(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス混合物から硫化水素を除去するアルカノールアミン水溶液であって
（ｉ）式：
Ｒ１Ｒ２ＮＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＨ
を有し、式中、Ｒ１及びＲ２は独立に、メチル、エチル、プロピル、又はイソプロピル基を表すアミノ化合物と、
（ｉｉ）０．１〜１０重量パーセントの８以下のｐＫａを有する酸、又は水性溶媒中で８以下のｐＫａを有する酸を形成することが可能な酸形成物質と、
（ｉｉｉ）任意選択的な０．１〜２５重量パーセントの（ｉ）とは異なった一つ又は複数の追加のアミノ化合物と、
（ｉｖ）任意選択的な１〜５０重量パーセントの物理溶媒と、
からなり、前記水溶液中において前記（ｉ）アミノ化合物および水が残余であり、そして
重量パーセントが前記アルカノールアミン水溶液の全重量を基準とする、水溶液。
【請求項２】
請求項１に記載のアルカノールアミン水溶液であって、
前記（ｉｉｉ）追加のアミノ化合物をさらに含み、前記追加のアミノ化合物が、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン（トリエタノールアミン、ＴＥＡ）；トリス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（トリイソプロパノール）；トリブタノールアミン；ビス（２−ヒドロキシエチル）メチルアミン（メチルジエタノールアミン、ＭＤＥＡ）；２−ジエチルアミノエタノール（ジエチルエタノールアミン、ＤＥＥＡ）；２−ジメチルアミノエタノール（ジメチルエタノールアミン、ＤＭＥＡ）；３−ジメチルアミノ−１−プロパノール；３−ジエチルアミノ−１−プロパノール；２−ジイソプロピルアミノエタノール（ＤＩＥＡ）；Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）；ジエタノールアミン（ＤＥＡ）；２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）エタノール；２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール；又は２−アミノ−２−メチルプロパノール（ＡＭＰ）、２−（２−アミノ−エトキシ）エタノールからなる群から選択される水溶液。
【請求項３】
前記アミノ化合物（ｉ）が、３−（ジメチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、又は３−（ジエチルアミノ）−１，２−プロパンジオールである、請求項１に記載のアルカノールアミン水溶液。
【請求項４】
前記酸が、リン酸、硫酸、ホウ酸、ギ酸、塩酸である、請求項１に記載のアルカノールアミン水溶液。
【請求項５】
請求項１に記載のアルカノールアミン水溶液であって、さらに
前記（ｉｖ）物理溶媒
を含む、水溶液。
【請求項６】
前記物理溶媒（ｉｖ）が、シクロテトラメチレンスルホン、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン、Ｎ−ホルミルモルフォリン、Ｎ−アセチルモルフォリン、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、又はそれらの混合物からなる群から選択される、請求項５に記載のアルカノールアミン水溶液。
【請求項７】
硫化水素を含むガス混合物から硫化水素を除去する処理方法であって、前記ガス混合物を、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアルカノールアミン水溶液と接触させるステップを含む処理方法。
【請求項８】
前記アルカノールアミン水溶液の温度が、６０℃（１４０°Ｆ）以上である、請求項７に記載の処理方法。
【請求項９】
前記アルカノールアミン水溶液を水蒸気ストリッピングするステップをさらに含み、硫化水素の希薄なアルカノールアミン水溶液を形成して、前記接触させるステップで使用可能とする、請求項７〜８のいずれか一項に記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、酸又は酸形成物質、及びアルカノールアミン、好ましくは３−（ジメチルアミノ）−１，２−プロパンジオールの水溶液を含む組成物、並びに、前記水性組成物を用いて、酸性ガス、例えばＣＯ２、ＣＯＳ、及びＨ２Ｓをガス混合物から、好ましくは、水溶液が高温であるという条件の下でＨ２Ｓをガス混合物から除去する工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
天然ガス貯留層、石油、又は石炭に由来する流動する流れはしばしば、顕著な量の酸性ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、二酸化硫黄（ＳＯ２）、二硫化炭素（ＣＳ２）、シアン化水素（ＨＣＮ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、又はメルカプタンを、不純物として含有している。前記流動する流れは、ガス、液体、又はそれらの混合物、例えば、天然ガス、製油所ガス、シェールの熱分解から生じる炭化水素ガス、合成ガス等のガス、若しくは液化石油ガス（ＬＰＧ）、及び液体天然ガス（ＮＧＬ）等の液体であることがある。
【０００３】
酸性ガスを除去する様々な組成物及び工程が知られており、文献に記載されている。アミン水溶液を用いてガス混合物を処理し、これらの酸性ガスを除去することは、周知である。典型的には、アミン水溶液は、酸性ガスを含むガス混合物に、吸収塔において低温高圧で向流として接触する。アミン水溶液は一般に、アルカノールアミン、例えばトリエタノールアミン（ＴＥＡ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）、又は２−（２−アミノエトキシ）エタノール（時としてジグリコールアミン、又はＤＧＡと称される）を含有する。いくつかの場合では、促進剤が、アルカノールアミン、例えばピペラジン、及びＭＤＥＡと組み合わせて使用され、このことは、米国特許第４，３３６，２３３号；同第４，９９７，６３０号；及び同第６，３３７，０５９号に開示されており、これらの特許文献はすべて、その全体が参照により本明細書に援用される。代わりに欧州特許第０１３４９４８号には、酸を、選ばれたアルカリ性物質、例えばＭＤＥＡと混合して、酸性ガス除去を促進させることが開示されている。しかしながら、欧州特許第０１３４９４８号では、酸性ガスの除去を増加させるには、酸と混合されたアルカリ性物質の選ばれた種類のみが、アルカリ性水溶液中で使用可能であることが教示されている。
【０００４】
三級アミン、例えば３−ジメチルアミノ−１，２−プロパンジオール（ＤＭＡＰＤ）が、ＣＯ２をガス混合物から除去するのに有効であることが示されており、米国特許第５，７３６，１１６号を見られたい。さらには、具体的な工程、例えば、ギルボトール（Ｇｉｒｂｏｔｏｌ）工程では、三級アミンが、Ｈ２Ｓの除去において有効であることが示されているが、高温では能力低下を示しており、例えば、“Ｏｒｇａｎｉｃ  Ａｍｉｎｅｓ−Ｇｉｒｂｏｔｏｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ”，  Ｂｏｔｔｏｍｓ，  Ｒ．Ｒ．，  Ｔｈｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，  ｖｏｌｕｍｅ  ３，  Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，  １９３８，  ｐｐ  １８１０−１８１５を見られたい。
【０００５】
上の化合物は有効ではあるが、それぞれ、用途の普遍性が損なわれているという限界がある。特に、Ｈ２Ｓをガス混合物から除去するアルカノールアミン、及び／又は、高温、例えば１４０°Ｆ以上で使用される場合に、商業的に実現可能な能力で効率的に酸性ガスを除去するアルカノールアミン水溶液を含む、水性組成物を有することが望ましい。
【０００６】
従って、硫化水素をガス混合物から除去する、及び／又は高い運転温度で酸性ガスを除去するのに有効なアルカノールアミン水溶液、及び前記溶液を使用する方法の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、アルカノールアミン水溶液組成物、及び、前記アルカノールアミン水溶液組成物を用いて酸性ガスを除去する、好ましくは、前記酸性ガスを含むガス混合物との接触を通じて硫化水素を除去する工程であり、好ましくはアルカノールアミン水溶液の温度は、１４０°Ｆ以上であり、前記組成物は、（ｉ）好ましくは０．１〜７５重量パーセントの量の、一般式：
Ｒ１Ｒ２ＮＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＨ                （１）
を有するアミノ化合物であって、式中、Ｒ１及びＲ２は独立に、１〜３個の炭素原子の低級アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、及びイソプロピル基を表し、さらに好ましいＲ１及びＲ２基としては、メチル及びエチル基が挙げられ、特に好ましいアミノ化合物としては、Ｒ１及びＲ２が両方ともメチル基である３−ジメチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、及び、Ｒ１及びＲ２が両方ともエチル基である３−ジエチルアミノ）−１，２−プロパンジオールが挙げられる、アミノ化合物と；（ｉｉ）酸又は酸形成物質であって、好ましくは０．１〜２５重量パーセントの量で、例えば、８以下、好ましくは７以下、より好ましくは６以下のｐＫａを有する有機又は無機酸である、酸又は酸形成物質と；（ｉｉｉ）一つ又は複数の添加アミノ化合物であって、好ましくは０〜７５重量パーセントの量で、本明細書に記載の上の（ｉ）のアミノ化合物とは異なっており、好ましくは一つ又は複数の三級アミノ基を含む、添加アミノ化合物と、さらに（ｉｖ）随意に、物理溶媒であって、好ましくはシクロテトラメチレンスルホン、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン、Ｎ−ホルミルモルフォリン、Ｎ−アセチルモルフォリン、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、又はそれらの混合物から選択される物理溶媒と、を含む。
【０００８】
ここで、重量パーセントはアルカノールアミン水溶液の全重量を基準としている。
【０００９】
本発明の一実施形態では、アミノ化合物（ｉ）は、好ましくは３−（ジメチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、又は３−（ジエチルアミノ）−１，２−プロパンジオールである。
【００１０】
本発明の一実施形態では、酸（ｉｉ）は、好ましくは、リン酸、硫酸、ホウ酸、ギ酸、又は塩酸である。
【００１１】
本発明の一実施形態では、工程はさらに、アルカノールアミン水溶液を水蒸気ストリッピングするステップを含み、硫化水素の希薄なアルカノールアミン水溶液を形成するようにして、これを前記接触ステップにおいて使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の吸収工程のプロセスフロー概略図を例示する。
【図２】吸収剤の循環速度に対してプロットされた、清浄化されたガス混合物中のＨ２Ｓ濃度である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の詳細な記載
本発明の水性溶媒は、アルカノールアミン化合物、及び酸又は酸形成物質を含むアミン水溶液である。本発明のアルカノールアミン水溶液中で有用なアミノ化合物は、一般式：
【００１４】
Ｒ１Ｒ２ＮＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＨ                    （１）
を有し、Ｒ１及びＲ２は独立に、１〜３個の炭素原子の低級アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、及びイソプロピル基を表す。さらに好ましいＲ１及びＲ２基としては、メチル及びエチル基が挙げられる。特に好ましいアミノ化合物としては、Ｒ１及びＲ２が両方ともメチル基である３−（ジメチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、並びに、Ｒ１及びＲ２が両方ともエチル基である３−（ジエチルアミノ）−１，２−プロパンジオールが挙げられる。
【００１５】
本発明のアルカノールアミン水溶液は、アルカノールアミンを、０．１重量パーセント以上、好ましくは５重量パーセント以上、より好ましくは１０重量パーセント以上、さらに好ましくは２０重量パーセント以上の量で含有し、重量パーセントは、水溶液の全重量を基準にしている。本発明のアルカノールアミン水溶液は、アルカノールアミンを、７５重量パーセント以下、好ましくは６５重量パーセント以下、より好ましくは５５重量パーセント以下、さらに好ましくは５０重量パーセント以下の量で含み、重量パーセントは、水溶液の全重量を基準にしている。
【００１６】
本発明において使用できる好適な酸又は酸形成物質は、強酸を特徴とすることができ、この強酸は、ｐＫａが８以下、好ましくは７以下、より好ましくは６以下である任意の有機又は無機酸を含む。使用可能な酸には、低い腐食効果のため好ましいリン含有酸、リン酸、ホウ酸、塩酸、硫酸、ホウ酸、亜硫酸、亜硝酸、ピロリン酸、亜テルル（ｔｅｌｕｒｏｕｓ）酸等が挙げられる。また、好適な酸として挙げられるものは、有機酸、例えば酢酸、ギ酸、アジピン酸、安息香酸、ｎ−酪酸、クロロ酢酸、クエン酸、グルタル酸、乳酸、マロン酸、シュウ酸、ｏ−フタル酸、コハク酸、ｏ−トルイル酸等である。加えて、水との接触時に酸を形成することが可能な酸形成物質を使用することができる。本発明において有用なそのような酸形成物質から形成される酸は、ｐＫａが８以下、好ましくは７以下、より好ましくは６以下である。好適な酸形成物質は、二酸化硫黄である。
【００１７】
本発明のアルカノールアミン水溶液は、酸及び／又は酸形成物質を、０．１重量パーセント以上、好ましくは０．５重量パーセント以上、より好ましくは１重量パーセント以上の量で含有し、重量パーセントは、水溶液の全重量を基準にしている。本発明のアルカノールアミン水溶液は、酸又は酸形成物質を、２５重量パーセント以下、好ましくは１０重量パーセント以下、より好ましくは５重量パーセント以下、そしてさらに好ましくは２．５重量パーセント以下の量で含有し、重量パーセントは、水溶液の全重量を基準にしている。
【００１８】
本発明の水性吸収剤組成物は、随意に一つ又は複数の添加アミノ化合物を含有してもよい。好ましくは、添加アミノ化合物は、異なった、すなわち本明細書の上の式（１）により記述されない第２のアルカノールアミン、例えば、トリス（２−ヒドロキシエチル）アミン（トリエタノールアミン、ＴＥＡ）；トリス（２−ヒドロキシプロピル）アミン（トリイソプロパノール）；トリブタノールアミン；ビス（２−ヒドロキシエチル）メチルアミン（メチルジエタノールアミン、ＭＤＥＡ）；２−ジエチルアミノエタノール（ジエチルエタノールアミン、ＤＥＥＡ）；２−ジメチルアミノエタノール（ジメチルエタノールアミン、ＤＭＥＡ）；３−ジメチルアミノ−１−プロパノール；３−ジエチルアミノ−１−プロパノール；２−ジイソプロピルアミノエタノール（ＤＩＥＡ）；Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）メチルアミン（メチルジイソプロパノールアミン、ＭＤＩＰＡ）；Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン（ジヒドロキシエチルピペラジン、ＤｉＨＥＰ）；ジエタノールアミン（ＤＥＡ）；２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）エタノール；２−（ｔｅｒｔ−ブチルアミノエトキシ）エタノール；又は２−アミノ−２−メチルプロパノール（ＡＭＰ）、２−（２−アミノ−エトキシ）エタノールである。
【００１９】
好ましい添加アミノ化合物は、一つ又は複数の三級アミノ基を含む。
【００２０】
好ましくは、添加アミノ化合物は、一つ又は複数の立体障害アミノ基を有する。１−ヒドロキシエチル−４−ピリジニルピペラジン（ｐｙｒｉｄｎｌｙｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ）化合物、及び一つ又は複数の立体障害アミノ基を有するアミンを含む水性吸収組成物は、Ｈ２Ｓの除去に特に好適である。
【００２１】
もし存在するのであれば、アルカノールアミン水溶液中の随意のアミノ化合物の量は、アルカノールアミン水溶液の全重量に基づき、０．１重量パーセント以上、好ましくは１重量パーセント以上、より好ましくは５重量パーセント以上の範囲にあってもよい。もし存在するのであれば、アルカノールアミン水液中の随意のアミノ化合物の量は、アルカノールアミン水溶液の全重量に基づき、７５重量パーセント以下、好ましくは５０重量パーセント以下、より好ましく２５重量パーセント以下の範囲にあってもよい。
【００２２】
ガス混合物からＨ２Ｓを除去するためには、処理すべきガスと接触させるアルカノールアミン水溶液の温度は、１２０°Ｆ以上、好ましくは１３０°Ｆ以上、より好ましくは１４０°Ｆ以上、そしてさらに好ましくは１５０°Ｆ以上である。
【００２３】
アミノ化合物及び酸に加えて、アルカノールアミン水溶液は、周知のとおりに実施される流動処理で使用される、一つ又は複数のその他の化合物を含んでいてもよい。随意に提供される例示化合物は、以下の一つ又は複数を含んでいてもよく、それらは：消泡剤；物理溶媒、例えば、グリコール並びにモノ−及びジ−エーテル、又はそれらのエステル、脂肪族酸アミド、Ｎ−アルキル化ピロリドン、スルホン、スルホキシド等；抗酸化剤；腐食防止剤；膜形成物質；キレート剤、例えば金属；ｐＨ調整剤、例えばアルカリ化合物；等であるが、これらに限定はされない。これらの随意の成分の量は、決定的に重要というわけではないが、既知の実施に従った有効量で提供され得る。
【００２４】
アミノ化合物、酸、及び、流動処理に使用される随意の一つ又は複数のその他の化合物に加え、アルカノールアミン水溶液は、物理溶媒を含んでいてもよい。好ましくは、シクロテトラメチレンスルホン（ＳＵＬＦＯＬＡＮＥの商標で購入可能）、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル（ＳＥＬＥＸＯＬの商標でダウケミカル社（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から購入可能）、及びトリエチレングリコールモノメチルエーテル（ダウケミカル社のＴＧＭＥ、又はＭＥＴＨＯＸＹＴＲＩＧＬＹＣＯＬ）、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン、Ｎ−ホルミルモルフォリン、Ｎ−アセチルモルフォリン、又はそれらの混合物等の溶媒である。
【００２５】
もし存在するのであれば、アルカノールアミン水溶液中の物理溶媒の量は、アルカノールアミン水溶液の全重量を基準にして、１重量パーセント以上、好ましくは５重量パーセント以上、より好ましくは１０重量パーセント以上の量で存在してもよい。もし存在するのであれば、アルカノールアミン水溶液中の物理溶媒の量は、アルカノールアミン水溶液の全重量を基準にして、７５重量パーセント以下、好ましくは６５重量パーセント以下、より好ましくは５０重量パーセント以下の量で存在してもよい。
【００２６】
本明細書に記載の本発明は、石油化学製品の、及びエネルギーの産業に多大な応用があるものである。例えば、本発明は、石油精製所における、流動する流れ、ガス、液体、又は混合物の処理、酸性ガスの処理、石炭水蒸気ガスの処理、有害なスタック排気の処理、ランドフィールドガス（ｌａｎｄ  ｆｉｅｌｄｇａｓｓｅｓ）の処理、及び人間の安全性に対して有害な排気を取り扱う一連の新規装置に使用することができる。
【００２７】
本発明の工程により処理されることになる流動する流れは、Ｈ２Ｓを含む酸性のガス混合物を含有し、随意にその他のガス、例えばＣＯ２、Ｎ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｈ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、ＮＨ３、Ｏ２、メルカプタン等を含んでいてもよい。しばしばそのようなガス混合物は、燃焼ガス、製油所ガス、都市ガス、天然ガス、合成ガス、排ガス、水性ガス、プロパン、プロピレン、重質炭化水素ガス等に見い出される。本明細書のアルカノールアミン水溶液が特に有効なのは、流動する流れが、例えば、シェール油蒸留ガス、石炭から得られた、若しくは、空気／水蒸気若しくは酸素／水蒸気熱転換を用いて重質残油をさらに低分子量の液体及びガスにする重質油のガス化から得られた、又は硫黄プラント排ガスの浄化運転において得られたガス混合物である場合である。
【００２８】
本発明の工程は、好ましくは、Ｈ２Ｓを含むガスの流れからＨ２Ｓを、随意に一つ又は複数のその他の酸性ガス不純物、例えばＣＯ２、Ｎ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｈ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、ＮＨ３、Ｏ２、及び／又はメルカプタンの存在下で除去するのに使用する。しかしながら、本発明は、Ｈ２Ｓ、並びにＣＯ２、Ｎ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｈ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、ＣＯＳ、ＨＣＮ、ＮＨ３、Ｏ２、及び／又はメルカプタンの一つ又は複数を、Ｈ２Ｓ、並びにＣＯ２、ＳＯ２、ＣＳ２、ＨＣＮ、ＣＯＳ、及び／又はメルカプタンの一つ又は複数を含むガスの流れから除去するのに使用してもよい。
【００２９】
本発明の吸収ステップは概して、流動する流れ、好ましくはガス混合物を、アルカノールアミン水溶液と、任意の好適な、例えば、代表的な吸収工程の接触容器中で接触させることを含んでおり、参照により本明細書においてその全体が援用される、米国特許第５，７３６，１１５号、及び第６，３３７，０５９号を見られたい。そのような工程において、Ｈ２Ｓ、並びに随意に、Ｈ２Ｓが除去されるもととなるＣＯ２及び／又はその他の不純物を含有する流動する流れを、アルカノールアミン水溶液と、従来の手段、例えば環若しくはふるい板を備えた塔若しくは容器、又は気泡反応器等を用いて、緊密に接触させてもよい。
【００３０】
本発明を実施する典型的な様式では、吸収ステップは、流動する流れを吸収塔の下部に供給する一方、新鮮なアルカノールアミン水溶液を、塔の上部領域に供給することによって実行される。流動する流れは、Ｈ２Ｓを大部分除かれて、塔の上部から出現し（これは時として、処理された、又は浄化されたガスと称される）、充填されたアルカノールアミン水溶液は、吸収されたＨ２Ｓを含有し、塔の底又はその近傍から脱する。好ましくは、吸収ステップの最中の吸収剤組成物の吸入口での温度は、１２０°Ｆ〜２１０°Ｆ、そしてより好ましくは１４０°Ｆ〜２００°Ｆの範囲にある。圧力は、広範囲に変化してもよく；許容できる圧力は、吸収器中、単位平方インチあたり５〜２，０００ポンド（ｐｓｉ）、好ましくは２０〜１，５００ｐｓｉ、そして最も好ましくは２５〜１，０００ｐｓｉである。接触は、Ｈ２Ｓが好ましくは溶液によって吸収されるような条件下で生じる。吸収条件、及び装置の設計は、吸収器でのアルカノールアミン水溶液の滞留時間を最小限にしてＣＯ２の捕捉を低減させると同時に、水性吸収剤組成物を伴う流動する流れが充分な滞留時間を維持し、最大限の量のＨ２Ｓガスを吸収するようになされる。低分圧の流動する流れ、例えば熱転換工程を受けたものは、同一吸収条件下で、より高分圧の流動する流れ、例えばシェール油蒸留ガスよりも、必要なアルカノールアミン水溶液が少ない。
【００３１】
工程のＨ２Ｓ除去段階の典型的な手順は、Ｈ２Ｓ及びＣＯ２を含有するガス混合物を、カラム中でアミノ化合物のアルカノールアミン水溶液と向流接触させることにより、Ｈ２Ｓを吸収させること含み、カラムの有する複数のトレイは、少なくとも１２０°Ｆの温度、そして少なくとも毎秒０．３フィートのガス速度（ｆｔ／ｓｅｃ、「活性な」、すなわち通気させたトレイ表面を基準とする）であり、ガスの運転圧に依存して、前記トレイカラムの有する接触トレイは、２０個未満であり、例えば、４〜１６個のトレイを使用するのが典型的である。
【００３２】
流動する流れをアルカノールアミン水溶液に接触させた後には、この溶液は、Ｈ２Ｓで飽和又は部分飽和しており、溶液を、少なくとも部分的に再生して、吸収器に戻して再循環させるようにしてもよい。吸収と同時に、再生が単一液相中で生じてもよい。再生、すなわちアルカノールアミン水溶液からの酸性ガスの脱着は、加熱、膨脹、不活性流体を用いたストリッピング、又はそれらの組み合わせの従来手段、例えば溶液の圧力を減少させる、若しくは吸収されたＨ２Ｓの引火点にまで温度を増加させることにより、又は、溶液を、吸収ステップで使用されるのと類似した構造の容器に、容器の上部から通過させ、不活性ガス、例えば空気若しくは窒素、又は好ましくは蒸気を容器内で上方向に通過させることにより、達成してもよい。再生ステップの最中の溶液温度は、１２０°Ｆ〜２１０°Ｃ、そして好ましくは１４０°Ｆ〜２００°Ｆの範囲であるべきであり、そして再生時の溶液の圧力は、０．５ｐｓｉ〜１００ｐｓｉ、好ましくは１ｐｓｉ〜５０ｐｓｉの範囲であるべきである。アルカノールアミン水溶液は、Ｈ２Ｓガスの少なくとも一部分を除去した後に、吸収容器に戻して再循環させてもよい。補給吸収剤を必要に応じて追加してもよい。
【００３３】
好ましい再生技術では、Ｈ２Ｓを多量に含んだアルカノールアミン水溶液を再生器に送り、吸収された成分を、溶液の沸騰により生成した水蒸気によりストリップする。フラッシュドラム及びストリッピング器中の圧力は通常、１ｐｓｉ〜５０ｐｓｉ、好ましくは１５ｐｓｉ〜３０ｐｓｉであり、そして温度は、典型的には１２０°Ｆ〜３４０°Ｆ、好ましくは１７０°Ｆ〜２５０°Ｆの範囲である。ストリッピング器及びフラッシュ温度は、もちろん、ストリッピング器の圧力に依存することになり；従って１５ｐｓｉ〜３０ｐｓｉというストリッピング器の圧力で、温度は脱着の最中には１７０°Ｆ〜２５０°Ｆであろう。再生されることになる溶液の加熱に作用を及ぼすには、低圧水蒸気を用いて間接加熱する手段によるのが、非常に適切である。しかしながら、水蒸気の直接注入を使用することも可能である。得られた、硫化水素の希薄なアルカノールアミン水溶液を使用して、Ｈ２Ｓを含むガス混合物に接触させてもよい。
【００３４】
好ましくは、清浄なガスは、１０ｐｐｍ以下のＨ２Ｓを含有し、これは、いくつかの環境規制に合致しており、より好ましくは４ｐｐｍ以下のＨ２Ｓを含有し、これは、典型的なパイプラインの仕様に合致している。
【００３５】
好ましい本発明の実施形態は、本発明の方法を連続的に、すなわち、連続工程として実行することを含む。しかしながら、方法は、バッチ処理として、又は半連続的に実行してもよい。使用される工程のタイプの選択は、条件、使用設備、気体の流れのタイプと量、及び当業者には明らかなその他の要因により、本明細書の開示に基づき決定すべきである。
【実施例】
【００３６】
実施例１〜１２は、５０重量部のアルカノールアミン、５０重量部の脱イオン化した水、及び随意に１〜２重量部の酸を含むアミン吸収剤水溶液であり、重量部はアミン吸収剤水溶液の全重量を基準にしている。４．２パーセントのＨ２Ｓ、１６パーセントのＣＯ２、及び７９．８パーセントのＮ２を含有する合成混合物を含み、ここでパーセントは体積パーセントであり、このガスの流れを、パイロット規模の吸収器の中で処理して、Ｈ２Ｓ及びＣＯ２を除去する。各アミン吸収剤水溶液については、ガスの流れは三つの異なった流動速度で処理する。実施例１〜１２に関する、組成物、工程パラメータ、及び残留するＨ２Ｓ及びＣＯ２のレベルを、表１に列挙する。表１では：
「ＭＤＥＡ」は、ダウケミカル社から購入可能な、９８％のメチルジエタノールアミン；
「ＤＭＡＰＤ」は、ＡＫサイエンティフィック社（ＡＫ  ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）から購入可能な、９８％の３−ジメチルアミノ−１，２−プロパンジオール；そして
「Ｈ３ＰＯ４」は、フィッシャーサイエンティフィック社（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）から購入可能な、８５％のｏ−リン酸である。
【００３７】
アミン吸収剤水溶液は、パイロット規模の吸収器、図１に、供給ライン５を通じて、気液向流の充填床を備えた吸収カラム２の上部に導入する。ガスの流れを、供給ライン１を通じてカラム２の下部に、毎分１０リットルのガス流動速度で導入する。吸収器の圧力を、２３８ｐｓｉａに調節する。清浄なガス（すなわち、Ｈ２Ｓ及びＣＯ２の量が減少したもの）を、吸収器２の頂部からライン３を通じて排出し、残留したＨ２Ｓ及びＣＯ２のレベルをガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析により測定する。Ｈ２Ｓ及びＣＯ２の流れとともに充填されたアミン水溶液は、吸収器の下部に向かって流れ、ライン４を通じて脱出する。
【００３８】
ライン４中の水性アミンは、レベル制御バルブ８により圧力が減少し、ライン７を通って熱交換器９に流れ、ここで、充填された水溶液が加熱される。高温で豊富な溶液は、ライン１０を通じて再生器１２の上部に入る。再生器１２は、Ｈ２Ｓ及びＣＯ２ガスの脱着に影響を及ぼす不規則充填物を備えている。再生器の圧力を１７ｐｓｉａに設定する。ガスは、ライン１３を通って濃縮器１４に受け渡され、ここで、残留したあらゆる水及びアミンの冷却と濃縮が生じる。ガスは、分離器１５に入り、ここで、濃縮された液体は気相から分離される。濃縮された水溶液は、ポンプ２２を通じてライン１６を通って再生器１２の上部に送られる。濃縮から残ったガスは、ライン１７を通じて除去され、最終的に収集及び／又は廃棄される。再生された水溶液は、再生器１２、及び密に結合した再沸器１８を通って下方に流れる。再沸器１８は、電気加熱器を備えており、水溶液の一部分を蒸発させて、あらゆる残留ガスを追い出す。気体は、再沸器から上昇し、再生器１２に戻され、ここで、落下する液体と混じり合った後、ライン１３を通って脱出し、工程の濃縮段階に入る。再沸器１８からの再生された水溶液は、ライン１９から脱出し、熱交換器２０中で冷却され、その後、ポンプ２１を通じ供給ライン５を通って吸収器２に送り返される。
【００３９】
水性アミン吸収剤の流動速度を、精製されたガスのライン３におけるＨ２Ｓの量が劇的な増加を示すところまで、ゆっくりと下げて調整することにより測定する。
【００４０】
実施例１〜１２についての結果を、図２に示すプロット中でグラフ表示する。Ｈ２Ｓレベルは、体積の１００万分率（ｐｐｍｖ）であり、毎分立方センチメートル（ｃｃ／ｍｉｎ）でのアミン流動速度に対して、プロットしてある。
【００４１】
【表１】
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（態様）
（態様１）
ガス混合物から硫化水素を除去するアルカノールアミン水溶液であって
（ｉ）式：
Ｒ１Ｒ２ＮＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＨ
を有し、式中、Ｒ１及びＲ２は独立に、メチル、エチル、プロピル、又はイソプロピル基を表すアミノ化合物と、
（ｉｉ）８以下のｐＫａを有する酸、又は水性溶媒中で８以下のｐＫａを有する酸を形成することが可能な酸形成物質と、
さらに
（ｉｉｉ）随意に、（ｉ）とは異なった一つ又は複数のアミノ化合物と、
を含む溶液。
（態様２）
態様１に記載のアルカノールアミン水溶液であって、
（ｉ）前記アミノ化合物が、０．１〜７５重量パーセントの量で存在し、
（ｉｉ）前記酸が０．１〜２５重量パーセントの量で存在し、
そして
（ｉｉｉ）随意のアミノ化合物が、０〜７５重量パーセントの量で存在し、
重量パーセントが、前記アルカノールアミン水溶液の全重量を基準とする溶液。
（態様３）
前記アミノ化合物（ｉ）が、３−（ジメチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、又は３−（ジエチルアミノ）−１，２−プロパンジオールである、態様１に記載のアルカノールアミン水溶液。
（態様４）
前記酸が、リン酸、硫酸、ホウ酸、ギ酸、塩酸である、態様１に記載のアルカノールアミン水溶液。
（態様５）
態様１に記載のアルカノールアミン水溶液であって、さらに
（ｉｖ）物理溶媒
を含む溶液。
（態様６）
前記物理溶媒（ｉｖ）が、シクロテトラメチレンスルホン、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン、Ｎ−ホルミルモルフォリン、Ｎ−アセチルモルフォリン、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、又はそれらの混合物からなる群から選択される、態様５に記載のアルカノールアミン水溶液。
（態様７）
硫化水素を含むガス混合物から硫化水素を除去する処理方法であって、前記ガス混合物を、態様１〜６のいずれか一項に記載のアルカノールアミン水溶液と接触させるステップを含む処理方法。
（態様８）
前記アルカノールアミン水溶液の温度が、１４０°Ｆ以上である、態様７に記載の処理方法。
（態様９）
前記アルカノールアミン水溶液を水蒸気ストリッピングするステップをさらに含み、硫化水素の希薄なアルカノールアミン水溶液を形成して、前記接触させるステップで使用可能とする、態様７〜８のいずれか一項に記載の処理方法。
【図１】
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【図２】
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