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技術 高濃度の酸性ガスの製造のためにガスを脱酸する方法

出願人 イエフペエネルジヌヴェル
発明者 ジャン-クロードコランジョセフラルーアレクサンドルロジェイ
出願日 1995年7月7日 (26年1ヶ月経過) 出願番号 1995-195876
公開日 1996年2月20日 (25年6ヶ月経過) 公開番号 1996-048984
状態 拒絶査定
技術分野 廃ガス処理 脱気・消泡 吸収による気体分離 ガス燃料
主要キーワード 外部冷却水 内部凝縮器 垂直プレート 冷却溶媒 富溶媒 すぐ使える 再生溶 投資資金
関連する未来課題
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図面 (10)

目的

天然ガスから酸性ガスを少なくとも部分的に除去するとともに、少なくとも一種高濃度の酸性ガスを生成する方法を提供する。

構成

少なくとも一種の炭化水素及び少なくとも一種の酸性ガスを含有するガスから酸性ガスを少なくとも部分的に分離して、少なくとも一種の高濃度の酸性ガスを生成する。この目的のために、異なる性質を有する極性溶媒を使って少なくとも2つの吸収工程を行う。

概要

背景

概要

天然ガスから酸性ガスを少なくとも部分的に除去するとともに、少なくとも一種高濃度の酸性ガスを生成する方法を提供する。

少なくとも一種の炭化水素及び少なくとも一種の酸性ガスを含有するガスから酸性ガスを少なくとも部分的に分離して、少なくとも一種の高濃度の酸性ガスを生成する。この目的のために、異なる性質を有する極性溶媒を使って少なくとも2つの吸収工程を行う。

目的

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請求項1

少なくとも部分的に酸性ガスを除去するとともに、少なくとも一種高濃度の酸性ガスを生成する目的で、少なくとも一種の炭化水素及び少なくとも一種の酸性ガスを含有するガスを処理する方法において、(a) ガスを冷却し、室温以下の温度で少なくとも一種の極性溶媒及び水を含有する溶媒相の第一混合物と接触させ、もって酸性ガスに富み炭化水素を溶液状に含有する溶媒相の第一画分、及び酸性ガス量が少ない気体画分を生成し、(b) 工程(a) から得られた酸性ガスに富む溶媒相の第一画分を減圧及び/又は昇温により再生して、酸性ガスに富み炭化水素を含有する気体画分、及び酸性ガス量が少なく工程(a) にリサイクルすべき溶媒相を生成し、(c) 工程(b) から得られた酸性ガスに富む気体画分を、少なくとも一種の極性溶媒及び水を含有する溶媒相の第二混合物と接触させて、炭化水素に富む気体画分及び酸性ガスに富む溶媒相の第二画分を生成し、(d) 工程(c) から得られた酸性ガスに富む溶媒相の第二画分を、減圧及び/又は昇温により再生して、工程(b) で分離した気体画分より高濃度の酸性ガスを有する気体画分、及び工程(c) にリサイクルすべき溶媒相の第二画分を生成することを特徴とする処理方法

請求項2

請求項1に記載の処理方法において、溶媒相の第二混合物は、工程(a) 中に使用する第一混合物に含有されたのと同じ極性溶媒を含有することを特徴とする処理方法。

請求項3

請求項1に記載の方法において、溶媒相のこの第二画分中の水分は、溶媒相のこの第一画分の水分と少なくとも等しいことを特徴とする方法。

請求項4

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(b) は、工程(a) を行う圧力レベルと工程(d) を行う圧力レベルとの間の中間的な圧力レベルで行うことを特徴とする方法。

請求項5

上記請求項のいずれかに記載の方法において、溶媒相の第二画分を、工程(c) を行う圧力レベルより低い圧力レベルで膨張させるだけで工程(d) で再生することを特徴とする方法。

請求項6

上記請求項のいずれかに記載の方法において、溶媒相の第一及び/又は第二画分を、工程(c) を行う圧力レベルより低い圧力レベルで蒸留工程を行うことにより再生することを特徴とする方法。

請求項7

請求項6に記載の方法において、溶媒相の画分の1つを、蒸留と同時に、徐々に加熱される溶媒相の画分と再生により生じる溶媒相とを熱交換することにより再生し、再生される溶媒相と向流状態で循環することにより冷却することを特徴とする方法。

請求項8

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(c) から来た溶媒相の第二画分に、膨張による中間的な再生工程を実施し、工程(d) に入る前に工程(c) で炭化水素を富化したガス相を生成することを特徴とする方法。

請求項9

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(a) から来た溶媒相の第一画分を、工程(a) を行う圧力レベルと工程(b) を行う圧力レベルととの間の中間的な圧力レベルで再生し、もって炭化水素に富む気体画分を生成することを特徴とする方法。

請求項10

上記請求項のいずれかに記載の方法において、それぞれ工程(c) と工程(b) から得られた第一及び第二気体画分を圧縮して、工程(a) にリサイクルすることを特徴とする方法。

請求項11

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(b) から来た気体画分を、工程(c) に送給する前に圧縮することを特徴とする方法。

請求項12

上記請求項のいずれかに記載の方法において、処理ガス二酸化炭素及び硫化水素から選ばれた少なくとも一種の酸性ガスを含有することを特徴とする方法。

請求項13

上記請求項のいずれかに記載の方法において、処理ガスは少なくとも二酸化炭素及び硫化水素を含有し、溶媒相の第二画分の流速は、工程(c) の末端で硫化水素が実質的に除去された気体画分を得るの十分に高いレベルに維持するとともに、この気体画分中の二酸化炭素の比較的高い濃度を維持するのに十分に低いレベルに維持することを特徴とする方法。

請求項14

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(a) 及び(c) で使う極性溶媒を、メタノールアルコール又はエーテルポリエチレングリコールエーテル又はプロピレンカーボネートから選ぶことを特徴とする方法。

請求項15

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(a) 及び(c) で使う極性溶媒は、少なくとも2種類の極性溶媒を含有することを特徴とする方法。

請求項16

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(a) 及び(c) で使用する極性溶媒は、1種類の極性溶媒及びアミンを含有することを特徴とする方法。

請求項17

上記請求項のいずれかに記載の方法において、溶媒相の第一画分中の水分は、第一画分の少なくとも10体積%であることを特徴とする方法。

請求項18

上記請求項のいずれかに記載の方法において、溶媒相の第二画分中の水分は溶媒相の第一画分中の水分より多く、好ましくは少なくとも30%多いことを特徴とする方法。

請求項19

上記請求項のいずれかに記載の方法において、天然ガスを工程(a) に送給する前に極性溶媒の存在下で冷却し、工程(a) に送給するガス相と炭化水素に富む液相と溶媒に富む水性液相とを生成することを特徴とする方法。

請求項20

上記請求項のいずれかに記載の方法において、水を、処理ガスの少なくとも一つの画分と向流接触させることにより極性溶媒から分離することを特徴とする方法。

請求項21

上記請求項のいずれかに記載の方法において、ガスは液状炭化水素LPG)の少なくとも一つの画分を含有し、前記画分を脱メタン工程(減圧及び/又は昇温される)に送給し、次いで脱エタン工程に送給して、液状炭化水素相中の残りのメタンエタンと酸性ガスを少なくとも部分的に分離することを特徴とする方法。

請求項22

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(a) を1 MPa乃至20 MPaの圧力レベルで行うことを特徴とする方法。

請求項23

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(a) を+5℃乃至+50℃の温度で行うことを特徴とする方法。

請求項24

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(c) を0.4 MPa乃至2 MPaの圧力レベルで行うことを特徴とする方法。

請求項25

上記請求項のいずれかに記載の方法において、工程(a) 及び(c) で使う溶媒相混合物の画分の少なくとも一つを蒸留するとともに、交互流路を有する垂直プレート交換器で熱交換することにより再生し、前記交互流路では、蒸留工程中に生成された液相と気相との間で向流接触を起こすとともに、再生により得た溶媒相を流し、この溶媒相を向流状態で循環する再生中に溶媒相で冷却することを特徴とする方法。

請求項26

上記請求項のいずれかに記載の方法において、溶媒相混合物の一方又は両方の画分の膨張エネルギーを、タービンにより機械的エネルギーに変換することを特徴とする方法。

技術分野

0001

本発明の目的は、含有するいかなる酸性ガスも少なくとも部分的に除去する目的で、ガス、特に天然ガスを処理することであり、また少なくとも一種高濃度の酸性ガスを生成することである。本発明の方法は、高濃度の酸性ガスを生成するために、天然ガスとその凝縮物脱酸するのに特に適している。

0002

仏国特許第2,605,241 号及び第2,636,857 号は、冷却された物理的溶媒を使用して種々のガスの処理工程を実施することができる方法(脱酸及び水の除去工程を含む。)を記載している。これらの方法は、特に脱水及びガスの脱酸に同じ極性溶媒を使用することができるとともに、被処理ガス溶媒直接接触にさせることにより溶媒を再生させることができるという点において、公知の技術より有利であり(仏国特許第2,605,241 号)、エネルギー消費及び投資資金をかなり節約できるとともに、必要なプラント量を減少させる。

0003

しかしながら、ガスが炭化水素を含有する場合、炭化水素画分は脱酸工程中に溶媒に吸収され、特に硫化水素の場合にはクラウス反応のために高濃度の酸性ガスの製造又は処理を困難にするとともに、ガス生産量の損失をもたらす。

課題を解決するための手段

0004

本発明は一連の吸収工程及び再生工程(その間ガスは物理的極性溶媒と接触する)を使うことにより従来技術の不利な点を克服する。

0005

この1つの利点は、第二吸収工程から来た溶媒相は、第一吸収工程から得られた溶媒相の画分より高度に再生されることである。加えて、ますます厳しくなる環境規制下では、ガス状流出物中に含有された酸性ガス及び硫化水素H2 Sの除去に本発明を有効に適用することができる。

0006

本明細書において、用語「接触域」(Contact Zone)又は「接触部」(Con-tactor)は、流体を溶媒と接触させるのに使用する装置の一部を示すために使うもので、両者に差はない。同様に「富溶媒相」の表現は酸性ガスに富む溶媒に関し、「貧溶媒相」の表現は酸性ガスが処理工程中に除去された溶媒相に関する。

0007

本発明は、少なくとも部分的に酸性ガスを除去するとともに、少なくとも一種の高濃度の酸性ガスを生成する目的で、少なくとも一種の炭化水素及び少なくとも一種の酸性ガスを含有するガスを処理する方法に関する。

0008

本発明の方法は、少なくとも次の工程を有する。
(a)ガスを冷却し、室温以下の温度で少なくとも一種の極性溶媒及び水を含有する溶媒相の第一混合物と接触させ、もって酸性ガスに富み炭化水素を溶液状に含有する溶媒相の第一画分、及び酸性ガス量が少ない気体画分を得る。

0009

(b) 工程(a) から得られた酸性ガスに富む溶媒相の第一画分を減圧及び/又は昇温により再生して、酸性ガスに富み炭化水素を含有する気体画分、及び酸性ガス量が少なく工程(a) にリサイクルすべき溶媒相を生成する。

0010

(c) 工程(b) から得られた酸性ガスに富む気体画分を、少なくとも一種の極性溶媒及び水を含有する溶媒相の第二混合物と接触させて、炭化水素に富む気体画分及び酸性ガスに富む溶媒相の第二画分を生成する。

0011

(d) 工程(c) から得られた酸性ガスに富む溶媒相の第二画分は、減圧及び/又は昇温により再生して、工程(b) で分離した気体画分より高濃度の酸性ガスを有する気体画分、及び工程(c) にリサイクルすべき溶媒相の第二画分を生成する。溶媒相の第二混合物は、工程(a) 中に使用する第一混合物に含有されたのと同じ極性溶媒を含有してもよい。溶媒相の第二画分中の水分は、溶媒相の第一画分の水分と少なくとも等しくてよい。

0012

工程(b) は、例えば、工程(a) を行う圧力レベルと工程(d) を行う圧力レベルとの間の中間的な圧力レベルで行う。溶媒相の第二画分は、工程(d) 中に工程(c) を行う圧力レベルより低い圧力レベルで膨張させるだけで再生することができる。溶媒相の第一及び/又は第二画分は、工程(c) を行う圧力レベルより低い圧力レベルでの蒸留工程により再生する。

0013

溶媒相の画分の1つは、蒸留と同時に、徐々に加熱される溶媒相の画分と再生により生じる溶媒相とを熱交換することにより再生し、再生される溶媒相と向流状態で循環することにより冷却することができる。

0014

工程(c) から来た溶媒相の第二画分に膨張による中間的な再生工程を実施し、工程(d) に入る前に工程(c) で炭化水素を富化したガス相を生成することができる。

0015

工程(a) から来た溶媒相の第一画分を、工程(a) を行う圧力レベルと工程(b)を行う圧力レベルとの間の中間的な圧力レベルで再生することにより、炭化水素に富む気体画分を生成することができる。

0016

それぞれ工程(c) 及び(d) から来た第一及び第二気体画分は、圧縮して工程(a) にリサイクルすることができる。工程(b) から来た気体画分は、工程(c) に送給する前で圧縮することができる。

0017

処理ガス二酸化炭素及び硫化水素から選ばれた少なくとも一種の酸性ガスを含有することができる。

0018

処理ガスは少なくとも二酸化炭素及び硫化水素を含有し、溶媒相の第二画分の流速は、工程(c) の末端で硫化水素が実質的に除去された気体画分を得るの十分に高いレベルに維持するとともに、この気体画分中の二酸化炭素の比較的高い濃度を維持するのに十分に低いレベルに維持する。工程(d) の末端で得られる気体画分は高濃度の硫化水素を含有する。

0019

工程(a) 及び(c) で使う極性溶媒は、メタノールアルコール又はエーテルポリエチレングリコールエーテル又はプロピレンカーボネートから選ぶことができる。工程(a) 及び(c) で使う極性溶媒は、少なくとも2種類の極性溶媒を含有することができる。また工程(a) 及び(c) で使用する極性溶媒は、1種類の極性溶媒及びアミンを含有することができる。

0020

溶媒相の第一画分中の水分は画分の少なくとも10体積%であるのが好ましい。溶媒相の第二画分中の水分は溶媒相の第一画分中の水分より多くてもよく、少なくとも30%多いのが好ましい。

0021

天然ガスを工程(a) に送給する前に極性溶媒の存在下で冷却し、工程(a) に送給するガス相と炭化水素に富む液相と溶媒に富む水性液相とを生成することができる。水は、処理ガスの少なくとも一つの画分と向流接触させることにより極性溶媒から分離することができる。

0022

ガスは液状炭化水素LPG)の少なくとも一つの画分を含有することができ、この画分は脱メタン工程(減圧及び/又は昇温される)に送給し、次いで脱エタン工程に送給して、液状炭化水素相中の残りのメタンエタンと酸性ガスを少なくとも部分的に分離する。

0023

工程(a) は1MPa 乃至20 MPaの圧力レベルで行うことができる。工程(a) は、+5℃乃至+50℃の温度で行うことができ、工程(c) は 0.4MPa 乃至2MPa の圧力レベルで行うことができる。

0024

工程(a) 及び(c) で使う溶媒相混合物の画分の少なくとも一つは、蒸留するとともに、交互流路を有する垂直プレート交換器で熱交換することにより再生することができる。交互流路では、蒸留工程中に生成された液相及び気相の間で向流接触が起こるとともに、この再生から得た溶媒相が流れ、この溶媒相は向流状態で循環する再生中に溶媒相で冷却される。

0025

溶媒相混合物の一方又は両方の画分の膨張エネルギーは、タービンにより機械的エネルギーに変換される。

0026

本発明及びその特徴は以下の説明及び添付図面(図示の目的だけであり、決して限定的でない。)から容易に理解される。

0027

本発明の方法の原理図1に例示するが、図1は、脱酸とともに高濃度の酸性ガスを得るために、例えば天然ガスの処理に利用される装置の1つの実施例を示す。

0028

本発明の原理は、少なくとも下記の4工程(a) 、(b) 、(c) 及び(d) を有する。酸性ガス及び少なくとも一種の炭化水素を含有する被処理天然ガスは、まず冷却され、次いでパイプ1より接触域C1 へ送給される。接触域C1 内で、天然ガスは例えばパイプ2より来る溶媒相(少なくとも一種の極性溶媒を含有する。)と水の第一混合物と向流接触する(工程(a) )。酸性ガスはこの接触域C1 で選択的に吸収され、同時に天然ガス中に含有された炭化水素の画分も吸収される。酸性ガスが少ないガス相は、パイプ3を経て接触部C1 の上部から除去される。酸性ガス及び炭化水素を含有する溶媒相の第一画分は、パイプ4を経て接触域又は接触部C1 の下部から抜き取られる。

0029

工程(a) から来た溶媒相の第一画分は蒸留域D1 に送給される。酸性ガスの蒸発を促進するために、溶媒相の第一画分は、例えば膨張弁V1 による膨張工程(工程(b) )及び/又は例えば交換器E1 による加熱工程を通る。このように再生された溶媒相は、パイプ6を経て蒸留域D1 の底部から抜き取られる。

0030

再生された溶媒相のこの第一画分は、接触域C1 に戻る。この目的のために、溶媒相の第一画分はリサイクルポンプP1 により交換器E1 に送給され、そこで膨張弁V1 から来た溶媒相の第一画分との熱交換により冷却される。必要に応じこの再生された第一溶媒相は、脱酸されたガス中及び生成された酸性ガス中の溶媒のロスを補うために、パイプ5から来る追加の溶媒と混合される。得られた混合物は例えば外部の補助冷却流体により交換器E2 で冷却されて、パイプ2により接触域C1 にリサイクルされる。

0031

酸性ガスに富み溶液状の炭化水素を含有する気相は、蒸留域D1 のヘッドから除去されて、パイプ7を経て接触部C2 に送給され、そこで工程(c) で向流式にパイプ14より来る溶媒及び水の第二混合物と接触する。溶媒は少なくとも一種の極性溶媒を含有することができる。溶媒及び水の第二混合物は、工程(a) に使われるのと同じ極性溶媒及び水を含有することができる。その含有量は少なくとも工程(a) 中に使用した第一混合物の溶媒相画分の水分より多いのが好ましい。

0032

接触部C2 の出口で、主に炭化水素に富むガス相はヘッドに位置するパイプ8を経て放出される。接触部C2 の底部で、吸収された酸性ガスを含有する溶媒相の第二画分は、パイプ9より出され、パイプ10を通ってセパレーターフラスコBS1 に送給され、パイプ9及び10の間に位置する膨張弁V2 を通り、そこで工程(d) により膨張する。この膨張工程の最後で解放された酸性ガスは、セパレーターフラスコBS1 で分離される。

0033

酸性ガスが濃縮された蒸気相は、パイプ11を経てセパレーターフラスコBS1のヘッドから除去され、再生された溶媒相の第二画分は、パイプ12を経てフラスコの底部から取り出される。

0034

再生された第二画分は、接触部C2 に戻るが、この目的のために第二画分はリサイクルポンプP2 により移送され、必要に応じパイプ13から来る追加の溶媒と混合されて、溶媒ロスを補う。このトッピングアップ工程により得られた混合物は、パイプ14を経て例えば接触部C2 のヘッドに戻る。

0035

この実施例は、特に第一吸収工程(a) 、第一再生工程(b) 、第二吸収工程(c)及び第二再生工程(d) からなる4つの主工程を示す。

0036

溶媒及び水の第一混合物は、好ましくは室温より低い温度で工程(a) で被処理天然ガスと接触させられる。

0037

工程(a) から来る溶媒相の第一画分が再生される工程(b) は、吸収工程(a) を行う圧力と工程(c) から来る溶媒相の第二画分を再生する工程(d) の圧力との間の中間的な圧力レベルで実施するのが好ましい。

0038

ある用途には、吸収工程(c) から来た炭化水素に富むガス相から全ての酸性ガスを除去することは必要でない。この場合には、溶媒相の第二画分を再生する工程(d) は、工程(c) の吸収圧力レベルより低い圧力レベルで弁を通すことにより単純膨張させるだけでもよい。

0039

ある場合(例えばガス処理の目的が高収率ガス製造である場合)には、工程(c) の末端(そこから除去される酸性ガスの量は、工程の下流にリサイクルするか燃焼ガスとして使うのに十分である。)で炭化水素を生成するのが重要である。これらの場合には、工程(c) から来た溶媒相の第二画分は、第二吸収工程の効率を向上するように高度に再生される。工程(c) 及び(d) を実施する方法の例を、図2〜4に示す。

0040

図2に示す装置は、図1に示す設備の他に、上記膨張工程(c) の後に位置する追加の蒸留域D2 を有する。工程(c) 及び(d) は例えば以下の通り実施する。

0041

パイプ9を経て接触域C2 の底部から抜き取られた溶媒の第二画分(工程(c)から来る)は、膨張弁V3 と交換器E3 (ここで膨張された後加熱される。)を通って蒸留塔D2 に送給される。酸性ガスはパイプ20を経てD2 の上部から除去され、再生された溶媒相の第二画分は、パイプ21を経て塔D2 の底部から放出される。後者は、熱量除去用の交換器E3 とリサイクルポンプP2 と冷却用の交換器E4 を経て接触部C2 に戻る。

0042

この実施例では、工程(c) から来た溶媒相の第二画分は、好ましくは工程(c)を行う圧力レベルより低い圧力レベルで、工程(d) で再生される。

0043

図3はセパレーターフラスコBS1 (図1)の代わりに或いはその後に位置する一体型交換器Eiを有する蒸留塔DEを有する装置の変更例を示す。この蒸留塔は、いかなる溶媒相画分も再生することができる。特にこの実施例により、酸性ガスが少ない再生溶媒相と蒸留塔に導入された富溶媒相との間で同時に熱交換することができる。

0044

工程(c) から来た富溶媒相の第二画分は、膨張弁V2 (図1)により膨張し、低温でパイプ10を経て塔DEのヘッドに導入される。富溶媒相の第二画分は、塔DEのボイラーBにより生成された蒸気と向流状態で塔DE内を循環し、溶液状態の酸性ガスの一部を失うとともに、パイプ31によりDEに導入された再生溶媒相との内部熱交換の結果昇温される。富溶媒相の第二画分は次いでポンプP2 により吸引され、内部交換器Eに送給される。このように再生された溶媒相は、酸性ガスに富む溶媒相の第二画分と向流状態で熱交換する。このようにして精製・冷却された溶媒相が得られ、パイプ32を経て塔DEのヘッドから放出されて、工程(c) 用の接触部C2 に戻る。

0045

ある用途には、塔DEの上部に凝縮器(図示せず)を設けるか、及び/又は一体型交換器E1 の出口に冷却用交換器を置くことができる。

0046

この実施例では、全エネルギー消費を20〜50%節減することができる。

0047

溶媒相の第二画分は、蒸留とともに、徐々に加熱される溶媒相画分と再生工程から得られる溶媒相(再生中の溶媒相と向流状態で循環する際に冷却される)との間の熱交換を同時にすることにより、工程(d) で再生することができる。

0048

酸性ガスに富む溶媒相と上記のように酸性ガスが少ない溶媒相との間の内部熱交換は、種々の装置により行うことができる。

0049

一体型交換器E1 は殻−管式でよい。この場合には塔DEの底部から抜き取られた再生溶媒相は、管の内側に流れ、管の外側かつ殻の内側で蒸留が行われる。塔DEはプレート式とすることができ、管は各々のプレート上に置かれ、各々のプレート上を流れるときに回収する富溶媒相内に沈んでいる。

0050

塔DEは、連続接触式とすることができ、富溶媒相は管の周囲を流れる。

0051

塔DEの底部から抜き取られた再生溶媒相は、管の外側かつ殻の内側を流れる。この場合には、蒸留は好ましくは垂直で内部マトリックス具備する管の内側で起こる。

0052

垂直プレート式交換器を使うことができる。異なるプレート間スペースは、塔DEの底部から取られた再生溶媒相と、蒸留工程中に塔内で向流状態で生成された溶媒相及び蒸気相とで交互に占められる。これはろう接されたアルミニウム又はステンレススチール製の交換器であり、プレートはその全接触面にわたって端部−端部の溶接又は金属拡散により接合されている。

0053

図4では、外部流体を使う追加の冷却用交換器E8 は、例えば一連の交換器の末端に置かれている。特にこれにより、熱損失を補うとともに、貧溶媒相用に望ましい温度を得ることができる。貧溶媒相及び富溶媒相の間の同時熱交換は、例えば次の方法で行う。温度Tの貧溶媒相は、パイプ15を経てボイラーBのレベルにおいて塔D4 の底部から出て、ポンプP2 により第一熱交換器E6 に送給され、そこで蒸留塔D4 の1つのレベルから来る液相(この交換器E6 内を重力又はポンプにより流れる。)との熱交換により冷却される。このように予備冷却された貧溶媒相は、第一交換器 E6 の後に直接位置する第二交換器E6 に導入され、次いで塔のヘッドに達するまでE6 と同じタイプの一連の交換器を通る。

0054

図5に示す実施例は、特に極めて高濃度の酸性ガスの製造に適する。この実施例は、工程(d) の末端で生成された酸性ガスの炭化水素含有量を減少させて、高濃度の酸性ガスを得るために、工程(c) 及び(d) を実施するのに使用する装置の具体的な構造を示す。

0055

第二吸収工程(c) の末端で酸性ガスが富化された溶媒相の第二画分(接触部C2 から来る)は、弁V2 を通って中間圧力レベル(例えば、工程(c) の吸収圧力と工程(d) を行う圧力レベルとの間)に膨張し、パイプ10を経てセパレーターフラスコBS2 に入る。

0056

このように生成されたガスの相は、共吸収された炭化水素の大部分を連行し、パイプ16を経てセパレーターフラスコBS2 のヘッドから取り出される。

0057

溶媒相は、パイプ17を経てフラスコBS2 の底部から抜き取られ、ついで弁V3 を経て膨張し、交換器E3 で加熱される。膨張し加熱された溶媒相はパイプ18を通って蒸留塔D2 に入る。非常に酸が富化された蒸気相は、パイプ50により取り出されて、蒸留塔のヘッドに入る。この相は例えば 1%未満の炭化水素を含有してもよい。再生された溶媒相は、塔D2 の底部から取り出され、パイプ51を経て交換器E4 に送給されて予備冷却され、リサイクルポンプP2 によりパイプ52を経て交換器E4 に入り、そこで例えば外部冷却水(図示せず)を使うことにより冷却されて、工程(c) ですぐ使えるように接触部C2 にリサイクルされる。

0058

その他の場合、脱酸工程(a) の末端で酸性ガス濃度が非常に低いガス(例えば3ppm 未満のH2S及び/又は1%の未満のCO2 を含有する)を生成することが必要である。この場合には、例えば工程(a) から来た溶媒相の第一画分は、より高い程度に再生される。工程(c) を行う圧力レベルより低い圧力レベルで少なくとも部分的に工程(b) を実施することにより、溶媒相の第一画分を再生するのが有利である。

0059

このように行う第一の方法では、工程(b) から来た酸性ガスを工程(c) に送給する前に圧縮する。

0060

また第二の方法では、例えば酸性ガスを工程(c) に直接送給することができる圧力レベルで、溶媒相の第一画分の第一の再生工程を実施する。この第一の再生の出口で、第一の再生溶媒相は実質的に炭化水素を含有しない。しかしながら、酸性ガスの純度は、工程(a) に直接リサイクルできるように十分に高くなくてもよい。もしそうであれば、工程(d) を行う圧力に近い圧力レベルで第二再生工程に送り、第二再生工程から来た酸性ガスを工程(d) から来た酸性ガスと混合することができる。

0061

この第二の方法の例を図6に示す。図6は上記結果を得ることができる装置の具体的だが限定的でない構造を示す。

0062

工程(a) から来た溶媒相の第一画分は、吸収塔C1 の底部から放出され、パイプ4を経て膨張弁V1 を通って膨張し、パイプ61によりセパレーターフラスコBSに送給される。

0063

このように生成された蒸気相は炭化水素に富み、セパレーターフラスコBSのヘッドから抜き取られ、パイプ62により圧縮器K1 に送給され、そこで接触部C1 (工程(a) )に戻ることができるように圧縮される。

0064

酸性ガスに富む溶媒相は、パイプ63を経てフラスコBSの底部から取り出され、膨張弁V5 により膨張される。溶媒相は次いでパイプ64により内部交換器Ei9 を具備する再生塔DE9 に送給される。内部熱交換器Ei9 は、図3及び4に関して記載したと全く同一の方法により、酸性ガスに富む溶媒相と酸性ガスが少ない溶媒相との間で同時の熱交換をすることができる。

0065

留蒸塔DE9 から来た蒸気相は、酸性ガスが少なくとも部分的に富化され、当初の炭化水素の99%以上が溶媒相に溶解している相である。この富化された蒸気相は、実質的に同じ圧力レベルで塔DE9 のヘッドから除去され、パイプ65を経て上記載吸収工程(c) 用の接触部C2 に送給される。接触部C2 のヘッドの出口で、炭化水素に富む蒸気相はパイプ66を通り、例えば圧縮器K1 の入口における圧力と等しい圧力レベルまで、圧縮器K2 により圧縮される。圧縮された蒸気相は、パイプ62から来る気相と混合され、得られた混合物は圧縮器K1 により圧縮され、パイプ67を経て接触部C1 (工程(a) )の上流にリサイクルされる。

0066

工程(c) の末端で酸性ガスを富化した溶媒相の第二画分は接触部C2 の底部から抜き取られ、パイプ68を通って第二画分膨張用のタービンT1 を経てセパレーターフラスコBS1 に入る。ガス相はパイプ69を経てセパレーターフラスコBS1 のヘッドから抽出される。一方フラスコの底部から得られた再生溶媒相は、パイプ70を経てタービンT1 に戻り、次いでパイプ71を経て接触部C2 に戻る。

0067

工程(d) の間に塔DE9 で再生された溶媒相の少なくとも一部は塔DE9 の底部から除去され、パイプ72を経てポンプP1 により吸引される。実質的に全ての溶解した炭化水素は除去される。しかしながら、酸性ガスの含有量(特に硫化水素含有量)は、工程(a) で接触部C1 に直接戻るには高すぎる。この酸性ガス含有量を減少させるために、再生溶媒相は、内部熱交換器Ei9 で冷却され、蒸留塔DE9 のヘッドから放出され、パイプ73を経て膨張弁V6 へ送給される。膨張弁V6 を通る際、再生溶媒相は、工程(d) の圧力レベル以上の圧力レベルに膨張する。部分的に再生され、冷却され、膨張された溶媒相は、次いでパイプ74により蒸留塔DE10に注入される。この蒸留塔DE10は、内部交換器Ei10を具備してもよい。塔DE10を通った溶媒相は、塔の底部から取り出され、パイプ75を経てポンプP2 により再び内部交換器Ei10に注入される。内部交換器Ei10内で溶媒相は冷却され、次いでパイプ76を経て塔のヘッドから取り出され、工程(a)用の接触部C1 に戻る。

0068

パイプ77を経て塔DE10のヘッドから抜き取られた蒸気相は、主に酸性ガスからなる。蒸気相は、パイプ69を経てセパレーターBS1 から来た酸性ガスと混合される。これらの酸性ガスは、工程(d) で塔BS1 で生成された第二溶媒相の再生により得られる。

0069

本発明の好ましい実施例に従って、溶媒相の種々の画分の膨張から得られる機械的エネルギーは、例えば膨張タービンT1 により回収することができる。特にこの回収工程は、溶媒相を工程(a) 及び(c) にリサイクルするためのポンプP1及びP2 を駆動するために必要な機械的エネルギーの供給量を減少させることができる。

0070

このようにして図6に示す実施例では、接触部C2 により得られた富溶媒相の第二画分を再生させるために使われる膨張エネルギーにより、少なくともある程度まで再生溶媒を工程(c) にリサイクルするポンプを駆動することができる。

0071

膨張タービンによる機械的エネルギーの回収方法は上記実施例に限定されず、膨張が起こるいかなる方法の工程にも適用可能である。

0072

接触部C2 に送給される溶媒相の流れを制限することにより、 H2 SをCO2から選択的に分離することができる。この場合、パイプ66 を経て塔C2 のヘッドから放出されたガス相は、CO2 が多くH2 Sが少ない。例えば、溶媒相は2%未満のH2 Sを含有する。この実施例から、天然ガスから主に硫化水素H2 Sを分離することにより天然ガスが選択的に脱酸され、もって二酸化炭素CO2 を共吸収された炭化水素の一部とともにリサイクルできることが分かる。

0073

工程(特に溶媒相を冷却する工程)のエネルギー効率を向上するために、蒸留工程とともに同時熱交換をすることにより、工程(b) で溶媒相の第一画分の再生を行なうことができる。同時熱交換工程では、酸性ガスに富む溶媒相画分は、貧溶媒相との熱交換により徐々に加熱され、貧溶媒相は一旦再生されると、富溶媒相と向流状態で循環する際に徐々に冷却される。熱交換を伴うこの蒸留工程は、例えば、図3及び4に示す構造を使うことにより行うことができる。

0074

溶媒相の第一画分に共吸収された炭化水素を少なくとも部分的に除くのが望ましい場合には、部分的に図7に示されているような装置を使うことにより工程(a) 及び(b) を行なうことができる。

0075

第一再生工程は、例えば、吸収工程(a) を行う圧力レベルと特に炭化水素に富むガス相を生成する蒸留工程(b) の最終的な圧力レベルとの間の中間的な圧力レベルで行う。

0076

酸性ガスに富む溶媒相の第一画分(パイプ77を経て塔C1 の底部から来る)は、例えば弁V1 を通って膨張し、工程(a) の温度より低い温度で塔DE4 のヘッドに導入される。

0077

溶媒相の第一画分は、塔DE4 の全長に渡って下降し、下記の方法により塔DE4 の後に位置する塔DE5 から来る貧溶媒の画分と向流状態で内部交換することにより加熱される。

0078

酸性ガスに富む溶媒相の温度上昇により、最も軽い成分(特に炭化水素とCO2 )を選択的に蒸発させることができる。このようにして生成された蒸気相は、共吸収された炭化水素の大部分を連行しながら、パイプ78を経て塔DE4 のヘッドから放出される。

0079

酸性ガスに富み溶液状の炭化水素の少なくとも一部が除去された溶媒相は、塔DE4 の底部から取り出され、パイプ79を経て弁V4 を通って膨張し、内部交換器Ei5 を有する蒸留塔DE5 のヘッドに送給され、蒸留塔DE5 内で蒸留とともに酸性ガスが少ない溶媒相(パイプ80を経て塔DE5 の底部から来る)との同時熱交換により再生される。酸性ガスが少ない溶媒相はポンプP1 によりリサイクルされて、内部交換器Ei5 に戻される。塔DE5 の底部で交換器Ei6 により付加的に加熱される。

0080

熱交換により冷却された貧溶媒相は塔DE5 の上部から放出され、パイプ81を経て塔DE4 に入り、そこで内部交換器Ei4 の下部に入る。この相は、塔DE4 内で富溶媒相と向流状態で循環する際に熱交換により冷却され、一方富溶媒相は加熱される。冷却された貧溶媒相は塔DE4 の上部から取り出され、パイプ82を経て低温で接触部C1 のヘッドにリサイクルされる。

0081

ある場合には、貧溶媒相の効率又は純度を向上するために、塔DE5 のヘッドに凝縮器を設けることができる。

0082

第一溶媒相画分を再生する第一工程の後に得られた気体画分(共吸収された炭化水素の大部分を連行する)は、処理ガスの製造を増加するために現場での燃焼ガスとして使用し、再圧縮し、次いで工程(a) の上流にリサイクルすることができる。

0083

同様に、工程(c) から来たガス相を圧縮し、酸性ガスで洗浄し、工程(a) の上流にリサイクルすることができる。

0084

また、溶媒相の第二画分に酸性ガスが吸収される効率を向上するために、工程(c) に送給する前に蒸留工程(b) から来た酸性ガスに富むガス相を圧縮することもできる。

0085

再生により得られた炭化水素に富むガス相は、工程(a) の上流にリサイクルすることができるように、工程(a) の圧力レベルと工程(b) の圧力レベルとの間の中間的な圧力レベルに圧縮することができる。この方法により、炭化水素の生産量を増やすことができる。

0086

本発明は、以下に記載するガス処理の限定的でない2つの例を参照すれば、容易に理解される。

0087

実施例1は図8を参照し、天然ガスから実質的に炭化水素を含有しない非常に高濃度の酸性ガスを得る可能性を示す。被処理天然ガスの組成(重量%)は、例えば以下に記載する通りである。

0088

水: 0.003
メタノール: 0.00
窒素: 0.763
二酸化炭素: 5.305
硫化水素: 3.196
メタン: 71.052
エタン: 11.649
プロパン: 5.671
イソブタン: 0.721
ブタン: 1.105
イソペンタン: 0.238
ペンタン: 0.192
ヘキサン: 0.070
オクタン: 0.035

0089

ガスはまず露点(実質的に約−25℃)以上の温度でかつ6.9MP の圧力レベルで冷却され、実質的に17,253 kg/hrの流速で処理装置に注入される。

0090

予備冷却されたガスは、パイプ83を経て接触部C81に供給され、パイプ84より接触部のヘッドに注入された溶媒相の第一画分と向流接触させられる。溶媒相の第一画分は、例えば85重量%のメタノールと15重量%の水の混合物からなり、その温度は−25℃であり、接触部C81への注入速度は25,419kg/hr である。第一溶媒相と接触すると、ガスは二酸化炭素及び硫化水素を失い、少なくとも炭化水素の一部(溶媒相の第一画分に共吸収される)も失う。

0091

このように処理された後、ガスはパイプ85を経て実質的に15,316kg/hr の流速で接触部C81のヘッドから取り出される。ガスは、実質的に2.99体積%の二酸化炭素及び0.0007体積%(3ppmモル)の硫化水素を有する酸性ガスからなる。

0092

3.7 %の酸性ガスと3.4 %炭化水素からなる富溶媒相の画分は、パイプ86を経て接触部C81の底部から除去される。富溶媒相のこの第一画分は、膨張弁Vを通って0.78MPa の圧力まで膨張し、約−23℃の温度でフラスコBに送給される。

0093

セパレーターフラスコBの出口で、約18%のCO2 と6%のH2 Sと約76%の炭化水素からなる(とりわけメタン及びエタンが87%)蒸気相は、例えば792kg/hrの流速でパイプ87を経てフラスコのヘッドから放出される。この蒸気相は燃焼ガスとして使用することができ、また再圧縮して適当な装置(図示せず)により接触部C81の上流側に再注入することができる。

0094

酸性ガスに富む分離溶媒相は、例えば26,581kg/hr の流速でパイプ88を経てフラスコBの底部から除去される。溶媒相は、約14%のH2 O、81%の MEOH 、3%の酸性ガス及び1.3 %の炭化水素からなる。溶媒相は、弁V’を通って例えば0.76MPa の圧力に膨張し、次いで交換器Eで再加熱される。この交換器の出口で、溶媒相の温度は約108 ℃であり、パイプ89により蒸留塔C82実質的に中心に位置する放出域に入る。

0095

酸性ガスに富む溶媒相は、例えば、次の方法で塔C82内で再生される。まず塔のヘッドは内部凝縮器R8 を使って−5℃に冷却され、底部はボイラーT8 を使って132 ℃に加熱される。再生された溶媒相(特に酸性ガスが除去されているので貧溶媒相として知られる)は、パイプ90を経て塔C82から抜き取られる。再生された溶媒相は次いで熱交換器E内で、セパレーターフラスコBからの酸性ガスに富む溶媒相との熱交換により予備冷却される。溶媒相は交換器から出て、パイプ91を経てポンプPにより熱交換器E’に送給され、そこで例えば−25℃の温度に冷却される。このために、例えば外部冷却流体が使われる。パイプ92により送給されるトップ・アップ( top-up )と混合した後、溶媒相はパイプ84を通って塔C81にリサイクルされる。処理ガスからの溶媒の損失に対応するトップ・アップは、例えば約16kg/hに等しい。

0096

酸性ガスに富むガス相は、パイプ94を通っての塔C82 のヘッドから抜き取られる。その温度は約−5℃である。ガス相は、例えば体積で27.6%のCO2 、42.7%のH2 S及び29.7%の炭化水素を含有する。ガス相は、例えば同温かつ0.75MPa の圧力レベルで接触部C83に送入され、そこでパイプ95を経て接触部C83の上部に送入される溶媒相の第二画分と向流接触させられる。溶媒相のこの第二画分の流速は例えば12,000kg/hr であり、その温度は−5 ℃にほぼ等しい。溶媒相は、例えば50重量%のメタノールと50重量%の水を含有してもよい。

0097

塔C83のヘッドで、炭化水素に富む蒸気相は例えば580kg/h の流速でパイプ96より出る。その組成は、体積基準で例えば56.3%の炭化水素、42%のCO2 及び1.7 %のH2 Sである。蒸気相は再圧縮し、本発明の工程の上流にリサイクルすることができる。

0098

酸性ガスに富む溶媒相の第二画分は、パイプ97を経て接触部C83の底部から出る。第二画分は、弁Vを通って例えば0.16MPa の圧力に膨張し、−3.2 ℃の温度でセパレーターフラスコBに送入される。

0099

セパレーターフラスコBの出口で、分離工程から得られた酸性ガスに富む気相は、パイプ98を経てフラスコのヘッドから出る。この相は、例えば5%の炭化水素を含有する。

0100

フラスコの底部から、溶媒相又は液相がパイプ99により抜き取られる。特に高濃度のH2 Sを含有する酸性ガスを生成するために、溶媒相は弁V’を通って膨張し、パイプ100 により蒸留塔C84に供給される前に交換器Eで再加熱される。溶媒相は、例えば73℃の温度かつ0.15MPa の圧力で塔の放出域に入る。塔C84のヘッドは−10℃に冷却され、底部は90.4℃に加熱される。

0101

酸性ガスが除去された貧溶媒相は、例えば塔C84から出て、パイプ101 を経て熱交換器Eに入り、そこでセパレーターフラスコBからの貧溶媒相との熱交換により予備冷却される。冷却された貧溶媒相はパイプ102 を経てポンプPにより交換器E’に送給され、そこで例えば−5℃の温度に冷却され、次いでパイプ103から4.1kg/hrで来た追加の溶媒と混合した後に接触部C83にリサイクルされる。冷却工程は、例えば外部冷却流体(図示せず)を使うことにより行なわれる。トップ・アップとして使用する溶媒は、メタノール100 %であり、これは酸性ガスに富む2種類の気相からの損失に対応する。

0102

特に高濃度のH2 Sを有するガス相は、パイプ104 を経て塔C84のヘッドから抽出される。その流速は、195kg/hr であり、その組成(体積基準)は、94%のH2 S、5%のCO2 及び1%の炭化水素である。

0103

硫化水素H2 Sと二酸化炭素CO2 を含有する処理ガスで、第二吸収工程(c)から来たガス相から少なくともH2 Sの一部を除去するとともに、十分なCO2を含有させ、もって工程(d) の末端で特に高濃度のH2 Sを含有するガス相を生成することができる。

0104

このため、溶媒相の第二画分の流速を硫化水素の少なくとも大部分を吸収するのに十分に高速にセットするとともに、二酸化炭素の吸収を制限するのに十分低速に保つことが必要である。

0105

本発明の方法で使用する溶媒は極性を有し、完全に又は少なくとも部分的に水と混和可能であるのが好ましい。

0106

溶媒相の第一画分の水分は、少なくとも画分の10体積%であるのが好ましい。

0107

工程(c) で炭化水素の共吸収を減少させるために、溶媒相の第二画分の水分は溶媒相の第一画分の水分より多くあるべきであり、好ましくは少なくとも30体積%である。

0108

同一又は異なる溶媒を吸収工程(a) 及び(c) で使用することができるが、例えばメタノールを含んでよい。

0109

メタノール以外のアルコール(例えばエタノール2−メトキシエタノールプロパノールブタノールプロパルギルアルコール等)や、エーテル(例えばポリエチレングリコールエーテル等)を含有する極性溶媒を、2つの吸収工程(a) 及び(c) に使用することができる。

0111

一般的に、ジメチルホルムアミドモルホリンのような他の極性溶媒も使用することができる。二酸化炭素を含有するガスの場合には、吸収工程(a) 及び/又は(c) にプロピレンのカーボネートを含有する極性溶媒を使うのが有利である。

0112

酸性ガスの吸収を向上するとともに軽質炭化水素の共吸収を減少させるために、少なくとも2種の極性溶媒の混合物を含有する溶媒を使用することができる。

0113

本発明の方法の工程(a) 及び/又は(c) に使用する溶媒は、極性溶媒のような物理的溶媒とアミンのような化学溶媒の両方を含有してよい。

0114

本発明の方法の原理は、冷却下の極性溶媒を使用する分離技術に基づく。従って、工程に導入される前に、特に冷却溶媒と接触させる前に、被処理ガスを冷却することが必要である。

0115

もし被処理ガスが水で飽和したガスである場合、冷却の間にハイドレートが生成するおそれがある。ハイドレートの生成を防止するために、被処理天然ガスは、脱酸又は吸収工程(a) に供給される前に、極性溶媒の存在下で冷却される。富ガスの場合には、脱酸又は吸収工程(a) は、炭化水素に富む液相及び溶媒に富む水性液相を生成する。溶媒に富むこの水性相はリサイクルされ、被処理ガス又はその一部と向流接触することにより、溶媒から水が分離することによりガスが溶媒で部分的に飽和する。これにより冷却段階でハイドレートが形成されるのが防止される。

0116

仏国特許第2,605,241 号は、次の工程:特に脱水、特にLPG画分を含む炭化水素に富む液相の分離、及び溶媒相の再生を特に単一の操作で実施する場合の有利な点を記載している。

0117

図9に示す本発明の方法を実施する第二実施例は、天然ガス又はLPGの液状画分輸送又は貯蔵のために必要な条件を満たすように、少なくともある程度までメタン、エタン及び被処理天然ガスに溶解した酸性ガスを除去することができる。

0118

この目的及び別の目的のために、液状画分又はLPGは第一脱メタン工程に送給され、例えば減圧及び/又は昇温により第一脱メタン工程を行い、メタンに富むガス相を生成する。メタンに富むガス相は、LPG画分から除去され、脱エタンの第二工程に送給される。第二工程では、少なくとも残留メタンのほとんど、エタン及び酸性ガスがメタン及びエタン以外の炭化水素から分離されることが分かった。

0119

以下の実施例は、高級炭化水素及び酸性ガス(主として硫化水素H2 S及び二酸化炭素CO2 からなる)を含有する天然ガスの処理に関する。その天然ガスの組成は、例えば体積%により表すと以下の通りである。

0120

水: 0.14
窒素: 0.663
二酸化炭素: 3.934
硫化水素: 3.425
メタン: 64.881
エタン: 12.032
プロパン: 7.182
イソブタン: 1.489
ブタン: 2.528
イソペンタン: 0.837
ペンタン: 0.802
ヘキサン: 0.708
オクタン: 1.360

0121

被処理ガスは、例えば43℃の温度、6.9MPaの圧力レベル及び20,240トン/hr の流速で導入される。

0122

水で飽和したガスは、パイプ105及び弁又はバイパスVB を通過し、ガス流の約50%は接触部Cに送入され、残りの50%はバイパスする。接触部Cに送入された流れの50%は、例えば65重量%のメタノールのような溶媒と35重量%の水との混合物からなる液相と向流接触する。この液相は、72.7kg/hr の流速、6.97MPaとほぼ等しい圧力及び約43℃の温度で導入される。被処理天然ガスの流速は液相の流速より実質的に速いので、メタノールは蒸発し、(天然ガスの)ガス相に連行され、一方このようにメタノールから除去された水は、接触部Cの底部に捕集され、パイプ106 により例えば28.1kg/hr の流速で放出される。その際水は100ppm体積のメタノールを含有するだけである。

0123

この接触工程の後に、ガス相はパイプ107 を経て接触部Cのヘッドから取り出され、一方でバイパスガスの一部と混合されるとともに、他方で下記の種々の工程から得られたリサイクルガスの少なくとも一部と混合される。これらの部分は、交換器EC1 で予備冷却され、次いでパイプ108 によりセパレーターフラスコB1 に送入される前に、例えば冷却流体を使うことにより熱交換器EC2 内で−25℃の温度に冷却される。

0124

このように、冷却工程により、フラスコ内で3つ以上の炭素原子を有する炭化水素に富むLPG画分を分離することができるとともに、交換器EC1 に来る全てのガス中に含有された水及びメタンの大部分、及び2つ以上の炭素原子を有する炭化水素のいくつかが除去されたガス相を分離することができる。

0125

水分が少ないこのガス相は、パイプ109 により放出され、上記異なる工程(a)、(b) 、(c) 及び(d) に送給される。

0126

65重量%のメタノール及び35重量%の水からなる液相は、72.7kg/hr の流速でパイプ110 を経てフラスコB1 から除去され、ポンプPにより接触部Cにリサイクルされる。その水量は、例えば脱水前のガス中の水分に相当する。

0127

フラスコB1 で得られたLPG画分は、3,681kg/h の流速、−25℃の温度及び6.9MPaの圧力レベルでパイプ111 より取り出される。その組成(体積基準)は、例えば以下の通りである。

0128

水: 0.0042
メタノール: 0.2787
窒素: 0.1132
二酸化炭素: 3.211
硫化水素: 5.70
メタン: 26.97
エタン: 16.835
プロパン: 16.494
イソブタン: 5.029
ブタン: 8.076
イソペンタン: 3.481
ペンタン: 3.487
ヘキサン: 2.898
オクタン: 7.417

0129

酸性ガス、メタン及びエタンを含有するこのLPG画分は、弁V9 を通って3.25MPa の圧力に膨張し、脱メタン化フラスコDMに送給される。脱メタン化フラスコの出口で、75重量%以上のメタンを含有する富化したガス相は、パイプ112 を通って放出され、圧縮器K3 により再圧縮されて、パイプ113 により交換器EC1 の上流にリサイクルされる。その流速は例えば744.5kg/hrである。

0130

脱メタン化フラスコで生成された液相は、パイプ114 を経て例えば、2936.7kg/hr の流速でフラスコから除去され、弁V10を通って1.25MPa の圧力に膨張し、パイプ115 を経て−62.5℃の温度で塔DETのヘッドに入る。

0131

この塔のボイラーBは、例えば69℃の温度に加熱され、ある用途には塔はヘッドに凝縮器を有してもよい。このように行われた脱エタン処理により、3つ未満の炭素原子を有する炭化水素を大いに分離することができ、かつ高級炭化水素を酸性ガスで富化することができることを発見した。

0132

酸性ガスに富む蒸気相は、−9 ℃の温度及び1,335 kg/hr の流速でパイプ116を経て塔のヘッドから取り出され、20重量%以上の酸性ガス、32重量%のメタン、40重量%のエタン及び僅か7.5 重量%の炭化水素(2つを超える炭素原子を有する)を含有する。この蒸気相は、圧縮器K3 及びK4 により再圧縮され、パイプ 113により交換器EC1 の上流にリサイクルされる。

0133

脱エタン工程中に生成された液相は、例えば1601.6 kg/hrの流速でパイプ117を経て塔DETの底部から取り出される。液相は次の組成(重量%)を有する。

0134

二酸化炭素: 0.000%
硫化水素: 0.002
エタン: 0.0006
プロパン: 31.00
イソブタン: 11.00
ブタン: 17.85
イソペンタン: 7.90
ペンタン: 7.95
ヘキサン: 6.65
オクタン: 17.04

0135

この実施例は、脱酸され、完全に安定化されたLPGを生成する可能性をいかに発見したかを完全に説明する。天然ガスの処理は、一般に製造上制約される圧力レベルで行い、特にその圧力レベルは、例えば天然ガス油田の製造圧力に等しいレベル、又はガスパイプにより天然ガスを輸送する圧力に等しいレベルを意味する。一般的に、本発明の方法の吸収工程(a) は、好ましくは1MPa 乃至20MPaの圧力レベルで行う。工程(a) を行う温度は、5℃乃至−50℃が好ましい。

0136

第二吸収工程、すなわち酸性ガスの洗浄工程(c) の圧力レベルは、一般に工程(a) を行う圧力より低いレベルに設定し、そのレベルでは、工程(c) から得られた炭化水素に富むガス相を工程の上流にリサイクルするために容易に圧縮できる。この圧力レベルは、 0.4MPa乃至2MPa の範囲内が好ましい。

0137

工程(a) から得られたガス相及び/又は工程(c) から得られたガス相を再生するエネルギーを相当に節減するために、垂直プレート式交換器を使用して蒸留工程を実施するのが有利である。垂直プレート式交換器は、熱交換と物質の移送が同時に行なわれる交互チャンネルネットワークを有する。

0138

冷却されながら塔底部から塔頂部に循環する貧溶媒相と、生成された蒸気相と向流接触しながら塔頂部から塔底部に循環する富溶媒相との熱交換により、2つの相間で物質の移送とともに、隣接するチャネルを流れる再生された溶媒相との熱交換が同時に起こる。

0139

本発明の方法により、天然ガスに含有された酸性ガスのみならず、精製ガス又は炭化水素及び酸性ガスの両方を含有するガス状流出物も除去することができる。H2 S及びCO2 とともに、化学式R−SHで表されるメルカプタン、COS及びCS2 のような酸性ガスも除去することができる。

0140

本発明の方法の種々の工程は、ガス相及び液相の間で物質の転移を行うことができる接触域を有する塔で行うことができる。この目的のために、接触域に多孔板、布又はフィンを設けることができ、或いはマトリックスを有する連続接触域とすることもできる。このマトリックスは、ラシヒリングポールリング又はバールサドルのような当業者に公知の要素で作ることができる。マトリックスはまた布、編布又は多孔及び/又は波形シートから形成された形状とすることができる。

0141

これらのプレート又はマトリックスは、セラミックス、アルミニウム、ステンレススチール又はプラスチック材料のような種々の材料で作ることができる。また公知の静的ミキサーを使用することもできる。これらのミキサーは一般にクロスブレードのネットワークにより形成されており、ブレードは平行流で循環するガス相及び液相の間に内管を形成し、2つの交差ブレードはセパレーターの出口で分離される。

図面の簡単な説明

0142

図1本発明の方法の原理を概略的に示す。
図2種々の再生工程に対して改善がなされた一実施例を示す。
図3種々の再生工程に対して改善がなされた別の実施例を示す。
図4種々の再生工程に対して改善がなされたさらに別の実施例を示す。
図5極めて高濃度の酸性ガスを得る方法を概略的に示す。
図6ガスから多量の酸性ガスを除去する実施例を示す。
図7共吸収された炭化水素の改善された除去方法の例を概略的に示す。
図8本発明の方法の実施例を概略的に示す。
図9本発明の方法の別の実施例を概略的に示す。

--

0143

B ・・・・・・ボイラー
BS1 ・・・・セパレーターフラスコ
C1 ,C2 ・・吸収塔(接触部)
D1 ,D2 ・・蒸留塔
DE4 〜10 ・・ 蒸留塔
DET ・・・・・塔
DM・・・・・脱メタン化フラスコ
E1 〜E4 ・・熱交換器
K1 ,K3 ・・圧縮器
P1 ,P2 ・・ポンプ
T1 ・・・・・タービン
V1 〜V6 ・・ 膨張弁

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