再生ゾーン20から排出される排ガス流は、排ガス利用者22に送ることができ、一方その後、再生吸着剤の少なくとも一部分は、吸着ゾーン14に戻して再利用が可能である。一実施態様において、吸着ゾーン14、乾燥ゾーン18、および再生ゾーン20の少なくとも1つは、同一のプロセス容器内に含めることができる。別の実施態様において、吸着ゾーン14、乾燥ゾーン18、および再生ゾーン20の少なくとも1つは、2つ以上の別個のプロセス容器に含めることができる。さらに、図1に図示した汚染物質除去システム10は、連続モード、半連続モード、半一括処理モード、または一括処理モードで運転できる。ここで、汚染物質除去システム10の動作について、下記にさらに詳しく説明する。
【０００８】
ガス供給源12は、ガス流を生成する能力のある任意の供給源またはシステムで構成できる。一般に、ガス供給源12で生成された原料ガス流は、標準状態で約0.8より大きい、約0.9より大きい、または0.95より大きい割合の蒸気を持ちうる。一実施態様において、ガス供給源12からの原料ガス流は、約1体積パーセント未満、約0.5体積パーセント未満、0.05体積パーセント未満、または500体積百万分率（ppmv）未満のC6+炭化水素材料で構成できる。例えば、ガス供給源12は、天然ガス井、精製所または化学プラントの工程、またはその他任意の適切な供給源で構成できる。
【０００９】
一実施態様において、ガス供給源12は、例えば石炭や石油コークスなど固体ベースの炭素含有材料のガス化により原料ガス流を生成するように動作可能なガス化システムで構成できる。一般に、固体の炭素含有材料は、蒸気、酸素、空気、水素、二酸化炭素、またはその任意の組合せで構成されるガス化流との接触によりガス化できる。一実施態様において、導管100内の固体炭素含有材料のスラリーは、導管110を経由してガス供給源12に入って来る酸素を含有する流れとの、約530〜約1950℃、約810〜約1650℃、または950〜1510℃の範囲の温度、および約1034.25ｋPa（約１５０psi)〜約5516ｋPa（約800psi)、ゲージ、約1723.75ｋPa（約2５０psig)〜約4826.5ｋPa（約700psig)、または約2068.5ｋPa（300psig)〜約4137ｋPa（600psig)の範囲の圧力での接触により、ガス化できる。
【００１０】
導管112を経由してガス供給源12から排出される原料ガス流は、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）、水素（H2）、水（H2O）、プロパンおよびそれより低分子の炭化水素（C3+）、窒素（N2）、およびこれに類するものなどの化合物のうち1つ以上から構成できる。さらに、原料ガス流は、原料ガス流を燃料として利用する前に除去すべき1つ以上の好ましくない成分（すなわち、汚染物質）から構成できる。例えば、硫化水素（H2S）、硫化カルボニル（COS）、二硫化炭素（CS2）などの硫黄化合物、さらにはメルカプタンや多様なチオフェン化合物などの有機硫黄化合物さえもが、原料ガス流中にある汚染物質のいくつかの例である。原料ガス流内に一般に存在する汚染物質のその他の例としては、限定はされないもののアンモニア（NH3）、塩酸（HCl）、およびシアン化水素（HCN）などが含まれうる。
【００１１】
下記の表1に、本発明の一実施態様に従い、導管112内の原料ガス流の組成をまとめている。
【表１】
0005662162.tif 000002
【００１２】
図1に図示したとおり、導管112内のガス供給源12から排出される原料ガス流の少なくとも一部分は、吸着ゾーン14に送ることができ、ここで流れを吸着剤と接触させて、流入するガス流から少なくとも1つの汚染物質の少なくとも一部分を除去することができる。一実施態様において、原料ガス流は吸着ゾーン14に入る前には冷却されず、約200℃、約100℃、または50℃の温度範囲内のガス供給源12から排出される原料ガス流の温度を持ちうる。一般に、吸着ゾーン14に入って来る原料ガス流は、約150〜約700℃、約250〜約600℃、または350〜450℃の範囲の温度、および約689.5ｋPa（約100psig)〜約5171.25ｋPa（約750psig)、約1723.75ｋPa（約2５０psig)〜約4137ｋPa（約600psig)、または約2413.25ｋPa（350psig)〜約3102.75ｋPa（450psig)の範囲の圧力を持ちうる。
【００１３】
一般に、吸着ゾーン14で使用される吸着剤は、十分な汚染物質除去能力を持つ、任意の十分に再生可能な酸化亜鉛ベース吸着剤の組成でありうる。硫黄汚染物質を流入するガス流から除去する能力については下記で説明するが、本発明の吸着剤は、例えば、上に挙げた汚染物質のうち1つ以上など、1つ以上のその他の汚染物質を除去する十分な能力も持ちうることが理解されるべきである。
【００１４】
本発明の一実施態様において、吸着ゾーン14で使用される吸着剤は、亜鉛およびプロモーター金属成分で構成できる。プロモーター金属成分は、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、タングステン、銀、金、銅、白金、亜鉛、スズ、ルテニウム、モリブデン、アンチモン、バナジウム、イリジウム、クロム、パラジウム、およびその混合物で構成される群から選択した1つ以上のプロモーター金属で構成されうる。一実施態様において、プロモーター金属成分の少なくとも一部分は、原子価が還元された状態で存在する。プロモーター金属成分の原子価の還元は、吸着剤を吸着ゾーン14内で、および／または吸着ゾーン14への導入前に、水素を含有する流れと接触させることにより達成できる。
【００１５】
本発明の一実施態様において、還元した原子価を持つプロモーター金属成分は、式：MAZnBを特徴とする置換型金属固溶体を含むことができ、それによって構成することができ、または本質的にそれによって構成することができるが、ここで、Mはプロモーター金属で、AおよびBはそれぞれ約0.01〜約0.99の範囲の数値である。この置換型金属固溶体の上記の式において、Aは約0.70〜約0.98または0.85〜0.95の範囲とすることができ、およびBは約0.03〜約0.30または0.05〜0.15の範囲とすることができる。一実施態様において、A＋B＝1である。
【００１６】
置換型固溶体は、結晶構造内の溶剤金属原子の代わりに溶質金属が直接置換することにより形成される合金の部分集合である。例えば、置換型金属固溶体MAZnBは、溶質亜鉛金属原子が溶剤プロモーター金属原子の代わりに置き換わることにより形成されると考えられている。置換型金属固溶体の形成に有利に存在する基本的な3つの基準は、（1）2つの要素の原子半径が、互いに15パーセント以内であること、（2）2つの純粋な相の結晶構造が同じであること、および（3）2つの成分の電気陰性度が類似したものであることである。本書に記載した吸着剤で使用されているプロモーター金属（金属元素または金属酸化物として）および亜鉛（金属元素または金属酸化物として）は、一般に上述の3つの基準のうち少なくとも2つを満たす。例えば、プロモーター金属がニッケルのとき、第一と第三の基準を満たすが、第二の基準は満たさない。ニッケルおよび亜鉛の金属原子半径は、互いに10パーセント以内で、電気陰性度は類似している。ところが、酸化ニッケル（NiO）は、立方晶構造を優先的に形成するが、一方酸化亜鉛（ZnO）は、六角形結晶構造が優先される。ニッケル亜鉛の固溶体は、酸化ニッケルの等軸晶構造を保持する。酸化亜鉛を等軸晶構造内に強制的に存在させると、相のエネルギーが増大し、それによって酸化ニッケル構造内に溶解しうる亜鉛の量が制限される。この化学量論のコントロールは、還元時に形成される92:8ニッケル亜鉛固溶体（Ni0.92  Zn0.08）において顕微鏡的に、また吸着剤の反復的な再生可能性において顕微鏡的に明らかである。
【００１７】
亜鉛およびプロモーター金属に加えて、吸着ゾーン14で使用される吸着剤は、さらに有孔性エンハンサー（PE）およびアルミン酸塩で構成できる。アルミン酸塩は、式：MZZn（1-Z）Al2O4を特徴とするプロモーター金属‐亜鉛アルミン酸塩置換型の固溶体で構成でき、ここで、Mはプロモーター金属で、Zは0.01〜0.99の範囲である。有孔性エンハンサーを使用するとき、これは吸着剤の巨視的有孔性を最終的に高める任意の化合物としうる。一実施態様において、有孔性エンハンサーは、パーライトで構成しうる。吸着ゾーン14での使用に適した吸着剤の例、およびこれらの吸着剤の製造方法については、米国特許第6,429,170号および第7,241,929号に詳しく説明があり、その開示全文を参照により本書に組込む。
【００１８】
ある実施態様において、入口26は、供給原料12を第一の反応ゾーン20の中心に向けて放出するよう配置され、ここで第一の反応ゾーン20の中心は、概して対向する入口26間に延びた直線の中点である。その他の実施態様において、入口26のうち一方または両方は、供給原料12が第一の反応ゾーン20の中心から水平方向および／または垂直方向にオフセットされた点に向かって放出するように、向きが斜めになっている。概して対向する入口26のこの斜めの向きによって、第一の反応ゾーン20の渦巻き運動が促進されうる。入口26が第一の反応ゾーン20の中心から斜めになっているとき、供給原料12が第一の反応ゾーン20に放出される角度は、概して約1度〜約7度の範囲で中心からずらすことができる。
【００１９】
下記の表2に、吸着剤の還元が吸着ゾーン14への導入前に実行される本発明の一実施態様に従い、吸着ゾーン14で使用される吸着剤の組成を提供している。
【表２】
0005662162.tif 000003
【００２０】
吸着剤が吸着ゾーン14に導入される前に還元されない別の実施態様において、プロモーター金属成分は、式MXZnYOを特徴とする置換型の金属酸化物固溶体で構成でき、ここでMはプロモーター金属で、XおよびYは約0.01〜約0.99の範囲である。一実施態様において、Xは約0.5〜約0.9、約0.6〜約0.8、または0.65〜0.75の範囲とすることができ、またYは約0.10〜約0.5、約0.2〜約0.4、または0.25〜0.35の範囲とすることができる。一般に、X＋Y＝1である。
【００２１】
下記の表3に、吸着剤が吸着ゾーン14への導入前に還元されない実施態様に従い、吸着ゾーン14に採用される未還元の吸着剤の組成を提供している。
【表３】
0005662162.tif 000004
【００２２】
上述のとおり、未還元の吸着剤の組成を、吸着ゾーン14で水素を含む化合物と接触させると、吸着剤の還元が吸着ゾーン14内で起こりうる。従って、吸着剤の還元が吸着ゾーン14内で起こるとき、吸着ゾーン14内で原料ガス流と接触した最初の吸着剤は、還元された吸着剤（表2）および未還元の吸着剤（表3）の混合物でありうる。
【００２３】
一般に、流入する原料ガス流は、吸着ゾーン14内で最初の吸着剤と約150〜約650℃、約225〜約550℃、または325〜475℃の範囲の温度、および約100〜約750psig、約250〜575psig、または350〜450psigの範囲の圧力で接触させることができる。原料ガス流内の硫黄含有化合物（および／またはその他の汚染物質）の少なくとも一部分を吸着剤によって吸着し、それにより硫黄を除去した製品ガス流および硫黄含有吸着剤を生成することができる。一実施態様において、吸着ゾーン14の硫黄除去効率は、約85パーセントよりも大きい、約90パーセントよりも大きい、約95パーセントよりも大きい、約98パーセントよりも大きい、または99パーセントよりも大きいものとすることができる。
【００２４】
図1に図示したとおり、汚染物質を除去した製品ガス流の少なくとも一部分は、導管114を経由して吸着ゾーン14から排出することができる。一実施態様において、製品ガス流は、約50未満、約20未満、約10未満、約5未満、または1ppmv未満のH2Sで構成できる。さらに、製品ガス流は、約20未満、約10未満、約5未満、または2ppmv未満のHClおよび／またはCOSで構成しうる。これは、H2SやCOSなどの硫黄含有化合物を、HClなどその他の汚染物質と同時には効果的に除去できない場合が多い従来型の硫黄除去用吸着剤とは対照的である。
【００２５】
図1に示すとおり、汚染物質を除去した製品ガス流は、その後、製品ガス利用者16に送ることができる。製品ガス利用者16は、汚染物質を除去した製品ガス流の工業用、商業用、または住宅用の任意の使用または用途で構成できる。一実施態様において、製品ガス利用者16は、蒸気および電気の両方を生産するために使用される施設内に位置する工業ガスタービンで構成できる。
【００２６】
図1に図示したとおり、吸着ゾーン14から放出された硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分は、導管116を経由して乾燥ゾーン18に送ることができる。一実施態様において、硫黄含有吸着剤は、約1〜約27、約3〜約26、約5〜約25、または10〜20重量パーセントの範囲の硫黄負荷を持ちうる。乾燥ゾーン18において、硫黄含有吸着剤の少なくとも一部分は、導管118内で、約100〜約550℃、約150〜約500℃、または200〜475℃の範囲の温度を持つ不活性ガス浄化流を吸着剤を通過させて、少なくとも約15分間、または約30分〜約100時間、約45分〜約36時間、または1時間〜12時間の範囲の時間だけ流すことにより乾燥させることができる。その後、その結果生じる乾燥した硫黄含有吸着剤を、図1に図示したとおり、導管120を経由して再生ゾーン20に送ることができる。
【００２７】
再生ゾーン20は、吸着剤の再生条件下で再生ガス流との接触により、硫黄含有吸着剤から硫黄（またはその他の吸着した汚染物質）の少なくとも一部分を除去する能力のある再生プロセスを使用できる。一実施態様において、導管122を経由して再生ゾーン20に流入する再生ガス流は、例えば、空気（例：酸素が約21体積パーセントの空気）など、酸素を含有するガス流で構成できる。別の実施態様において、導管120内の再生ガス流は、少なくとも約50、少なくとも約75、少なくとも約85、または少なくとも90体積パーセントの酸素から構成される酸素を豊富に含むガス流とすることができる。さらにまた別の実施態様において、再生ガス流は、実質的に純粋な酸素流で構成できる。
【００２８】
本発明の一実施態様に従い、再生ゾーン20で採用される再生プロセスは、段階的な再生プロセスとすることができる。一般に、段階的な再生プロセスには、初期値から最終値までの、2回以上の段階的な調節（すなわち、ステップ）での少なくとも1つの再生変数の調節が含まれる。調節可能な再生変数の例としては、限定はされないものの、温度、圧力、および再生ガス流量が含まれうる。一実施態様において、再生ゾーン20の温度は、最初の温度よりも合計値で少なくとも約75℃、少なくとも約100℃、または少なくとも150℃だけ高い温度まで上昇させることができ、これは約250〜約650℃、約300〜約600℃、または350〜550℃の範囲とすることができる。別の実施態様において、再生ガスの流量は、吸着剤と接触した再生ガスについての標準ガス時間当たり空間速度（SGHSV）が、時間当たりの吸着剤の体積当たりのガス体積の合計値で最初のSGHSV値よりも少なくとも約1,000、少なくとも約2,500、少なくとも約5,000、または少なくとも10,000（v/v/hまたはh-1）だけ増加することができるように調節でき、これは、約100〜約100,000h-1、約1,000〜約80,000h-1、または10,000〜50,000h-1の範囲とすることができる。
【００２９】
一実施態様において、段階的な調節の規模（すなわち、増加ステップの大きさ）は、望ましい全体的な変化の度合い（すなわち、最終的な値と最初の値の差）の約2〜約50、約5〜約40、または10〜30パーセントの範囲とすることができる。例えば、約150℃の全体的な温度変化が望ましい場合には、増加ステップの大きさは、約3〜約75℃、約7.5〜約60℃、または15〜45℃の範囲とすることができる。別の実施態様において、増加ステップの大きさは、最初の可変値の大きさの約2〜約50、約5〜約40、または10〜30パーセントの範囲とすることができる。例えば、最初の再生温度が250℃の場合に、増加ステップの大きさは、約5〜約125℃、約12.5〜約100℃、または25〜75℃の範囲とすることができる。一般に、連続的な増加ステップは、同一の増加ステップの大きさを持たせることができるほか、別の方法として、1つ以上の増加ステップの大きさをその前または後のステップの増加ステップの大きさよりも大きくあるいは小さくすることもできる。
【００３０】
一実施態様において、再生の変数に対するその後の調節は、予め定めた時間間隔で実施することができる。例えば、調節は約1分〜約45分、約2分〜約30分、または5〜20分の範囲の時間間隔の後で行うことができる。別の実施態様において、調節は1つ以上の「指示」変数の値に基づき行うことができる。指示変数とは、吸着剤再生の進行を判断するために監視するシステムでの変数である。指示変数の例としては、限定はされないものの、吸着剤の炭素または硫黄の負荷、再生用吸着剤ベッドの温度、再生ゾーンの温度プロファイル（すなわち、散熱性）、および排ガス流の組成などが含まれうる。一実施態様において、排ガス流中の二酸化硫黄（SO2）濃度は、再生ガスの流量および／または再生温度をどの時点で段階的に調節するかを判断するために監視される。
【００３１】
再生プロセスは、再生ゾーン20内で、少なくとも1つの再生エンドポイントに達するまで実行できる。一実施態様において、再生エンドポイントは、1つ以上の調節する再生変数についての望ましい値の達成でありうる。例えば、再生プロセスは、温度が約300〜約800℃、約350〜約750℃、または400〜700℃の範囲の最終値、またはSGHSVが約1,100〜約110,000h-1、約5,000〜約85,000h-1、または25,000〜60,000h-1の範囲の最終値に達するまで実行できる。別の実施態様において、再生プロセスは、予め定めた変数調節の回数後に終了することができる。例えば、再生プロセスは、少なくとも1回に十分な長さで、または実行する約2〜約8回または3〜5回の範囲の段階的な調節で実行できる。さらにまた別の実施態様において、再生プロセスは、選択した指示変数の最終値に達するまで実行できる。例えば、再生プロセスは、再生ゾーン20から排出される排ガス中のSO2濃度が約1体積パーセント未満、約0.5体積パーセント未満、約0.1体積パーセント未満、または500ppmv未満の値に下がるまで実行できる。選択した特定のエンドポイントに関係なく、再生プロセス全体の長さは、約100時間未満、または約30分〜約48時間、約45分〜約24時間、または1.5〜12.5時間の範囲としうる。
【００３２】
一実施態様において、上述の再生プロセスは、少なくとも約75パーセント、少なくとも約85パーセント、少なくとも約90パーセント、少なくとも約95パーセント、少なくとも約98パーセント、または少なくとも99パーセントの再生効率を持ちうる。再生した吸着剤は、約10重量パーセント未満、または約0.05〜約6重量パーセント、または0.1〜4重量パーセントの範囲の硫黄負荷を持ちうる。
【００３３】
一般に、上述の吸着剤の少なくとも一部分を再生することで、1つ以上の吸着剤に有害な化合物が形成されうる。吸着剤に有害な化合物には、吸着ゾーン14内で、入って来るガス流から硫黄を吸着する吸着剤の能力に有害な影響を与える、吸着剤の内部または表面上に吸着される任意の化合物が考えられる。吸着剤に有害な化合物の例には、限定はされないものの、酸硫化亜鉛およびケイ酸亜鉛が含まれうる。本発明の一実施態様において、再生ゾーン20内で上述の再生プロセスに晒された再生した吸着剤は、従来型の再生プロセスに晒された従来型の吸着剤と比較して、予測される吸着剤に有害な化合物の量よりも少ない量で構成されうる。例えば、導管124を経由して再生ゾーンから排出される再生した吸着剤は、約20重量パーセント未満の吸着剤に有害な化合物または0〜約15重量パーセント、または0〜約10重量パーセント、または0〜5重量パーセントの範囲の吸着剤に有害な化合物で構成されうる。
【００３４】
図1に図示したとおり、導管124内の再生吸着剤の少なくとも一部分は、その後、吸着ゾーン14に戻すことができる。先に述べたとおり、一実施態様において、再生吸着剤の少なくとも一部分は、吸着ゾーンへの導入前に還元手順を受けない。こうした実施態様において、吸着ゾーン14に導入される再生されてはいるが未還元の吸着剤は、式MXZnYO（例として、上記の表3を参照）を特徴とする置換型の金属酸化物固溶体を含む未還元のプロモーター金属成分で構成できる。
【００３５】
再び図1を参照するが、導管126を経由して再生ゾーン20から排出される排ガス流は、その後、排ガス利用者22に送ることができる。排ガス利用者22は、例えば、Claus硫黄処理ユニットなど、排ガス流を処理する能力のある任意のユニットで構成できる。一実施態様において、導管126を経由して再生ゾーン20から排出される排ガス流は、少なくとも約5、少なくとも約10、少なくとも約20、または少なくとも25体積パーセントのSO2で構成できる。一実施態様において、排ガス流は導管112を経由して吸着ゾーン14に流入する原料ガス流よりも少ないH2Sで構成される。別の実施態様において、排ガス流は実質的にH2Sを含まずに構成できる。
【００３６】
以下の例は、当業者に本発明の実施や使用を教示するために本発明の一実施態様を例証することを意図したものであり、いかなる形でも本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００３７】
実施例
未還元のZnプロモーター金属吸着剤（ケンタッキー州ルイビル市、Sud-Chemie Inc.から市販のSZorbTM Generation IV吸着剤）を、粉砕し篩い分けして、メッシュサイズ100+／200の粒子を得た。粉砕した吸着剤15グラムをアランダム45グラムと混合して、結果的に生じる混合物を固定ベッド下降流反応容器に入れた。原料ガス流（その組成は下記の表4にまとめられている）を、反応容器を通過させて、420℃の温度および約2813.16ｋPa（408psig)の圧力で吸着剤の混合物と接触させた。
【表４】
0005662162.tif 000005
【００３８】
反応容器から排出される製品ガス流中の硫黄化合物（すなわち、H2SおよびCOS）の濃度は、オンライン硫黄アナライザー（マサチューセッツ州ローウェル市、Galvanic  Applied  Sciences  USA,  Inc.から市販のModel  902D2）を使用して連続的に監視する一方、残りの化合物の濃度は、オンライン質量分析計（英国チェシャー州ノースウィッチ、European  Spectrometry  Systems,  Ltd.から市販のEcoSysTM）を使用して測定した。硫黄の「ブレークスルー」が、1.5時間後に発生し、反応容器から排出されるガス流中の硫黄化合物の濃度が、0.1体積パーセント（すなわち、1000ppmv）を超えた。いったんブレークスルーが観察されると、反応容器への供給ガス流を停止し、その後の分析用に吸着剤ベッドの全体にわたる多様な位置から複数の硫黄含有吸着剤サンプルを取り出した。硫黄含有吸着剤は、蛍光X線（XRF）分析によって決定した値として、硫黄負荷が平均して25.9重量パーセントであった。
【００３９】
反応容器内に残る硫黄含有吸着剤を、400℃の温度および100mL／分の流量を持つ窒素流で浄化し、再生の前に吸着剤を乾燥させた。1時間後、最初の温度が400℃の吸着剤ベッドに、100mL／分の流量を持つ空気流を導入して、再生を開始した。再生温度（30〜50℃の増分）および空気流量（100〜250mL／分の増分）の両方を調節して、反応容器から排出される排ガス流二酸化硫黄の濃度が合理的に一貫して維持されるようにした。SO2レベルが著しく低下したとき、再生プロセスを停止し、ベッド全体にわたる多様な場所で再生吸着剤の複数のサンプルを採った。その後のXRF分析で、再生吸着剤は、平均して3.52重量パーセントの硫黄負荷を持つことが示され、またXRD分析では、酸硫化亜鉛およびケイ酸亜鉛（すなわち、吸着剤に有害な化合物）の平均混合量が10.1パーセントであることが明らかになった。
【００４０】
数値の範囲
本説明では、本発明に関連する一定のパラメーターを数量化するために数値範囲を使用する。数値範囲が提示されるとき、そうした範囲は、範囲の下限値を単に列挙する請求範囲の限定、また範囲の上限値を単に列挙する請求範囲の限定について文字通りの裏付けを提供するものとして解釈されるものと理解されるべきである。例えば、開示された数値範囲10〜100は、「10より大きい」（上限なし）と列挙された請求範囲および「100より小さい」（下限なし）と列挙された請求範囲についての文字通りの裏付けを提供する。
【００４１】
定義
本書で使用するとき、原文で「a」、「an」、「the」、および「the」という用語は、1つ以上を意味する。
本書で使用するとき、「および／または」（「and/or」）という用語は、2つ以上の項目のリストで用いられるとき、リストされた項目のどれか1つがそれ自体を使用できるか、またはリストされた項目の2つ以上の任意の組合せで使用できることを意味する。例えば、ある組成が、構成要素A、B、および／またはCを含むものとして記述された場合、その組成には、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AおよびBの組合せ、AおよびCの組合せ、BおよびCの組合せ、またはA、B、およびCの組合せが含まれうる。
【００４２】
本書で使用するとき、「構成される」（「comprising」、「comprises」、および「comprise」）という用語は、その用語の前に列挙した主題からその用語の後に列挙された単数または複数の要素に接続するために使用される非限定的な接続用語で、ここで移行用語の後に列挙された単数または複数の要素だけが、必ずしもその主題を構成する要素とは限らない。
【００４３】
本書で使用するとき、「含む」（「containing」、「contains」、および「contain」）という用語は、上記の「構成される」（「comprising」、「comprises」、および「comprise」）と同じ非限定的な意味を持つ。
【００４４】
本書で使用するとき、「含む」（「including」、「includes」、および「include」）という用語は、上記の「構成される」（「comprising」、「comprises」、および「comprise」）と同一の非限定的な意味を持つ。
【００４５】
本書で使用するとき、「持つ」（「having」、「has」、および「have」）という用語は、上記の「構成される」（「comprising」、「comprises」、および「comprise」）と同一の非限定的な意味を持つ。
【００４６】
本書で使用するとき、「含む」（「including」、「include」、および「included」）という用語は、上記の「構成される」（「comprising」、「comprises」、および「comprise」）と同一の非限定的な意味を持つ。
【００４７】
本書で使用するとき、「指示変数」（「indicator  variable」）とは、吸着剤再生の進行を判断するために監視する変数を意味する。
【００４８】
本書で使用するとき、「還元した原子価を持つプロモーター金属成分」（「reduced-valence  promoter  metal  component」）と言う用語は、その一般的な酸化状態にあるプロモーター金属成分の原子価よりも少ない原子価を持つプロモーター金属成分を意味する。
【００４９】
本書で使用するとき、「再生条件」（「regeneration  conditions」）と言う用語は、吸着した硫黄の少なくとも一部分を硫黄含有吸着剤から除去するために必要な条件を意味する。
【００５０】
本書で使用するとき、「再生効率」（「regeneration  efficiency」）と言う用語は、1つ以上の吸着した化合物を入って来る吸着剤から除去する再生ゾーンの能力を意味する。再生効率は、［（硫黄含有吸着剤の硫黄負荷×再生ゾーンに入って来る硫黄含有吸着剤の質量）−（再生した吸着剤の硫黄負荷×再生ゾーンから排出される再生吸着剤の質量）／（硫黄含有吸着剤の硫黄負荷×再生ゾーンに入って来る硫黄含有吸着剤の質量）］の式に従いパーセント値で表現できる。
【００５１】
本書で使用するとき、「吸着」（「sorb」）と言う用語は、任意のタイプまたは組合せの物理的および／または化学的な吸着および／または吸収を意味する。
【００５２】
本書で使用するとき、「吸着剤に有害な化合物」（「sorbent-damaging  compound」）と言う用語は、硫黄またはその他の汚染物質を流体流から除去する吸着剤の能力に有害な影響を与える、吸着剤の内部または表面に吸着された化合物を意味する。
【００５３】
本書で使用するとき、「標準状態」（「standard  conditions」）と言う用語は、1気圧の圧力および60°Fの温度を意味する。
【００５４】
本書で使用するとき、「標準ガスの時間当たり空間速度」（「standard  gas  hourly  space  velocity」）または「SGHSV」と言う用語は、標準状態で測定したガス流の毎時空間速度を意味する。
【００５５】
本書で使用するとき、「硫黄負荷」（「sulfur  loading」）と言う用語は、吸着剤上に吸着された硫黄の平均重量パーセントを意味する。
【００５６】
本書で使用するとき、「硫黄除去効率」（「sulfur  removal  efficiency」）と言う用語は、硫黄化合物またはその他の汚染物質を流入する流体流から除去する吸着剤の能力を意味する。硫黄除去効率は、パーセント値で表現される次の式：（流体流内の吸着ゾーンに流入する硫黄化合物の質量流量−流体流内の吸着ゾーンから排出される硫黄化合物の質量流量）／（供給流内の吸着ゾーンに入る硫黄化合物の質量流量）で計算できる。
【００５７】
請求の範囲は開示される実施態様に限定されない。
上記に記載した本発明の好ましい形態は、例証のみとして使用されるもので、本発明の範囲を限定的な意味で解釈するために使用されるべきではない。上記に記載した模範的な実施態様に対する修正は、本発明の精神から逸脱することなく、当業者によって容易に行うことができる。
【００５８】
発明者は、本書をもって、以下の請求項に記載した本発明を実質的に逸脱しないものの、その文字通りの範囲の外にある任意の装置に関しては、本発明の合理的に公正な範囲の判断および査定するための「均等論」に依存する意図を述べる。
【図１】
0005662162.tif 000006