161129. lajstromszámú szabadalom • Üzemeljárás folyadék- vagy gázelegyek (fluid elegyek) folyamatos szétválasztására nyugvó szilárd tölteten
161129 6 lyadékot (E) használunk, amely hidegen a B komponens eluálására alkalmas, melegen pedig (Em) az A komponenst deszorbeálja. A meleg eluáló folyadék (Em) hatására a töltet felmelegszik, és ezért azt hideg eluáló folyadékkal (Eh) 5 ismét le kell hűteni. A szilárd adszorbenst két azonos méretű függőleges kolonnában helyezzük el, és a töltetet fluidáramok be-, ill. elvezetésére alkalmas eszközökkel húsz (I—XX) azonos áramlási ellenál- 10 lású szakaszra osztjuk. A két kolonnát alul és felül csővezetékkel — ami egyúttal fluidáramok be-, ill. elvezetésére is alkalmas — összekötjük, és ezáltal a két kolonnából álló zárt rendszer fluidárammal bármelyik irányban 15 folytonosan körüljárhatóvá válik. Ezekután a szétválasztási folyamat célkitűzéseinek megfelelő számú és hosszúságú szakaszt képezünk a kolonnákban. Az ábra jelöléseivel a IX—XI. szakaszok adszorpcióra, a VII—VIII. szakaszok öblí- 20 tésre, a IV—VI. szakaszok elucióra, a II—III. szakaszok deszorpcióra, az L, XX., XIX. szakaszok hűtésre, a XII. és XIII—XVIII. szakaszok pedig nyomáskiegyenlítésre szolgálnak. A különböző műveleti szakaszokon szükséges áram- ^5 lásokat beállítva és a nyomáskiegyenlítő szakaszon annyi fluidumot vezetve keresztül, hogy a rendszeren belüli nyomáskülönbség-vektorok eredője nulla legyen, valamint a be- és elvezetésének helyét az előzőekben példaként szereplő 30 műveletek sorrendje által meghatározott irányban — az ábra jelöléseivel a b nyilak irányában — azonos töltethosszúsággal ismétlődően továbbhelyezve, valamennyi szakaszban beáll az egyensúly és így a szétválasztás folytonossá vá- 35 lik. "Az A+B+C+D komponensből álló elegyet átvezetve az adszorpciós szakaszon, az A+B szelektíven adszorbeálódik, és így a C+D komponenseket szétválasztva lehet elvezetni. Köz- 40 ben a meleg Em folyadék először az A komponenst deszorbeálja, majd fokozatosan lehűlve a B komponenst eluálja, a hideg Eh folyadék pedig a felmelegedett adszorbenst hűti. A hűtés közben elvitt melegmennyiség a deszorpciós szakaszba áramlik, és ott előbb deszorpcióra hasznosítható, majd az A+Em folyadékárammal távozik a berendezésből. Az A+Em desztillációs elválasztása esetén ez a hőmennyiség még tovább hasznosítható. A B+E komponensek el- 50 vezetési helye és a szétválasztani kívánt elegy bevezetési helye között az utóbbi felé biztosítunk áramlást, hogy a műveleti szakaszok helyének változtatásakor B+E komponenssel öblített szakaszból továbbra is A komponenstől 55 mentes terméket nyerjünk. A példa szerinti műveletek megvalósításához az ábrán nyilakkal jelzett egyirányú áramlások szükségesek. Így a műveleti kritériumok alapján a következő nyomásviszonyokat kell rögzíteni az ábra jelöléseivel: Pi P2 P 3 P 4 Pr, P 6 = P(1) A P6 = P7 nyomáskülönbség arra utal, hogy üzembiztonsági szempontból célszerű, ha kevés 65 45 60 Eh folyadék áramlik a C+D elegyhez. Fordított esetben ugyanis az Eh folyadék szennyeződne, és ezért a következő felhasználás előtt tisztítani kellene. Az (1) összefüggésből következően: Pi P7 (2) A (2) összefüggés szerint tehát a műveleti kritériumokat csak akkor lehet kielégíteni, ha a nyomáskiegyenlítő szakaszon keresztül — a műveleti szakaszokon átvezetett folyadékok áramlási irányával ellentétes irányú — áramlást létesítünk és ezáltal biztosítjuk, hogy a rendszeren belüli nyomáskülönbség-vektorok eredője nulla legyen. Ezek szerint az Eh folyadék egy része csak nyomáskiegyenlítés céljából halad át a rendszeren, és onnan változatlan összetételben távozik. A műveleti szakaszok hossza, a tölíet fajlagos áramlási ellenállása és az átvezetett fluidáramok mennyisége együttesen határozza meg a műveletek megvalósításához szükséges nyomáskülönbségeket, és közvetve a nyomáskiegyenlítő áramlást is. Eljárásunk bármilyen célszerű nyomáson megvalósítható, vagyis az eljárásban alkalmazott legkisebb nyomás (Pe) a környezet nyomásánál nagyobb, a legnagyobb nyomás (Pi) pedig a környezet nyomásánál kisebb is lehet. Számos olyan elválasztási feladat van, amelyet a környezet hőmérsékleténél kisebb vagy nagyobb hőmérsékleten célszerű megvalósítani. Ebben az esetben a töltetet a kívánt hőmérsékleten termosztálni kell. A találmányunk szerinti eljárás megvalósításánál az ismert termosztálási módszerek minden további nélkül alkalmazhatók. Olyan elválasztási feladatoknál, ahol egyes műveleti szakaszokban jelentős hőfejlődés (pl. adszorpciós hő) van, célszerűen lehet izoterm körülményeket biztosítani a kérdéses szakaszba vezetett fluidáram előzetes hűtésével. Számos esetben a műveleti feltételek válnak kedvezőbbé a bevezetett fluidum előzetes hűtése révén. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott töltet célszerűen szilárd szemcsehalmaz. Nincs azonban akadálya annak, hogy olyan porózus forma-darabokból álló töltetet használjunk, amelyen a folyamat megvalósításához szükséges fluidáramok átvezethetők. Az alkalmazható töltetek anyagi tulajdonságai — a szétválasztási feladattól függően — nagyon eltérőek. Így különböző adszorptív tulajdonságú töltetek — mint pl. szilikagél, aktívszén, aktivált alumíniumoxid — mellett zeolitok, ioncserélő gyanták, karbamid, molekulaszűrők, polimer gélek stb. egyaránt használhatók. Az eljárás megvalósítására szolgáló berendezések az igénypontok keretein, belül nagyon eltérőek lehetnek. Lényegesen más egy nagyipari eljárás (pl. normál szénhidrogének elválasztása) megvalósítására szolgáló berendezés és egy preparatív célokra alkalmas nagylaboratóriumi berendezés elrendezése. Az előbbi célszerűen egy vagy több függőleges kolonnában elhelyezett azonos áramlási ellenállású szakaszokból épül 3
