【技術資料】サワー水の除去における pHコントロール

INGOLD Leading Process Analytics サワー水の除去における pHコントロール はじめに 石油精製では、さまざまなプロセスでサワー サワーガス 水が発生します。サワー水とは、溶存硫化水 素(H2S)を含有するプロセス水を指します。近 サワー水 年の環境規制や、H2Sの有害性により、精油 所ではサワー水からH2Sを除去する脱硫処理 ストリッピングコラム DCS/コントローラ のとして、水蒸気でストリッピングが行われ 腐食剤 ます。 背景 リボイラー pH測定 メルカプタンや硫化水素などの硫黄化合物 プロセス水または排水 は、原油から生成されるか、特定のプロセス ステップで形成されます。石油精製におい て、水と蒸気は広範囲のプロセスで使用され ます。プロセスに水/蒸気および硫黄化合物が存在する場合、サワー水が形成されます。サワー原油の 使用量と比例して、サワー水の形成も増大します。サワー水には、H2S以外では、アンモニア、フェノー ル、HCN、CO2、酸、塩、およびその他の多くの可溶性廃棄物が含まれる場合があります。蒸留後、水は 脱塩装置のプロセス水として使用されたり、汚水として処理される場合があります。 プロセス 固体と炭化水素の除去に続いて、サワー水蒸留塔の上部に供給されます。蒸留塔の下部に、再沸器に よって熱または蒸気が提供されるか、蒸気が直接注入されます。逆流することで、蒸気はサワー水か ら油溶性ガスを遊離します。その後、塔頂のガスフローは、元素硫黄がH2Sの触媒による酸化で作り出 される硫黄回収装置に向けられます。 課題 以下で示すように複雑な要素を含み、蒸気だけですべての油溶性(サワー)ガスを効率的に除去するこ とは非常に困難です。ガス濃度は変動し、硫化水素とアンモニアの両方がさまざまな形で発生しま す。サワー水のpH値に応じて、ガスはイオンまたはガスの形のいずれかで確認されます。固体塩アンモ ニウム二硫化物を形成するために硫化水素とアンモニアが結合することでさえ可能です。次は関連す る化学平衡です: H2S H+ + HS– HS– H+ + S2– NH3 + H2O NH4+ + OH– NH4+ + HS– H2S + NH3 Application Note

これらの構成要素がイオン状態で存在している限 り、水から完全には除去されていないということで す。サワー水蒸留の効率を改善するためには、構成 要素を強制的にガスの形にすることが重要です。こ こはサワー水のpH値が重要な役割を果たすところ です。 InPro®  4260 i pHセンサは、オープンジャンクション とXerolyt®固体電解質を採用し、サワー水の油蒸留 この文脈の「サワー」は硫化水素の存在を指してい サービスにおいて実績があります。炭化水素による ます。サワー水は明らかに、性質上アルカリ性の場 汚染に耐性があり、硫化物汚染に対する優れたバ 合があり、アルカリ性のサワー水は石油精製と天然 リアとなって、長期運転を行っても高い精度と素早 ガス産出における腐食の原因の1つです。溶液で酸 い応答を確実にします。 性が弱いと、硫化水素がアルカリ性の状態で解離 して溶解した状態のままで、溶液から除去すること インテリジェントセンサマネジメント (ISM) 技術を は困難です。しかし、pH値 < 5.5で、これはガスの形 採用したセンサは、診断機能を使用してメンテナン に戻り、ここで、増大した分圧により除去プロセス ス時期やセンサ交換時期を通知します。 がより容易になり、さらに必要な蒸気も抑制するこ とができます。弱塩基であることを除き、アンモニ M400 2線式変換器は測定ポイントを完成させるた アも水に溶解する場合は、同様に作用します。硫化 めの理想的な機器です。防爆認定を受けたM400 2 水素とは異なり、これがガスの形に戻るにはpH値 線式変換器は、完全なISM機能を提供することで、 > 10が必要です。 pH測定において高い信頼性と安定性を提供しま す。ISM診断情報には、変換器のMMIまたは遠隔地 2つの油蒸留器を使用することが理想的です。一方 からHARTプロトコルを介してアクセスし、資産管理 は低pH値で硫化水素の除去に作用し、一方は高pH ソフトウェアなどで使用することができます。 値でアンモニアの除去に作用します。しかし、ほと んどの製油所では複数のサワー水の油蒸留器を持 InPro 4260i pHセンサ つ余裕がないので、代替の対応策を見つける必要 • センサの長寿命を実現する固体ポリマー電極 があります。 • オープンジャンクションによる目詰まりの防止 • 溶剤、強酸、およびアルカリに対する耐性 酸性化で硫化水素の除去は可能になりますが、一 • 予測診断機能 部の酸はアンモニウム塩を形成するため、アンモニ アの除去はさらに困難になります。一般に、サワー M400 2線式変換器 水の油蒸留器の標準的なpH値8で、アンモニアの除 • マルチパラメータ機能 去を可能にするガス除去性能が機能します。 • 4 ～ 20 mA (HART対応) またはFOUNDATION フィー ルドバスまたはProfibusコミュニケーション メトラー・トレドのソリューション • 防爆認定NEPSI Ex/ATEX/FM pHセンサにとって、プロセス水の汚染、アンモニア • ISM診断機能 と硫化物の存在、および温度上昇は非常に過酷な 環境と言えます。センサの比較電極は目詰まりしや c www.mt.com/InPro4260 すく、汚染されることもあります。そのため、センサ c www.mt.com/M400-2wire が急速に不安定な測定になり、2週間以内で使用で c www.mt.com/pro-pHguide きなくなる場合もあります。 InPro、Xerolyt、および ISM はメトラー・トレドグループの登録商標です。 Mettler-Toledo GmbH www.mt.com/pro Process Analytics 詳細はウェブサイトへ Im Hackacker 15 CH-8902 Urdorf Switzerland © 04 / 2017 pH Control in Sour Water Stripping