NO172566B - Fremgangsmaate for omdannelse og fjerning av svovelforbindelser fra en co-holdig gass - Google Patents

Fremgangsmaate for omdannelse og fjerning av svovelforbindelser fra en co-holdig gass Download PDF

Info

Publication number
NO172566B
NO172566B NO890139A NO890139A NO172566B NO 172566 B NO172566 B NO 172566B NO 890139 A NO890139 A NO 890139A NO 890139 A NO890139 A NO 890139A NO 172566 B NO172566 B NO 172566B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
gas
gas stream
stage
volume percent
water
Prior art date
Application number
NO890139A
Other languages
English (en)
Other versions
NO890139D0 (no
NO172566C (no
NO890139L (no
Inventor
Johannes Borsboom
Jan Adolf Lagas
Original Assignee
Comprimo Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=19851587&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=NO172566(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Comprimo Bv filed Critical Comprimo Bv
Publication of NO890139D0 publication Critical patent/NO890139D0/no
Publication of NO890139L publication Critical patent/NO890139L/no
Publication of NO172566B publication Critical patent/NO172566B/no
Publication of NO172566C publication Critical patent/NO172566C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/34Purifying combustible gases containing carbon monoxide by catalytic conversion of impurities to more readily removable materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/16Hydrogen sulfides
    • C01B17/164Preparation by reduction of oxidic sulfur compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/16Hydrogen sulfides
    • C01B17/165Preparation from sulfides, oxysulfides or polysulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • C10K3/04Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment reducing the carbon monoxide content, e.g. water-gas shift [WGS]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C01B2203/0288Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step containing two CO-shift steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435Catalytic purification
    • C01B2203/045Purification by catalytic desulfurisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0485Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0495Composition of the impurity the impurity being water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872Methods of cooling
    • C01B2203/0877Methods of cooling by direct injection of fluid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872Methods of cooling
    • C01B2203/0883Methods of cooling by indirect heat exchange
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052Nickel or cobalt catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16Controlling the process
    • C01B2203/1614Controlling the temperature
    • C01B2203/1619Measuring the temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

. Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å omdanne karbonoksysulfid og/eller karbondisulfid, eventuelt sammen med hydrogencyanid, 02 og/eller S02 i en reduserende C0-hbldig gasstrøm, ved katalytisk hydrolyse av COS og CS2, etterfulgt av fjerning av H2S, tilstedeværende og dannet, fra gasstrømmen.
Gasser fra kjemiske prosesser kan inneholde et stort antall kjemisk vidt forskjellige komponenter. Gass fra en kullforgassingsprosess inneholder således vanligvis hydrogen, karbonmonoksyd, karbondioksyd, metan og høyere hydrokarboner, nitrogen, vanndamp, hydrogensulfid, karbonoksysulfid, karbondisulfid og noen ganger også oksygen, ammoniakk, svoveldioksyd og hydrogencyanid.
Komponentene som inneholder svovel må ofte fjernes fra gassen, enten for å forhindre forgiftning av katalysatoren i prosessen etter forgassingstrinnet, eller for å etterkomme de stadig mere alvorlige kravene med hensyn til utslipp av svoveldioksyd.
To svovelholdige komponenter som kjemisk er ganske inerte, er karbonoksysulfid, COS, og karbondisulfid, CS2. Det er som regel vanskelig å fjerne disse komponentene fra gasstrømmen, på grunn av deres inerte karakter.
Mange fremgangsmåter for fjerning av svovel er basert på
å fjerne det kjemisk reaktive H2S. Avsvovlingsprosesser basert på aminer gjør bruk av den sure karakteren av H2S. Andre avsvovlingsprosesser løser opp H2S i en alkalisk løsning, hvoretter sulfidet oksyderes for å danne elementert svovel.
Eksempler på disse siste prosessene, som ofte kalles Redoksprosesser, er Stretford-, SulFerox- og Lo-Cat-prosessene.
I fremgangsmåtene ovenfor blir COS og CS2 ikke fjernet, eller bare i begrenset utstrekning, slik at utslippskravene for S02 i mange tilfeller ikke blir tilfredsstilt. Det er derfor svært nødvendig først å omdanne COS og CS2 til H2S, som er kjemisk lettere tilgjengelig. Den fremgangsmåten som oftest anvendes, omfatter å hydrolysere COS, CS2 og også HCN i gassfasen med damp i samsvar med følgende reaksjoner:
Hydrolysen av HCN er også ønskelig, fordi denne kompo-nenten ofte har en forstyrrende virkning i avsvovlings-prosessene ved å danne forbindelser som ikke kan regenereres.
Reaksjonene ovenfor er likevektsreaksjoner, dvs. at de vanligvis ikke er helt irreversible. Reaksjonen gjøres mulig ved hjelp av en katalysator. Termodynamisk skiftes likevekten av hydrolysereaksjonene til høyre side ved å redusere temperaturen, slik at en så lav reaksjonstemperatur som mulig vil favorisere omdanningen til H2S. Denne reaksjonstemperaturen bestemmes ved katalysatorens aktivitet. Katalysatorer for hydrolysen av COS/CS2/HCN er vel kjent for spesialister på området.
Aktive hydrolyse-katalysatorer for COS som er aktive ved 150-200°C kan være basert på Pt eller kromoksyd på et bære-materiale. En annen type katalysator er basert på Ti02 og er aktiv ved en temperatur på 300-350°C. Den siscnevnte type katalysator er kjent fra Claus-teknologien; kommersielle katalysatorer er CRS-31 fra Rhone-Poulenc og S-<Q>49 fra <ov>cll. De Ti02-baserte katalysatorene er robuste, blir ikke raskt deaktivert ved dannelse av sulfater, og har god hydrolytisk aktivitet for COS, CS2 og HCN.
Disse siste katalysatorene blir i virkeliyheten foretrukket for hydrolyse av C0S/CS2. Et problem oppstår imidlertid dersom rågassen inneholder oksygen og/eller svoveldioksyd. Katalysatorer på basis av kromoksyd <u>lir deaktivert. Katalysatorer på basis av Ti02 eller Pt har oksidative egenskaper, og vil oksydere eventuell H2S som er tilstede med oksygenet for å danne S02 i samsvar med følgende reaksjon:
Enten tilstedeværende eller dannet S02 vil deretter gi svovel i samsvar med Claus-reaksjonen:
Når prosessgassen avkjøles til under 120°C, vil det dannete svovelet bli fast og forårsake tilstopping. I tillegg til disse kjemiske problemene blir forholdene omkring varme-teknologien viktige. Dersom prosessgass med omgivende temperatur er tilgjengelig, koster det store mengder energi å øke temperaturen med omlag 250-300°C, som kreves for å oppnå god hydrolytisk aktivitet. Selv om det anvendes optimal varmeøkonomi, vil energiforbruket være relativt høyt. Et annet problem er at en svært brennbar prosessgass som inneholder H2, 02 og CO bør oppvarmes indirekte med varm olje eller ved hjelp av en ovn, som medfører høye investeringer.
Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte av ovennevnte slag, hvori disse problemene ikke forekommer, eller eventuelt bare i mindre grad.
For dette formålet karakteriseres fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved
a) et første trinn som omfatter omdanning av en del av det tilstedeværende CO med vann i forholdet H20:C0
maksimalt 0,4:1, i nærvær av en katalysator med
samtidig eller påfølgende hydrogenering av eventuelt 02 og/eller S02 som kan være tilstede;
b) et andre trinn som omfatter katalytisk hydrolyse av COS og/eller CS2, eventuelt i kombinasjon med HCN i
gasstrømmen, med vann; og
c) et tredje trinn som omfatter fjerning av i det vesentlige alle svovelkomponentene fra gasstrømmen;
idet den katalytiske omdanningen av CO i trinn a) utføres slik at den varmen som frembringes derved i det vesentlige er tilstrekkelig til å heve temperaturen av gasstrømmen til den verdien som kreves for hydrogeneringen og for det andre trinnet.
Det har nå overraskende vist seg at gasstrømmen på denne måten kan heves til den ønskete hydrolysetemperaturen uten å tilføre energi utenfra,.. mens på samme tid eventuelt S02-og 02 som kan være tilstede, blir omdannet med H2, som i prinsippet alltid er tilstede, til vann og H2S, dvs. til ikke forstyrrende komponenter.
Det bemerkes at kombinasjonen av en CO-shift med hydrolyse er kjent per se fra C & EN, 4. juni 1979, pp 27, 28 og 34. Ifølge denne publikasjonen omdannes først hele den tilstedeværende CO-mengde til C02 og H2, hvoretter hydrolysen av COS, blant andre forbindelser, blir utført.
I denne fremgangsmåten, hvor hensikten er å produsere så mye H2 som mulig, er det nødvendig at det er et stort overskudd av vann, i forhold til CO, tilstede i gassen, for at C0-shiften skal foregå i tilstrekkelig grad. På grunn av like-vektskarakteren av denne reaksjonen anvendes vanligvis et molforhold H20/CO på 2-4, for en økonomisk akseptabel grad av omdanning. Den største delen av dette vannet tilsettes separat, passerer både CO-shiften og hydrolysen, og må deretter fjernes fordi det kan ha en forstyrrende virkning ved svovelfjerningen. I den fremgangsmåten som er beskrevet i artikkelen ovenfor er det dessuten nødvendig å lede bort varmen etter CO-shiften for at COS-hydrolysen kan foregå i tilstrekkelig grad.
I fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen anvendes på den annen side en utilstrekkelig mengde vann i forhold til CO, slik at det oppnås en betydelig omdanning av H20 med CO, idet vannmengden anvendes for å kontrollere temperaturen av gasstrømmen ved utgangen av det første trinnet, og følgelig ved inngangen til det andre trinnet. Under disse betingelsene er mellomkjøling eller separasjon av vann ikke nødvendig. Tvert i mot er vanninnholdet av gass-strømmen ved utgangen av det første trinnet vanligvis for lav til å tillate at hydrolysen av COS og CS2 kan foregå i tilstrekkelig grad, slik at damp må tilsettes til gasstrømmen som går til det andre trinnet.
Molforholdet H20/CO er maksimalt 0,4/1. En passende laveste grense er 0,01/1, fortrinnsvis 0,02/1.
En-ytterligere -fordel-ved-fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at ingen problemer i seg selv blir involvert når gassen som skal behandles eventuelt inneholder 02 eller S02. I virkeligheten er det flere kilder for CO-holdige gasser, hvori det kan være vanskelig å utelukke nærværet av slike gasser fullstendig. Spesielt når det forekommer forstyrrelser i fremgangsmåten, er det ganske forståelig at en mengde 02 og/eller S02 av og til finner veien inn i gassen. I slike situasjoner gir fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen en svært effektiv fjerning av disse gassene, slik at ingen spesielle tiltak er nødvendige.
En annen fordel ved oppfinnelsen er at, sammenlignet med situasjonen hvor det foregår en fullstendig CO-shift etterfulgt av COS-hydrolyse, er den samlete gasstrømmen betydelig mindre, på grunn av fraværet av det store vannoverskuddet.
Ifølge oppj..uinelsen koblor man foran hydrolysereaktoren ytterligere en katalytisk reaktor som inneholder en katalysator med hydrogenerende egenskaper for omdanning av 02 og S02 med den H2 som er tilstede i gassen, i henhold til følgende reaksjoner:
Samtidig genereres den varmen som er nødvendig for å nå opp til det nødvendige temperaturnivået på minst 275°C for de hydrolytiske reaksjonene av COS og CS2, ved hjelp av den eksoterme reaksjonen av CO med strøm for å danne C02 og H2 - den såkalte CO shift-reaksjonen - i henhold til følgende ligning:
Katalysatorer som har disse hydrogenerings- og CO-omdan-ningsegenskapene og som i tillegg er svovelresistente, er kjent for spesialister på området, og er ofte katalysatorer på bærere som inneholder Co-Mo, som beskrevet f.eks. -i Catal.-Rev. Sei. Eng. 21(2), 275318 (1980).
Det bemerkes at det naturligvis er mulig at disse to reaksjonene kan utføres i ett og samme katalysatorskikt, og at de forskjellige reaksjonene delvis kan foregå samtidig. Det er imidlertid også mulig å anvende to forskjellige katalysatorer, som da fortrinnsvis blir anvendt i to forskjellige skikt, i samme reaktor eller på annen måte.
Fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen begynner med en gasstrøm som i tillegg til CO, og vanligvis H2 og H2S, også inneholder forstyrrende forurensninger, såsom COS, CS2, HCN,
S02 og/eller 02. I tillegg kan naturligvis andre komponenter være tilstede som i prinsippet er inerte. Slike gasstrømmer kan stamme fra alle typer kilder, såsom forgassing av kull,
koks eller olje, men også fra alle slags kjemiske prosesser.
Fremgangsmåten kan utføres med gasser med praktisk talt atmosfærisk trykk, såvel som for gasser med høyere trykk. Eksempler på gasser med atmosfærisk trykk er gasser fra en produksjonsprosess for silisiumkarbid. Disse gassene blir frigjort ved atmosfærisk trykk ved en temperatur på 30-70°C,
og er mettet med vann. For ytterligere behandling øker man trykket på disse gassene for å overkomme trykktapet gjennom anlegget, og deretter kjøler man gassene i en vannvaske-kolonne, hvor vannoverskuddet kondenseres og fjernes. Dersom rågass med et høyere trykk (30-50 bar) er tilgjengelig, såsom gass fra et kullforgassingsanlegg, er vanninnholdet ofte for lavt for å oppnå tilstrekkelig temperaturstigning som et resultat av CO shift-reaksjonen i den første reaktoren. Reduksjon av vanninnholdet ved hjelp av en vannvasking er derfor unødvendig; tvert i mot bør man tilføre en ytterligere mengde damp.
Temperaturen på gassen som leveres til det første trinnet, som definert ovenfor, vil vanligvis være minst 200°C.
Inngangen til det andre trinnet vil fortrinnsvis være 25°C varmere enn inngangen til det første trinnet, og er minst
275°C, fortrinnsvis 275-40CPC.
Ved lavere temperatur vil den ønskete reaksjonen ikke finne •sted, eller bare utilstrekkelig, mens reaksjonslikevekten ved høyere temperatur er altfor lite tilfredsstillende. I det første trinnet kontrolleres temperaturen ved å justere vanninnholdet i gasstrømmen til en forutbestemt verdi, f.eks. ved injisering av damp i gassen eller i katalysatorskiktet, eller ved kondensering og fjerning av vannet.
Vannmengden justeres slik at man oppnår den ønskete temperaturøkningen. Denne mengden vil fortrinnsvis svare til omdanningen av 1,5-15 volumprosent av CO, beregnet på den totale gasstrømmen.
Om nødvendig kan damp leveres til det andre trinnet for at tilstrekkelig vann kan være tilgjengelig for hydrolysereaksjonen. Det bemerkes i denne forbindelse at hydrolysereaksjonen vanligvis vil være ufullstendig på grunn av sin likevektskarakter. Spesielt for HCN er det mulig at bare 50-60% blir fjernet. Det endelige innholdet av forbindelsene COS, CS2 og HCN er imidlertid som regel alltid betydelig under 0,05 volumprosent for hver enkelt komponent.
Vannmengden som gasstrømmen ved innløpet til det andre trinnet inneholder, avhenger av mengden av COS og CS2. Fortrinnsvis er det et heller stort molart overskudd, f.eks. et molforhold på H20/(C0S + CS2) på 5-20. I betraktning av det faktum at COS- og CS2-innholdet vanligvis er lavt, fører dette vannoverskuddet vanligvis ikke til problemer under svovelfjerningen.
Svovelfjerningstrinnet er kjent for spesialister på området og kan være basert f.eks. på absorpsjon, adsorpsjon eller selektiv oksydasjon. Om nødvendig kan temperaturen på gasstrømmen justeres, ved hjelp av varmeveksling, til den verdien som er optimal for svovelfjerningen.
Etter fjerningen av svovelkomponentene fra gassen, kan gassen bearbeides videre på kjent måte, f.eks. ved katalytisk eller ikke-katalytisk forbrenning, for å fremstille elektrisitet, varme eller kraft. Det er også mulig å omdanne den CO som er tilstede i gassen med vann til C02 og H2, hvoretter H2 kan anvendes videre eller gjenvinnes, eller gassen kan anvendes som råstoff for en kjemisk reaksjon.
Anleggsutstyret er konstruert for et akseptabelt trykktap i den gassen som blir behandlet. Volumhastigheten, uttrykt i Nm<3 >gass pr. m<3> katalysator, velges slik at den sikrer tilstrekkelig kontakttid for maksimal omdanning. For den første reaktoren, hvori CO-shift-reaksjonen blir utført, anvendes således en volumhastighet på 1500-2500 Nm<3>/m<3>. I den andre reaktoren anvendes fortrinnsvis en volumhastighet på 1000-1400 Nm<3>/m<3>.
Den vedlagte figuren er et flytskjema for fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Rågassen leveres via ledningen 1 til en blåser 2 for prosessgassen. Den komprimerte prosessgassen ledes gjennom ledningen 3 til vannvaskekolonnen 4 for avkjøling av prosessgassen under samtidig kondensasjon av vannet. Den sirkulerende kretsen for avkjøling av og fjerning av vann fra prosessgassen omfatter sirkulasjons-vannpumpen 5, sirkulasjons-vannkjøleren 6 og sirkulasjons-vannfilteret 7. Det kondenserte vannet tas ut gjennom ledningen 8. Gjennom ledningen 9 ledes den kondisjonerte prosessgassen til gass/gass-varmeveksleren 10, hvor den kalde rågassen oppvarmes ved hjelp av den varme produktgassen fra hydrolysereaktoren 14. Den oppvarmete rågassen ledes gjennom ledningen 11 til CO shift-reaktoren 12. Gjennom ledningen 15 tilsettes damp til gasstrømmen, om ønsket, dersom vanninnholdet er for lavt til å oppnå den ønskete CO-omdanningen. I dette tilfellet er naturligvis vannkondensasjonsanlegget overflødig.
Vanninnholdet justeres derfor enten ved kondensasjon eller ved dampdosering, slik at vanninnholdet til slutt bestemmes av gasstemperaturen ved innløpet til reaktoren 14. Reaktoren 12 fylles med en Co-Mo-katalysator som er aktiv ved hydrolyse av CO med damp for å danne C02 og H2, og som er i stand til å hydrogenere forurensninger i rågassen, såsom 02 og S02, for å danne damp og H2S. Gjennom ledningen 13 ledes gassen gjennom reaktoren 14, som er fylt med en Ti02-katalysator, som katalyserer hydrolysen med damp av COS og CS2 for å danne C02 og H2S. Gjennom ledningen 16 kan leveres ytterligere damp, slik at hydrolysereaksjonen foregår mere fullstendig. Den behandlete gassen leveres gjennom ledningen 17, avkjøles i varmeveksleren 10 og ledes gjennom ledningen 18 til gass-kjøleren 19 for ytterligere nedkjøling. Fra gassen som er avkjølt på denne måten blir H2S drevet av i svovelavdrivnings-enheten 20. Den i det vesentlige avsvovlete gasstrømmen ledes gjennom ledningen 22 til enheten 21. Enheten 21 kan bestå av en CO shift-reaktor eller en katalytisk eller ikke-katalytisk forbrenningsenhet. Den gasstrømmen som er omdannet der blir til slutt ledet ut gjennom ledningen 23. Fremgangsmåten er illustrert i og ved hjelp av følgende eksempler.
Eksempel 1
En mengde av prosessgassen på 12905 kg/h, med en temperatur på 42°C og inneholdende
1,87 volumprosent H2S,
41,20 volumprosent CO
36,02 volumprosent H2
9,14 volumprosent C02
6,70 volumprosent H20
0,28 volumprosent COS
0,09 volumprosent CS2
0,84 volumprosent N2
3,36 volumprosent CHA
0,3 0 volumprosent 02
0,2 0 volumprosent S02
blir oppvarmet ved et trykk på 1,22 bar, til 215°C i en varme-veksler. Deretter ledes gassen gjennom et katalysatorskikt som inneholder en Co-Mo-katalysator som katalyserer omdanningen av CO med damp. Gassen forlater katalysatorskiktet ved en
temperatur på 335°C og inneholder da
2,08 volumprosent H2S
3 4,20 volumprosent CO
42,22 volumprosent H2
16,38 volumprosent C02
0,53 volumprosent H20
0,28 volumprosent COS
0,09 volumprosent CS2
0,84 volumprosent N2
3,38 volumprosent CHA
Deretter forsyner man prosessgassen ovenfor med 410 kg/h damp, hvoretter gassen ledes gjennom et andre katalysatorskikt, som inneholder en Ti02-katalysator, som katalyserer hydrolysen av COS og CS2 med damp. Gassen forlater dette katalysatorskiktet ved en temperatur på 335°C og inneholder da
2,42 volumprosent H2S
33,07 volumprosent CO
40,82 volumprosent H2
16,17 volumprosent C02
3,42 volumprosent H20
0,01 volumprosent COS
0,01 volumprosent CS2
0,82 volumprosent N2
3,26 volumprosent CHA
Den behandlete prosessgassen avkjøles deretter til 162°C, ved varmeveksling med den kalde rågassen. Prosessgassen avkjøles ytterligere til 40"C i en gasskjøler, hvoretter H2S drives av fra gassen i et avsvovlingsanlegg, deretter for-brennes gassen for å produsere elektrisitet.
Eksempel 2
En mengde prosessgass på 310925 kg/h, som har en temperatur på 79"C og inneholder
1,3 6 volumprosent H2S
66,61 volumprosent CO
27,81 volumprosent H2
1,63 volumprosent C02
1,48 volumprosent H20
0,17 volumprosent COS
0,04 volumprosent NH3 0,87 volumprosent N2
0,02 volumprosent CH4
0,03 volumprosent HCN
blir oppvarmet, ved et trykk på 32 bar til 2 67°C i en varme-veksler. 3080 kg/h damp tilsettes til prosessgassen.
Deretter ledes gassen gjennom et katalysatorskikt som inneholder en Co-Mo-katalysator, som katalyserer omdanningen av CO med damp. Gassen forlater katalysatorskiktet ved en temperatur på 300°C, og inneholder da følgende bestanddeler:
1,35 volumprosent H2S
63,29 volumprosent CO
30,04 volumprosent H2
4,16 volumprosent C02
0,05 volumprosent H20
0,16 volumprosent COS
0,04 volumprosent NH3
0,86 volumprosent N2
0,02 volumprosent CH4
0,03 volumprosent HCN
Deretter tilsettes 5070 kg/h damp til prosessgassen
ovenfor, hvoretter gassen ledes gjennom et andre katalysatorskikt som inneholder en katalysator som katalyserer omdanningen av COS og HCN med damp. Gassen forlater dette katalysatorskiktet ved en temperatur på 3 00°C, og inneholder da
1,45 volumprosent H2S
62,15 volumprosent CO
29,48 volumprosent H2
4,22 volumprosent C02
1,74 volumprosent H20
0,02 volumprosent COS
0,06 volumprosent NH3
0,85 volumprosent N2
0,02 volumprosent CHA - - 0,01 volumprosent HCN
Den behandlete prosessgassen avkjøles deretter til 112°C
ved varmeveksling med den kalde rågassen. Prosessgassen avkjøles ytterligere til 40°C i en gasskjøler, hvoretter H2S
drives av fra gassen i et avsvovlingsanlegg. Gassen som i det vesentlige er befridd for svovelforbindelser blir deretter omdannet til gass som har et høyt H2-innhold i en CO
shiftreaktor.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for omdanning av karbonoksysulfid og/eller karbondisulfid, eventuelt i kombinasjon med hydrogencyanid, Oz og/eller S02 til en reduserende CO-holdig gasstrøm ved katalytisk hydrolyse av COS og CS2, etterfulgt av fjerning av H2S, tilstedeværende og dannet, fra gasfacrømmen, karakterisert ved a) et første trinn som omfatter omdanning av en del av den tilstedeværende CO med vann i forholdet H2O : CO maksimalt 0,4 : 1, i nærvær av en katalysator med samtidig eller påfølgende hydrogenering av eventuell 02 og/eller S02 som kan være tilstede;
b) et andre trinn som omfatter katalytisk hydrolyse av COS og/eller CS2, eventuelt i kombinasjon med HCN i gasstrømmen, ved vann; og c) et tredje trinn som omfatter fjerning av i det vesentlige alle svovelkomponentene fra gasstrømmen; idet den katalytiske omdanningen av CO i trinn a) utføres slik at den varmen som frembringes derved i det vesentlige er tilstrekkelig til å heve temperaturen av gasstrømmen til det nivået som kreves for hydrogeneringen og for det andre trinnet.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at omdanningen av CO og hydrogeneringen utføres i kombinasjon i nærvær -av samme katalysator.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturen på gasstrømmen ved innløpet til trinn a) er minst 200°C.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at temperaturen på gasstrømmen ved innløpet til trinn b) er minst 275°C.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte temperatur ligger i området mellon 275 og 400°C.
6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at gasstrømmen som leveres til trinn a) oppvarmes med gasstrømmen fra trinn b).
7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av krave, .e 1-6, karakterisert ved at den katalytiske omdanningen i trinn a) utføres i nærvær av en kobolt-molybden-holdig katalysator.
8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at hydrolysen utføres i nærvær av en Ti02-holdig katalysator.
9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-8, karakterisert ved at graden av omdanning av CO i det første trinnet kontrolleres ved å justere vanninnholdet i gasstrømmen.
10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-9, karakterisert ved. å tilsette så mye damp til det andre trinnet at molforholdet mellom H20 og (COS + CS2) i rågassen ligger i området mellom 5 og 20.
11. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-10, karakterisert ved at gasstrømmen som i det vesentlige er befridd for svovelkomponenter, fra det tredje trinnet, underkastes en i det vesentlige fullstendig omdanning av CO med vann, blir katalytisk eller ikke-katalytisk forbrent, eller, eventuelt etter forbehandlingen, blir anvendt som råstoff for en kjemisk reaksjon.
NO890139A 1988-01-13 1989-01-12 Fremgangsmaate for omdannelse og fjerning av svovelforbindelser fra en co-holdig gass NO172566C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NLAANVRAGE8800072,A NL185225C (nl) 1988-01-13 1988-01-13 Werkwijze voor het omzetten en verwijderen van zwavelverbindingen uit een co-bevattend gas.

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO890139D0 NO890139D0 (no) 1989-01-12
NO890139L NO890139L (no) 1989-07-14
NO172566B true NO172566B (no) 1993-05-03
NO172566C NO172566C (no) 1993-08-11

Family

ID=19851587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO890139A NO172566C (no) 1988-01-13 1989-01-12 Fremgangsmaate for omdannelse og fjerning av svovelforbindelser fra en co-holdig gass

Country Status (12)

Country Link
US (1) US4981661A (no)
EP (1) EP0324526B2 (no)
JP (1) JP2617216B2 (no)
KR (1) KR890011623A (no)
AT (1) ATE82767T1 (no)
AU (1) AU2835189A (no)
DE (1) DE68903569T2 (no)
DK (1) DK12589A (no)
ES (1) ES2053943T5 (no)
NL (1) NL185225C (no)
NO (1) NO172566C (no)
ZA (1) ZA89167B (no)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012121605A1 (en) 2011-03-07 2012-09-13 Aker Subsea As Subsea motor-turbomachine

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8901577D0 (en) * 1989-01-25 1989-03-15 Shell Int Research Removing hydrogen cyanide and carbon oxysulphide from a gas mixture
US5089246A (en) * 1990-01-29 1992-02-18 Atochem North America, Inc. Process for converting carbon disulfide to hydrogen sulfide in hydrogen sulfide/carbon disulfide mixtures
EP0550242B1 (en) * 1991-12-30 1996-11-20 Texaco Development Corporation Processing of synthesis gas
US5298228A (en) * 1992-09-08 1994-03-29 Atlantic Richfield Company Method and apparatus for treating hydrocarbon gas streams contaminated with carbonyl sulfide
DE4319234A1 (de) * 1993-06-09 1994-12-15 Linde Ag Verfahren zur Entfernung von HCN aus Gasgemischen und Katalysator zur Zersetzung von HCN
DE4424695A1 (de) * 1993-07-14 1995-01-19 Cabot Corp Neue Katalysatoren und Behandlung von Gasen mit denselben
US5512260A (en) * 1994-03-04 1996-04-30 Mobil Oil Corporation Reduction of sulfur content in a gaseous stream
US6107353A (en) * 1995-08-08 2000-08-22 Exxon Research And Engineering Company Cyanide and ammonia removal from synthesis gas
US6079594A (en) * 1997-08-21 2000-06-27 Seaquist Closures Foreign, Inc. Dispensing package with a self-sealing closure constructed from a thermoplastic material
US6099815A (en) * 1999-03-23 2000-08-08 The Sulfatreat Company Method for removing carbonyl sulfide from fluids using carbon monoxide
FR2830466B1 (fr) * 2001-10-09 2004-02-06 Axens Utilisation d'une composition a base de ti02 comme catalyseur pour realiser l'hydrolyse des cos et/ou d'hcn dans un melange gazeux
JP4467872B2 (ja) * 2002-08-09 2010-05-26 三菱重工業株式会社 ガス化ガス用のcos処理装置とcos処理方法
DE10301434A1 (de) * 2003-01-16 2004-07-29 Bayer Ag Verfahren zur CO-Gas-Entschwefelung
EP1628744B1 (en) * 2003-05-29 2008-07-09 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. A process for the removal of so2, hcn and h2s and optionally cos, cs2 and nh3 from a gas stream
CN101224871B (zh) * 2008-02-03 2011-02-16 湖北省化学研究院 合成气的深度净化方法
CN101723365B (zh) * 2008-10-27 2012-04-25 上海寰球石油化学工程有限公司 一种高纯co精制工艺
US7935324B2 (en) * 2008-12-04 2011-05-03 Uop Llc Integrated warm gas desulfurization and gas shift for cleanup of gaseous streams
JP2012520819A (ja) * 2009-03-19 2012-09-10 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 水素に富むガス混合物を調製する方法
JP4395542B1 (ja) * 2009-04-30 2010-01-13 三菱重工業株式会社 ガス化ガスからの高純度co2回収方法およびシステム
CN105238443B (zh) 2009-06-30 2018-02-06 国际壳牌研究有限公司 制备富氢气体混合物的方法
AU2012397690B2 (en) * 2012-12-28 2016-04-21 Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. CO shift catalyst, CO shift reactor, and method for purifying gasification gas
US9677018B2 (en) * 2013-01-09 2017-06-13 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Process for the production of synthesis gas from hard coal
CN113663493A (zh) * 2015-08-06 2021-11-19 氟石科技公司 改善从克劳斯法尾气中回收硫的***和方法
DE102016116306A1 (de) 2016-09-01 2018-03-01 Thyssenkrupp Ag Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von organischen Schwefelverbindungen aus wasserstoffreichen Gasen
KR102517618B1 (ko) * 2016-09-23 2023-04-10 고등기술연구원연구조합 황화 카르보닐 가수분해 반응 시스템
JP7016734B2 (ja) 2018-03-14 2022-02-07 三菱重工エンジニアリング株式会社 ガス精製装置
CN114196449A (zh) * 2021-12-08 2022-03-18 浙江三龙催化剂有限公司 高炉煤气的前脱硫工艺及其应用
WO2024006645A1 (en) * 2022-06-28 2024-01-04 Cabot Corporation Processes to clean tail gas from carbon black production and system and facility for same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1149486B (de) * 1958-08-18 1963-05-30 Carves Simon Ltd Verfahren zur katalytischen Behandlung von Kohlenmonoxyd und organische Schwefelverbindungen enthaltenden Brenngasen
US4202167A (en) * 1979-03-08 1980-05-13 Texaco Inc. Process for producing power
US4233141A (en) * 1979-04-27 1980-11-11 The Ralph M. Parsons Company Process for removal of carbonyl sulfide in liquified hydrocarbon gases with absorption of acid gases
US4371507A (en) * 1980-09-23 1983-02-01 Phillips Petroleum Company Catalytic hydrogenation of olefins, hydrodesulfurization of organic sulfur compounds and/or selective removal of hydrogen sulfide from fluid streams
FR2574309B1 (fr) * 1984-12-12 1989-10-06 Elf Aquitaine Procede d'elimination des composes cos et cs2 contenus dans un gaz industriel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012121605A1 (en) 2011-03-07 2012-09-13 Aker Subsea As Subsea motor-turbomachine

Also Published As

Publication number Publication date
ES2053943T3 (es) 1994-08-01
US4981661A (en) 1991-01-01
NL185225B (nl) 1989-09-18
ZA89167B (en) 1989-10-25
ATE82767T1 (de) 1992-12-15
EP0324526B2 (en) 1996-03-13
NL185225C (nl) 1992-03-16
NO890139D0 (no) 1989-01-12
DK12589D0 (da) 1989-01-12
JP2617216B2 (ja) 1997-06-04
ES2053943T5 (es) 1996-07-16
NL8800072A (nl) 1989-08-01
KR890011623A (ko) 1989-08-21
EP0324526B1 (en) 1992-11-25
DK12589A (da) 1989-07-14
NO172566C (no) 1993-08-11
DE68903569T2 (de) 1996-06-27
NO890139L (no) 1989-07-14
EP0324526A1 (en) 1989-07-19
AU2835189A (en) 1989-07-13
DE68903569D1 (de) 1993-01-07
JPH01223197A (ja) 1989-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO172566B (no) Fremgangsmaate for omdannelse og fjerning av svovelforbindelser fra en co-holdig gass
KR100810188B1 (ko) 황화수소 함유 가스 스트림의 처리방법
CA2558234C (en) A process for the high recovery efficiency of sulfur from an acid gas stream
KR100786409B1 (ko) 황화수소를 함유하는 기체 스트림의 처리
US7544344B2 (en) Process for recovering sulphur from a gas stream containing hydrogen sulphide
NO133705B (no)
NO170798B (no) Fremgangsmaate for svovelutvinning fra en hydrogensulfidholdig gasstroem
US4356161A (en) Process for reducing the total sulfur content of a high CO2 -content feed gas
US5556606A (en) Method and apparatus for controlling the hydrogen sulfide concentration in the acid gas feedstock of a sulfur recovery unit
EP0005572A1 (en) Improved process for the further processing of hydrogen sulphide-containing gases
CA2562848C (en) Configurations and methods for effluent gas treatment
CA1045787A (en) Process for decreasing the total sulfur content of claus off-gas
US9023309B1 (en) Process of conversion sulfur compounds to elemental sulfur by using direct reduction and oxidation catalysts in Claus units
CN101193690A (zh) 燃料气体的处理
TW386895B (en) Method for dusulfurizing Off-gases
AU2011200630B2 (en) System and method for sulfur recovery
US20020094308A1 (en) Process and apparatus for processing hydrogen sulfide from a gas
US20020021993A1 (en) Treatment of feed gas streams containing hydrogen sulphide
US20020025284A1 (en) Treatment of gas streams containing hydrogen sulphide
Vatachi et al. Modified Claus Process Applied To Natural Gas For Sulfur Recovery
JPH0511044B2 (no)
US20020051743A1 (en) Treatment of a gas stream containing hydrogen sulphide
MXPA99011904A (es) Metodo para desulfurar gases de descarga