153436. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gázok tisztítására
153436 az az éles gőz, amely az elnyelő oldat túlzott hígítása nélkül felhasználható. Ezt az izotermikus eljárást, amelyet gyakran említenek „forró káliumkarbonátos eljárás"-ként, mert a mosási műveletet az oldat atmoszférikus forrpontján vagy ahhoz közeli hőmérsékleten valósítja meg, részletesen leírja a 2 886 405 sz., 1959. május 12-én Homer E. Benson és Joseph H. Field részére engedélyezett amerikai szabadalom. Bár ez az izotermikus eljárás kiválóan alkalmas arra, hogy segítségével gazdaságosan ef lehessen távolítani viszonylag nagy mennyiségű széndioxid-szennyezést tartalmazó gázelegyekből a széndioxid főtömegét, és így olyan gázt lehet előállítani, amelynek a szokásos üzemi feltételek mellett a maradék széndioxid tartalma 1—2 térf.% nagyságrendű, egyre növekvő igény mutatkozik olyan eljárások iránt, amelyek egyetlen tisztítási lépésben a széndioxidtartalmat gazdaságosan csökkentik alacsonyabb szintekre, pl. 0,1—4),5 térf.% nagyságrendű szintre. Amikor a tisztított gázban a széndioxid koncentrációját gazdaságosan lehet csökkenteni pl. 0,1 térf.% nagyságrendűre ugyanakkor, amikor a CO2 főtömegét eltávolítjuk, jelentős megtakarítások érhetők el a következő lépésben, amelynek során az ultrafinom tisztítását végezzük néhány mílliomodrész CCVszintig. Ahhoz, hogy ezeket az alacsony maradék CC>2-koncentrációkat ""elérjük, amikor a szokásos elnyelő nyomáshatárokon belül, pl. 14—42 kg/cm2 nyomásokkal dolgozunk, a tisztított gázban a CO2 parciális nyomását jóval 0,21 kg/cm'2 érték alá, és gyakran jóval 0,07 kg/cm2 alá kell csökkenteni. Például egy 21 kg/cm2 össznyomású gáz, amely 0,1% C02 -t tartalmaz, 0,021 kg/cm2 parciális C02-nyomással rendelkezik. Amikor forró elnyelő oldatot használunk, a végleges CC^-koncentrációnak ezekre a szintekre való csökkentésével járó nehézségeket lényegesen megnöveli az a körülmény, hogy forró oldat fölött, különösen atmoszférikus forráspontjának megfelelő hőmérsékletű oldat fölött a CO2 nyomása lényegesen magasabb, mint egy hidegebb oldat fölött. A széndioxid koncentráció csökkentése terén elérhető végleges értéket egy adott hőmérsékleten természetesen a széndioxidnak az abszorber felső részén betáplálásra kerülő regenerált .oldat fölötti egyensúlyi parciális nyomása határozza meg., A C02 parciális nyomása az abszorber felső részén távozó gázban nem lehet kisebb, mint a regenerált oldat fölötti egyensúlyi parciális nyomás az abszorber felső részében uralkodó hőmérsékleten és oldatösszetétel mellett; a gyakorlatban lényeges különbségnek kell lennie e két parciális nyomás között annak érdekében, hogy biztosítani lehessen azt a hajtóerőt, amely ahhoz szükséges, hogy lehetővé váljon egy tekintélyes méretű elnyelő toronyban az elnyelődés. A regenerált oldat fölött az egyensúlyi parciális 002-nyomás viszont attól függ, hogy az oldatot milyen alaposan regeneráltuk, vagyis milyen mórtékben csökkentettük CÖ2-tartalmát a regeneráló oszlopban gőzzel végzett sztrippeléssel, az oldat kálium-hidrogén-karbonát tartalmának megfelelő csökkentésével együtt. Minél alaposabban regeneráljuk az oldatot, annál alacsonyabb a C02-tartalma (és ennek megfelelően 5 annál kisebb a kálium-hidrogén-karbonát tartalma) és annál alacsonyabb az oldat fölött az egyensúlyi parciális C02-nyomás. Bár elméletileg lehetőség van arra, hogy a regenerált oldat C02-tartalmát (és ennek megfelelően a ká-10 lium-hidrogén-karbonát tartalmát) bármilyen kívánt alacsony értékre Csökkentsük olyan módon, hogy szigorú feltételek mellett hosszabb időn keresztül végezzük gőzzel a sztrippelést, és ilyen módon tetszőleges kimenő gáztisztasá-15 got érünk el, az ilyen nagymértékben regenerált oldatok előállításához szükséges sztrippelő gőz mennyisége hirtelen túlságosan nagyra nő meg, mert fokozatosan egyre nehezebbé válik további széndioxidnak az oldatból való kihaj-20 tása, minthogy a kálium-hidrogén-karbonát tartalom fokozatosan csökken. A találmánynak megfelelően most azt találtuk, hogy kis mennyiségű etanol-aminnak, különösen dietanol-aminnak a fentebb leírt izo-25 termikus ciklusos gázmosó eljárásban használt káliumkarbonát-oldathoz való hozzáadása útján rendkívül hatásosan csökkenthetjük a folyamat teljes hőszükségletét, amikor a széndioxid parciális nyomását a tisztított'gázban 0,105 kg/cm2 S0 érték alá kell csökkenteni. Bizonyos nem teljesen világos módon az etanol-amin adalék aktiválja az oldatot, és alapos regenerálás nélkül is képessé teszi arra, hogy még további CO2-niennyiségeket nyeljen el alacsony parciális 35 C02-nyomásokon is. A későbbiékben részletesebben is rá fogunk mutatni, hogy azok az előnyök, amelyeket annak révén kapunk, hogy etanol-amin adalékanyagot használunk a maradék COj-tartalom-40 nak a tisztított gázban ilyen alacsony értékre való csökkentésekor, teljesen váratlanok. Mindenekelőtt az adalékanyag csupán viszonylag csekély hatást gyakorol a hőhasznosításra, amikor a tisztított gázban a CO2 parciális nyomása 45 nagyobb kb. 0,105 kg/cm2 -nél; ennek megfelelően nem lehetett előre várni, hogy a maradék COí-tartalom alacsony szintjei mellett sokkal nagyobb javulások érhetők el. Másodszor, ezeket a javulásokat nem lehet csupán azzal ma-50 gyarázní, hogy az elnyelés mértéke az etanol-amin adalékanyag jelenléte következtében nő meg (az adalékanyag az egyensúlyi C02-koncentráeió szorosabb megközelítésének okozója lehet); e javulások inkább annak az eredmé-55 nyeként foghatók fel, hogy az oldat fölött ténylegesen csökken az egyensúlyi C02-koncentrácíó, aminek révén lehetővé válik, hogy egy adott kálium-hidrogén-karbonát tartalmú regenerált oldatban nagyobb mértékben csökkent-60 sük a maradék CC^koncéntrációt. Sok esetben megállapítottuk, hogy a tisztított gázban a ' széndioxid parciális nyomása ténylegesen kisebb, mint egy ekvivalens hidrogén-karbonáttartalmú aktiválatlan oldat fölött az egyensúlyi 65 parciális széndioxidnyomás. Ez csak abból szár-1
