176795. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fokozott tisztaságú széndioxid előállítására
3 176795 4 nősebb igény nincs, a megengedett víztartalom 2490 tf.ppm az MSZ 20915—68 szabvány szerint. A külföldi szabványkövetelmények változatosak, de az igényesebbek 99,5—99,8 tf.% minimális széndioxidtartalmat követelnek meg, és emellett élelmiszeripari célra felhasználásra kerülő széndioxidnál maximálisan 1245 tf.ppm vizet (J. I. S. U. 1106 japán szabvány), hegesztési célra felhasználásra kerülő széndioxidnál maximum 125 tf.ppm vizet (JUS. H. FI. 016. VIII. 1967 jugoszláv szabvány), míg tűzoltó- és hűtőgépekbe felhasználásra kerülő széndioxidnál maximum 100 tf.ppm vizet engednek meg (IRAM 1170 argentin szabvány), és ezen túlmenően kénhidrogén és olajmentességet követelnek meg, ahol olaj alatt, a széndioxid elpárolgása után a szűrőpapíron nyomot hagyó komponenseket értik. Azonban az atomreaktorok hűtésére használandó széndioxid minőségével szemben még ennél is szigorúbb követelményeket írnak elő. A megengedett össz-szennyezés mennyisége maximum 20 S.ppm és ezen belül a szénhidrogének összmennyisége 5 S.ppm alatti kell legyen a kénhidrogénmentesség mellett, pl. a BS. 4105—1967 angol szabvány és az 1 110 829 számú angol szabadalom szerint. Fentiek alapján általában fokozott tisztaságúnak tekinthetjük azt a széndioxidot, melynek széndioxidtartalma 99,8 tf.% feletti, víztartalma 100 tf.ppm alatti, szag-, olaj- és kénhidrogénmentes. Azonban adott esetben olyan tisztaságú széndioxidot is érthetünk alatta, melynek széndioxidtartalma 99,9 tf.% feletti, összszennyezőanyagtartalma maximum 20 S.ppm, ezen belül szénhidrogéntartalma 5 S.ppm alatti és kénhidrogénmentes. Az előzőek alapján, a fokozott tisztaságú széndioxidnak, a rendelkezésünkre álló nyersgázból történő előállítása céljából, le kell választani az inertgázok zömét és az összes olajat, valamint 100 tf.ppm alá kell csökkenteni a víztartalmat és biztosítani kell a kénhidrogénmentességet. Az atomreaktor hűtőgázának előállítása esetén pedig fentieken túlmenően, le kell választani a vizet, butánt, propánt és etánt is a kívánt 20 S.ppm összszennyezés alatti értékig. Az ilyen anyagokkal, tehát az adott állapotban a széndioxidnál illékonyabb és annál kevésbé illékony összetevőkkel szennyezett széndioxid tisztítására szolgáló ismert eljárások közül az 1 365 580 számú francia szabadalom szerint a széndioxidnál kevésbé illő szennyezők elválasztását adszorpcióval, majd azt követően a széndioxidnál illékonyabb összetevők elválasztását desztillációval végzik. Ez utóbbi műveletben a gázáramnak csak egy részét tisztítják, míg a másik, energetikai megfontolások alapján meghatározott mennyiségű részét a desztilláció kiszolgálására és hűtésére használják, majd tisztítatlan állapotban a végtermékhez keverik. A fenti ismert eljárás hátránya az, hogy az általában előforduló mértékben szennyezett gáz tisztítására nem alkalmas, egyrészt azért, mert a széndioxidnál kevésbé illékony szennyezők eltávolítására szolgáló adszorpciós művelet csak lényegesen kisebb mértékű szennyezés esetén gazdaságos, másrészt pedig azért, mert az adott esetben a hűtésre fordítandó hányad túlságosan nagy lenne és így a részáramok összekeverése után a kívánt tisztaság nem lenne elérhető. Az 1 361 238 számú francia szabadalom szerint először a vizet távolítják el adszorpcióval, azután a széndioxidnál illékonyabb gázokat de&ztillációval, majd a széndioxidnál kevésbé illő összetevőket szintén desztillációval. A két desztilláció energetikailag össze van kapcsolva azáltal, hogy az első desztillációs oszlop refiuxkondenzátora a második oszlop visszaforralójaként van kiképezve, ezért az utóbbi műveletet a hőcseréhez szükséges hőmérsékletkülönbség biztosítására ennek megfelelően kisebb nyomáson végzik. A fenti ismert megoldás hátránya egyrészt az, hogy a széndioxidnál kevésbé illő szerves szennyezők az adszorpciós víztelenítési művelet hatásosságát nagymértékben csökkentik, másrészt a desztillációs műveleteknek az energiagazdálkodás érdekében alkalmazott öszszekapcsolása merevvé teszi a technológiát, így az optimum csak a széndioxidnál illékonyabb és kevésbé illékony szennyezők meghatározott aránya esetén érhető el, ettől eltérő esetben vagy az energiamérleg romlik vagy a tiszta gáz széndioxidtartalma csökken. Az adszorpciós-mechanikai szeparálásos eljárások közül megemlítjük a 123 345 lajstromszámú csehszlovák szabadalommal védett eljárást, amelynél a nyers, teljes mennyiségben cseppfolyósított széndioxidból mechanikus olajfogón történő átvezetés után, az olajgőzöket aktívszénnel választják le, majd szilikagéles adszorpcióval 50—70 att nyomáson a víztartalmat 747—1244 tf.ppm értékre, vagyis valamivel víztelítettségi érték alá csökkentik. Ezt követően a 10—20 °C-os cseppfolyósított széndioxidot tárolótartályban expandáltatják 10— 15 att nyomásra, miközben a víz zöme vízjég és szilárd széndioxidhidrát formájában kicsapódik. A tartály gázteréből elvett kb. 50 tf.ppm víztartalmú gázt a még kevesebb vizet tartalmazó jégkamrák gázával egyesítik, komprimálják, cseppfolyósítják, majd mechanikai szeparálással inertgáztalanítják, a nem kondenzált gázokat, az inertgázokat és a széndioxidot a levegőbe fúvatva. A fenti ismert eljárás megoldást javasol az atomreaktorok hűtésére alkalmas víztartalmú széndioxidgáz előállítására. Azonban egyrészt a megadott mértékű víztelenítés nem elegendő, másrészt a diszpergált víznek szilikagéles adszorpcióval történő leválasztása, majd az oldott víznek expanziós mechanikai szeparálással történő kicsapása és azt követő újrakomprimálás és újraexpandáltatás az elképzelhető leggazdaságtalanabb megoldás. Az expanziós tárolótartályban képződő vízjég és szilárd széndioxidhidrát a cseppfolyós széndioxid lefejtését és a szárazjéggyártást zavarja. Ezen túlmenően az általában előforduló mértékben szennyezett széndioxidgáz inertgáztartalmának kellő mértékű leválasztására a mechanikai szeparálásos inertgáztalanítási eljárás nem alkalmas. Ugyancsak hátrányként jelölhető meg, hogy az olaj teljes mennyiségének a leválasztására az aktívszenes adszorpciónál korszerűbb és gazdaságosabb a desztilláció. Ilyen korszerűbb megoldásnak tekinthető a szóbanforgó szennyezőanyagok és a széndioxid elválasztására kidolgozott expanziós mechanikai szeparálásos-ab-szorpciós-desztillációs elven alapuló, a 147 103 számú magyar szabadalom szerinti eljárás, melynél a cseppfolyósított nyers széndioxidból a szabad víz és olaj zömét gázfázisban végzett mechanikai szeparálással, majd további részét etilénglikolos szárítással távolítják el. Ezt követően a széndioxidnál illékonyabb és kevésbé illékony komponenseik egyidejű leválasztását speciális deszlillációoszlopban végzik 45 att-nál magasabb, de feltétlenül 72 att-nál alacsonyabb nyomáson. Az ismert eljárásnak több hátrányos tulajdonsága 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
