セミリーン物理溶媒を冷却するための二酸化炭素吸収剤の部分的ポンプアラウンド
本発明は、合成ガス流からの、二酸化炭素および硫化水素の除去を提供する。部分的ポンプアラウンド（部分的ポンプ循環）を実施することによって、二酸化炭素吸収装置の底部から出る溶媒の一部分を冷却する。これによって溶媒循環割合および関連機器サイズを低減することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル（ＤＭＰＥＧ；ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ｏｆ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）などの物理溶媒を使用することによって、エネルギーおよび資本必要量を低減して、汚染天然ガスまたはガス化により生じる合成ガスなどの汚染ガスを処理し、二酸化炭素および硫化水素を濃縮して除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成ガス流から硫化水素および二酸化炭素を別々に除去するための従来技術による設計では、フラッシュ再生したセミリーン溶媒（ｓｅｍｉ−ｌｅａｎ ｓｏｌｖｅｎｔ）を、二酸化炭素吸収装置の底部と１つまたは複数の低圧フラッシュドラムとの間に循環することによって、二酸化炭素吸収装置内を流れる合成ガスから二酸化炭素を除去する。こうしたセミリーン溶媒（これは比較的少量の二酸化炭素を含む）は、このような種類の設計においては、極めて大きな流量になり得る。−３０℃（−２２°Ｆ）から１５℃（５９°Ｆ）の間の温度まで溶媒を冷却すると、溶媒容量が増加し、必要な溶媒流量が低下するが、こうした流れを低温まで直接的に冷却することは、冷却負荷が大きく、大きな機器サイズを伴うので、経済的に魅力がない。
【０００３】
操業されている商用ユニットにおける現状のやり方では、二酸化炭素吸収装置の底部近くで全排出トレイ（全ドローオフトレー）が利用され、ここで、カラムを流下する装填溶媒（ｌｏａｄｅｄ ｓｏｌｖｅｎｔ）は、すべてカラムから排出されて、冷却交換器内にポンプ輸送され、そこで、上流の硫化水素吸収装置から出るガスと混合され、冷却された後に、二酸化炭素吸収装置の底部サンプ部分（底部排液溜め部分）に入る。こうした全排出のやり方は、二酸化炭素吸収装置の底部サンプ部分内の、装填溶媒の温度を効果的に低下させ、また、この溶媒は一連のフラッシュドラムを介してフラッシュ再生されるので、このセミリーン溶媒の温度は、溶媒からフラッシュアウトする二酸化炭素の冷却効果によってさらに低下する。こうしたセミリーン溶媒の温度が低くなることによって溶媒の二酸化炭素吸収容量が増加するので、かかる溶媒の流量を低減することができる。続く二酸化炭素のフラッシュの前に、冷却によって溶媒を冷却すると、最終のフラッシュドラムでの温度を、典型的な冷却交換器でこうした操作をしない場合に普通にみられる温度よりも低くすることが可能になる。こうした設計の欠点は、全排出トレイのために、二酸化炭素吸収装置の接線長が顕著に増加し、カラム内部のコストが増加し、専用ポンプを必要とすることによりユニット用の機器を追加させ、そして、ユニットの溶媒保有量を顕著に増加させることである。従来技術による設計では、ミキサー／交換器もやはり非常に大きく、予測可能で満足な性能を出すように設計するのが困難である。こうした従来のミキサー／交換器の運転に対する懸念も存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、溶媒の部分的ポンプアラウンド（ｐａｒｔｉａｌ ｐｕｍｐａｒｏｕｎｄ）に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、ポンプアラウンド（ポンプ循環）用の溶媒は、排出トレイ（ドローオフトレイ）から排出されるのではなく、カラムの底部サンプ部分（底部排液溜め部分）を出る主たる流れの支流から分割される。この装填溶媒（ｌｏａｄｅｄ ｓｏｌｖｅｎｔ）は、装填溶媒を硫化水素吸収装置へ送達するのに使用される既存のポンプを用いて、二酸化炭素吸収装置の底部からポンプ輸送され、硫化水素吸収装置に供給するのに使用される装填溶媒と共用される交換器内で冷却される。約５℃（４０°Ｆ）まで冷却された直後に、溶媒のポンプアラウンド（ポンプ循環）部分が切り離され、静的ミキサーまで送られ、ここで、硫化水素吸収装置の頂部から来るガスと混合された後に、二酸化炭素吸収装置の底部サンプ部分に輸送される。このポンプアラウンドにおける溶媒の流量は、フラッシュ再生部分の最終フラッシュドラムで所望される温度によって決定される。ポンプアラウンドの流量を増加させると、二酸化炭素吸収装置の底部温度および最終フラッシュ温度が低下することになる。−３０℃（−２２°Ｆ）もの低い温度が、ユニットで使用する冷媒の所要温度を低下させることなく、またはいかなる追加のポンプ、交換器も追加することなく、または二酸化炭素吸収装置の接線長を実質的に増加させることなく、達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、物理溶媒を使用することによって合成ガスまたは他のガス流を処理し、二酸化炭素および硫化水素を除去し、濃縮するための流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、物理溶媒を用いることによって、ガス流から硫化水素および二酸化炭素などの不純物を除去するものである。本発明で使用するための代表的な物理溶媒には、Ｎ−メチルピロリドン、ポリエチレングリコールのジアルキルエーテル、リン酸トリブチル、テトラメチレンスルホン、プロピレンカーボネート、メタノール、アルカノールピリジン、およびスルホラン（テトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシド）が含まれる。ポリプロピレングリコールのジメチルエーテルが好ましい溶媒である。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明の実施形態を示す。シフト反応器を通ってきた合成ガス１の流れが示され、それは、供給原料／生成物交換器４を介してライン８まで進み、次いで、溶媒を格納する硫化水素吸収装置１０の底部に入り、この溶媒は、合成ガスの流れと接触することによって硫化水素および他のイオウ化合物を除去する。流れ１２は、硫化水素吸収装置１０から出て、この流れ１２は硫化水素の濃度が増加している。次いで、流れ１２は、イオウ再生区画１４に進み、その流れから硫化水素が除去され、流れ１６として示されるように系（システム）から回収される。第２の流れ２８が示され、これは硫化水素吸収装置１０の頂部を出て、次いで、静的ミキサー３０まで進み、冷却装填溶媒流７８と混合され、次いで、合わさった流れは、ライン３２を介して二酸化炭素吸収装置３４の底部に入る。二酸化炭素が装填された溶媒流３８は、二酸化炭素吸収装置３４の底部を出て、一連のフラッシュドラム（４０、４６、５２）に続く流れ３９と、部分的ポンプアラウンド（部分的ポンプ循環）の一部分としての流れ６８とに分割される。流れ６８が示され、これは装填溶媒ポンプ７０によってライン７２へポンプ輸送され、次いで、装填溶媒冷却器７４までポンプ輸送されてライン７６に入る。流れ７６は、硫化水素吸収装置１０の頂部に入る流れ７９と、静的ミキサー３０まで行って第２の流れ２８と合わせられる流れ７８とに分割される。流れ３９が示され、これは高圧フラッシュＣＯ２フラッシュドラム４０まで進み、ライン４２は、二酸化炭素が出るところを示し、溶媒は、ライン４４を介して中圧フラッシュＣＯ２フラッシュドラム４６まで進み、二酸化炭素はライン４８から出て行く、溶媒はライン５０内を進み続けて低圧フラッシュＣＯ２フラッシュドラム５２に至り、二酸化炭素は、ライン５４に示すように出て行く。生成したセミリーン溶媒（ｓｅｍｉ−ｌｅａｎ ｓｏｌｖｅｎｔ）は、ライン５６を介してセミリーン溶媒ポンプ５８を通ってライン６０に進み、次いで、図に示したように二酸化炭素吸収装置３４まで戻る。精製された合成ガスは、二酸化炭素吸収装置３４の頂部を出て、ライン３６を介して供給原料／生成物交換器４まで進みライン６に至り、次いで、さらに所望の通りに加工される。流れ６２も示されているが、これは、イオウ再生区画１４からリーン溶媒冷却器６４を介してライン６６まで進み、次いで、二酸化炭素吸収装置３４まで進む。ライン１８は、イオウ再生区画１４からリサイクル圧縮機２０まで進み、さらにライン２２、リサイクルガス冷却器２４およびライン２６まで進み、硫化水素吸収装置１０に至る。
【０００９】
本発明の部分的ポンプアラウンド（部分的ポンプ循環）を使用すると、このような部分的ポンプアラウンドを全く使用しない場合と比較して、セミリーン溶媒流量および関連の機器サイズを１０〜１５％低減させることが可能になる。本発明は、追加のポンプまたは問題の多い追加の交換器を必要とせずに、必要な溶媒流量が低くてもより低い温度を提供し、あるいは流量が同じ場合にはより大きい容量を提供する。
【図１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエチレングリコールのジメチルエーテル（ＤＭＰＥＧ；ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ｏｆ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）などの物理溶媒を使用することによって、エネルギーおよび資本必要量を低減して、汚染天然ガスまたはガス化により生じる合成ガスなどの汚染ガスを処理し、二酸化炭素および硫化水素を濃縮して除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成ガス流から硫化水素および二酸化炭素を別々に除去するための従来技術による設計では、フラッシュ再生したセミリーン溶媒（ｓｅｍｉ−ｌｅａｎ ｓｏｌｖｅｎｔ）を、二酸化炭素吸収装置の底部と１つまたは複数の低圧フラッシュドラムとの間に循環することによって、二酸化炭素吸収装置内を流れる合成ガスから二酸化炭素を除去する。こうしたセミリーン溶媒（これは比較的少量の二酸化炭素を含む）は、このような種類の設計においては、極めて大きな流量になり得る。−３０℃（−２２°Ｆ）から１５℃（５９°Ｆ）の間の温度まで溶媒を冷却すると、溶媒容量が増加し、必要な溶媒流量が低下するが、こうした流れを低温まで直接的に冷却することは、冷却負荷が大きく、大きな機器サイズを伴うので、経済的に魅力がない。
【０００３】
操業されている商用ユニットにおける現状のやり方では、二酸化炭素吸収装置の底部近くで全排出トレイ（全ドローオフトレー）が利用され、ここで、カラムを流下する装填溶媒（ｌｏａｄｅｄ ｓｏｌｖｅｎｔ）は、すべてカラムから排出されて、冷却交換器内にポンプ輸送され、そこで、上流の硫化水素吸収装置から出るガスと混合され、冷却された後に、二酸化炭素吸収装置の底部サンプ部分（底部排液溜め部分）に入る。こうした全排出のやり方は、二酸化炭素吸収装置の底部サンプ部分内の、装填溶媒の温度を効果的に低下させ、また、この溶媒は一連のフラッシュドラムを介してフラッシュ再生されるので、このセミリーン溶媒の温度は、溶媒からフラッシュアウトする二酸化炭素の冷却効果によってさらに低下する。こうしたセミリーン溶媒の温度が低くなることによって溶媒の二酸化炭素吸収容量が増加するので、かかる溶媒の流量を低減することができる。続く二酸化炭素のフラッシュの前に、冷却によって溶媒を冷却すると、最終のフラッシュドラムでの温度を、典型的な冷却交換器でこうした操作をしない場合に普通にみられる温度よりも低くすることが可能になる。こうした設計の欠点は、全排出トレイのために、二酸化炭素吸収装置の接線長が顕著に増加し、カラム内部のコストが増加し、専用ポンプを必要とすることによりユニット用の機器を追加させ、そして、ユニットの溶媒保有量を顕著に増加させることである。従来技術による設計では、ミキサー／交換器もやはり非常に大きく、予測可能で満足な性能を出すように設計するのが困難である。こうした従来のミキサー／交換器の運転に対する懸念も存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、溶媒の部分的ポンプアラウンド（ｐａｒｔｉａｌ ｐｕｍｐａｒｏｕｎｄ）に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、ポンプアラウンド（ポンプ循環）用の溶媒は、排出トレイ（ドローオフトレイ）から排出されるのではなく、カラムの底部サンプ部分（底部排液溜め部分）を出る主たる流れの支流から分割される。この装填溶媒（ｌｏａｄｅｄ ｓｏｌｖｅｎｔ）は、装填溶媒を硫化水素吸収装置へ送達するのに使用される既存のポンプを用いて、二酸化炭素吸収装置の底部からポンプ輸送され、硫化水素吸収装置に供給するのに使用される装填溶媒と共用される交換器内で冷却される。約５℃（４０°Ｆ）まで冷却された直後に、溶媒のポンプアラウンド（ポンプ循環）部分が切り離され、静的ミキサーまで送られ、ここで、硫化水素吸収装置の頂部から来るガスと混合された後に、二酸化炭素吸収装置の底部サンプ部分に輸送される。このポンプアラウンドにおける溶媒の流量は、フラッシュ再生部分の最終フラッシュドラムで所望される温度によって決定される。ポンプアラウンドの流量を増加させると、二酸化炭素吸収装置の底部温度および最終フラッシュ温度が低下することになる。−３０℃（−２２°Ｆ）もの低い温度が、ユニットで使用する冷媒の所要温度を低下させることなく、またはいかなる追加のポンプ、交換器も追加することなく、または二酸化炭素吸収装置の接線長を実質的に増加させることなく、達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、物理溶媒を使用することによって合成ガスまたは他のガス流を処理し、二酸化炭素および硫化水素を除去し、濃縮するための流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、物理溶媒を用いることによって、ガス流から硫化水素および二酸化炭素などの不純物を除去するものである。本発明で使用するための代表的な物理溶媒には、Ｎ−メチルピロリドン、ポリエチレングリコールのジアルキルエーテル、リン酸トリブチル、テトラメチレンスルホン、プロピレンカーボネート、メタノール、アルカノールピリジン、およびスルホラン（テトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシド）が含まれる。ポリプロピレングリコールのジメチルエーテルが好ましい溶媒である。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明の実施形態を示す。シフト反応器を通ってきた合成ガス１の流れが示され、それは、供給原料／生成物交換器４を介してライン８まで進み、次いで、溶媒を格納する硫化水素吸収装置１０の底部に入り、この溶媒は、合成ガスの流れと接触することによって硫化水素および他のイオウ化合物を除去する。流れ１２は、硫化水素吸収装置１０から出て、この流れ１２は硫化水素の濃度が増加している。次いで、流れ１２は、イオウ再生区画１４に進み、その流れから硫化水素が除去され、流れ１６として示されるように系（システム）から回収される。第２の流れ２８が示され、これは硫化水素吸収装置１０の頂部を出て、次いで、静的ミキサー３０まで進み、冷却装填溶媒流７８と混合され、次いで、合わさった流れは、ライン３２を介して二酸化炭素吸収装置３４の底部に入る。二酸化炭素が装填された溶媒流３８は、二酸化炭素吸収装置３４の底部を出て、一連のフラッシュドラム（４０、４６、５２）に続く流れ３９と、部分的ポンプアラウンド（部分的ポンプ循環）の一部分としての流れ６８とに分割される。流れ６８が示され、これは装填溶媒ポンプ７０によってライン７２へポンプ輸送され、次いで、装填溶媒冷却器７４までポンプ輸送されてライン７６に入る。流れ７６は、硫化水素吸収装置１０の頂部に入る流れ７９と、静的ミキサー３０まで行って第２の流れ２８と合わせられる流れ７８とに分割される。流れ３９が示され、これは高圧フラッシュＣＯ２フラッシュドラム４０まで進み、ライン４２は、二酸化炭素が出るところを示し、溶媒は、ライン４４を介して中圧フラッシュＣＯ２フラッシュドラム４６まで進み、二酸化炭素はライン４８から出て行く、溶媒はライン５０内を進み続けて低圧フラッシュＣＯ２フラッシュドラム５２に至り、二酸化炭素は、ライン５４に示すように出て行く。生成したセミリーン溶媒（ｓｅｍｉ−ｌｅａｎ ｓｏｌｖｅｎｔ）は、ライン５６を介してセミリーン溶媒ポンプ５８を通ってライン６０に進み、次いで、図に示したように二酸化炭素吸収装置３４まで戻る。精製された合成ガスは、二酸化炭素吸収装置３４の頂部を出て、ライン３６を介して供給原料／生成物交換器４まで進みライン６に至り、次いで、さらに所望の通りに加工される。流れ６２も示されているが、これは、イオウ再生区画１４からリーン溶媒冷却器６４を介してライン６６まで進み、次いで、二酸化炭素吸収装置３４まで進む。ライン１８は、イオウ再生区画１４からリサイクル圧縮機２０まで進み、さらにライン２２、リサイクルガス冷却器２４およびライン２６まで進み、硫化水素吸収装置１０に至る。
【０００９】
本発明の部分的ポンプアラウンド（部分的ポンプ循環）を使用すると、このような部分的ポンプアラウンドを全く使用しない場合と比較して、セミリーン溶媒流量および関連の機器サイズを１０〜１５％低減させることが可能になる。本発明は、追加のポンプまたは問題の多い追加の交換器を必要とせずに、必要な溶媒流量が低くてもより低い温度を提供し、あるいは流量が同じ場合にはより大きい容量を提供する。
【図１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）二酸化炭素吸収装置ユニット中にガス流を送る工程であって、ここで前記ガス流を溶媒と接触させることによって二酸化炭素を除去し、二酸化炭素含量が低下した処理ガス流および二酸化炭素含量が増加した装填溶媒流を生成させる工程；
（ｂ）前記装填溶媒流を、前記装填溶媒流の第１の部分および前記装填溶媒流の第２の部分に分割する工程；
（ｃ）前記装填溶媒流の前記第１の部分を少なくとも１つのフラッシュドラムに送ることによって、前記装填溶媒流をフラッシュ再生してセミリーン溶媒流を生成させ、次いで前記セミリーン溶媒流を、前記二酸化炭素吸収装置ユニットに戻す工程；
（ｄ）前記装填溶媒流の第２の部分を冷却することによって、冷却装填溶媒流を生成させる工程；
（ｅ）前記冷却装填溶媒流の第１の部分を、前記二酸化炭素吸収装置ユニットに戻す工程；および
（ｆ）前記冷却装填溶媒流の第２の部分を、硫化水素吸収器ユニットに送る工程；
を含む、前記ガス流を精製する方法。
【請求項２】
前記装填溶媒流の前記部分を冷却した後、前記硫化水素吸収装置ユニットからの生成物流と混合する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セミリーン溶媒流が、冷却器または熱交換器を通過せずに前記二酸化炭素吸収装置に戻る、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガス流が、合成ガス流である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ガス流が、天然ガス流である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記装填溶媒流が、Ｎ−メチルピロリドン、ポリエチレングリコールのジアルキルエーテル、リン酸トリブチル、テトラメチレンスルホン、プロピレンカーボネート、メタノール、アルカノールピリジン、およびテトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシドからなる群から選択される物理溶媒を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記装填溶媒流が、ポリプロピレングリコールのジメチルエーテルを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１】
（ａ）二酸化炭素吸収装置ユニット中にガス流を送る工程であって、ここで前記ガス流を溶媒と接触させることによって二酸化炭素を除去し、二酸化炭素含量が低下した処理ガス流および二酸化炭素含量が増加した装填溶媒流を生成させる工程；
（ｂ）前記装填溶媒流を、前記装填溶媒流の第１の部分および前記装填溶媒流の第２の部分に分割する工程；
（ｃ）前記装填溶媒流の前記第１の部分を少なくとも１つのフラッシュドラムに送ることによって、前記装填溶媒流をフラッシュ再生してセミリーン溶媒流を生成させ、次いで前記セミリーン溶媒流を、前記二酸化炭素吸収装置ユニットに戻す工程；
（ｄ）前記装填溶媒流の第２の部分を冷却することによって、冷却装填溶媒流を生成させる工程；
（ｅ）前記冷却装填溶媒流の第１の部分を、前記二酸化炭素吸収装置ユニットに戻す工程；および
（ｆ）前記冷却装填溶媒流の第２の部分を、硫化水素吸収器ユニットに送る工程；
を含む、前記ガス流を精製する方法。
【請求項２】
前記装填溶媒流の前記部分を冷却した後、前記硫化水素吸収装置ユニットからの生成物流と混合する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セミリーン溶媒流が、冷却器または熱交換器を通過せずに前記二酸化炭素吸収装置に戻る、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガス流が、合成ガス流である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ガス流が、天然ガス流である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記装填溶媒流が、Ｎ−メチルピロリドン、ポリエチレングリコールのジアルキルエーテル、リン酸トリブチル、テトラメチレンスルホン、プロピレンカーボネート、メタノール、アルカノールピリジン、およびテトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシドからなる群から選択される物理溶媒を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記装填溶媒流が、ポリプロピレングリコールのジメチルエーテルを含む、請求項６に記載の方法。
【公表番号】特表２０１１−５２５８６０（Ｐ２０１１−５２５８６０Ａ）
【公表日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１６３６０（Ｐ２０１１−５１６３６０）
【出願日】平成２１年４月２９日（２００９．４．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２０９３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５８０６４
【国際公開日】平成２１年１２月３０日（２００９．１２．３０）
【出願人】（５９８０５５２４２）ユーオーピー エルエルシー (182)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２９日（２００９．４．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２０９３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５８０６４
【国際公開日】平成２１年１２月３０日（２００９．１２．３０）
【出願人】（５９８０５５２４２）ユーオーピー エルエルシー (182)
【Ｆターム（参考）】
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