JP2001081485A - ガスを精製するための方法および装置 - Google Patents

ガスを精製するための方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスの吸着操作または例えばターボ膨張機な
どでの極低温状態での膨張操作を行うことなく、メルカ
プタン類を除去するための、ガス、特に天然ガスを精製
するプロセスを提供すること。 【解決手段】 原料供給ガス（１）をあらかじめ乾燥さ
せ、かつ部分的に冷却し、高圧下に維持した吸収塔
（４）内にフィードし、その塔頂生成物（６）が精製ガ
スであり、かつその塔底生成物（１３）は分別蒸留塔
（１５）にフィードされて、これによってメルカプタン
を含まぬ、最も揮発性の高い化合物をメルカプタン類を
含有する原料供給ガスの油分溜分から分離し、当該原料
供給ガスのメルカプタン類は、少なくとも一つの蒸留塔
（３１、４８）の塔頂で除去され、その塔底最終生成物
（６３）は、Ｃ５およびそれ以上の重質の炭化水素類か
らなる混合物から形成されており、天然ガスのうちで再
圧縮された（２４）、最も揮発性の高い化合物（２３）
に部分的に混合され（７１）、この得られた混合物を冷
却し（２ｂ）、還流（５）によって吸収塔（４）にフィ
ードする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、また本
質的に、ガス、特にＣ１乃至Ｃ５およびそれ以上の重質
の炭化水素類を含有するガス、特に天然ガスを精製し
て、当該ガスを吸着操作または例えばターボ膨張器の中
での極低温状態での膨張操作を行うことなく揮発性のメ
ルカプタン型の硫黄化合物を除去する方法をその目的と
するものであり、またこの方法を実施することによって
得られる製品および前記方法を実施するための装置にも
関する。
【０００２】
【従来の技術】天然ガス鉱床の廃棄物を構成するガス状
の流体は、一般的に主として例えば下記のようなメルカ
プタン類から構成される悪臭物質を含むことが知られて
いる：− ５．９℃以下で蒸発する、極めて揮発性の高
い化学式ＣＨ4Ｓで表されるメチルメルカプタンまたは
メタンチオール、− ３５℃以下で蒸発する、揮発性の
低いＣ2Ｈ6Ｓで表されるエチルメルカプタンまたはエタ
ンチオール、− 具体的にイソプロピルメルカプタンお
よびｎ−プロピルメルカプタンとからなるプロパンチオ
ール類、− 揮発性が低くなるのに応じてますます重質
となるメルカプタン類。
【０００３】メルカプタン類が鉱床から抽出した天然ガ
ス中に存在することは、天然ガスにとっては、一面では
悪臭、また他面では極めて毒性が高いという不都合をも
たらし、究極的には硫化水素と二硫化水素とに分解され
やすく、従ってこのよう流体を輸送する配管類に対して
特に腐食性を持つ不純物を含有するという不都合をもた
らすのである。
【０００４】これまで公知となっている技術的問題の一
つは、天然ガスの鉱床からの流出物から、一方ではメル
カプタン類の含有量が１０ｐｐｍ以下である天然ガスを
取得するに際して商業的仕様に従って最終消費者または
ガス配給業者にまで天然ガス輸送管による輸送を行うこ
とために利用可能な状態にすること、および他方では特
にＣ５およびそれ以上の重質の炭化水素類から構成され
る安定化油分からなる回収生成物を取得することであ
る。
【０００５】従来技術においては、この従来公知の技術
的問題は、特に下記する三つのプロセスの一つによって
解決することが可能である： １）有効圧力がほぼ６０バールの分子篩上での吸着によ
るプロセス。このプロセスは、吸収剤の再生処理に由来
して生じる、メルカプタン類の含量の多い（即ち、処理
するガスのメルカプタン類の含有量のほぼ２０倍を含
む）ガス−その廃棄は、環境保護のための地域の法規制
によって禁止されており、またそのこと自体ガスの損失
を意味し、かつ最終処理費用が禁止的に高くなることを
意味する−を生成するという不都合を伴うのである。 ２）例えばＣ７およびそれ以上の重質である重質炭化水
素中での高圧下（例えば６０バール）での吸収を行うこ
とによるプロセス。これらのプロセスは、例えばプロパ
ンからなる中間製品−これらは、付加価値を上げること
が必ずしも可能であるわけではなく、また従って大量の
Ｃ７およびそれ以上の重質の炭化水素類の溶媒を循環さ
せて再度精製ガス中に投入する必要があり、このために
よる吸収剤のコスト増大と冷却装置のための再加熱と冷
却を行うに必要な大量の熱の使用などの不都合が生じ
る。 ３）極低温処理によるプロセスは、その作動態様の一つ
によれば、原料供給ガスを膨張させ、従ってガス配給の
ための天然ガス輸送管への送入を行うために再度圧縮す
る必要が生じ、また付加価値を上げることが必ずしも可
能ではなく、従って精製ガス中に再度投入する必要があ
る、例えばプロパンからなる中間生成物が生じ、従って
設備や吸収エネルギーならびに含水率が０．１ｐｐｍ以
下にまで低下した原料供給ガスを強力に乾燥するために
高価なコンプレッサーを複数使用する、という不都合が
伴う。
【０００６】このような極低温処理プロセスは、例えば
下記によって開示されている： −１９７３年１０月９日発行の米国特許第３，７６３，
６５８号。特に高い操作圧力のために発明の目的を実施
使用する費用が高くなるという不都合が伴う。 −１９９７年８月１９日発行の米国特許第５，６５５，
１０９号。この発明の目的を実施使用するに際して、先
行する特許と比較して高い操作圧力に起因する費用が正
味で低減されているが、このことは、先行特許の目的を
相当改善されていることを示している。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】本発明の主たる目的は、例えば所望によっ
てプロパンが生成するのを回避し、また原料供給ガスを
膨張させることを回避し、かつ特にＣ７およびそれ以上
の重質の炭化水素からなる吸収オイルを大量に使用する
ことを回避することを可能ならしめるプロセスを開発す
るに際して、そのプロセスが本来有する特徴利点を全て
保持しつつ、特に上記した公知プロセスが有する不都合
を抑制することである。従って、本発明は、技術的な問
題の解決策を表すものであるが、この解決策は上記にお
いて具体的に記載した定義に照らして新規である。よっ
て、本発明は上記した公知のプロセスのそれよりも実施
利用費用が大幅に低減されるという大きな利点特徴をも
たらすものであり、従って上記した公知のプロセスに対
する著しい改善または進歩を表すものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】上述の目的のために、本発明に従ったプロ
セスは、順次下記する工程を行うことからなる；即ち、
あらかじめ乾燥させ、かつ部分的に冷却した原料供給ガ
スを高圧下での吸収塔内に移行させること；この吸収塔
は、還流液体を受容するものであり、その塔頂生成物
は、メルカプタン類の含有量が３０ｐｐｍ以下となった
精製ガスであり、かつその塔底生成物を分別蒸留塔にフ
ィードされること；この分別蒸留塔においては、塔頂に
おいては、塔底で抜き出した、メルカプタン類−その内
の最も揮発性の高い成分は、少なくとも一つの蒸留塔の
塔頂で除去されている−を含有する油分溜分から、メル
カプタンを含まない当該原料供給ガスの最も揮発性の高
い化合物が分離される；前記蒸留塔の塔底生成物は、そ
れぞれがＣ５およびそれ以上の重質の炭化水素類からな
る混合物である液状油分から構成されているのでるが、
揮発性のメルカプタンをもはや一切含まないようにスイ
ートニング処理されて、当該分別蒸留塔の塔頂で分離さ
れ、かつ再度圧縮されたもっとも揮発性の高い化合物に
部分的に混合される；このようにして得られた混合物を
冷却し、還流によって前記吸収塔にフィードし、そして
前記還流流体を構成させること。
【０００９】本明細書の記載の意味において、原料供給
ガスの最も揮発性の高い化合物は、そのメルカプタン類
の含有率が３０ｐｐｍ以下である場合メルカプタン類を
含まないものと考えるものとする。
【００１０】そのほかに、スイートニング処理された液
体油分は、その揮発性メルカプタン類の含有率が５ｐｐ
ｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下である場合、揮発性メ
ルカプタン類をもはや含まないものと考えるものとす
る。
【００１１】本発明のもう一つの特徴に従えば、原料供
給ガスのメインストリームは、あらかじめ二つの分離し
た部分ストリームに分けられるが、その内の一つのスト
リームは、あらかじめ冷却され、上記した吸収塔の下部
にフィードされ、、また残りのストリームはあらかじめ
冷却され、前記吸収塔の中間部にフィードされる。
【００１２】本発明の別の特徴に従えば、前記吸収塔の
塔底部の生成物は、Ｃ２およびそれ以上の重質の炭化水
素類およびメルカプタン類とを含有しており、あらかじ
め膨張せしめられて、その後に原料供給ガスの最も揮発
性の高い化合物をメルカプタン類から分離することを可
能ならしめる分別蒸留塔にフィードされる。
【００１３】本発明のさらに別の特徴に従えば、前記し
た分別蒸留塔の塔底生成物は、Ｃ３およびそれ以上の重
質の炭化水素類とメルカプタン類を含有しており、膨張
処理された後に、第一の油分蒸留塔にフィードされる
が、この蒸留塔は、好ましくは脱プロパン装置として機
能するものであり、塔底生成物はＣ４およびそれ以上の
重質の炭化水素類とメルカプタン類とを含有する。
【００１４】本発明のさらにもう一つの特徴に従えば、
前記分別蒸留塔の塔頂生成物は、メルカプタン類を含ま
ず、Ｃ１、Ｃ２およびＣ３の炭化水素類を含有してお
り、部分凝縮させることによって冷却し次いで分離し、
一方では液相に分離し、その液相は前記分留塔の塔頂に
送られ、また他方では気相に分離するが、この気相は、
再度圧縮処理されて、前記した油分の蒸留生成物の一部
であって、他の部分と抽出で分離した少なくとも一部と
混合して前記混合物とする。
【００１５】分別蒸留塔の塔頂生成物は、そのメルカプ
タン類の含有率が３０ｐｐｍ以下である場合メルカプタ
ン類を含まないものと考えるものとする。
【００１６】本発明のまた別の特徴に従えば、第一の蒸
留塔の塔底生成物は、Ｃ４およびそれ以上の重質の炭化
水素類とメルカプタン類とを含有しており、膨張処理後
に、第二の蒸留塔にフィードされるが、この第二の蒸留
塔は好ましくは脱ブタン装置として機能するものであ
り、その塔底生成物は、Ｃ５およびそれ以上の重質の炭
化水素類と非揮発性のメルカプタン類とからなる残渣油
分を含んでいる。
【００１７】本発明のまた別の特徴に従えば、前記第一
の蒸留塔の塔頂生成物は、Ｃ３の炭化水素類およびメチ
ルメルカプタンを含み、完全凝縮させることによって冷
却、次いで二つの部分液体ストリームに分離するが、そ
の内の一つのストリームは、前記蒸留塔の塔頂に送ら
れ、また他のストリームは、スイートニング処理され
て、一部ではメチルメルカプタンを、特にスイートニン
グ剤との混合物として除去され、また他方ではメルカプ
タン類を含まないＣ３の炭化水素類の混合物−即ちその
メルカプタン類含有率が５ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐ
ｐｍ以下である−を生成させるのである。
【００１８】本発明のさらに別の特徴に従えば、前記第
二の蒸留塔の塔頂生成物は、Ｃ４の炭化水素類と残留揮
発性メルカプタン類とを含み、完全凝縮させることによ
って冷却し、次いで二つの部分液体ストリームに分離
し、その内の一つのストリームは、前記蒸留塔の塔頂部
に送られ、またもう一方のストリームは、スイートニン
グ処理されて、一方では残留揮発性メルカプタン類を、
特にスイートニング剤との混合物として除去し、また他
方ではメルカプタン類を含まないＣ４の炭化水素類の混
合物−即ち、そのメルカプタン類含有率が５ｐｐｍ以
下、好ましくは１ｐｐｍ以下である−を生成させるので
ある。
【００１９】本発明のまた別の特徴に従えば、原料供給
ガスのうちの冷却処理する部分ストリームおよび前記還
流分は、前記吸収塔の塔頂から放出されるガスによって
および究極的には補助的な冷却流体、例えばプロパンな
どを用いることによって冷却され、前記塔から発生する
ガスを熱交換器によって常温近くにまでに再度加熱す
る。
【００２０】本発明は更には、前記したプロセスを実施
することによって得られ生成物であって、特にメルカプ
タン類を含まない、より正確に言えばメルカプタン類を
３０ｐｐｍ以下含有する処理されたガスから構成される
生成物、究極的にはＣ３の炭化水素類とＣ４の炭化水素
類との混合物およびＣ５とそれ以上の重質の炭化水素類
の混合物からなる油分とによって構成される生成物をも
その目的とするものである。
【００２１】本発明は最終的には、塔底部から塔頂部に
到るまで連続的に原料供給ガスと還流液とのそれぞれの
取り入れパイプが接続されている加圧下の吸収塔から構
成される、前記した本プロセスを実施するための装置を
目的とするものであるが、本装置において、原料供給ガ
スのメインの取り入れパイプは、二つの誘導されたパイ
プに分岐しており、そのうちの一つと還流パイプとは、
同一方向で熱交換器を横断通過しており、また当該塔の
塔頂部は、前記熱交換器を好ましくは逆方向に横断通過
する処理されたガスの出口パイプに接続され、他方その
塔低部は、パイプで分別蒸留塔に接続されており、なお
前記塔の塔底部はパイプによって油分のための少なくと
も一つの蒸留塔に接続されているが、当該蒸留塔の底部
は、一本の出口パイプによってコンプレッサーの送出し
パイプに接続され、なお該コンプレッサーの吸入側は、
パイプによって分別蒸留塔の塔頂部に接続されており、
また前記出口パイプと前記送出しパイプとは、前記還流
パイプの内部で接合され、一体となっているのである。
【００２２】本発明の別の特徴に従えば、分別蒸留塔の
塔頂部は、冷却器−凝縮基を横断通過するパイプによっ
て相分離器の入口部に接続されており、その相分離器の
ガス相の出口部は、パイプで前記したコンプレッサ−の
吸入側に接続され、他方では液相の出口部は、パイプに
よって前記塔の上部出口と連通している。
【００２３】本発明のまた更なる別の特徴に従えば、油
分蒸発システムは、直列とした二つの塔から構成され、
これら塔のそれぞれの塔頂部は、各々冷却器−凝縮器を
横断通過するパイプによって凝縮液の貯蔵タンクの入口
部に接続されており、なおこの貯蔵タンクの出口部は一
方では、連結された塔の上部への戻りパイプ内に開口
し、また他方では処理装置または使用装置へむけた送出
しパイプ内に接続開口しているのである。
【００２４】本発明のまた別の特徴に従えば、前記した
送出しパイプは、第一の蒸留塔へ向かって導出され、か
つスイートニング装置の入口部において開口しており、
ここにおいて当該スイートニング装置の出口部は、Ｃ３
炭化水素類の貯蔵タンクに接続され、同時にまた前記送
出しパイプは、第二の蒸留塔に向かって導出され、かつ
スイートニングシステムまたはＣ４炭化水素類の利用シ
ステムに接続開口している。
【００２５】本発明の更なる別の特徴に従えば、Ｃ５お
よびそれ以上の重質の炭化水素類を誘導するパイプは、
第二の蒸留塔の底部出口のパイプにおいて分岐してい
る。かくして、本発明によって得られた結果は、この装
置および実施するための方法に関する製造と技術の中に
おいて実現された単純化と実質的な経済性から構成され
る大きな利点を確保するものである。
【００２６】本発明は、制限的ではない実施例として特
異的に付与され、添付した概略工程図を参照して以下に
おいて述べる説明的記載の過程で、よりよく構成され、
かつ本発明に係るその他の目的、特徴、詳細および利点
はより明確にされるであろう。
【発明の実施の形態および実施例】
【００２７】図１を参照すれば、図示した装置は天然ガ
ス鉱床から得られた原料供給ガスＮＧを処理し、特に精
製することを目的としたものである。この原料供給ガス
を事前処理し、かつ残留含水量としてほぼ５ｐｐｍまで
にあらかじめ乾燥処理して、例えば温度２５℃および有
効圧力６５バールにおいて例えばメインパイプ１を経由
して本装置に導入する。
【００２８】原料供給ガスのメインストリームは、それ
ぞれ誘導分岐された二つのパイプ１ａおよび１ｂの中で
二つの部分ストリームに分けられ、それぞれ二つの熱交
換器２ａおよび２ｂおよび二つの分配バルブ３ａおよび
３ｂとを通過し、次いで吸収塔４にフィードされる。
【００２９】原料供給ガスの部分ストリームは、誘導パ
イプ１ａ内を流れ、熱交換器２ａ内において吸収塔４の
塔底部生成物の一部との熱交換によって例えば−７℃に
まであらかじめ冷却され、かくして分配バルブ３ａを通
過して吸収塔４の下部に到達し、同時にもう一つの原料
供給ガスの部分ストリームは、誘導分岐されたパイプ１
ｂの中に流入し、熱交換器２ｂおよび分配バルブ３ａを
横断通過することによってあらかじめ例えば−３５℃に
まで冷却されて、吸収塔４の中間部に到達する。
【００３０】この吸収塔４の内部においては、従って、
ほぼ−３０℃なる温度とほぼ６０バールの有効圧力が支
配的である。誘導分岐パイプ１ｂによって搬送された流
体は、熱交換器２ｂの中で冷却されると、部分的に凝縮
するのである。
【００３１】吸収塔４の上部には、また還流パイプ５が
開口しているが、その前に熱交換器２ｂを横断通過して
おり、熱交換器においては還流パイプ５が有効圧力とし
てほぼ６０バールの加圧下に到達し、同様に−３５℃に
まで冷却されるのである。
【００３２】精製された天然ガス、即ち含有メルカプタ
ン類が除去された天然ガスは、吸収塔４の塔頂部に集積
し、パイプ１ｂおよび５の内部をそれぞれ循環している
流体とは逆方向に熱交換器２ｂを横断通過する出口パイ
プ６を経由して塔頂部から排出され、またこの熱交換器
２ｂの内部においては、出口パイプ６からの精製天然ガ
スの温度はほぼ−４０℃であり、従って有利には流体の
補助的な冷却剤、例えば液体プロパンを形成するＣ３炭
化水素などど組合せて流体冷却剤として機能するのであ
り、取り入れパイプ７の内部を循環し、かつまたバルブ
８の内部で膨張させた後でパイプ６の中を流れる処理ガ
スと同じ流れ方向で熱交換器２ｂを横断通過するのであ
る。冷却流体とパイプ１ｂの原料供給ガスおよびパイプ
５の還流流体とのそれぞれの熱交換によって、パイプ６
の精製天然ガスはほぼ２０℃の温度にまで精密に再加熱
されて、例えば再圧縮箇所９や冷却箇所１０にまで搬送
されるのであるが、冷却流体は、例えば大気である。
【００３３】精製天然ガスは、原料供給ガスの当初の諸
条件、従ってガス配送用配管網の諸条件と両立し得る諸
条件に近接した圧力と温度との条件に調節されたもので
ある。吸収塔４の底部生成物の一部は、パイプ１１を経
由して、原料供給ガスから分岐したストリームによって
加熱された熱交換器２ａにフィードされる。この交換器
２ａは、再混合器を形成し、液体と気体との混合物を生
成し、この混合物は、パイプ１２を経由して吸収塔４に
戻る。
【００３４】吸収塔４の底部の最終液体生成物は、Ｃ
１、Ｃ２とそれ以上の重質の炭化水素類と一般化学式Ｒ
ＳＨで表されるメルカプタン類とを含有しており、バル
ブ１４を含むパイプ１３を経由して前記した吸収塔
（４）から排出されるのであるが、このバルブの内部で
前記した塔底生成物が例えば有効圧力としてほぼ２０バ
ールまでに膨張せしめられ前記パイプ１３を経由して分
別蒸留塔１５にその中間点においてフィードされる。塔
頂部の気体状生成物はメルカプタン類が除かれ、かつＣ
１、Ｃ２とＣ３の炭化水素類を含有しており、冷却器１
７−この冷却液体は、例えば入口パイプ１８の内部を循
環し、かつバルブ１９内部で膨張させた後で熱交換器１
７を横断通過する液化プロパンである−を横断通過する
パイプ１６を経由して分別蒸留塔１５から出て行くので
あり、ここで前記塔頂生成物は、部分的に凝縮して、生
成した二相ストリームはパイプ１６を経由して相分離器
２０に入り、そこで液相はその底部において集積し、次
いで再開ポンプ２２を包含するパイプ２１を経由して離
れ、こうして分別蒸留塔１５の上部に回帰するのであ
る。
【００３５】相分離器２０内部の気相は、コンプレッサ
ー２４を含むパイプ２３を経由してこの上部から出てい
き、このコンプレッサーの中で気相は有効圧力としてほ
ぼ６０バールにまで圧縮され、かくしてコンプレッサー
２４の送出パイプ２３が開口接続するパイプ５の中を流
れる、前記した還流流体の一部を構成するのである。
【００３６】分別蒸留塔１５は、脱エタン装置として機
能し、その塔底の液体はＣ３（プロパン）およびそれ以
上の重質の炭化水素類と一般化学式ＲＳＨで表されるメ
ルカプタン類とをそれぞれ含有する。この塔底の液体生
成物の一部は、分別蒸留塔の底部をパイプ２５を経由し
て離れ、かくして再沸騰装置２６にフィードされるが、
この再沸騰装置は、例えば水蒸気等の流体２７で加熱さ
れ、かつ該再沸騰装置２６を横断通過する前記底部液体
を再加熱し、かつ部分的に蒸発させる目的を有するもの
であり、再沸騰装置では、液体と蒸気との混合物から形
成される混合相がパイプ２８を経由して分別蒸留塔１５
の下部に回帰するのである。
【００３７】分別蒸留塔１５の底部の液状生成物の残り
の部分は、膨張バルブ３０を包含するパイプ２９を経由
してこの部分を離れ、脱プロパン装置として機能する第
一の蒸留塔３１の中間部に開口接続するが、その気体状
の塔頂生成物は、プロパンとメチルメルカプタンを含有
する。この気体状の塔頂生成物は、冷却器３３を横断通
過するパイプ３２を経由して第一の蒸留塔３１を離れる
のであるが、その冷却剤は例えば大気であり、またその
内部では前記した気体状の塔頂生成物は全て凝縮され、
生じた液体状の凝縮物は前記パイプ３２を経由して液体
貯蔵タンク３４の入口に到達する。液状の生成物の一部
分は、再送りポンプ３６を含んでなるパイプ３５を経由
してこの貯蔵タンク３４から出ていき、還流状態で第一
の蒸留塔３１の上部にフィードされ、同時に残りの生成
物の部分は再送りポンプ３８を含んでなるパイプ３７を
経由してスイートニングユニット（３９）の入口にまで
運ばれ、そのユニットの内部ではメチルメルカプタンＣ
Ｈ3ＳＨは、例えばソーダで洗浄することによってＣ３
の炭化水素類（プロパン）から分離され、スイートニン
グ剤との混合物の状態でパイプ４０を経由してこのユニ
ットを出ていき、同時に前記炭化水素類は、前記スイー
トニングユニット（３９）をパイプ４１を経由して離れ
る。
【００３８】第一の蒸留塔３１の底部の液状生成物は、
Ｃ４以上の重質炭化水素類とメチルメルカプタンを除く
残留メルカプタン類をそれぞれ含んでいる。この液状の
塔底生成物の一部は、再沸騰装置４３にフィードするパ
イプ４２を経由して第一の蒸留塔３１の底部を離れる
が、この再沸騰装置の内部では、この塔底生成物が、例
えば水蒸気などの流体４４で再度加熱され部分的に蒸発
されて、パイプ４５を経由して第一の蒸留塔３１の下部
に回帰還流する。
【００３９】第一の蒸留塔３１底部の液体状生成物の他
の部分は、パイプ４６を経由してこの底部を離れて、膨
張バルブ４７を横断通過し、次いで第二の油分蒸留塔４
８の入口にその中間部において到達する。この第二の蒸
留塔４８においては、第一の蒸留塔３１の塔底生成物は
分別蒸留されて、一方ではＣ４の炭化水素（ブタン）と
残留揮発性メルカプタン類とからそれぞれ構成される気
体状塔頂生成物となり、他方ではＣ５およびそれ以上の
重質の炭化水素類および非揮発性のメルカプタン類とを
含む液状の底部生成物となる。
【００４０】第二の蒸留塔４８の気体状の塔頂部生成物
は、冷却器５０を含むパイプ４９を経由して塔頂部を離
れるが、冷却器の冷却剤は例えば大気であり、この内部
で当該塔頂部生成物は完全な凝縮に供されて、液状凝縮
物の貯蔵タンク５１の入口に達するが、ここで液状凝縮
物の一部は再送りポンプ５３によって吸入されることに
よってパイプ５２を経由してタンクを出ていき、環流状
態で第二の蒸留塔４８の上部にまでフィードされ、同時
に液状凝縮物の他の部分は、再送りポンプ５５を包含し
てなるパイプ５４を経由して前記したユニット３９と類
似したスイートニングユニット５６の入口にまで運ば
れ、メルカプタン類を含まないＣ４炭化水素類（ブタ
ン）を生成し、また残留した揮発性メルカプタン類はパ
イプ５７を経由して排出され、スイートニング剤と混合
されてパイプ５９を経由して排出される。
【００４１】第二の蒸留塔４８の液状の塔底生成物は、
Ｃ５およびそれ以上の重質炭化水素類と非揮発性のメル
カプタン類からそれぞれ形成された前記油分を含有して
おり、その一部は、部分蒸発を起こさせる水蒸気などの
流体６１で再加熱した再蒸発装置６０にフィードするパ
イプ５９を経由して前記蒸留塔の底部を離れるが、ここ
で、液状と気体状のそれぞれの相の混合物はパイプ６２
を経由して出ていき、第二の蒸留塔４８の下部に回帰す
る。
【００４２】第二の蒸留塔４８の液状塔部生成物の他の
部分は、冷却器６４を含むパイプ６３を経由して塔底部
を離れるが、冷却器の冷却流体は例えば大気であり、前
記したユニット３９に類似したスイートニングユニット
６５がその冷却の後に続いており、その結果メルカプタ
ン類を含まない油分を生成するが、パイプ６５を経由し
て排出された非揮発性メルカプタン類はスイートニング
剤と混合されてパイプ６７を経由して排出される。この
スイートニングユニット６５の出口部において、生成し
た油分の一部分を誘導分岐パイプ６８によって抽出する
が、同時に残りの部分は、ポンプ６９によって再度送出
し、送出しパイプ７０を経由してコンプレッサー２４の
送出しパイプ２３を分岐点７１で再度一緒にして、前記
したパイプ５において再度結合し一体とする。このよう
にして、第二の蒸留塔４８の液状塔底生成物は分別蒸留
塔１５からの圧縮された気体状の塔頂生成物と混合する
が、その割合は定量的に決められたものであり、パイプ
６８によって抽出された液状の塔底生成物の量によって
選択的に制御されているのである。前記した混合物は、
パイプ５の内部で二相系の混合還流流体を形成し、また
それぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ５およびそれ以上の重質
炭化水素類を含有するがメルカプタン類は含んでおら
ず、例えば揮発性化合物（パイプ２３から由来）の７０
モル％乃至９９モル％に対して油分（パイプ７０から由
来）１モル％乃至３０モル％からなる。この混合物は好
ましい組成が油分５乃至２０モル％の範囲に位置してお
り、冷却器７２を通過するが、冷却器の冷却液体は例え
ば大気であり、熱交換器２ｂの内部で少なくとも部分的
に凝縮させた後でパイプ５によって還流状態で吸収塔４
に送られる。
【００４３】パイプ６８によって抽出された、液状の塔
底生成物の部分は、最終生成物を構成する：この還流流
体は、例えばモル百分率で表して下記する相対的組成を
有している： Ｃ１の炭化水素（メタン） ： ４４％ Ｃ２の炭化水素（エタン） ： ２６％ Ｃ３の炭化水素（プロパン） ： ２３％ Ｃ５の炭化水素（ペンタン） ： ５％ Ｃ６の炭化水素（ヘキサン） ： ２％
【００４４】本発明において、溶媒の再巡回量はＣ５以
上の重質炭化水素類から構成されており、前記した公知
のプロセスの場合よりも高圧下での重質炭化水素中への
吸収がほぼ２０倍少なく、その役割は前記した公知のプ
ロセスのそれとは異なっている。その理由は、本発明に
おいては、その役割は本質的には吸収塔４の吸収ゾーン
内にある臨界点のガスを隔離することにあり、この隔離
効果は循環する炭化水素の割合が重質になればそれだけ
顕著になる。
【００４５】前記した吸収塔、分別蒸留塔および蒸留塔
は、有利にはプレート型のカラム塔である。
【００４６】下記する表には、純粋に例示的な実施例と
して原料供給ガスと処理済みガスのそれぞれの組成およ
び具体的な場合における実施に伴う利得と収益の計算結
果を示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】図２は、本発明および前記した公知の二つ
のプロセスの各々に従った天然ガスからのメルカプタン
類の極低温除去プロセスの実施コストの比較ダイアグラ
ムを示す。このグラフは、横軸にとったバールで表した
吸収塔４（図１）内の絶対圧力を函数とした縦軸にとっ
た、時間当りフラン（Ｆ／ｈ）で表した利得の変動を示
す。
【００５１】これらのグラフは、以下の三種の曲線を表
す： − 米国特許第３，７６３，６５８号に従った単純極低
温蒸留プロセスに関した曲線Ａ。 − 米国特許第５，６５９，１０９号に従った、Ｃ３／
Ｃ４循環を伴った極低温蒸留プロセスに関した曲線Ｂ。 − 本発明に従ったプロセスに関する曲線Ｃ。
【００５２】本発明に係る曲線Ｃは、示した操作圧力の
全範囲にわたって（および特に高圧下における）得られ
た、曲線ＡおよびＢによってそれぞれ図示した利得より
も正味に大きい利得を表す。
【００５３】本発明は、それぞれ記載、かつ添付した図
面の図１に表された手段に決して限定されるものではな
く、下記する特許請求の範囲においてなされる種々の等
価物およびその変形、修正ならびにこれらの組合せの全
てを包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の現実的に好ましい具体的な
実施態様の一つに対応する装置の機能的概略図を表す。
【図２】 図２は、本発明および前記した従来公知であ
る他の二つの方法にそれぞれ対応した、天然ガスからメ
ルカプタン類を除去するための極低温プロセスによって
得られた実施経費・費用における利得を相対的ダイアグ
ラムによりグラフとして図示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592206189 170 Ｐｌａｃｅ Ｈｅｎｒｉ Ｒｅｇｎ ａｕｌｔ， 92400 Ｃｏｕｒｂｅｖｏｉ ｅ， Ｆｒａｎｃｅ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｃ１乃至Ｃ５およびそれ以上の重質の炭
    化水素を含有する原料供給ガス、特に天然ガス（ＮＧ）
    を精製して、ガスを吸着操作または例えばターボ膨張機
    の中での低温膨張操作を行うことなく、揮発性のメルカ
    プタン型の硫黄化合物を除去するプロセスにおいて、あ
    らかじめ乾燥し、かつ部分的に冷却した（２ａ、２ｂ）
    原料供給ガス（１）を加圧下に吸収塔（４）内に供給
    し、この吸収塔は、還流流体（５）を受容するものであ
    り、その塔頂生成物（６）は、メルカプタン類の含有量
    が３０ｐｐｍ未満の精製ガスであり、かつその塔底生成
    物（１３）は分別蒸留塔（１５）に供給されるものであ
    り、この分別蒸留塔においては、油分溜分（２９）から
    メルカプタンを含まない原料供給ガスの最も揮発性の高
    い化合物（１６）を分離するものであり、塔底で抜き出
    した油分溜分（２９）はメルカプタン類の最も揮発性の
    高い成分を含み、それは少なくとも一つの蒸留塔（３
    １、４８）の塔頂（３２、４９）で除去され、この蒸留
    塔の塔底最終生成物（６３）はそれぞれがＣ５およびそ
    れ以上の重質の炭化水素類からなる混合物を含む液状油
    分から構成されているものであるが、揮発性のメルカプ
    タンをもはや一切含まないようにスイートニング処理さ
    れて、前記分別蒸留塔（１５）の塔頂で分離され、原料
    供給ガスから再度圧縮（２４）されたもっとも揮発性の
    高い化合物（１６、２３）に部分的に混合され（７
    １）、こうして得られた混合物を冷却し（７２、２
    ｂ）、還流（５）によって前記吸収塔（４）にフィード
    し、このようにして前記還流流体を構成させることを特
    徴とする前記プロセス。
  2. 【請求項２】 原料供給ガスのメインストリーム（１）
    が、誘導分岐された二つの部分ストリーム（１ａ、１
    ｂ）にあらかじめ分けられ、そのうちの一つのストリー
    ム（１ａ）はあらかじめ冷却されて（２ａ）、前記した
    吸収塔（４）の低部にフィードされ、また別のストリー
    ム（１ｂ）はあらかじめ冷却されて（２ｂ）、前記塔
    （４）の中間部にフィードされることを特徴とする、請
    求項１に記載されたプロセス。
  3. 【請求項３】 前記塔の塔底生成物（１３）が、Ｃ２お
    よびそれ以上の重質の炭化水素類とメルカプタン類とを
    それぞれ含有しており、あらかじめ膨張処理されて、次
    いで原料供給ガスの最も揮発性の高い化合物からメルカ
    プタン類を除去することを可能ならしめる分別蒸留塔
    （１５）にフィードされることを特徴とする、請求項１
    または２に記載されたプロセス。
  4. 【請求項４】 分別蒸留塔（１５）の塔底生成物（２
    ９）が、Ｃ３およびそれ以上の重質の炭化水素類とメル
    カプタン類とをそれぞれ含有しており、膨張処理された
    後（３０）、好ましくは脱プロパン装置として機能する
    第一の油分蒸留塔（３１）に最終的にフィードされ、そ
    の塔底生成物（４６）がＣ４およびそれ以上の炭化水素
    類とメルカプタン類とをそれぞれ含有することを特徴と
    する、請求項３に記載されたプロセス。
  5. 【請求項５】 第一の蒸留塔（３１）の塔底生成物（４
    ６）が、Ｃ４およびそれ以上の重質の炭化水素類とメル
    カプタン類とをそれぞれ含有しており、膨張処理された
    後（４７）、好ましくは脱ブパン装置として機能する第
    二の油分蒸留塔（４８）にフィードされ、その塔底生成
    物（６３）が、Ｃ５およびそれ以上の炭化水素類と非揮
    発性のメルカプタン類とから構成される残留油分溜分を
    含むことを特徴とする、請求項１乃至４のうちのいずれ
    か一項に記載されたプロセス。
  6. 【請求項６】 前記分別蒸留塔（１５）の塔頂生成物
    （１６）が、メルカプタン類を含まずまたＣ１、Ｃ２お
    よびＣ３の炭化水素類を含有しており、部分凝縮によっ
    て冷却され（１７）、次いで一部は液相（２１）に分離
    （２０）して、前記塔の塔頂部に供給され、また残りは
    気相（２３）に分離して、再度圧縮処理され（２４）、
    次いで前記油分溜分（６３、６６、７０）の蒸留最終生
    成物の少なくとも一部と前記したように混合され、また
    残りの部分は抽出処理される（６８）ことを特徴とす
    る、請求項４に記載されたプロセス。
  7. 【請求項７】 第一の蒸留塔（３１）の塔底生成物（３
    ２）が、Ｃ３およびそれ以上の重質の炭化水素類とメチ
    ルメルカプタンとをそれぞれ含有し、完全凝縮によって
    冷却され（３３）、次いで二つの部分液体ストリーム
    （３５、３７）に分離するが、その内の一つ（３５）の
    ストリームは、前記第一の蒸留塔（３１）の塔頂に送ら
    れ、また他のストリーム（３７）は、スイートニング処
    理（３９）されて、このように一部ではメチルメルカプ
    タンを、特にスイートニング剤との混合物として除去
    し、メルカプタン類を含まないＣ３の炭化水素類の混合
    物を得ることを特徴とする、請求項１乃至６のうちのい
    ずれか一項に記載されたプロセス。
  8. 【請求項８】 前記第二の蒸留塔（４８）の塔頂生成物
    （４９）が、Ｃ４の炭化水素類と残留揮発性メルカプタ
    ン類とを含み、完全凝縮によって冷却（５０）され、次
    いで二つの部分液体ストリーム（５２、５４）に分離
    し、その内の一つのストリーム（５２）は、前記第二蒸
    留塔（４８）の塔頂部に送入され、またもう一方のスト
    リーム（５４）は、スイートニング処理（５６）し、そ
    して特に残留揮発性メルカプタン類を、特にスイートニ
    ング剤との混合物として除去し、メルカプタン類を含ま
    ないＣ４の炭化水素類の混合物（５８）を得ることを特
    徴とする、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載
    されたプロセス。
  9. 【請求項９】 原料供給ガス（１）のうちの冷却処理さ
    れる部分ストリーム（１ｂ）および前記還流分（５）と
    が、前記吸収塔（４）の塔頂から放出されるガス（６）
    によっておよび必要あれば補助的な冷却液体（７）、例
    えばプロパンなどを用いることによって冷却し、前記塔
    （４）から発生するガス（６）を熱交換器によって常温
    近くになるまで再度加熱することを特徴とする、請求項
    １乃至８のうちのいずれか一項に記載されたプロセス。
  10. 【請求項１０】 加圧下で、原料供給ガス（１ａ、１
    ｂ）と還流液（５）とのそれぞれの取り入れパイプが接
    続されている吸収塔（４）から構成される装置におい
    て、二つのパイプライン（１ａ）、（１b）に分岐して
    いる原料供給ガス（ＮＧのメインの取り入れパイプ
    （１）のうちの一つ（１ｂ）と還流パイプ（５）とは、
    同一方向で熱交換器（２ｂ）を横断通過しており、また
    当該塔の塔頂部は、前記熱交換器（２ｂ）を好ましくは
    逆方向に横断通過する処理済みガスの出口パイプ（６）
    に接続され、他方その塔低部は、パイプ（１３）によっ
    て分別蒸留塔（１５）に接続されており、なお前記分別
    蒸留塔の塔低部はパイプ（２９）によって油分のための
    少なくとも一つの蒸留塔（３１、４８）に接続されてお
    り、当該蒸留塔の底部は、出口パイプ（６３、６６、７
    ０）によってコンプレッサー（２４）の送出しパイプ
    （２３）に接続され、なお該コンプレッサーの吸入側
    は、パイプ（１６、２３）によって分別蒸留塔（１５）
    の塔頂部に接続されており、また前記出口パイプ（６
    ３、６６、７０）と前記送出しパイプ（２３）とは、前
    記還流パイプ（５）と接合されている（７１）ことを特
    徴とする、請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載
    されたプロセスを実施するための装置。
  11. 【請求項１１】 前記分別蒸留塔（１５）の塔頂部が、
    冷却器−凝縮器（１７）を横断通過するパイプ（１６）
    によって相分離器（２０）の入口部に接続されており、
    その相分離器のガス相の出口部は、パイプ（２３）によ
    って前記コンプレッサー（２４）の吸入側に接続され、
    他方では液相の出口部が、パイプ（２１）によって前記
    分別蒸留塔（１５）の上部と連通していることを特徴と
    する、請求項１０に記載された装置。
  12. 【請求項１２】 油分蒸留システムが、直列とした二つ
    の蒸留塔（３１、４８）から構成され、これら塔のそれ
    ぞれの塔頂部は冷却器−凝縮器（３３、５０）を横断通
    過する各々パイプ（３２、４９）によって凝縮液の貯蔵
    タンクの入口部（３４、５１）に接続されており、なお
    この貯蔵タンクの出口部は一方では、連結された塔の上
    部で戻りパイプ（３５，５２）内に開口し、また他方で
    は処理装置または使用装置へ向かう送出しパイプ（３
    ７、５４）内に接続開口していることを特徴とする、請
    求項１１に記載された装置。
  13. 【請求項１３】 前記した送出しパイプ（３７）が第一
    の蒸留塔（３１）へ向かって接続され、かつスイートニ
    ング装置（３１）の入口部において開口しており、ここ
    において当該スイートニング装置の出口部（４１）が、
    Ｃ３炭化水素類の貯蔵タンクに接続され、同時にまた前
    記送出しパイプ（５４）は、第二の蒸留塔（４８）に向
    かって接続され、かつスイートニングシステム（５６）
    またはＣ４炭化水素類の利用システム（５６）に接続開
    口していることを特徴とする、請求項１２に記載された
    装置。
  14. 【請求項１４】 Ｃ５およびそれ以上の重質のそれぞれ
    の炭化水素類を誘導するパイプ（６８）が、第二の蒸留
    塔（４８）の底部で出口のパイプ（６３）に接続してい
    ることを特徴とする、請求項１０乃至１２のうちのいず
    れか一項に記載された装置。
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