(57)【要約】【解決手段】硫化鉄反応剤を使用して、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、嫌気性ガス、埋立地ガス、地熱ガス及び地熱液体等の気体流体流れ及び液体流体流れから酸素を除去する方法を開示する。好ましい実施例において、反応剤は、微細粉末状炭酸鉄、好ましくは硫化鉄を混合し、凝集し、形状形成することによって作製され、これを用いて、硫化水素等の硫黄化合物を含んだ炭化水素又は二酸化炭素流れから酸素を除去する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体流体又は液体流体から酸素を除去する方法であって、
主として鉄又は鉄化合物を含む反応剤を供給し、
反応剤を硫黄含有化合物と接触させることによって反応剤を予備硫化し、
硫化された吸収剤を流体と接触させることを含んでいる、方法。
【請求項２】
流体は、１又は２種以上の過剰の硫黄含有化合物を含んでおり、予備硫化は、鉄化合物を流体と接触させることによって行われる請求項１の方法。
【請求項３】
流体は、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、嫌気性ガス、埋立地ガス及び地熱流体から選択される請求項１の方法。
【請求項４】
１又は２種以上の硫黄含有化合物は硫化水素である請求項１の方法。
【請求項５】
プロセスは、周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項１の方法。
【請求項６】
酸素は、約１ｐｐｍ未満になるまで流体から除去される請求項１の方法。
【請求項７】
鉄又は鉄化合物は、炭酸鉄である請求項１の方法。
【請求項８】
１又は２種以上の硫黄含有化合物は硫化水素である請求項２の方法。
【請求項９】
流体は、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、嫌気性ガス、埋立地ガス及び地熱流体から選択される請求項８の方法。
【請求項１０】
プロセスは、周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項９の方法。
【請求項１１】
酸素は、約１ｐｐｍ未満になるまで流体から除去される請求項９の方法。
【請求項１２】
１又は２種以上の硫黄含有化合物の少なくとも一部は、流体から除去される請求項９の方法。
【請求項１３】
鉄又は鉄化合物は、菱鉄鉱である請求項９の方法。
【請求項１４】
反応剤は、菱鉄鉱約７０〜約１００重量％、セメント質バインダー約２〜約１０重量％から作られ、水分含量が約３重量％未満になるまで乾燥が施される請求項９の方法。
【請求項１５】
セメント質バインダーは、アルミン酸塩セメントである請求項１４の方法。
【請求項１６】
酸素は約１ｐｐｍ未満になるまで流体から除去され、プロセスは周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項１４の方法。
【請求項１７】
過剰の硫化水素を含んだ気体流体又は液体流体から酸素を除去する方法であって、主として炭酸鉄を含む反応剤を供給し、炭酸鉄を流体と接触させることを含んでいる、方法。
【請求項１８】
流体は、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、嫌気性ガス、埋立地ガス及び地熱流体から選択される請求項１７の方法。
【請求項１９】
プロセスは、周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項１７の方法。
【請求項２０】
酸素は、約１ｐｐｍ未満になるまで流体から除去される請求項１７の方法。
【請求項２１】
炭酸鉄は、菱鉄鉱である請求項１７の方法。
【請求項２２】
反応剤は、菱鉄鉱約７０〜約１００重量％、セメント質バインダー約２〜約１０重量％から作られ、水分含量が約３重量％未満になるまで乾燥が施される請求項１７の方法。
【請求項２３】
セメント質バインダーは、アルミン酸塩セメントである請求項２２の方法。
【請求項２４】
プロセスは周期的再生成を行なうことなく連続して行われる請求項２２の方法。
【請求項２５】
酸素は、約１ｐｐｍ未満になるまで流体から除去される請求項２２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜発明の分野＞
本発明は、反応剤組成物を使用して、様々な流体、特に液体又は気体の炭化水素及び二酸化炭素から、酸素を除去する方法に関する。この方法は、気体炭化水素流れ、軽質液体炭化水素流れ(例えば液体天然ガス(“ＮＧＬ”))、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス、二酸化炭素液体、嫌気性ガス、埋立地ガス、地熱ガス等から酸素を除去するのに特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
＜関連技術の説明＞
酸素は様々な気体及び液体の炭化水素流れ及び二酸化炭素流れの中に汚染物質(contaminant)として存在することがある。酸素は、酸素で汚染されている天然ガス田に由来する場合がある。また、酸素は気体の炭化水素流れを処理する過程で不可避的に入ることもしばしばある。この一例は、石炭層又は埋立地のガスのような低圧ガスの圧力を上昇させるためにコンプレッサーを用いるときである。酸素を含んだ少量の空気が、圧縮プロセス中に気体流れの中へ入り込むことがある。
【０００３】
天然ガス流れなどのような気体及び液体の炭化水素流れの中に酸素が存在すると、様々な問題を引き起こすことがある。酸素は、パイプラインや処理設備及び貯蔵設備における腐食の量と速度を増大させる。また、ガス流れのさらなる処理を妨げることもある。特に、酸素が存在すると、天然ガス流れから硫化水素を除去するのに用いられるアミン溶媒を分解する。このため、酸素を含んだ様々な炭化水素流れから硫化水素を除去することが困難となっている。これらの流れから硫化水素及び他の硫黄化合物を除去することについては、現在の環境法令及び規則における硫黄の厳しい規定に適合させねばならない。
【０００４】
実際、パイプライン会社の多くは高濃度の酸素が含まれる天然ガス流れの評価を下げたり、所定濃度より多くの酸素が含まれる天然ガス流れを承認することを拒否することさえある。パイプライン規格の多くは、天然ガスに含まれる酸素の含有量を１０ｐｐｍ未満に規定している。気体炭化水素流れに対して酸素除去システムを用いることは広く普及しておらず、天然ガス流れから低濃度の酸素を除去する経済的な手法が存在しない。多くの場合、多量の酸素を含んだ天然ガス流れを廃棄するか、又は他の流れと混ぜ合わせることで、パイプラインで要求される酸素含有量にまで低くすることが行われている。
【０００５】
気体及び液体の炭化水素流れは、かなりの量の硫黄化合物を含有していることもしばしばある。天然ガス流れのような気体炭化水素の流れにしばしば存在する様々な硫黄化合物には、硫化水素、メルカプタン、及びジメチルジスルフィドがある。排出基準及びパイプライン規定に適合させるために、これらの硫黄化合物は、炭化水素の流れから除去しなければならない。しかしながら、気体の流れに酸素が存在していると硫黄化合物の除去が妨げられる。それゆえ、気体炭化水素流れ、特に硫化水素などの硫黄含有化合物を含んだ炭化水素流れから、酸素を経済的に除去する手段が依然として要請されている。
【発明の概要】
【０００６】
＜発明の要旨＞
開示する方法は、気体及び液体の流体流れ(例えば、天然ガス、軽質炭化水素流れ、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス流れ、二酸化炭素の液体流れ、嫌気性ガス、埋立地ガス、地熱ガス及び地熱液体など)から酸素を除去するために、反応剤(reagent)を使用する方法である。硫黄含有化合物を含んだ炭化水素又は二酸化炭素の流れを、炭酸鉄(ferrous carbonate)を含む硫黄活性化反応剤(sulfur-activated reagent)と接触させることにより、前記流れに含まれる酸素量を低減する方法についても開示する。好ましい実施例において、前記反応剤は微粉状の炭酸鉄を混合し、凝集させ(agglomerating)、形状形成する(shaping)ことで作られる。なお、炭酸鉄は菱鉄鉱(siderite)が好ましく、硫化水素などの硫黄化合物を含んだ炭化水素又は二酸化炭素の流れから酸素を除去するのに用いられる。気体流れの中に、十分な量の硫化水素又は他の硫黄種が存在すると、硫化鉄(ferrous sulfide)を活性化させて連続的に再生成するので、酸素除去プロセスは連続して行われることができる。表面分析結果に基づいて、硫化水素などの硫黄含有種を酸化させて硫酸塩及び元素硫黄を生成することで、酸素は除去される。
【０００７】
本発明の一実施例において、硫黄含有化合物を含んだ気体、液体、又は気体・液体混合物の流れの中の酸素量を減少させるのに用いられる反応剤床(reagent bed)を開示する。反応剤床は、望ましくは、ペレット、プリル(prills)が密に分布した三次元配列、又は他の方法で調製された凝集体(aggregates)であり、炭酸鉄が約５０〜約１００重量％含まれ、最も好ましくはアルミン酸カルシウムセメント約２〜約１０重量％を含むバインダーを用いて凝集された菱鉄鉱粒体(９０％が１００メッシュを通過)の形態である。本発明の特に好ましい実施例では、吸収剤は、菱鉄鉱約９５重量％、アルミン酸カルシウムセメント約５重量が含まれる乾燥押出物(dried extrudates)を含んでいる。
【０００８】
本発明の他の実施例において、硫黄含有化合物を含んだ気体流れから酸素を除去する反応剤材料は、粒子状菱鉄鉱(９０％が１００メッシュを通過)約９４重量部、アルミン酸カルシウムセメント約６重量部及び水約２０重量部を混合すること、混合物を押出又は他の方法で成形する(compacting)こと、ペレット又はプリル等のより大きな粒子を生成すること、その後、反応剤を十分な時間をかけて乾燥すること、含水量を約３重量％未満、好ましくは約１〜２重量％にすることにより作られる。本発明の特に好ましい実施例において、反応剤ペレットは、直径約３／１６インチ、長さ約５／１６インチであり、乾燥は、温度約１２０°Ｆ、約４時間の条件で行われる。
【０００９】
本発明の他の実施例において、硫黄含有化合物を含む液体、気体、又は気体・液体混合の流れにおける酸素量の低減は、前記流れを、好ましくは粒子状菱鉄鉱の形態で、炭酸鉄を約７０〜約１００重量％含む粒体物質から本質的に構成される反応剤床を通過させることで行われる。吸収剤床(absorbent bed)は、最も好ましくは、炭酸鉄約７０〜約１００重量％と、反応剤を所望の物理的形状で所定期間保持するのに十分な量のバインダー(例えば、アルミン酸カルシウムセメント)とを含む複数のペレットを含んでいる。当該分野の専門家であれば、この明細書での開示を参照することにより、吸収剤床に必要な本発明の反応剤の量は、反応剤粒子の大きさ、反応剤床濃度、反応剤粒子の有効表面積、酸素吸収に利用される反応剤量、処理される気体流れ又は液体流れの中の硫黄含有化合物量、並びに、処理される気体流れ又は液体流れが反応剤床を通過するときの温度、圧力、速度及び滞留時間などの要因によって決まることは認識されるであろう。
。
【００１０】
＜望ましい実施例の説明＞
出願人は、液体流れ及び気体流れ、特に気体及び液体の炭化水素流れ及び二酸化炭素流れを、硫化鉄を含む反応剤と接触させれば、前記流れから酸素を除去することが可能であることを見出した。この方法は、前記流れを、硫化鉄を含む反応剤と接触させることで行なうことができるが、硫化鉄反応剤は、炭酸鉄を、硫黄含有化合物、特に硫化水素を含んだ流体(気体又は液体)と接触させることで、その場所で(in situ)生成されることが好ましい。
【００１１】
気体及び液体の炭化水素流れ(例えば、天然ガス流れ)には、硫化水素などの硫黄含有化合物が、それより少ない量の酸素と共に含まれている。硫化水素などの硫黄含有化合物を含んだ流れを、炭酸鉄反応剤と接触させると、炭酸鉄は硫化鉄に変化する。硫化鉄は、前記流れに存在する酸素を除去することができる。例えば、炭化水素流れのように、供給流れ(feed stream)の中に過剰の硫化水素が存在すると、硫化鉄が再生成されるので、プロセスは連続して行われる。残りの硫化水素と他の硫黄含有化合物は、下流にて、供給流れに含まれていた酸素に干渉されることなく除去されることができる。
【００１２】
いかなる機構にも限定されるものでないが、現在では、炭化水素ガス流れの中の硫化水素は炭酸鉄と反応して、硫化鉄を生成すると考えられている。生成した硫化鉄は、多段階プロセスを通じて気体炭化水素の供給流れの中の酸素及び追加の硫化水素と反応して、硫化鉄を再生成し、元素硫黄が生成される。現在のところ、流体中の酸素は、このプロセスの間に水に変換されると考えられている。追加の水は、流体流れに対して悪影響を及ぼさないと考えられるが、これは、少量の水は、大部分の炭化水素流体の中に既に存在していることと、流体流れの中の酸素量は一般的に少ないことによる。使用された反応剤の表面分析結果によると、硫酸塩がプロセス中の媒介物としての役割を果たし、鉄は還元・酸化サイクルを経ていると考えられる。
【００１３】
特に好ましい実施例において、硫化鉄の生成は、炭酸鉄を、硫化水素等の硫黄含有化合物を含んだ気体炭化水素流れと接触させることにより、その場所で(in situ)行われる。望ましい炭酸鉄源は菱鉄鉱である。菱鉄鉱は、炭酸鉄を主成分とし、通常は、カルシウム、マグネシウム又はマンガンが含まれている。本発明の組成物及び様々な方法に用いられる菱鉄鉱は、塊(chunks)状、粒子(granules)状、微粉末の形態で供給される。塊状で供給される場合は、使用前に、適当サイズの粒体又は粉末に小サイズ化することが好ましい。反応剤床に用いる場合、以下に記載する押出物、又は天然鉱石から得られた同等サイズの菱鉄鉱粒子が好ましい。菱鉄鉱が細かく砕かれた粉末状で供給される場合、粉末は、使用前に凝集され、押出し又は形状成形されることが好ましいが、これは、掘削泥水等の用途に使用される場合や、菱鉄鉱が粉末状体での使用が推奨される場合で、より大きな粒子とするための凝集処理を必要としない場合を除く。
【００１４】
なお、約２０重量％以下の水を菱鉄鉱の粉末に加えて混合するだけでも十分な凝集が行われる場合には、粉末状の菱鉄鉱を押出加工によって適当サイズのペレット又はストランド(atrands)にすることができる。これは、乾燥後に取り扱うと、砕け易くなるため、酸素除去のために硫黄含有液体又は気体を通過又は循環させる吸収床の使用条件に適合した粒子に容易に破壊されることができる。また、微細な炭酸鉄粉末を凝集させる際、有効な少量のバインダーを用いることが望ましいことがある。バインダーは、セメント質材料が最も好ましく、これについては後で説明する。
【００１５】
炭酸鉄を合成によって得ることはここでの開示から理解されることであるが、経済的理由からは、天然の菱鉄鉱鉱石で得られる炭酸鉄を用いることが好ましい。天然の菱鉄鉱は、バーモント、マサチューセッツ、コネティカット、ニューヨーク、ノースカロライナ、ペンシルバニア、オハイオ及びヨーロッパで産出されることが報告されている[Hawley's Condensed Chemical Dictionary(Twelfth Edition)]。
【００１６】
本発明の吸収剤床に有用な押出物は、菱鉄鉱粉末を、有効な少量(例えば、全体量の約５〜６重量％)のバインダーと混合することによって調製されることができる。なお、バインダーは、例えば、アルミン酸カルシウムセメントであるが、菱鉄鉱の硫黄又は硫黄含有化合物と反応する能力及び気体流れ又は液体流れから酸素を除去する能力を実質的に減じるものでなければ、他の同様に有効な材料を用いることができる。本発明で用いるのに好ましいアルミン酸カルシウムセメントは、バージニア州チェサピークのLafarge Aluminate社が商標名SECAR 41として市販している。本発明の特に好ましい実施例では、アルミン酸カルシウムセメント約６重量部を、菱鉄鉱粉末(９０％が１００メッシュを通過)約９４重量部に混ぜ込むことで、菱鉄鉱全体にセメントが分配される。
【００１７】
好ましくは、菱鉄鉱とセメントの混合物１００重量部につき、約２０重量部の水を固形物と混ぜ合わせることで、バインダーに水分を加えて、より大きな凝集体の形成を促進する。得られた凝集体は、所望の含水量になるまで乾燥する。最も好ましくは、菱鉄鉱、セメント及び水の混合物を押出加工した後、例えば回転式ペレタイザーを用いて細かく切り刻むか、他の方法で分割又は破壊することで、押出物を、直径約３／１６インチ、長さ約５／１６インチにする。上記の粉末から生成された押出物は、好ましくは、約１２０°Ｆの温度で約４時間乾燥が施される。必要な乾燥時間はペレットのサイズ及び面積、乾燥温度並びに周囲の空気湿度によって異なるが、凝集固形物の含水量は、乾燥段階で約３重量％未満、最も好ましくは約１〜約２重量％に減じられる。
【００１８】
押出加工以外のプロセスが用いられる場合、水の量を変えることが必要になることがある。例えば、菱鉄鉱とセメントの混合物をペレットに加工するのに、カリフォルニアペレットミルを使用するときは、混合物１００重量部につき水約１０〜１２重量部が用いられる。このプロセスに用いることができるペレット又は粒子を生成するのに、水の使用量がもっと多い他の製造技術や、水の使用量がもっと少ない(全く使用しないこともある)他の製造技術が知れられている。
【００１９】
ここに開示した反応剤及び方法は、天然ガス、軽質炭化水素流れ(例えばＮＧＬ)、原油、酸性ガス混合物、二酸化炭素ガス流れ、二酸化炭素液体流れ、嫌気性ガス、埋立地ガス、地熱ガス及び地熱液体、その他の硫黄含有流れから酸素を吸収するのに特に有用である。円筒形タワー等の容器内には本発明のペレット又は粒子状の反応剤床が配備されており、多くの用途では、処理される硫黄含有流体は反応剤床を通される。反応剤床に必要な反応剤の量は、供給流体中における硫黄及び酸素含有量、反応剤の粒子サイズ、反応剤床の密度、反応剤粒子の有効表面積、硫黄含有化合物との反応に利用される反応剤中の炭酸鉄量、並びに、反応剤床を通るときに処理される気体流れ又は液体流れの温度、圧力、速度及び滞留時間などの多くの要因によって決められる。
【００２０】
約１／１６〜約１／４インチ寸法の押出物は、本発明の反応剤への使用に特に好ましい形態であるが、適当サイズの粒子の調製は、塊状の菱鉄鉱をハンマーミルの中で粉砕するか、又は当業者に広く知られた市販の他の装置を用いて粉砕して、望ましくは約５／１６インチを超えない範囲の適当な粒子サイズにスクリーニングすることによって行われることは理解されるであろう。同様に、出発物質が菱鉄鉱粉末か又は合成によって作られた炭酸鉄粉末である場合、様々な硫黄除去プロセスで用いる粉末を凝集又は緻密化する(densifying)のに押出加工以外の他の手段を用いることもできる。この他の手段として、例えば液圧作動プレス又は他の圧密装置(compaction devices)が挙げられる。多くの場合、個々の鉱物粒子からより大きな固体への凝集を促進するのに、好ましくは、少量の有効量のバインダーと水が、粉末状の菱鉄鉱又は炭酸鉄に加えられるが、バインダーが反応剤の有効表面積を大きく減少させないようにすべきである。
【００２１】
＜代表的な菱鉄鉱の分析＞
加工後の菱鉄鉱組成物は、かさ密度が１１０ポンド／立方フィート、比重が３.６３、９０％が１００メッシュを通過する粒子サイズであり、分析結果は次のとおりである。
Ｆｅ(元素として)  ４３.００重量％
ＦｅＣＯ3         ８６.８７重量％
ＳｉＯ2             ５.５０重量％
Ａｌ2Ｏ3            １.３０重量％
ＣａＯ              ０.５６重量％
ＭｇＯ              ０.５３重量％
Ｓ                  ０.４０重量％
Ｍｎ                ０.３５重量％
Ｃｕ                ０.３０重量％
Ｃｏ                ０.０２重量％
Ｃｄ                ０.００４１重量％
Ｐｂ                ０.０００１重量％
Ａｓ                ０.００００５重量％
Ｓｂ                ０.００００５重量％
Ｆｅ2Ｏ3            ＜１.０重量％
【００２２】
＜試料Ａ＞
本発明方法の実用性を調べるために、微粉化された菱鉄鉱(９０％が１００メッシュを通過)９４重量部を、アルミン酸カルシウムセメント６重量部と混合した。菱鉄鉱とセメントの混合物に水約２０重量部を混合し、該混合物を押出加工して、直径約３／１６インチ、長さ約１／４インチの複数の押出品を生成した。これら押出品は、１２０°Ｆで４時間乾燥を行なった。その結果、含水量は約１〜２重量％である。
【００２３】
炭酸鉄反応剤は黒くなったが、これは、硫黄の除去中に炭酸鉄表面に硫化鉄が生成したためと考えられている。硫化鉄を、酸素源(即ち、空気)と硫黄源(即ち、硫化水素)と接触させると、硫化鉄を再生成することができる。硫化鉄の生成と炭酸鉄の再生成は、本願の出願に係る係属中の米国特許出願第１１／２２８７１３号及びＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０６／０３５９１１においても示されている。あるいはまた、生成された硫化鉄を用いることで、流体中に存在する酸素が少量でも除去することができる。
【００２４】
上記のように調製した炭酸鉄反応剤材料の有用性、並びに炭酸鉄を酸素除去のための硫化水素の如き硫黄含有化合物を含んだ気体流れ及び液体流れと接触することで生成される硫化鉄の有用性については、以下に示す実施例を参照してさらに説明する。なお、以下の実施例において、硫化水素の濃度は体積％であり、酸素含有量は１００万分の１体積部(ＰＰＭＶ)である。
【００２５】
＜実験例１＞
酸素と硫化水素で汚染されたメタンの流れは、典型的天然ガス流れをシミュレートしたもので、過剰空気と共に、試料Ａに基づいて調製された複数の炭酸鉄反応剤押出品が入れられた試験用処理床(直径２インチ、高さ８−１０インチ)を通過させた。処理床に投入された流体流れは、速度を標準状態の立方フィート／時間(ＳＣＦＨ)、温度を華氏温度、圧力をポンド／平方インチゲージ(ＰＳＩＧ)で測定した。試験結果は表１に示されている。
【表１】
2011502040.tif 000002
【００２６】
表１の結果に示されるように、炭酸鉄は、過剰の硫化水素を含んだ流体流れから酸素を除去するのに用いることができる。上述したように、炭酸鉄は、流体流れの中の硫化水素との反応により、その場所で(in situ)硫化鉄に変換される。変換された硫化鉄は、触媒作用により、流体流れから酸素及び少量の追加硫黄を除去すると考えられる。元素硫黄は反応産物として検出される。酸素は水に変換されると考えられる。水は、流体のその後の処理に干渉することなく、下流にて所望限度まで容易に除去されることができる。表１の結果から明らかなように、このプロセスには高温及び／又は高圧を用いる必要はなく、比較的穏和な条件でも有効である。また、酸素の除去時、酸素が１体積％(即ち、10,000ppm)という比較的高濃度でが存在するときでも有効である。
【００２７】
＜実験例２＞
天然ガスは、ウェルヘッドに集められて、標準のコンプレッサーシステムを用いて圧縮される。圧縮ガスの一部は圧縮ガスラインから分離され、コンプレッサーを出て、直径２インチ、高さ１２インチの垂直式処理床を通過する。圧縮ガスの残部は、通常とおり、パイプラインを経て精製又は処理施設へと送られる。しかしながら、気体流れの中の硫黄が容認し難いほど高濃度である場合、また気体流れ中の硫黄が酸素の存在によって除去されなかった場合、特定の流れは試験期間中に廃棄物として焼却処分した。
【００２８】
処理床は、上記試料Ａに基づいて調製された反応剤(約０.０２１８立方フィート)が充満満している。供給流れは、反応剤の再生成も取換えも６日間行なわない処理床を通過させた。試料の採取は、試料１〜３は試験の初日、試料４は２日目、試料５〜７は３日目、試料８〜９は４日目、試料１０〜１２は５日目、試料１３〜１９は６日目に行なった。硫化水素と酸素の濃度は、クロマトグラフィーを用いて測定した。高濃度の硫化水素は酸素濃度測定用検出器に影響を及ぼすため、酸素含有量を分析する前に、試料をこすって硫化水素を洗い落とした。この作業が測定結果に影響しないことを確認するために、試料１６〜１９の分析は、こすって洗い落とすことなく行なった。試料１６〜１９の結果と、同日に採取した試料１３〜１５との比較から明らかなように、試料から硫化水素の洗い落としを行なっても、試料中に検出される酸素量には測定できる程度の影響はなかった。これらの試験結果は表２に示されている。Ｎ／Ｄは、特定のパラメータがその特定の試料に対して測定されなかったことを示している。
【表２】
2011502040.tif 000003
【００２９】
表２の結果から明らかなように、この明細書に開示した反応剤及び方法は、気体の炭化水素流れから酸素を除去するのに非常に効果的である。短期間の調節の後、生成流体流れ中の酸素含有量は、供給流れの酸素含有量(約４ｐｐｍ〜７８ｐｐｍ超の範囲)の如何に拘わらず、約１ｐｐｍのままであった。試験初日に流体生成物の酸素量が高かったのは、炭酸鉄が、流体中の硫化水素との反応によって硫化鉄に変換されるプロセスの途中だったためと考えられる。このプロセスは、反応剤表面での炭酸鉄の反応だけでなく、硫化鉄の反応剤内部への移動も含んでいる。最初の日に採取した第１の３試料では、流体から除去された有意量の硫化水素は、この調整プロセスが行われたことを示している。２日目以降では、このプロセスで流体から除去する酸素は極く微量で、硫黄の除去量は１重量％未満であり、最終的には、使用した分析技術に基づいて測定可能な量より減少する。このことは、反応剤の大部分が硫化鉄に変換されたこと、また、硫化鉄を再生成するのに必要な硫黄の量は、酸素量が７８ｐｐｍ未満の場合、１重量％よりもはるかに少ないことを表していると考えられる。硫化水素の測定結果に示されるように、流体流れに有意量の硫黄含有化合物が残存するが、これは問題とならない。その理由は、一旦流体から酸素が除去されると、硫化水素及び他の硫黄化合物を除去する方法は数多く知られているからである。例えば、周期的に再び生成される次なる炭酸鉄床は、出願人に係る前述の同時係属中出願にて記載されているように、残りの硫黄含有化合物を除去するのに用いられることができる。
【００３０】
表２の結果に示されるように、酸素の除去は周囲温度又はその近傍温度で行なうことができ、高温又は高圧を必要としない。むしろ、酸素の除去プロセスは、気体炭化水素流体がパイプラインを通り精製又は処理プラントへ輸送するのに必要な高圧に圧縮された後の比較的穏和な条件で行なうことができる。これにより、酸素の炭化水素流体からの除去を経済的に行なうことができる。高圧を用いることは有利であるかもしれないが、高圧下では流体中の酸素の腐食性が高くなるから、より重大な問題を引き起こす。その上、流体の圧力が増大するとコンプレッサーからさらなる酸素が取り込まれる結果となる。それゆえ、方法が実施される圧力は、流体が後で輸送されるときの圧力が好ましく、流体から酸素を除去した後、加圧されないように処理することが好ましい。なお、方法は、より高温で実施することもできるが、約２００°Ｆを超えると炭酸鉄は分解し始めるため、プロセスに悪影響を及ぼすことになる。今のところ、開示されたプロセスは、これらパラメータの変更と関連する追加の費用及び設備を回避するために、流体が輸送又は他の処理に供される温度及び圧力で行なうことが好ましい。
【００３１】
プロセスはまた、硫化水素の過剰存在下で連続的であることも示されている。硫化鉄吸収剤が触媒的に作用して、酸素除去を連続するための周期的な再生成又は置換を必要としないという事実は、開示された方法のさらなる利点である。鉄から硫化鉄への再変換では、硫化水素などの硫黄含有化合物が、除去される必要のある酸素より多く存在する限り、再生成又は活性化させるステップは別途行なう必要はない。
【００３２】
具体的実施例に関する上記説明は、例示のみを目的としており、いかなる場合でも限定することを意図するものではない。望ましい実施例に他の変更及び改良を加えられることは、当業者であれば、本開示内容により明らかであろう。ここに開示した発明の範囲は、発明者が法的権利を有する特許請求の範囲の最も広義な解釈によってのみ制限される。
【国際調査報告】
2011502040.tif 000004