特表 2024-545682 吸着ベースのクラウス法テールガス処理

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-10

(54)【発明の名称】吸着ベースのクラウス法テールガス処理

(51)【国際特許分類】

   C01B 17/04 20060101AFI20241203BHJP

   B01D 53/26 20060101ALI20241203BHJP

   B01D 53/04 20060101ALI20241203BHJP

   F25J 3/00 20060101ALI20241203BHJP

   B01D 53/22 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

C01B17/04 V

B01D53/26 231

B01D53/04 230

F25J3/00

B01D53/22

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024536310

(86)(22)【出願日】2022-12-15

(85)【翻訳文提出日】2024-08-19

(86)【国際出願番号】 US2022052989

(87)【国際公開番号】W WO2023114385

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】20210100882

(32)【優先日】2021-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GR

(31)【優先権主張番号】17/945,809

(32)【優先日】2022-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】506018363

【氏名又は名称】サウジ アラビアン オイル カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】リトクスース、ゲオルギオス

(72)【発明者】

【氏名】デュヴァル、セバスティアン エー．

(72)【発明者】

【氏名】オスマン、ラシド エム．

【テーマコード（参考）】

4D006

4D012

4D047

4D052

【Ｆターム（参考）】

4D006GA41

4D006MB04

4D006PA01

4D006PB18

4D006PB63

4D006PB64

4D006PC80

4D012BA01

4D012BA02

4D012CA01

4D012CA07

4D012CB16

4D012CB17

4D012CB18

4D012CD01

4D012CD03

4D012CE01

4D012CE03

4D012CF04

4D012CF05

4D012CF10

4D012CG01

4D012CG06

4D012CH02

4D012CH08

4D012CK01

4D047AA10

4D047AB02

4D047BA02

4D047BA10

4D052AA02

4D052CD00

4D052DA03

4D052DA04

4D052DB01

4D052GA01

4D052GB08

4D052HA03

(57)【要約】

硫黄回収方法は、水素化反応器内でクラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物を硫化水素に変換して水素化ガス流を生成することと、水素化ガス流をクエンチ塔に供給し、液体の水を凝縮してクエンチガス流を生成することと、クエンチガス流を第１段の吸着ユニットの第１段の吸着容器に供給して、クエンチガス流から水を吸着することにより第１の出口ガス流を生成することと、第１の出口ガス流を第２段の吸着ユニットの第２段の吸着容器に供給して、第１の出口ガス流から硫化水素を吸着することにより第２の副生ガス流を生成することと、第２の副生ガス流を二酸化炭素流と富化窒素流とに分離することと、富化窒素流を用いて第２段の吸着容器を再生することと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

硫黄回収方法であって、
水素化反応器内で、クラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物を硫化水素に変換して、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む水素化ガス流を生成することと、
前記水素化ガス流をクエンチ塔に供給して、液体の水を凝縮して水凝縮物流とすることにより、クエンチガス流を生成することと、
前記クエンチガス流を第１段の吸着ユニットの第１段の吸着容器に供給して、前記クエンチガス流から水を吸着することにより、第１の出口ガス流を生成することと、
前記第１の出口ガス流を第２段の吸着ユニットの第２段の吸着容器に供給して、前記第１の出口ガス流から硫化水素を吸着することにより、第２の副生ガス流を生成することと、
前記第２の副生ガス流の少なくとも一部を二酸化炭素流と富化窒素流とに分離することと、
前記富化窒素流の一部を前記第２段の吸着容器に供給することにより、前記第２段の吸着容器を再生して、第２の出口ガス流を生成することと、
を含む方法。

【請求項2】

前記第２の副生ガス流の第１の部分を、極低温分離を用いて、前記二酸化炭素流と前記富化窒素流とに分離することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第２の副生ガス流の第１の部分を、分離膜を用いて、前記二酸化炭素流と前記富化窒素流とに分離することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記分離膜に真空を適用することを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記二酸化炭素流を、熱酸化装置に供給することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記二酸化炭素流を、エジェクタを介して前記熱酸化装置に供給することを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記富化窒素流の第１の部分を前記第１段の吸着容器に供給することにより前記第１段の吸着容器を再生し、水を脱着させることによって第１の副生ガス流を生成することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の副生ガス流を前記水素化ガス流と合流させて合流流を形成し、前記合流流を前記クエンチ塔に供給することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記水素化ガス流からの熱を用いて、熱交換器内で前記富化窒素流を加熱することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

圧縮機で前記クエンチガス流を加圧することと、前記加圧されたクエンチガス流を冷却することとを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記クエンチガス流を収集ドラムに供給し、第２の水凝縮物流を介して液体の水を回収することにより、前記第１段の吸着容器に供給される吸着供給物を生成することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記水凝縮物流を、サワー水ストリッパに供給することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記第２の副生ガス流の第２の部分を、熱酸化装置に供給することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記第２の出口ガス流を、反応炉に供給することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

クラウス法テールガスから硫黄を回収するシステムであって、
クラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物を硫化水素に変換して、水素化ガス流を生成するように構成された水素化反応器と、
前記水素化反応器に流体接続され、前記水素化ガス流を受け取り、液体の水を水凝縮物流に凝縮することによって、クエンチガス流を生成するように構成されたクエンチ塔と、
第１段の吸着容器を含む第１段の吸着ユニットであって、前記第１段の吸着容器が、第１段の吸着サイクル中に前記クエンチ塔に流体接続され、前記クエンチガス流を受け取り、前記クエンチガス流から水を吸着することによって第１の出口ガス流を生成するように構成されている、第１段の吸着ユニットと、
第２段の吸着容器を含む第２段の吸着ユニットであって、前記第２段の吸着容器が、第２段の吸着サイクル中に前記第１段の吸着容器に流体接続され、前記第１の出口ガス流を受け取り、前記第１の出口ガス流から硫化水素を吸着することによって第２の副生ガス流を生成するように構成されている、第２段の吸着ユニットと、
前記第２の副生ガス流の少なくとも一部を受け取り、前記第２の副生ガス流の一部を二酸化炭素流と富化窒素流とに分離するように構成された二酸化炭素分離要素と、
を含み、
前記第２段の吸着容器が、第２段階の再生サイクル中に、前記富化窒素流の一部を受け取るように構成されている、
システム。

【請求項16】

前記二酸化炭素分離要素が、前記第２の副生ガス流の一部を、前記二酸化炭素流と前記富化窒素流とに分離するように構成された分離膜を備える、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記二酸化炭素分離要素が、極低温分離要素を含む、請求項１５に記載のシステム。

【請求項18】

前記二酸化炭素流を受け取るように構成された熱酸化装置を備える、請求項１５に記載のシステム。

【請求項19】

エジェクタを備え、前記熱酸化装置が、前記エジェクタから前記二酸化炭素流を受け取るように構成されている、請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

前記第１段の吸着容器が、第１段階の再生サイクル中に、前記富化窒素流の第１の部分を受け取り、水を脱着させることによって第１の副生ガス流を生成するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。

【請求項21】

前記第２の副生ガス流の第２の部分を受け取るように構成された熱酸化装置を備える、請求項１５に記載のシステム。

【請求項22】

前記第２段の吸着容器に流体接続され、前記第２段階の再生サイクル中に、前記第２段の吸着ユニットで生成された第２の出口ガスを受け取るように構成された反応炉を備える、請求項１５に記載のシステム。

【請求項23】

前記富化窒素流からの熱で前記水素化ガス流を冷却するように構成された熱交換器を備える、請求項１５に記載のシステム。

【請求項24】

前記第１段の吸着容器が、親水性モレキュラーシーブを含む、請求項１５に記載のシステム。

【請求項25】

前記第２段の吸着容器が、Ｃｕ－Ｙ型ゼオライトを含む、請求項１５に記載のシステム。

【請求項26】

前記第１段の吸着ユニットが、並列に流体接続された複数の第１段の吸着容器を備え、前記第２段の吸着ユニットが、並列に流体接続された複数の第２段の吸着容器を備える、請求項１５に記載のシステム。

【請求項27】

硫黄回収方法であって、
水素化反応器内で、クラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物を硫化水素に変換して、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む水素化ガス流を生成することと、
前記水素化ガス流をクエンチ塔に供給して、液体の水を凝縮して水凝縮物流とすることにより、クエンチガス流を生成することと、
前記クエンチガス流を第１段の吸着ユニットの第１段の吸着容器に供給して、前記クエンチガス流から水を吸着することにより、第１の出口ガス流を生成することと、
前記第１の出口ガス流を第２段の吸着ユニットの第２段の吸着容器に供給して、前記第１の出口ガス流から硫化水素を吸着することにより、第２の副生ガス流を生成することと、
前記第２段の吸着容器を再生して第２の出口ガス流を生成することであって、前記第２段の吸着容器を再生することが、前記第２の副生ガス流の一部と窒素流とを前記第２段の吸着容器に供給することを含む、第２の出口ガス流を生成することと、
を含む方法。

【請求項28】

前記第２段の吸着容器を再生することが、前記窒素流を、極低温タンクから前記第２段の吸着容器に供給することを含む、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

前記第２段の吸着容器を再生することが、
第１の期間の間、前記第２の副生ガス流の一部を、前記第２段の吸着容器に供給することと、
前記第１の期間に続く第２の期間の間、前記窒素ガス流を、前記第２段の吸着容器に供給することと、
を含む、請求項２７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
（関連出願の相互参照）
本出願は２０２１年１２月１５日に出願されたギリシャ特許出願第２０２１０１００８８２号、及び２０２２年９月１５日に出願された米国特許出願第１７／９４５，８０９号の優先権を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

硫黄回収とは、硫化水素を硫黄元素に変換することである。硫化水素は、天然ガスの処理や、硫黄を含有する原油の精製から生じる副生成物であり得る。従来の硫黄回収法は、クラウス法である。従来のクラウス法では、９５％～９８％の硫化水素を回収することができる。クラウス法からのテールガスは、例えば、５％未満の硫化水素など、残りの（残留）硫化水素を有することができる。クラウス法のテールガスを処理することで、この残留硫化水素を回収することができる。

【発明の概要】

【0003】

一態様では、硫黄回収方法は、
水素化反応器内でクラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物を硫化水素に変換して、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む水素化ガス流を生成することと、
前記水素化ガス流をクエンチ塔に供給して、液体の水を凝縮して水凝縮物流とすることにより、クエンチガス流を生成することと、
前記クエンチガス流を第１段の吸着ユニットの第１段の吸着容器に供給して、前記クエンチガス流から水を吸着することにより、第１の出口ガス流を生成することと、
前記第１の出口ガス流を第２段の吸着ユニットの第２段の吸着容器に供給して、前記第１の出口ガス流から硫化水素を吸着することにより、第２の副生ガス流を生成することと、
前記第２の副生ガス流の少なくとも一部を二酸化炭素流と富化窒素流とに分離することと、前記富化窒素流の一部を前記第２段の吸着容器に供給して第２の出口ガス流を生成することにより、前記第２段の吸着容器を再生することと、
を含む。

【0004】

実施形態は、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上の任意の組合せを含むことができる。

【0005】

前記方法は、前記第２の副生ガス流の第１の部分を、極低温分離を用いて、前記二酸化炭素流と前記富化窒素流とに分離することを含む。

【0006】

前記方法は、前記第２の副生ガス流の第１の部分を、分離膜を用いて、前記二酸化炭素流と前記富化窒素流とに分離することを含む。場合によっては、前記方法は、前記分離膜に真空を適用することを含む。

【0007】

前記方法は、前記二酸化炭素流を熱酸化装置に供給することを含む。場合によっては、前記方法は、前記二酸化炭素流をエジェクタを介して前記熱酸化装置に供給することを含む。

【0008】

前記方法は、前記富化窒素流の第１の部分を前記第１段の吸着容器に供給することにより前記第１段の吸着容器を再生し、水を脱着させることによって第１の副生ガス流を生成することを含む。場合によっては、前記方法は、前記第１の副生ガス流を前記水素化ガス流と合流させて合流流を形成し、前記合流流をクエンチ塔に供給することを含む。

【0009】

前記方法は、前記水素化ガス流からの熱を用いて、熱交換器内で前記富化窒素流を加熱することを含む。

【0010】

前記方法は、圧縮機で前記クエンチガス流を加圧することと、前記加圧されたクエンチガス流を冷却することとを含む。

【0011】

前記方法は、前記クエンチガス流を収集ドラムに供給し、第２の水凝縮物流を介して液体の水を回収することにより、前記第１段の吸着容器に供給される吸着供給物を生成することを含む。

【0012】

前記方法は、前記水凝縮物流をサワー水ストリッパに供給することを含む。

【0013】

前記方法は、前記第２の副生ガス流の第２の部分を熱酸化装置に供給することを含む。

【0014】

前記方法は、前記第２の出口ガスを反応炉に供給することを含む。

【0015】

一態様では、クラウス法テールガスから硫黄を回収するシステムは、
クラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物を硫化水素に変換して、水素化ガス流を生成するように構成された水素化反応器と、
前記水素化反応器に流体接続され、前記水素化ガス流を受け取り、液体の水を水凝縮物流に凝縮することによって、クエンチガス流を生成するように構成されたクエンチ塔と、
第１段の吸着容器を含む第１段の吸着ユニットであって、前記第１段の吸着容器が、第１段の吸着サイクル中に前記クエンチ塔に流体接続され、前記クエンチガス流を受け取り、前記クエンチガス流から水を吸着することによって第１の出口ガス流を生成するように構成されている、第１段の吸着ユニットと、
第２段の吸着容器を含む第２段の吸着ユニットであって、前記第２段の吸着容器が、第２段の吸着サイクル中に前記第１段の吸着容器に流体接続され、前記第１の出口ガス流を受け取り、前記第１の出口ガス流から硫化水素を吸着することによって第２の副生ガス流を生成するように構成されている、第２段の吸着ユニットと、
前記第２の副生ガス流の少なくとも一部を受け取り、前記第２の副生ガス流の一部を二酸化炭素流と富化窒素流とに分離するように構成された二酸化炭素分離要素と、
を含み、
前記第２段の吸着容器が、第２段階の再生サイクル中に、前記富化窒素流の一部を受け取るように構成されている、
システム。

【0016】

実施形態は、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上の任意の組合せを含むことができる。

【0017】

前記二酸化炭素分離要素は、前記第２の副生ガス流の一部を前記二酸化炭素流と前記富化窒素流とに分離するように構成された分離膜を含む。

【0018】

前記二酸化炭素分離要素は、極低温分離要素を含む。

【0019】

前記システムは、前記二酸化炭素流を受け取るように構成された熱酸化装置を含む。場合によっては、前記システムはエジェクタを含み、前記熱酸化装置は前記エジェクタから前記二酸化炭素流を受け取るように構成されている。

【0020】

前記第１段の吸着容器は、第１段階の再生サイクル中に、前記富化窒素流の第１の部分を受け取り、水を脱着させることによって第１の副生ガス流を生成するように構成されている。

【0021】

前記システムは、前記第２の副生ガス流の第２の部分を受け取るように構成された熱酸化装置を含む。

【0022】

前記システムは、前記第２段の吸着容器に流体接続され、前記第２段階の再生サイクル中に、前記第２段の吸着ユニットで生成された第２の出口ガスを受け取るように構成された反応炉を含む。

【0023】

前記システムは、前記富化窒素流からの熱で前記水素化ガス流を冷却するように構成された熱交換器を含む。

【0024】

前記第１段の吸着容器が、親水性モレキュラーシーブを含む。

【0025】

前記第２段の吸着容器が、Ｃｕ－Ｙ型ゼオライトを含む。

【0026】

前記第１段の吸着ユニットが、並列に流体接続された複数の第１段の吸着容器を含み、前記第２段の吸着ユニットが、並列に流体接続された複数の第２段の吸着容器を含む。

【0027】

一態様では、硫黄回収方法は、
水素化反応器内で、クラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物を硫化水素に変換して、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む水素化ガス流を生成することと、
前記水素化ガス流をクエンチ塔に供給して、液体の水を凝縮して水凝縮物流とすることにより、クエンチガス流を生成することと、
前記クエンチガス流を第１段の吸着ユニットの第１段の吸着容器に供給して、前記クエンチガス流から水を吸着することにより、第１の出口ガス流を生成することと、
前記第１の出口ガス流を第２段の吸着ユニットの第２段の吸着容器に供給して、前記第１の出口ガス流から硫化水素を吸着することにより、第２の副生ガス流を生成することと、
前記第２段の吸着容器を再生して第２の出口ガス流を生成することであって、前記第２段の吸着容器を再生することが、前記第２の副生ガス流の一部と窒素流とを前記第２段の吸着容器に供給することを含む、第２の出口ガス流を生成することと、
を含む。

【0028】

実施形態は、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上の任意の組合せを含むことができる。

【0029】

前記第２段の吸着容器を再生することが、前記窒素流を、極低温タンクから前記第２段の吸着容器に供給することを含む。

【0030】

前記第２段の吸着容器を再生することが、第１の期間の間、前記第２の副生ガス流の一部を、前記第２段の吸着容器に供給することと、前記第１の期間に続く第２の期間の間、前記窒素ガス流を、前記第２階の吸着容器に供給することと、を含む。

【0031】

１つ以上の実装形態の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載されている。他の特徴及び利点は、説明及び図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】図１は、クラウス法テールガス処理システムの図である。

【図2】図２は、クラウス法テールガス処理システムの図である。

【図3】図３は、クラウス法テールガス処理システムの図である。

【図4】図４は、クラウス法テールガス処理システムの図である。

【図5】図５は、クラウス法テールガス処理システムの図である。

【図6】図６は、クラウス法テールガス処理システムの図である。

【図7A】図７Ａは、フローチャートである。

【図7B】図７Ｂは、フローチャートである。

【図8】図８は、Ｃｕイオンでイオン交換されたＹ型ゼオライト（「ＣｕＹ」）上の硫化水素のシミュレートされた吸着等温線のプロットである。

【図9】図９は、プロセスフロー図である。

【図10】図１０は、プロセスフロー図である。

【図11】図１１は、水除去吸着容器内の水のシミュレートされた破過曲線のプロットである。

【図12】図１２はプロセスフロー図である。

【図13A】図１３Ａは、硫化水素除去吸着容器内の二酸化炭素及び窒素のシミュレートされた破過曲線のプロットである。

【図13B】図１３Ｂは、硫化水素除去吸着容器内の硫化水素のシミュレートされた破過曲線のプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0033】

ここでは、ハイレベルの硫黄回収を容易化する、クラウス法テールガス処理システムにおける硫化水素吸着容器の再生へのアプローチについて記述する。いくつかのアプローチでは、硫化水素吸着容器の再生のために２段階プロセスが採用されている。第１段階では、二酸化炭素及び窒素を含む清浄ガスのスリップ流（slip stream）を硫化水素吸着容器に供給して、容器内の吸着剤材料から硫化水素を脱着させる。次いで、清浄ガスの供給が停止され、さらなる再生のために高純度窒素流が、硫化水素吸着容器に供給される。いくつかのアプローチでは、清浄ガスのスリップ流は、例えば分離膜によって、二酸化炭素流と窒素流とに分離され、次いで窒素流が再生のために硫化水素吸着容器に導かれる。二酸化炭素流は、熱酸化装置に供給され得る。

【0034】

クラウス法テールガス処理システムにおける吸着剤の再生に対するこれらのアプローチは、吸着剤再生中の硫化水素スパイクの発生を回避するのに役立ち得る。加えて、これらのアプローチは、ハイレベルの硫黄回収、例えば、９９％より多い、９９．５％より多い、９９．９％より多い、又は９９．９５％より多い硫黄回収を容易化することができ、回収された硫化水素は、クラウス法の供給ガスにリサイクルされる。

【0035】

図１は、クラウス法テールガス処理システム１００の概略図を示す。クラウス法テールガス処理方法及びシステムのさらなる説明は、米国特許第１０，６６２，０６１号に記載されており、その内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。システム１００は、第１の熱交換器１０２と、水素化反応器１０４と、クエンチ塔（quench tower）１０６と、第２の熱交換器１０８と、第１段の吸着ユニット１１０と、第２段の吸着ユニット１１２と、第３の熱交換器１１４と、第４の熱交換器１１６とを含む。

【0036】

テールガス流１２０は、第１の熱交換器１０２において加熱されて、加熱されたテールガス流１２２を生成する。加熱されたテールガス流１２２は、水素化反応器１０４に導入されて、水素化ガス流１２４を生成する。水素化ガス流１２４は、クエンチ塔１０６に導入されて、クエンチされたクエンチガス流１２６及び水凝縮物流１２８を生成する。クエンチガス流１２６は、第２の熱交換器１０８で冷却されて、冷却されたクエンチガス流１３０を生成する。冷却されたクエンチガス流１３０は、第１段の吸着ユニット１１０に導入されて、第１の出口ガス流１３２及び第１の副生成物流１３６を生成する。第１の出口ガス流１３２は、第４の熱交換器１１６で冷却されて、冷却された第１の出口ガス流１３４を生成する。冷却された第１の出口ガス流１３４は、第２段の吸着ユニット１１２に導入されて、第２の出口ガス流１４０及び第２の副生成物流１３８を生成する。

【0037】

いくつかの例では、例えば図１に示すように、ガス供給物１４２は第３の熱交換器１１４において加熱されて、第１の再生ガス流１４４及び第２の再生ガス流１４６を生成する。供給物１４２は、空気（図示のように）、又は二酸化炭素及び窒素を含む比較的清浄なガスとすることができる。第１の再生ガス流１４４は、第１段の吸着ユニット１１０に導入される。第２の再生ガス流１４６は、第２段の吸着ユニット１１２に導入される。

【0038】

テールガス流１２０は硫黄含有化合物、例えば、上流クラウスユニットによって完全には回収されなかった硫黄含有化合物を含むクラウス法テールガスを含む。硫黄含有化合物は、硫黄元素、硫化水素、硫黄酸化物、及びそれらのアニオン性対応物（anionic counterparts）などの形態で存在し得る。本明細書で使用するとき、用語「硫黄元素」は、Ｓ、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４、Ｓ_５、Ｓ_６、Ｓ_７、及びＳ_８などの形態で存在し得る硫黄の全ての相を指す。硫黄酸化物の非限定的な例としては、ＳＯ、ＳＯ_２、ＳＯ_３、ＳＯ_４、Ｓ_２Ｏ、Ｓ_２Ｏ_２、Ｓ_６Ｏ、Ｓ_６Ｏ_２、Ｓ_７Ｏ、Ｓ_７Ｏ_２、Ｓ_８Ｏ、Ｓ_９Ｏ、及びＳ_１０Ｏが挙げられる。テールガス流１２０中のクラウス法テールガスは、二酸化炭素、水、窒素、水素、及びそれらの組合せを含むこともできる。

【0039】

第１の熱交換器１０２は、水素化反応器１０４内で水素化反応が起こり得る温度までガス流を加熱することができる任意の熱交換器であり得る。第１の熱交換器１０２は、加熱されたテールガス流１２２が約２００℃～約３００℃、例えば約２２０℃～約２８０℃、又は約２４０℃～約２６０℃、例えば約２５０℃の温度を有するように、テールガス流１２０を加熱することができる。加熱後、加熱されたテールガス流１２２は、テールガス流１２０について上述した、硫黄含有化合物、二酸化炭素、水、窒素、水素、及びその組合せを依然として含む。

【0040】

水素化反応器１０４は、硫化水素以外の加熱されたテールガス流１２２中の硫黄含有化合物を硫化水素に還元することができる、触媒反応器又は非触媒反応器などの任意の反応器であり得る。いくつかの例では、加熱されたテールガス流１２２に含まれる水素は、加熱されたテールガス流１２２中の硫黄含有化合物を硫化水素に還元するために使用される。いくつかの例では、補給（make-up）水素ガス流（図示せず）が水素化反応器１０４に導入される。いくつかの例では、水素化反応中に水が副生成物として生成される。その結果、水素化ガス流１２４に含まれる硫黄含有化合物は、実質的に硫化水素のみとなる。水素化ガス流１２４はまた、二酸化炭素、水、窒素、及びそれらの組合せを含むことができる。

【0041】

クエンチ塔１０６は水素化ガス流１２４から水を凝縮し、回収することができる任意の装置とすることができる。水素化ガス流１２４に含まれる水の大部分が凝縮され、水凝縮物流１２８を介して実質的に回収される。水素化ガス流１２４に含まれる水の大部分は除去されるが、クエンチ塔１０６から出力されるクエンチガス流１２６は、依然として残留量の気相水（gas phase water）を含み得る。例えば、クエンチガス流１２６は、約０モル％～約２０モル％、例えば、約３モル％～約１５モル％、又は約４モル％～約１０モル％、例えば、約８モル％の範囲の気相水含有量を有することができる。クエンチガス流１２６はまた、硫化水素（例えば、クラウス法テールガス中に予め存在する硫化水素、水素化反応器１０４内で生成される硫化水素、又はその両方）、二酸化炭素、窒素、及びそれらの組合せを含むことができる。クエンチガス流１２６は、約２０℃～約１７０℃、例えば、約３０℃～約１００℃、又は約４０℃～約８０℃、例えば、約４３℃の範囲の温度を有する。

【0042】

第２の熱交換器１０８は、ガス流を、第１段の吸着ユニット１１０において吸着が起こる温度まで冷却することができる任意の熱交換器であり得る。第２の熱交換器１０８は、冷却されたクエンチガス流１３０が、約０℃～約７０℃、例えば、約１０℃～約４０℃、又は約１５℃～約３０℃、例えば、約２１℃の範囲の温度を有するように、クエンチガス流１２６を冷却することができる。クエンチガス流１２６が冷却されると、冷却されたクエンチガス流１３０の気相水含有量は、約０モル％～約１０モル％、例えば、約０モル％～約５モル％、又は約０モル％～約１モル％、例えば、約０．４６モル％の範囲まで減少する。冷却されたクエンチガス流１３０は、硫化水素（例えば、クラウス法テールガス中に予め存在する硫化水素、水素化反応器１０４内で生成される硫化水素、又はその両方）、二酸化炭素、水、窒素、及びそれらの組合せを含むことができる。

【0043】

第１段の吸着ユニット１１０は、直列又は並列に流体接続された１つ以上の第１段の吸着容器１５０を含む。１つ以上の第１段の吸着容器１５０の各々は、第１の吸着剤で充填されている。

【0044】

いくつかの例では、第１の吸着剤は、湿潤ガス流（冷却されたクエンチガス流１３０など）からの水を概ね排除しながら、硫化水素を選択的に捕捉することができる任意の吸着剤を含む。第１の吸着剤に使用される非限定的な例示材料としては、ＭＦＩ型又はＣＨＡ型などの骨格を有するオールシリカゼオライトが挙げられる。オールシリカゼオライトは、疎水性材料であり、水などの極性分子を、硫化水素、二酸化炭素、及び窒素などの極性の低い分子から分離するために使用することができる。吸着サイクル中、冷却されたクエンチガス流１３０の成分は、第１段の吸着ユニット１１０の１つ以上の第１段の吸着容器１５０を通して導入される。冷却されたクエンチガス流の水以外の成分（例えば、硫化水素）は、第１の吸着剤の細孔内に捕捉される。水は第１の吸着剤を通過し、その後、第１の副生成物流１３６を介して収集される。再生サイクル中、第１の再生ガス流１４４の成分は、１つ以上の第１段の吸着容器１５０に入り、第１の吸着剤を再生する。脱着（desorption）は１つ以上の第１段の吸着容器１５０内で起こり、第１の吸着剤は、捕捉された硫化水素を放出して、実質的に水の非存在下で第１の出口ガス流１３２を生成する。

【0045】

いくつかの例では、第１の吸着剤は、硫化水素を概ね排除しながら、湿潤ガス流（冷却されたクエンチガス流１３０など）からの水を選択的に捕捉することができる任意の吸着剤を含む。第１の吸着剤に使用される非限定的な例示材料には、米国特許第９，７０１，５３７号に記載されている親水性３Ａモレキュラーシーブなどのモレキュラーシーブが含まれる。米国特許第９，７０１，５３７号に記載の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。吸着サイクル中、冷却されたクエンチガス流１３０の成分は、第１段の吸着ユニット１１０の１つ以上の第１段の吸着容器１５０を通して導入される。水（及び比較的少量の硫化水素）は、第１の吸着剤の細孔内に捕捉される。水以外の成分（例えば、硫化水素、二酸化炭素、及び窒素）は、第１の吸着剤を通過して、実質的に水が存在しない状態で第１の出口ガス流１３２を生成する。再生サイクル中、第１の再生ガス流１４４の成分は１つ以上の第１段の吸着容器１５０に入り、第１の吸着剤を再生する。脱着は１つ以上の第１段の吸着容器１５０内で起こり、ここで、第１の吸着剤は、捕捉された水（及び比較的少量の硫化水素）を放出し、これは、第１の副生成物流１３６を介して収集される。

【0046】

いくつかの例では、第１段の吸着ユニット１１０は、並列に流体接続された少なくとも３つの第１段の吸着容器１５０を含む。運転中の任意の時点で、少なくとも３つの第１段の吸着容器１５０のうちの１つが吸着サイクルを実施しており、少なくとも３つの第１段の吸着容器１５０のうちの１つが再生サイクルを実施しており、少なくとも３つの第１段の吸着容器１５０のうちの１つが待機している。このようにして、冷却されたクエンチガス流１３０の成分を第１段の吸着ユニット１１０に連続的に供給することができ、第１段の吸着ユニット１１０から第１の出口ガス流１３２の連続的な流れ（continuous flow）を生成することができる。

【0047】

第４の熱交換器１１６は、第２段の吸着ユニット１１２において吸着が起こる温度までガス流を冷却することができる任意の熱交換器であり得る。第４の熱交換器１１６は、冷却された第１の出口ガス流１３４が、約０℃～約７０℃、例えば約１０℃～約４０℃、又は約１５℃～約３０℃、例えば約２５℃の温度を有するように、第１の出口ガス流１３２を冷却することができる。第１の出口ガス流１３２は、硫化水素、二酸化炭素、窒素、及びこれらの組合せを含むことができ、これらはすべて、第１段の吸着ユニット１１０の生成物である。

【0048】

第２段の吸着ユニット１１２は、直列又は並列に流体接続された１つ以上の第２段の吸着容器１５２を含む。１つ以上の第２段の吸着容器１５２の各々は、第２の吸着剤で充填されている。いくつかの例では、第２の吸着剤は、二酸化炭素及び窒素を排除しながら硫化水素を選択的に捕捉することができる任意の吸着剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２の吸着剤は、硫化水素と二酸化炭素との間の破過時間の差、及び硫化水素と窒素との間の破過時間の差を有する任意の吸着剤を含むことができる。第２の吸着剤に使用される非限定的な例示材料としては、モレキュラーシーブ（例えば、モレキュラーシーブ４Ａなど）や、ＭＦＩ型、ＣＨＡ型、ＦＡＵ型、ＭＯＲ型、ＤＤＲ型、ＦＥＲ型、又はＭＷＷ型などの骨格を有する疎水性ゼオライトや、ＭＯＦ又はＺＩＦなどの疎水性ゼオライトが挙げられる。

【0049】

吸着サイクル中、冷却された第１の出口ガス流１３４の成分は、第２段の吸着ユニット１１２の１つ以上の第２段の吸着容器１５２を通して導入される。硫化水素は、第２の吸着剤の細孔内に捕捉される。硫化水素以外の成分（例えば、二酸化炭素及び窒素）は第２の吸着剤を通過し、その後、第２の副生成物流１３８を介して収集される。再生サイクル中、第２の再生ガス流１４６の成分は１つ以上の第２段の吸着容器１５２に入り、第２の吸着剤を再生する。脱着は１つ以上の第２段の吸着容器１５２で起こり、第２の吸着剤は、捕捉された硫化水素を放出して、実質的に二酸化炭素及び窒素の非存在下で、第２出口ガス流１４０を生成する。

【0050】

いくつかの例では、第２段の吸着ユニット１１２は、並列に流体接続された少なくとも３つの第２段の吸着容器１５２を含む。運転中の任意の時点で、少なくとも３つの第２段の吸着容器１５２のうちの１つが吸着サイクルを実施しており、少なくとも３つの第２段の吸着容器１５２のうちの１つが再生サイクルを実施しており、少なくとも３つの第２段の吸着容器１５２のうちの１つが待機している。このようにして、冷却された第１の出口ガス流１３４の成分を第２段の吸着ユニット１１２に連続的に供給することができ、第２段の吸着ユニット１１２から第２の出口ガス流１４０の連続的な流れを生成することができる。

【0051】

ガス供給物１４２は、吸着剤材料を再生するための再生ガスとして好適な任意の酸素含有ガスの空気供給物（air feed）とすることができる。ガス供給物１４２として使用するための非限定的な例示ガスとしては、空気、酸素富化空気、純酸素、及びこれらの組合せが挙げられる。いくつかの例では、空気供給物１４２は、空気である。空気供給物１４２の代わりに、又は空気供給物１４２に加えて、ガスが、再生ガスとして採用され得る。例えば、再生ガスは、窒素又は二酸化炭素のうちの少なくとも１つを含むことができる。

【0052】

第３の熱交換器１１４は、第１段の吸着ユニット１１０及び第２段の吸着ユニット１１２の各々において吸着剤の再生が起こる温度までガス流を加熱することができる任意の熱交換器（例えば、シェルアンドチューブ熱交換器、プレート型熱交換器など）であり得る。第３の熱交換器１１４は、第１の再生ガス流１４４及び第２の再生ガス流１４６の各々が、約１５０℃～約３５０℃、例えば、約２００℃～約３００℃、又は約２３０℃～約２９０℃、例えば、約２６０℃の温度を有するように、空気供給物１４２を加熱することができる。

【0053】

第２の出口ガス流１４０は硫化水素を含む。第２の出口ガス流１４０は少なくとも約９５重量％、例えば、少なくとも約９８重量％、又は少なくとも約９９重量％の硫化水素含有量を有する。いくつかの例では、第２の出口ガス流１４０は、クラウスユニットのための供給ガスとして使用される。

【0054】

図２は、クラウス法テールガス処理のためのシステム２００の概略図である。システム２００は、水素化反応器２０４と、第１の熱交換器２０５と、クエンチ塔２０６と、圧縮機２０７と、第２の熱交換器２０８と、収集ドラム２０９と、第１段の吸着ユニット２１０と、第２段の吸着ユニット２１２と、第３の熱交換器２１４とを含む。

【0055】

テールガス流２２０が水素化反応器２０４に導入されて、水素化ガス流２２２を生成する。水素化ガス流２２２は、第１の熱交換器２０５を介して冷却され、冷却された水素化ガス流２２４を生成する。冷却された水素化ガス流２２４は、クエンチ塔２０６に導入されて、クエンチガス流２２６及び第１の水凝縮物流２２８を生成する。クエンチガス流２２６は、圧縮機２０７によって加圧されて、加圧されたクエンチガス流２２７を生成する。加圧されたクエンチガス流２２７は、第２の熱交換器２０８によって冷却されて、冷却されたクエンチガス流２２９を生成する。冷却されたクエンチガス流２２９は、収集ドラム２０９に導入されて、第２の水凝縮物流２３１及び吸着供給流２３０を生成する。

【0056】

いくつかの例では、第１の水凝縮物流２２８及び第２の水凝縮物流２３１は、さらなる処理のためにサワー水ストリッパ２６０に導入される。本明細書で使用する場合、「サワー水ストリッパ（sour water stripper）」という用語は、硫化水素を含有する水（サワー水と呼ばれる）から硫化水素を除去する装置又は器具を指す。例えば、収集ドラムによって分離された液体水（liquid water）には、硫化水素が含まれる場合がある。液体水をサワー水ストリッパに導入することができ、サワー水ストリッパに蒸気を注入して、硫化水素が放出されるようにサワー水を加熱することによって、化学平衡をシフトさせる。

【0057】

吸着供給流２３０は、第１段の吸着ユニット２１０の第１段の吸着容器２５０に導入されて、第１の出口ガス流２３２を生成する。第１の出口ガス流２３２は、第２段の吸着ユニット２１２の第２段の吸着容器２５５に導入されて、第２の副生成物流２３８を生成する。第２の副生成物流２３８は、第１の部分２３９と第２の部分２４２とに分離される。いくつかの例では、導管継手（例えば、Ｔ型配管（pipe tee））は、第２の副生成物流２３８の流れを２つの部分２３９及び２４２に分岐（分割）する。流れ制御弁は、部分２３９又は部分２４２又はその両方を搬送する導管に沿って配置され得る。他の導管／制御装置も適用可能である。

【0058】

第２の副生成物流の第１の部分２３９及び第１の副生成物流２３６は、さらなる処理のために熱酸化装置２６２に導入される。本明細書で使用する場合、「熱酸化装置」という用語は、熱焼却炉と呼ばれることもあり、高温で特定のガスを熱分解して、それらを大気中に放出する装置又は器具を指す。例えば、ガス流を熱酸化装置に導入することができ、熱酸化装置では、ガス流に含まれる任意の微量の硫化水素は、酸化されて二酸化硫黄になり、その後、大気に放出される。熱酸化装置２６２は、例えば、直接燃焼式熱酸化装置、再生熱酸化装置（ＲＴＯ）、触媒熱酸化装置等とすることができる。

【0059】

第２の副生成物流２３８の第２の部分２４２は、次の段落で説明する再生ガスとして使用される。いくつかの例では、第２の副生成物流２３８の大部分は、熱酸化装置２６２に送られる第１の部分２３９に分岐され、再生ガスとして利用される第２の部分２４２を構成する第２の副生成物流２３８の量は、第２の副生成物流２３８のスリップ流である。本明細書で使用する場合、「スリップ流（slip stream）」という用語は、主流（main stream）の少量（例えば、２０％未満）の分流を意味する。

【0060】

第２の副生成物流２３８の第２の部分２４２は、第１の熱交換器２０５を介して加熱され、水素化ガス流２２２からの熱交換によって、第２の副生成物流の加熱された第２の部分２４３を生成する。いくつかの例では（図２に示されるように）、第２の副生成物流の第２の部分２４３は、第３の熱交換器２１４を介してさらに加熱されて、第２の副生成物流の加熱された第２の部分２４５を生成する。第２の副生成物流の加熱された第２の部分２４５は、第１の再生ガス流２４４と第２の再生ガス流２４６とに分離される。第１の再生ガス流２４４は、第１段の吸着ユニット２１０の第１段の吸着容器２５１に導入されて、第１の副生成物流２３６を生成する。

【0061】

第２の再生ガス流２４６は、第２段の吸着ユニット２１２の第２段の吸着容器２５６に導入され、第２出口ガス流２４０を生成する。第２の出口ガス流２４０は、さらなる処理のために、クラウスユニットの反応炉２６４に導入される。本明細書で使用する場合、「反応炉」という用語は、典型的にはクラウスユニットの上流部分に含まれ、硫化水素及び他の硫黄含有化合物の硫黄元素への変換を開始させる装置又は器具を指す。反応炉は、通常、硫化水素が硫黄元素に変換されるように、８５０℃を超える温度で運転される。

【0062】

テールガス流２２０は硫黄含有化合物、例えば、上流のクラウスユニットによって完全には回収されなかった硫黄含有化合物を含むクラウス法テールガスを含む。硫黄含有化合物は、硫黄元素、硫化水素、硫黄酸化物、及びそれらのアニオン性対応物などの形態で存在し得る。硫黄酸化物の非限定的な例としては、ＳＯ、ＳＯ_２、ＳＯ_３、ＳＯ_４、Ｓ_２Ｏ、Ｓ_２Ｏ_２、Ｓ_６Ｏ、Ｓ_６Ｏ_２、Ｓ_７Ｏ、Ｓ_７Ｏ_２、Ｓ_８Ｏ、Ｓ_９Ｏ、及びＳ_１０Ｏが挙げられる。テールガス流１２０中のクラウス法テールガスは、二酸化炭素、水、窒素、水素、及びそれらの組合せを含むこともできる。

【0063】

いくつかの例では、テールガス流２２０は、水素化反応が水素化反応器２０４において起こり得る温度まで予熱される。例えば、テールガス流２２０は、約２００℃～約３００℃、例えば、約２２０℃～約２８０℃、又は約２４０℃～約２６０℃、例えば、約２５０℃の温度に予熱される。

【0064】

水素化反応器２０４は、硫化水素以外のテールガス流２２０中の硫黄含有化合物を硫化水素に還元することができる、触媒反応器又は非触媒反応器などの任意の反応器であり得る。いくつかの例では、テールガス流２２０に含まれる水素が、テールガス流２２０中の硫黄含有化合物を硫化水素に還元するために使用される。いくつかの例では、補給水素ガス流（図示せず）が水素化反応器２０４に導入される。いくつかの例では、水素化反応中に水が副生成物として生成される。その結果、水素化ガス流２２２に含まれる硫黄含有化合物は、実質的に硫化水素のみとなる。水素化ガス流２２２はまた、二酸化炭素、水、窒素、及びそれらの組合せを含むことができる。

【0065】

第１の熱交換器２０５は、別々のガス流を加熱する代わりに、クエンチ塔２０６の運転に適した温度までガス流を冷却することができる任意の熱交換器（例えば、シェルアンドチューブ熱交換器、プレート型熱交換器など）であり得る。図２の例では、第１の熱交換器２０５は、水素化ガス流２２２と第２の副生成物流の第２の部分２４２（後の段落で説明する）との間の相互交換（cross exchange）による熱伝達を可能にするガス－ガス式熱交換器である。第１の熱交換器２０５は、冷却された水素化ガス流２２４が、約２０℃～約１７０℃、例えば、約３０℃～約１００℃、又は約４０℃～約８０℃、例えば、少なくとも約４３℃の温度を有するように、水素化ガス流２２２を冷却する。冷却された水素化ガス流２２４は、硫黄含有化合物、二酸化炭素、水、窒素、水素、及びそれらの組合せを含む。いくつかの例では、第１の熱交換器２０５は、加熱された第２の部分２４３が約１５０℃～約３５０℃、例えば、約２００℃～約３００℃、又は約２３０℃～約２９０℃、例えば、少なくとも約２６０℃の温度を有するように、副生成物流の第２の部分２４２を加熱する。

【0066】

いくつかの例では、第３の熱交換器２１４を使用して、第２の副生成物流の第２の部分２４３を加熱し、第１段の吸着ユニット２１０及び第２段の吸着ユニット２１２の各々についての吸着剤再生の温度要件を満たすことができる。第３の熱交換器２１４は、第１段の吸着ユニット２１０及び第２段の吸着ユニット２１２の各々において吸着剤再生が起こる温度までガス流を加熱することができる任意の熱交換器（例えば、シェルアンドチューブ熱交換器、プレート型熱交換器など）であり得る。いくつかの例では、第３の熱交換器２１４は、蒸気（例えば、凝縮蒸気（condensing steam））、蒸気凝縮液（steam condensate）、油、又は別の熱伝達流体を使用する。第３の熱交換器２１４は、加熱された第２の副生成物流２４５（したがって、第１の再生ガス流２４４及び第２の再生ガス流２４６のそれぞれ）が、約１５０℃～約３５０℃、例えば、約２００℃～約３００℃、又は約２３０℃～約２９０℃、例えば、約２６０℃の温度を有するように、第２の副生成物流の第２の部分２４３を加熱することができる。いくつかの例では、制御された昇温（temperature ramp）が再生中に実施され、この場合、第２の副生成物流の第２の部分２４３は、例えば米国特許出願第１７／１６６，８２１号明細書に記載されているように、経時的に４００℃まで様々な温度に加熱される。米国特許出願第１７／１６６，８２１号明細書に記載の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0067】

クエンチ塔２０６は。加熱された水素化ガス流２２４から水を凝縮し、回収することができる任意の装置であり得る。加熱された水素化ガス流２２４に含まれる水の大部分は、凝縮され、第１の水凝縮物流２２８を介して実質的に回収される。水素化ガス流２２４に含まれる水の大部分が除去されるが、クエンチ塔２０６から出力されるクエンチガス流２２６は依然として残留量の気相水を含み得る。例えば、クエンチガス流２２６は、約０モル％～約２０モル％、例えば、約３モル％～約１５モル％、又は約４モル％～約１０モル％、例えば、約８モル％の範囲の気相水含有量を有することができる。クエンチガス流２２６はまた、硫化水素（例えば、クラウス法テールガス中に予め存在する硫化水素、水素化反応器２０４内で生成される硫化水素、又はその両方）、二酸化炭素、窒素、及びそれらの組合せを含むことができる。クエンチガス流２２６は、約２０℃～約１７０℃、例えば、約３０℃～約１００℃、又は約４０℃～約８０℃、例えば、約４３℃の範囲の温度を有する。クエンチ塔２０６は、クエンチタワー、クエンチ容器、クエンチカラム、クエンチ凝縮器、クエンチ熱交換器などであってもよい。

【0068】

圧縮機２０７は、クエンチガス流２２６の圧力を上昇させることができる任意のタイプの加圧装置又は器具であり得る。圧縮機２０７は、機械式圧縮機であり得る。例えば、圧縮機２０７は、ダイヤフラム定量ポンプであり得る。クエンチガス流２２６の圧力は、加圧されたクエンチガス流２２７が約１バール～約１０バール、例えば、約１バール～約５バール、又は約２バール～約４バール、例えば、約３バールの範囲の圧力を有するように、圧縮機２０７を介して上昇させられる。単位「バール（bar）」は、本明細書で使用する場合、バール（Gauge：ゲージ）[「バール（ｇ）」又は「バールｇ」]である。

【0069】

第２の熱交換器２０８は、第１段の吸着ユニット２１０において吸着が起こる温度までガス流を冷却することができる任意の熱交換器（例えば、シェルアンドチューブ熱交換器、プレート型熱交換器など）であり得る。第２の熱交換器２０８は、冷却されたクエンチガス流２２９が約０℃～約５０℃、例えば約５℃～約４０℃、又は約１０℃～約３０℃、例えば約１５℃の範囲の温度を有するように、加圧されたクエンチガス流２２７を冷却することができる。加圧されたクエンチガス流２２７が冷却されると、冷却されたクエンチガス流２２９の気相水含有量は、約０モル％～約１０モル％、例えば、約０モル％～約５モル％、あるいは約０モル％～約１モル％、例えば、約０．４６モル％の範囲に減少する。冷却されたクエンチガス流２２９は、硫化水素（例えば、クラウス法テールガス中に予め存在する硫化水素、水素化反応器２０４内で生成される硫化水素、又はその両方）、二酸化炭素、水、窒素、及びそれらの組合せを含むことができる。

【0070】

収集ドラム２０９は、流体流を気相流と液相流とに分離することができる任意のタイプの分離装置（例えば、分離容器）であり得る。冷却されたクエンチガス流２２９は、収集ドラム２０９内で分離されて、第２の水凝縮物流２３１（液相流）及び吸着供給流２３０（気相流）を生成する。吸着供給流２３０は、硫化水素（例えば、クラウス法テールガス中に予め存在する硫化水素、水素化反応器２０４内で生成された硫化水素、又はその両方）、二酸化炭素、水、窒素、及びそれらの組合せを含むことができる。

【0071】

いくつかの例では、第１の水凝縮物流２２８は、クエンチ塔２０６から収集された水に溶解した微量の硫化水素を含む。いくつかの例では、第２の水凝縮物流２３１は、収集ドラム２０９から収集された水に溶解した微量の硫化水素を含む。第１の水凝縮物流２２８及び第２の水凝縮物流２３１のそれぞれは、水から硫化水素を除去するなどのさらなる処理のために、サワー水ストリッパ２６０に導入され得る。

【0072】

第１段の吸着ユニット２１０は、並列に流体接続された第１段の吸着容器２５０、２５１、２５２を含む。運転中の任意の時点で、第１段の吸着容器２５０、２５１、２５２のうちの１つが吸着サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５０、２５１、２５２のうちの１つが再生サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５０、２５１、２５２のうちの１つが待機している。このようにして、吸着供給流２３０の成分を第１段の吸着ユニット２１０に連続的に供給することができ、第１段の吸着ユニット２１０から第１の出口ガス流２３２及び第１の副生成物流２３６の連続的な流れを生成することができる。

【0073】

第１段の吸着容器２５０、２５１、２５２の各々、は第１の吸着剤で充填される（例えば、パッキングされる（packed））。第１の吸着剤は、容器２５０、２５１、２５２内の第１の吸着剤の床（bed）内にあってもよい。いくつかの例では、第１の吸着剤は、硫化水素、二酸化炭素、及び窒素を排除しながら、湿潤ガス流（吸着供給流２３０など）から水を選択的に捕捉することができる任意の吸着剤を含む。第１の吸着剤に使用される非限定的な例示材料には、親水性３Ａモレキュラーシーブが含まれる。吸着サイクル中、吸着供給流２３０の成分は、第１段の吸着容器２５０、２５１、２５２のうちの１つを通して導入される。水（及び比較的少量の硫化水素）は、第１の吸着剤の細孔内に捕捉される。水以外の成分（例えば、硫化水素、二酸化炭素、及び窒素）は、第１の吸着剤を通過して、実質的に水が存在しない状態で第１の出口ガス流２３２を生成する。再生サイクル中、第１の再生ガス流２４４の成分（例えば、二酸化炭素及び窒素）は、第１の段階の吸着容器２５０、２５１、２５２の１つに入り、第１の吸着剤を再生する。脱着は、第１段の吸着容器２５０、２５１、２５２のうちの１つで起こり、そこでは、第１の吸着剤は、捕捉された水（及び比較的少量の硫化水素）（及び場合により微量の二酸化炭素及び窒素）を放出し、これらは、第１の副生成物流２３６を介して収集される。

【0074】

図２の例では、第１段の吸着容器２５０は吸着サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５１は再生サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５２は待機モードにある。吸着サイクル中、吸着供給流２３０の成分は、第１段の吸着容器２５０を通して導入される。水（及び比較的少量の硫化水素）は、第１の吸着剤の細孔内に捕捉される。いくつかの例では、微量の二酸化炭素及び窒素が第１の吸着剤の細孔内に捕捉される。水以外の成分（例えば、硫化水素、二酸化炭素、及び窒素）は、第１の吸着剤を通過して、実質的に水の非存在下で第１の出口ガス流２３２を生成する。

【0075】

再生サイクル中、第１の再生ガス流２４４の成分（例えば、二酸化炭素及び窒素）は、第１段の吸着容器２５１に入り、第１の吸着剤を再生する。脱着は、第１段の吸着容器２５１で起こり、そこでは、第１の吸着剤は、捕捉された水及び捕捉された比較的少量の硫化水素（及び場合により微量の二酸化炭素及び窒素）を放出し、これらは、第１の副生成物流２３６を介して収集される。

【0076】

第２段の吸着ユニット２１２は、並列に流体接続された第２段の吸着容器２５５、２５６、２５７を含む。運転中の任意の時点で、第２段の吸着容器２５５、２５６、２５７のうちの１つが吸着サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５５、２５６、２５７のうちの１つが再生サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５５、２５６、２５７のうちの１つが待機している。このようにして、第１の出口ガス流２３２の成分を第２段の吸着ユニット２１２に連続的に供給することができ、第２段の吸着ユニット２１２から第２の出口ガス流２４０及び第２の副生成物流２３８の連続的な流れを生成することができる。

【0077】

第２段の吸着容器２５５、２５６、２５７の各々は、第２の吸着剤で充填又はパッキングされている。第２の吸着剤は、容器２５５、２５６、２５７内の吸着剤床として構成されてもよい。いくつかの例では、第２の吸着剤は、二酸化炭素及び窒素を排除しながら硫化水素を選択的に捕捉することができる任意の吸着剤を含む。いくつかの例では、第２の吸着剤は、硫化水素と二酸化炭素との間の破過時間の差、及び硫化水素と窒素との間の破過時間の差を有する任意の吸着剤を含む。第２の吸着剤に使用される非限定的な例示材料としては、モレキュラーシーブ（例えば、モレキュラーシーブ４Ａなど）や、ＭＦＩ型、ＣＨＡ型、ＦＡＵ型、ＭＯＲ型、ＤＤＲ型、ＦＥＲ型、及びＭＷＷ型などの骨格を有する疎水性ゼオライトや、ＭＯＦ及びＺＩＦなどの疎水性ゼオライトが挙げられる。具体例では、第２の吸着剤には、対イオンとして銅の陽イオンを含むＦＡＵ型ゼオライトの誘導体であるＣｕ－Ｙ型ゼオライトが含まれる。

【0078】

吸着サイクル中、第１の出口ガス流２３２の成分は、第２段の吸着ユニット２１２の１つ以上の第２段の吸着容器２５５、２５６、２５７を通して導入される。硫化水素は、第２の吸着剤の細孔内に捕捉される。硫化水素以外の成分（例えば、二酸化炭素及び窒素）は第２の吸着剤を通過し、その後、第２の副生成物流２３８を介して収集される。再生サイクル中、第２の再生ガス流２４６の成分（例えば、二酸化炭素及び窒素）は１つ以上の第２段の吸着容器２５５、２５６、２５７に入り、第２の吸着剤を再生する。脱着は、１つ以上の第２段の吸着容器２５５、２５６、２５７内で起こり、そこでは、第２の吸着剤は、捕捉された硫化水素（及び任意に微量の二酸化炭素及び窒素）を放出して、第２出口ガス流２４０を生成する。第２の出口ガス流２４０は、硫化水素、二酸化炭素、及び窒素を含む。

【0079】

図２の例では、第２段の吸着容器２５５は吸着サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５６は再生サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５７は待機モードにある。吸着サイクル中、第１の出口ガス流２３２の成分は、第２段の吸着容器２５５を通して導入される。硫化水素は、第２の吸着剤の細孔内に捕捉される。いくつかの例では、微量の二酸化炭素及び窒素が第２の吸着剤の細孔内に捕捉される。硫化水素以外の成分（例えば、二酸化炭素及び窒素）は、第２の吸着剤を通過して、実質的に硫化水素の非存在下で第２の副生成物流２３８を生成する。再生サイクル中、第２の再生ガス流２４６の成分（例えば、二酸化炭素及び窒素）は第２段の吸着容器２５６に入り、第２の吸着剤を再生する。脱着は、第２段の吸着容器２５６内で起こり、第２の吸着剤は捕捉された硫化水素（及び任意に微量の二酸化炭素及び窒素）を放出し、これは第２出口ガス流２４０を介して収集される。

【0080】

第２の出口ガス流２４０は、硫化水素、二酸化炭素、及び窒素を含む。第２の出口ガス流２４０は、約０重量％～約９９重量％、例えば、約５重量％～約７０重量％、約５重量％～約５０重量％、約５重量％～約３０重量％、又は約１０重量％～約２０重量％、例えば、約１３．３重量％の硫化水素含有量を有する。第２の出口ガス流２４０は、約０重量％～約９９重量％、例えば、約２０重量％～約９５重量％、約３０重量％～約９０重量％、約５０重量％～約８０重量％、又は約６０重量％～約７０重量％、例えば、約６６．７重量％の二酸化炭素含有量を有する。第２の出口ガス流２４０は、約０重量％～約９９重量％、例えば、約５重量％～約７０重量％、約５重量％～約５０重量％、約１０重量％～約３０重量％、又は約１５重量％～約２５重量％、例えば、約２０．０重量％の窒素含有量を有する。いくつかの例では、第２の出口ガス流２４０は、クラウスユニットのための供給ガスとして使用される。例えば、図２に示すように、第２の出口ガス流２４０は、クラウスユニットの反応炉２６４に導入される。

【0081】

図３は、クラウス法テールガス処理システム３００の概略図である。システム２００に関して記載された特徴に類似するシステム３００の特徴には、同様の参照番号が付されている。図３のシステム３００は、二酸化炭素及び窒素のスリップ流を利用する、昇温再生スキームを実施する。昇温再生スキームのさらなる説明は、米国特許出願第１７／１６６，８２１号に記載されており、米国特許出願第１７／１６６，８２１号の内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0082】

システム３００は、クラウス法テールガスを含むテールガス流３２０を受け取り、クラウス法テールガス中の硫黄含有化合物を硫化水素に水素化して、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び水の少なくとも一方を含む水素化ガス流３２２を生成するための、水素化反応器２０４（例えば、反応容器）を含む。いくつかの例では、水素化ガスは、硫化水素以外の硫黄含有化合物を含まない。いくつかの例では、水素化ガス中の硫化水素以外の任意の硫黄含有化合物は、水素化ガス中に微量しか含まれない（又は、容易に測定できない）場合がある。

【0083】

水素化ガス流３２２は、第１の熱交換器２０５を介して冷却され、冷却された水素化ガス流３２４を生成する。クエンチ塔２０６は、冷却された水素化ガス流３２４を受け取り、水素化ガス中の水を凝縮させて、硫化物、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含むクエンチガス流３２６を生成する。凝縮水（若干の硫化水素を含む）は、クエンチ塔２０６において第１の水凝縮物流３２８として回収され、これはサワー水ストリッパ（ＳＷＳ）塔２６０に送られ得る。

【0084】

クエンチガス流３２６は、圧縮機２０７によって加圧されて、加圧されたクエンチガス流３２７を生成する。加圧されたクエンチガス流３２７は、第２の熱交換器２０８によって冷却されて、冷却されたクエンチガス流３２９を生成する。冷却されたクエンチガス流３２９は、収集ドラム２０９に導入されて、第２の水凝縮物流３３１及び吸着供給流３３０を生成する。第２の水凝縮物流３３１は、ＳＷＳ塔２６０に送られ得る。

【0085】

吸着供給流３３０は、第１段の吸着ユニット２１０に導入される。図示する例では、第１段の吸着容器２５０は吸着サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５１は再生サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５２は待機モードにある。吸着供給流３３０は、吸着サイクルで動作する第１段の吸着容器２５０に供給され、吸着供給流３３０からの水を第１の吸着剤に吸着し、それによって硫化水素、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第１の出口ガス流３３２を生成する。いくつかの例では、吸着供給流３３０中の水の大部分（例えば、ほとんど又は実質的にすべて）が、吸着サイクルで動作する第１段の吸着容器２５０内の第１の吸着剤に吸着される。比較的少量の硫化水素が、吸着供給流３３０から第１の吸着剤に吸着され得る。いくつかの例では、第１の出口ガス流３３２は、水を含まないか、微量又は測定不能な量の水のみを含む。

【0086】

第１の出口ガス流３３２は、第２段の吸着ユニット２１２に導入される。図示する例では、第２段の吸着容器２５５は吸着サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５６は再生サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５７は待機モードにある。第１の出口ガス流３３２は、吸着サイクルで動作する第２段の吸着容器２５５に供給され、第１の出口ガス流３３２からの硫化水素を第２の吸着剤に吸着し、それによって、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第２の副生成物流３３８を生成する。いくつかの例では、第２の副生成物流３３８が硫化水素を含まないか、微量又は測定不能な量の硫化水素を含む。

【0087】

第２の副生成物流３３８は、第１の部分３３９と第２の部分３４２とに分離される。第２の副生成物流の第１の部分３３９は、さらなる処理のために熱酸化装置２６２に導入される。第２の副生成物流３３８のスリップ流であり得る第２の副生成物流の第２の部分３４２は、再生ガスとして使用される。

【0088】

第２の副生成物流３３８の第２の部分３４２は、第１の熱交換器２０５を介して加熱され、水素化ガス流３２２からの熱交換によって、第２の副生成物流の加熱された第２の部分３４３を生成する。いくつかの例では（図３に示すように）、第２の副生成物流の第２の部分３４３が第３の熱交換器２１４を介してさらに加熱されて、第２の副生成物流の加熱された第２の部分３４５を生成する。第２の副生成物流の加熱された第２の部分３４５は、第１の再生ガス流３４４と第２の再生ガス流３４６とに分離される。

【0089】

再生サイクルで動作する第１段の吸着容器２５１は、第１の再生ガス流３４４を再生ガスとして受け取る。第１段の吸着容器２５１内の第１の吸着剤は、例えば昇温（temperature ramp）ごとに加熱されて、第１段の吸着容器２５１内の第１の吸着剤から成分を選択的に脱着し、脱着された成分と二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方とを含む第１の副生成物流３３６を生成する。再生サイクルにおける昇温中に、温度が徐々に上昇するに従って、硫化水素は最初に脱着されるが、吸着された水は一般に最初に第１の吸着剤に吸着されたままである。温度が上昇するに従って、水は第１の吸着剤から脱着し始める。

【0090】

第１の吸着剤の温度が、水が第１の副生成物流３３６に脱着し始める（ブレークスルー）レベルに達する場合、及び／又は第１の副生成物流３３６中の硫化水素の濃度がより低い場合、いくつかの例では、昇温の第２の部分の間、第１の吸着剤から脱着される成分は水を含むか、又は第１の副生成物流３３６中の硫化水素の濃度が閾値未満であるか、又はその両方である。昇温の第２の部分は、時間的に遅く、一般に昇温の第１の部分よりも高温である。

【0091】

運転中、第１段の吸着容器２５１は、昇温の第１の部分の間に脱着された成分が主に硫化水素を含む場合、昇温の第１の部分の間に、第１の副生成物流３３６を第１の副生成物流３３６Ａとしてクラウスユニットの反応炉２６４に排出する。昇温の第２の部分の間に、水が第１の副生成物流３３６中に脱着し始め、及び／又は第１の副生成物流３３６中の水素濃度が特定の値より低くなる。この第２の部分では、第１の副生成物流３３６は、第１の副生成物流３３６Ｂとしてクエンチ塔２０６に送られ、水を処理し、再生ガスの不活性成分がクラウス反応炉２６４に導入されるのを回避する。

【0092】

第２の再生ガス流３４６は、第２段の吸着ユニット２１２の第２段の吸着容器２５６に導入される。再生サイクルにおいて、硫化水素は、第２段の吸着容器２５６内の第２の吸着剤から脱着され、硫化水素、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第２出口ガス流３４０を生成する。第２の出口ガス流３４０は、さらなる処理のためにクラウスユニットの反応炉２６４に導入される。

【0093】

図４は、第２段の吸着容器のための２段階の再生サイクルを実施するクラウス法テールガス処理システム４００の概略図である。システム２００に関して記載された特徴と類似するシステム４００の特徴には、同様の参照番号が付されている。

【0094】

システム４００はクラウス法テールガスを含むテールガス流４２０を受け取り、クラウス法テールガス中の硫黄含有化合物を硫化水素に水素化して、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び水の少なくとも一方を含む水素化ガス流４２２を生成するための、水素化反応器２０４（例えば、反応容器）を含む。いくつかの例では、水素化ガスは、硫化水素以外の硫黄含有化合物を含まない。いくつかの例では、水素化ガス中の硫化水素以外の任意の硫黄含有化合物は、水素化ガス中に微量しか含まれない（又は、容易に測定できない）場合がある。

【0095】

水素化ガス流４２２は、第１の熱交換器２０５を介して冷却され、冷却された水素化ガス流４２４を生成する。クエンチ塔２０６は冷却された水素化ガス流４２４を受け取り、水素化ガス中の水を凝縮して、硫化物、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含むクエンチガス流４２６を生成する。凝縮水（若干の硫化水素を含む）は、クエンチ塔２０６において第１の水凝縮物流４２８として回収され、これはサワー水ストリッパ（ＳＷＳ）塔２６０に送られ得る。

【0096】

クエンチガス流４２６は、圧縮機２０７によって加圧されて、加圧されたクエンチガス流４２７を生成する。加圧されたクエンチガス流４２７は、第２の熱交換器２０８によって冷却されて、冷却されたクエンチガス流４２９を生成する。冷却されたクエンチガス流４２９は、収集ドラム２０９に導入されて、第２の水凝縮物流４３１及び吸着供給流４３０を生成する。第２の水凝縮物流４３１は、ＳＷＳ塔２６０に送られ得る。

【0097】

吸着供給流４３０は、第１段の吸着ユニット２１０に導入される。図示する例では、第１段の吸着容器２５０は吸着サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５１は再生サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５２は待機モードにある。吸着供給流４３０は、吸着サイクルで動作する第１段の吸着容器２５０に供給され、吸着供給流４３０からの水を第１の吸着剤に吸着し、それによって硫化水素、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第１の出口ガス流４３２を生成する。いくつかの例では、吸着供給流４３０中の水の大部分（例えば、ほとんど又は実質的にすべて）が、吸着サイクルで動作する第１段の吸着容器２５０内の第１の吸着剤に吸着される。比較的少量の硫化水素が、吸着供給流４３０から第１の吸着剤に吸着され得る。いくつかの例では、第１の出口ガス流４３２は、水を含まないか、微量又は測定不能な量の水のみを含む。

【0098】

第１の出口ガス流４３２は、第２段の吸着ユニット２１２に導入される。図示する例では、第２段の吸着容器２５５は吸着サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５６は再生サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５７は待機モードにある。第１の出口ガス流４３２は、吸着サイクルで動作する第２段の吸着容器２５５に供給され、第１の出口ガス流４３２からの硫化水素を第２の吸着剤に吸着し、それによって、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第２の副生成物流４３８を生成する。いくつかの例では、第２の副生成物流４３８が硫化水素を含まないか、微量又は測定不能な量の硫化水素を含む。

【0099】

第２の副生成物流４３８は、第１の部分４３９と第２の部分４４２とに分離される。第２の副生成物流の第１の部分４３９は、さらなる処理のために熱酸化装置２６２に導入される。第２の副生成物流４３８のスリップ流であり得る第２の副生成物流の第２の部分４４２は、再生ガスとして使用される。

【0100】

第２の副生成物流４３８の第２の部分４４２は、第１の熱交換器２０５を介して加熱され、水素化ガス流４２２からの熱交換によって、第２の副生成物流の加熱された第２の部分４４３を生成する。いくつかの例では（図４に示すように）、第２の副生成物流の第２の部分４４３が第３の熱交換器２１４を介してさらに加熱されて、第２の副生成物流の加熱された第２の部分４４５を生成する。熱交換器２０５、２１４は、第２の副生成物流を、その再生サイクルにおいて吸着容器から硫化水素を脱着するのに十分な温度に加熱する。第２の副生成物流の加熱された第２の部分４４５は、第１の再生ガス流４４４と第２の再生ガス流４４６とに分離される。

【0101】

第１の再生ガス流４４４は、再生サイクルを実施している第１段の吸着容器２５１に供給され、第１の吸着剤を再生する。脱着は、第１段の吸着容器２５１で起こり、そこでは、第１の吸着剤は、捕捉された水及び捕捉された比較的少量の硫化水素（及び場合により微量の二酸化炭素及び窒素）を放出し、これらは、第１の副生成物流４３６を介して収集される。第１の副生成物流４３６は、クエンチ塔２０６に送られる。

【0102】

再生サイクルを実施している第２段の吸着容器２５６の再生は、２段階プロセスである。第１段階では、二酸化炭素及び窒素を含む第２副生成物ガスのスリップ流である第２の再生ガス流４４６が、第２段の吸着容器２５６に導入される。第１段階に続いて、再生ガス流４４６の流れが停止され、再生の第２段階が生じる。第２段階では、高純度窒素ガス流４５２が、第２段の吸着容器２５６に導入される。高純度窒素ガスは、少なくとも９９％、少なくとも９９．５％、少なくとも９９．９％、又は少なくとも９９．９５％の純度を有することができる。高純度窒素ガス流４５２は、ランケット用又はパージ用に現場で利用可能な窒素源などの窒素源、例えば、極低温窒素タンクから供給される。再生サイクルにおいて、硫化水素は、第２段の吸着容器２５６内の第２の吸着剤から脱着され、硫化水素並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第２出口ガス流４４０を生成する。第２の出口ガス流４４０は、さらなる処理のためにクラウスユニットの反応炉２６４に導入される。

【0103】

第２段の吸着容器２５６のための２段階の再生サイクルでは、再生が、先ず二酸化炭素及び窒素を含むスリップ流を使用して、次に高純度窒素を使用して達成され、利点を有することができる。例えば、この２段階再生サイクルは、第２段の吸着容器２５６からの硫化水素の除去を容易化することができ、その結果、吸着サイクル中の硫化水素吸着能力を向上させることができる。

【0104】

図５は、クラウス法テールガス処理システム５００の概略図である。システム２００に関して記載された特徴と類似するシステム５００の特徴には、同様の参照番号が付されている。

【0105】

システム５００はクラウス法テールガスを含むテールガス流５２０を受け取り、クラウス法テールガス中の硫黄含有化合物を硫化水素に水素化して、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び水の少なくとも一方を含む水素化ガス流５２２を生成するための、水素化反応器２０４（例えば、反応容器）を含む。いくつかの例では、水素化ガスは、硫化水素以外の硫黄含有化合物を含まない。いくつかの例では、水素化ガス中の硫化水素以外の任意の硫黄含有化合物は、水素化ガス中に微量しか含まれない（又は、容易に測定できない）場合がある。

【0106】

水素化ガス流５２２は、第１の熱交換器２０５を介して冷却され、冷却された水素化ガス流５２４を生成する。クエンチ塔２０６は冷却された水素化ガス流５２４を受け取り、水素化ガス中の水を凝縮して、硫化物、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含むクエンチガス流５２６を生成する。凝縮水（若干の硫化水素を含む）は、クエンチ塔２０６において第１の水凝縮物流５２８として回収され、これはサワー水ストリッパ（ＳＷＳ）塔２６０に送られ得る。

【0107】

クエンチガス流５２６は、圧縮機２０７によって加圧されて、加圧されたクエンチガス流５２７を生成する。加圧されたクエンチガス流５２７は、第２の熱交換器２０８によって冷却されて、冷却されたクエンチガス流５２９を生成する。冷却されたクエンチガス流５２９は、収集ドラム２０９に導入されて、第２の水凝縮物流５３１及び吸着供給流５３０を生成する。第２の水凝縮物流５３１は、ＳＷＳ塔２６０に送られ得る。

【0108】

吸着供給流５３０は、第１段の吸着ユニット２１０に導入される。図示する例では、第１段の吸着容器２５０は吸着サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５１は再生サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５２は待機モードにある。吸着供給流５３０は、吸着サイクルで動作する第１段の吸着容器２５０に供給され、吸着供給流５３０からの水を第１の吸着剤に吸着し、それによって硫化水素、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第１の出口ガス流５３２を生成する。いくつかの例では、吸着供給流５３０中の水の大部分（例えば、ほとんど又は実質的にすべて）が、吸着サイクルで動作する第１段の吸着容器２５０内の第１の吸着剤に吸着される。比較的少量の硫化水素が、吸着供給流５３０から第１の吸着剤に吸着され得る。いくつかの例では、第１の出口ガス流５３２は、水を含まないか、微量又は測定不能な量の水のみを含む。

【0109】

第１の出口ガス流５３２は、第２段の吸着ユニット２１２に導入される。図示する例では、第２段の吸着容器２５５は吸着サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５６は再生サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５７は待機モードにある。第１の出口ガス流５３２は、吸着サイクルで動作する第２段の吸着容器２５５に供給され、第１の出口ガス流５３２からの硫化水素を第２の吸着剤に吸着し、それによって、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第２の副生成物流５３８を生成する。いくつかの例では、第２の副生成物流５３８が硫化水素を含まないか、微量又は測定不能な量の硫化水素を含む。

【0110】

第２の副生成物流５３８は、第１の部分５３９と第２の部分５４２とに分離される。第２の副生成物流の第１の部分５３９は、さらなる処理のために熱酸化装置２６２に導入される。第２の副生成物流５３８のスリップ流であり得る第２の副生成物流の第２の部分５４２は、再生ガスとして使用される。

【0111】

第２の副生成物流５３８の第２の部分５４２は、流れの第２の部分５４２から二酸化炭素ガス（ＣＯ_２）を分離するＣＯ_２分離要素５５０を通して導かれる。図５の例では、ＣＯ_２分離要素５５０は、真空ポンプ５５４によって提供される真空下で二酸化炭素ガスを分離するＣＯ_２選択膜である。いくつかの例では、ＣＯ_２分離要素５５０は、極低温で流れの第２の部分５４２からＣＯ_２を分離することができる極低温分離要素である。（例えば、ＣＯ_２選択膜又は極低温分離要素からの）ＣＯ_２分離要素５５０の出力は、二酸化炭素流５５６及び富化窒素（enriched nitrogen）流５５２である。

【0112】

二酸化炭素流５５６は、熱酸化装置２６２に導かれる。ＣＯ_２分離要素５５０を出る富化窒素流５５２は、第１の熱交換器２０５を介して加熱され、水素化ガス流れ５２２からの熱交換によって、加熱された富化窒素流５４３を生成する。いくつかの例では（図５に示すように）、加熱された富化窒素流５４３は、第３の熱交換器２１４を介してさらに加熱されて、加熱された富化窒素流５４５を生成する。熱交換器２０５、２１４は、富化窒素流を、それらの再生サイクルにおいて吸着容器から硫化水素を脱着するのに十分な温度に加熱する。加熱された富化窒素流５４５は、第１の再生ガス流５４４と第２の再生ガス流５４６とに分離され、これらは共に富化窒素流である。

【0113】

第１の再生ガス流５４４（富化窒素流）は、再生サイクルを実施している第１段の吸着容器２５１に供給されて、第１の吸着剤を再生する。脱着は、第１段の吸着容器２５１で起こり、そこでは、第１の吸着剤は捕捉された水及び捕捉された比較的少量の硫化水素（及び場合により微量の二酸化炭素及び窒素）を放出し、これらは、第１の副生成物流５３６を介して収集される。第１の副生成物流５３６は、クエンチ塔２０６に送られる。

【0114】

再生サイクルを実施している第２段の吸着容器２５６の再生のために、第２の再生ガス流５４６（富化窒素流）が、再生用の第２段の吸着容器２５６に導入される。再生サイクルにおいて、硫化水素は、第２段の吸着容器２５６内で第２の吸着剤から脱着され、硫化水素並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第２出口ガス流５４０を生成する。第２の出口ガス流５４０は、さらなる処理のためにクラウスユニットの反応炉２６４に導入される。

【0115】

富化窒素流を用いた第１段の吸着容器２５１及び第２段の吸着容器２５６の再生は、例えば、第１段の吸着容器２５１及び第２段の吸着容器２５６からの硫化水素の除去を容易にし、吸着サイクル中の硫化水素吸着能力を向上させるという利点を有し得る。

【0116】

図６は、クラウス法テールガス処理システム６００の概略図である。システム２００に関して記載された特徴に類似するシステム６００の特徴には、同様の参照番号が付されている。

【0117】

システム６００はクラウス法テールガスを含むテールガス流６２０を受け取り、クラウス法テールガス中の硫黄含有化合物を硫化水素に水素化して、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び水の少なくとも一方を含む水素化ガス流６２２を生成するための、水素化反応器２０４（例えば、反応容器）を含む。いくつかの例では、水素化ガスは、硫化水素以外の硫黄含有化合物を含まない。いくつかの例では、水素化ガス中の硫化水素以外の任意の硫黄含有化合物は、水素化ガス中に微量しか含まれない（又は、容易に測定できない）場合がある。

【0118】

水素化ガス流６２２は、第１の熱交換器２０５を介して冷却され、冷却された水素化ガス流６２４を生成する。クエンチ塔２０６は冷却された水素化ガス流６２４を受け取り、水素化ガス中の水を凝縮して、硫化物、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含むクエンチガス流６２６を生成する。凝縮水（若干の硫化水素を含む）は、クエンチ塔２０６において第１の水凝縮物流６２８として回収され、これはサワー水ストリッパ（ＳＷＳ）塔２６０に送られ得る。

【0119】

クエンチガス流６２６は、圧縮機２０７によって加圧されて、加圧されたクエンチガス流６２７を生成する。加圧されたクエンチガス流６２７は、第２の熱交換器２０８によって冷却されて、冷却されたクエンチガス流６２９を生成する。冷却されたクエンチガス流６２９は、収集ドラム２０９に導入されて、第２の水凝縮物流６３１及び吸着供給流６３０を生成する。第２の水凝縮物流６３１は、ＳＷＳ塔２６０に送られ得る。

【0120】

吸着供給流６３０は、第１段の吸着ユニット２１０に導入される。図示する例では、第１段の吸着容器２５０は吸着サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５１は再生サイクルを実施しており、第１段の吸着容器２５２は待機モードにある。吸着供給流６３０は、吸着サイクルで動作する第１段の吸着容器２５０に供給され、吸着供給流６３０からの水を第１の吸着剤に吸着し、それによって硫化水素、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第１の出口ガス流６３２を生成する。いくつかの例では、吸着供給流６３０中の水の大部分（例えば、ほとんど又は実質的にすべて）が、吸着サイクルで動作する第１段の吸着容器２５０内の第１の吸着剤に吸着される。比較的少量の硫化水素が、吸着供給流６３０から第１の吸着剤に吸着され得る。いくつかの例では、第１の出口ガス流６３２は、水を含まないか、微量又は測定不能な量の水のみを含む。

【0121】

第１の出口ガス流６３２は、第２段の吸着ユニット２１２に導入される。図示する例では、第２段の吸着容器２５５は吸着サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５６は再生サイクルを実施しており、第２段の吸着容器２５７は待機モードにある。第１の出口ガス流６３２は、吸着サイクルで動作する第２段の吸着容器２５５に供給され、第１の出口ガス流６３２からの硫化水素を第２の吸着剤に吸着し、それによって、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第２の副生成物流６３８を生成する。いくつかの例では、第２の副生成物流６３８が硫化水素を含まないか、微量又は測定不能な量の硫化水素を含む。

【0122】

第２の副生成物流６３８は、第１の部分６３９と第２の部分６４２とに分離される。第２の副生成物流の第１の部分６３９は、さらなる処理のために熱酸化装置２６２に導入される。第２の副生成物流６３８のスリップ流であり得る第２の副生成物流の第２の部分６４２は、再生ガスとして使用される。

【0123】

第２の副生成物流６３８の第２の部分６４２は、流れの第２の部分６４２から二酸化炭素ガス（ＣＯ_２）を分離するＣＯ_２分離要素６５０を通して導かれる。図６の例では、ＣＯ_２分離要素６５０は、流れ６４２から二酸化炭素ガスを分離するＣＯ_２選択膜である。いくつかの例では、ＣＯ_２分離要素６５０は、極低温で流れの第２の部分６４２からＣＯ_２を分離することができる極低温分離要素である。（例えば、ＣＯ_２選択膜又は極低温分離要素からの）ＣＯ_２分離要素６５０の出力は、二酸化炭素流６５６及び富化窒素流６５２である。

【0124】

二酸化炭素流６５６は、エジェクタ６５０を介して熱酸化装置２６２に導かれる。ＣＯ２分離要素６５０を出る富化窒素流れ６５２は、第１の熱交換器２０５を介して加熱され、水素化ガス流れ６２２からの熱交換によって、加熱された富化窒素流６４３を生成する。いくつかの例では（図６に示すように）、加熱された富化窒素流６４３が第３の熱交換器２１４を介してさらに加熱されて、加熱された富化窒素流６４５を生成する。熱交換器２０５、２１４は、富化窒素を、それらの再生サイクルにおいて吸着容器から硫化水素を脱着するのに十分な温度に加熱する。第２の副生成物流の加熱された第２の部分６４５は、第１の再生ガス流６４４と第２の再生ガス流６４６とに分離され、これらは共に富化窒素流である。

【0125】

第１の再生ガス流６４４（富化窒素流）は、再生サイクルを実施している第１段の吸着容器２５１に供給されて、第１の吸着剤を再生する。脱着は、第１段の吸着容器２５１で起こり、そこでは、第１の吸着剤は捕捉された水及び捕捉された比較的少量の硫化水素（及び場合により微量の二酸化炭素及び窒素）を放出し、これらは、第１の副生成物流６３６を介して収集される。第１の副生成物流６３６は、クエンチ塔２０６に送られる。

【0126】

再生サイクルを実施している第２段の吸着容器２５６の再生のために、第２の再生ガス流６４６（富化窒素流）が、再生用の第２段の吸着容器２５６に導入される。再生サイクルにおいて、硫化水素は、第２段の吸着容器２５６内で第２の吸着剤から脱着され、硫化水素並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む第２出口ガス流６４０を生成する。第２の出口ガス流６４０は、さらなる処理のためにクラウスユニットの反応炉２６４に導入される。

【0127】

富化窒素流を用いた第１段の吸着容器２５１及び第２段の吸着容器２５６の再生は、例えば、第１段の吸着容器２５１及び第２段の吸着容器２５６からの硫化水素の除去を容易にし、吸着サイクル中の硫化水素吸着能力を向上させるという利点を有し得る。

【0128】

図７Ａを参照すると、クラウス法テールガスから硫化水素を除去するための例示的なプロセスにおいて、クラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物は、水素化反応器内で硫化水素に変換されて、水素化ガス流が生成される（７００）。水素化ガス流は、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む。水素化ガス流は、クエンチ塔に供給され、液体の水を凝縮して水凝縮物流にすることにより、クエンチされたガス流が生成される（７０２）。クエンチガス流は、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む。

【0129】

クエンチガス流は、圧縮機で加圧され、冷却され、第１段の吸着ユニットの第１段の吸着容器に供給され、クエンチガス流から第１段の吸着容器の吸着剤に水を吸着させることによって、第１の出口ガス流が生成される（７０４）。いくつかの例では、冷却され、加圧され、クエンチされたガス流は、収集ドラムに供給されて、液体の水を回収することによって吸着供給物を生成し、吸着供給物が第１段の吸着容器に供給される。第１の出口ガス流は、硫化水素と、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方とを含む。第１の出口ガス流は、第２段の吸着ユニットの第２段の吸着容器に供給され、第２段の吸着容器の吸着剤に硫化水素を吸着することにより、第２の副生ガス流が生成される（７０６）。第２の副生ガス流は、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む。

【0130】

第２の副生ガス流の第１の部分は、二酸化炭素流と富化窒素流とに分離される（７０８）。いくつかの例では、第２の副生ガス流の第２の部分を窒素流と二酸化炭素流とに分離することは、二酸化炭素分離膜に真空を適用することによって達成される。いくつかの例では、分離は、エジェクタを介して二酸化炭素流を熱酸化装置に流すことによって達成される。いくつかの例では、分離は、極低温分離プロセスである。

【0131】

二酸化炭素流は、熱酸化装置（７１０）に導かれる。富化窒素流は、例えば水素化ガス流からの熱を用いて、上流で加熱することができる。富化窒素流の第１の部分は、第１段の吸着容器内の吸着剤からの水の脱着による第１段の吸着容器内の吸着剤の再生のために、第１段の吸着容器に供給され、第１段の吸着容器内の吸着剤から水を脱着させることにより、第１の副生ガス流が生成される（７１２）。第１の副生ガス流は、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む。いくつかの例では、第１の副生ガス流は、クエンチ塔に供給される水素化ガス流と合流する。

【0132】

富化窒素流の第２の部分は、第２段の吸着容器内の吸着剤の再生のために、第２段の吸着容器に供給される（７１４）。再生サイクル中に第２段の吸着容器から出力される第２の副生ガス流の第２部分は、硫化水素を含む第２の出口ガスである。第２の出口ガスは、クラウス法テールガスを生成したクラウスユニットの反応炉などの、反応炉に供給され得る。

【0133】

第２の副生ガス流の第３の部分は、熱酸化装置に供給される。いくつかの例では、第２の副生ガス流の第１の部分及び第２の部分が一緒になって、第２の副生ガス流のスリップ流となる。

【0134】

図７Ｂを参照すると、クラウス法テールガスから硫化水素を除去するための例示的なプロセスにおいて、クラウス法テールガス流中の硫黄含有化合物は、水素化反応器内で硫化水素に変換されて、水素化ガス流が生成される（７５０）。水素化ガス流は、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む。水素化ガス流は、クエンチ塔に供給され、液体に水を凝縮して水凝縮物流にすることにより、クエンチガス流が生成される（７５２）。クエンチガス流は、硫化水素、水、並びに二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む。

【0135】

クエンチガス流は、圧縮機で加圧され、冷却され、第１段の吸着ユニットの第１段の吸着容器に供給され、クエンチガス流から第１段の吸着容器の吸着剤に水を吸着させることによって、第１の出口ガス流が生成される（７５４）。いくつかの例では、冷却され、加圧され、クエンチされたガス流は、収集ドラムに供給されて、液体の水を回収することによって吸着供給物を生成し、吸着供給物が第１段の吸着容器に供給される。第１の出口ガス流は、硫化水素と、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方とを含む。第１の出口ガス流は、第２段の吸着ユニットの第２段の吸着容器に供給され、第２段の吸着容器の吸着剤に硫化水素を吸着することにより、第２の副生ガス流が生成される（７５６）。第２の副生ガス流は、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む。第２の副生ガス流は、例えば、水素化ガス流からの熱で加熱される。

【0136】

第２の副生ガス流の第１の部分は、第１段の吸着容器内の吸着剤からの水の脱着による第１段の吸着容器内の吸着剤の再生のために、第１段の吸着容器に供給され、第１段の吸着容器内の吸着剤から水を脱着させることにより、第１の副生ガス流が生成される（７５８）。第１の副生ガス流は、二酸化炭素及び窒素の少なくとも一方を含む。いくつかの例では、第１の副生ガス流は、クエンチ塔に供給される水素化ガス流と合流する。

【0137】

第２の副生ガス流の第２の部分は、第２段の吸着容器内の吸着剤の再生のために、第２段の吸着容器に供給される（７６０）。一定時間が経過した後、第２段の吸着容器への第２副生成物流の第２部分の供給が停止され（７６２）、高純度窒素流が、例えば、極低温タンクから、第２段の吸着容器に供給される（７６４）。再生サイクル中の第２段の吸着容器からの出力は、硫化水素を含む第２の出口ガスである。第２の出口ガスは、クラウス法テールガスを生成したクラウスユニットの反応炉などの反応炉に供給され得る。

【実施例】

【0138】

実施例１：第２段階吸着剤材料としてのＣｕＹゼオライト

【0139】

この実施例では、Ｃｕイオンでイオン交換されたＹ型ゼオライト（「ＣｕＹゼオライト」又は「ＣｕＹ」と呼ばれる）を、二酸化炭素から硫化水素を分離する第２段の吸着サイクルのための吸着剤材料として使用した。ＣｕＹの高い極性は、吸着剤材料と硫化水素との間の高い親和性をもたらす。

【0140】

化学過程が起こらないという仮定に基づいて硫化水素のＣｕＹへの吸着を決定するために、グランドカノニカルモンテカルロ（ＧＣＭＣ：Grand Canonical Monte Carlo）シミュレーションが実施された。ＧＣＭＣシミュレーションでは、固体及び気体の系全体に関して、系が平衡に達するまで６×１０^６のモンテカルロステップを実行し、統計的平均を得るために追加の６×１０^６ステップを実施した。シミュレーションは、混合物中に他の競合ガスが存在しないという仮定の下で行われた。

【0141】

各熱力学点における系上の吸着されたガス分子の吸着容量（ｍｍｏｌ／ｇ：１グラム当たりのミリモル数）が算出された。結果を図８に示す。これらの結果は、ＣｕＹ上の１％Ｈ_２Ｓの吸着容量が、１バールｇ及び２９８ケルビン（Ｋ）において０．８ｍｍｏｌ／ｇに近づくことを示している。

【0142】

実施例２：吸着ベースのテールガス処理プロセスのシミュレーション

【0143】

アスペンシミュレーション（Aspen simulation）を実施し、共燃焼（co-firing）及び３段階クラウス構成（3-stage Claus configuration）での、超希薄ガス（ultra-lean gas）プラント（２０％のＨ_２Ｓ酸性ガス流）のクラウス法テールガス組成を決定した。酸性ガス流は、１日当たり５０００万標準立方フィート（ＭＭＳＣＦＤ）と定義した。シミュレーションでは、水素化反応器から水除去段階までの吸着ベースのテールガス処理方法を取り扱った。

【0144】

図９は、このシミュレーションのためのプロセスフロー図９００を示す。水素化反応器からの硫黄回収ユニット（ＳＲＵ）供給流９１０は、圧縮機９０２に入り、圧縮機からの圧縮されたガス出力は、冷却器９０４に供給される。冷却器からの冷却されたガス出力は、分離器９０５によって、水吸着容器に導かれる第１の流れ９０６と、サワー水ストリッパに導かれる第２の流れ９０８とに分離される。表１は、ＳＲＵ供給流から水吸着容器へのシミュレーションされたガス組成物のフローを示す。なお、「ｌｂｍｏｌ／ｈ」は、「ポンドモル/時」を表す。

【0145】

【表1】

【0146】

実施例３：吸着ベースのテールガス処理プロセスのシミュレーション

【0147】

テールガス処理プロセスの水除去段階のアスペンシミュレーションを実施して、特定のガスの流れと、２４時間の吸着サイクルのための吸着容器のサイズを決定した。

【0148】

図１０は、このシミュレーションのためのプロセスフロー図９５０を示す。分離器９０５からの第１の流れ９０６（図９参照）は、吸着剤材料としてモレキュラーシーブ３Ａを有する水吸着容器９５２に導かれる。吸着容器９５２の直径は３．３メートル（ｍ）であり、高さは８． ６ｍである。吸着サイクルは、２４時間（８６４００秒）であった。

【0149】

図１１は、８６４００秒の吸着サイクルにおける水除去吸着容器９５２内の水の破過曲線を示す。ｙ軸ラベルは、ｍｏｌＨ_２Ｏ/ｍｏｌｔｏｔ(水のモル数をガス混合物の総モル数で除したもの）である。表２は、分離器９０５から水吸着容器９５２へのシミュレーションされたガス組成物の流れ（流れＳ１）と、水吸着容器９５２から硫化水素吸着容器へのシミュレーションされたガス組成物の流れ（流れＳ２）とを示す。

【0150】

【表2】

【0151】

実施例４：吸着ベースのテールガス処理プロセスのシミュレーション

【0152】

テールガス処理プロセスの硫化水素除去段階のアスペンシミュレーションを実施して、特定のガスの流と、２４時間の吸着サイクルのための吸着容器のサイズを決定した。

【0153】

図１２は、このシミュレーションのためのプロセスフロー図５０を示す。水吸着容器９５２（図１０）からの流れＳ１は、吸着剤材料としてＣｕＹゼオライトを有する硫化水素吸着容器５２に導かれる。吸着容器５２の直径は４．６３メートル（ｍ）であり、高さは１２．１ｍである。吸着サイクルは、２４時間（８６４００秒）であった。

【0154】

図１３Ａは、８６４００秒の吸着サイクルにおける硫化水素吸着容器５２内の窒素（曲線５４）及び二酸化炭素（曲線５６）の破過曲線を示す。図１３Ｂは、硫化水素吸着容器５２内の硫化水素の破過曲線を示す。図１３Ａ及び図１３Ｂのｙ軸ラベルは、ｍｏｌＨ_２Ｏ/ｍｏｌｔｏｔ(水のモル数をガス混合物の総モル数で除したもの）である。

【0155】

表３は、水吸着容器９５２から硫化水素吸着容器５２へのシミュレートされたガス組成物の流れ（流れＳ３）と、硫化水素吸着容器５２から熱酸化剤への、及び／又は再生スリップストリームとしてのシミュレートされたガス組成物の流れ（流れＳ４）とを示す。

【0156】

【表3】

【0157】

本主題の特定の実施形態について説明した。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【国際調査報告】