179579. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ammónia és szén-dioxid elválasztására ammóniát és széndioxidot tartalmazó keverékből
3 179579 4 Az Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás olyan eljárást közöl, melynél az 1-5 abszolút atmoszférán végzett 1. lépésben a C02 -ot elválasztják az NH3, C02 és H20 elegyből, melyben az NH3-tartalom meglehetősen alacsony, azaz alacsonyabb, mint az NH3/C02 azeotrópban. A kapott folyékony maradékot kihajtó gázzal, például metánnal kiűzik 1 abszolút atm össznyomáson. Ez a rendszer nyomásának csökkenéséhez és az NH3 és némi C02 elpárolgásához vezet, úgyhogy metánt, NH3-t és C02-ot tartalmazó, 1 abszolút atm össznyomású keveréket kapnak. A gázkeverékben levő C02-nyomok eltávolítása céljából az elegy egy részét kondenzáltalak, aminek eredményeképpen a cseppfolyósított NH3 elnyeli a C02 -ot. Hasonló eljárást közöl az 1 129 939 számú brit szabadalmi leírás. Eszerint NH3-ból és C02-ból álló gázkeveréket — ahol az NH3-tartalom nagyobb az azeotróp keverékénél — vízben vagy vizes oldatban abszorbeáltatják. Az NH3-t légköri nyomáson ledesztillálják a vizes oldatból. A visszamaradó folyadékot azután szakaszosan lepárolják 5-20 abszolút atm nyomáson, a C02 eltávolítása céljából melegítést alkalmazva. E két eljárás alapját az az elv képezi, hogy az NH3, C02 és H20 rendszer nyomásának megváltoztatása lehetővé teszi az NH3 alacsonyabb nyomáson és a C02 magasabb nyomáson való elválasztását. Mindkét eljárásnál a rendszer nyomása - azaz az NH3, C02 és H20 parciális nyomásának összege - az NH3-eltávolítási szakaszban és a rendszer nyomása a C02-eltávob'tási szakaszban úgy aránylik egymáshoz, mint 1 : 5 — 1 : 20, ha az elválasztás simán megy végbe. E módszerek hátránya, hogy ha a kezelendő keverék nyomása nagyobb 1 abszolút atm-nál, először expandálni kell 1 abszolút atm-ra. Ezenfelül legfeljebb 1 abszolút atm nyomású gáznemű NH3 szabadul fel, és esetleg nagy mennyiségű más gáz is jelen van. Ha ezt az NH3-t feldolgozzuk — például karbamidszintetizáló eljárásban —, nyomását emelni kell. Az ehhez szükséges kompressziós energia igen számottevő és ezenfelül a C02-koncentrációt az NH3-ban alacsony szinten kell tartani, hogy megakadályozzák a szilárd ammónium-karbamát képződését a kompreszszorban és a nagynyomású vezetékekben. Másik lehetőség az NH3-gáz cseppfolyósítása mélyhűtéssel és az NH3 nyomásának kellő növelése..Ez ismét energiát igényel. A találmány egyszerű és kevésbé költséges eljárásról gondoskodik alapvetően tiszta NH3 és C02 elválasztására NH3-t, C02-ot és esetleg vizet tartalmazó keverékekből különálló elválasztó műveletek segítségével. Meglepő módon azt találtuk, hogy az NH3 és a C02 külön kinyerhető az ilyen keverékekből a fent vázolt problémák jelentkezése nélkül, ha a C02 -elválasztó szakaszba érkező keveréket vízzel annyira hígítjuk, hogy a víz/gázkeverék súlyaránya 0,2:1— — 6 :1 legyen. A találmány szerinti eljárással NH3-t és C02-ot tartalmazó keverékből alapvetően tiszta NH3-t és C02-ot választunk el oly módon, hogy az elválasztást NH3-elválasztó zónában és C02-elválasztó zónában melegítés útján hajtjuk végre; a C02-elválasztást víz jelenlétében végezzük el, ahol a víz és a C02-elválasztó zónába betáplált gázkeverék súlyaránya 0,2:1-6:1. Optimális elválasztási hatékonyság eléréséhez további előnyt jelent, ha a C02-elválasztó zónába bevezetett víz és a betáplált gázkeverék súlyaránya 0,5 : 1 — 2,5 : 1. E tartomány alatt az elválasztás nehezebb lesz és fokozódik a szükséges visszakeringtetett mennyiség, 0,2 : 1 súlyarány alatt pedig az elválasztás elfogadhatatlanul alacsony. 2,5 : 1 arány felett a C02-elválasztás hőmérséklete emelkedik, ami korróziós veszéllyel jár, 6 : 1 súlyarány felett pedig rendkívül nagy lesz a hozzáadott víz eltávolításának energiaigénye. Hangsúlyozni kívánjuk, hogy a találmány szerint a C02-elválasztási zónába beadagolt víz mennyisége a C02-elválasztó zónába betáplált NH3, C02 és H20 keverék víztartalma feletti vízmennyiséget jelenti. A találmány szerinti eljárás NH3-dús vagy C02-dús kiindulási keverékekre alkalmazható. ,,NH3-dús” kiindulási keverék esetében az NH3/C02 arány olyan, hogy a keverék melegítésekor főleg NH3 távozik, „C02-dús” kiindulási keverék NH3/C02 aránya pedig olyan, hogy melegítéskor elsősorban C02 szabadul fel így a találmány egyik kiviteli alakja olyan eljárásból áll, melynél kiindulásképpen a fentebb meghatározott NH3-dús keveréket használjuk, és a keveréket az NH3-elválasztó zónába vezetjük be, ahol gáznemű NH3-t kapunk fejtermékként és NH3-t és C02-ot tartalmazó, állandó forráspontú vizes oldatot fenéktermékként, és a fenékterméket az említett C02 -elválasztó zónába tápláljuk be a találmány szerint víz jelenlétében, ahol C02-ot kapunk fejtermékként és NH3-t és C02-ot tartalmazó, állandó forráspontú vizes oldatot fenéktermékként. A találmány egy másik kiviteli formája olyan eljárásból áll, melynél kiindulásképpen a fentebb meghatározott C02-dús keveréket használjuk, és a keveréket a C02 -elválasztó zónába vezetjük be a találmány szerint víz jelenlétében, ahol C02-ot kapunk fejtermékként és NH3-t és C02-ot tartalmazó, állandó forráspontú vizes oldatot fenéktermékként, és a fenékterméket deszorpciós zónába vezetjük be, ahol lényegében az összes NH3-t és C02-ot eltávolítjuk belőle vízgőzt tartalmazó gázkeverék formájában, és a gázkeveréket az NH3-elválasztó zónába vezetjük be, ahol gáznemű NH3-t kapunk fejtermékként, és NH3-t és C02-ot tartalmazó, állandó forráspontú vizes oldatot fenéktermékként. A találmány szerint a vizet a C02-elválasztó zónába táplálhatjuk be, például annak egy vagy több pontján, és/vagy legalább részben a C02-elválasztó zónába bevezetett keverékhez adjuk hozzá a fenti zónába való belépése előtt. Maga a hozzáadott víz NH3-t és C02-ot tartalmazó híg oldat lehet, amely nem tartalmaz 90 súly%-nál kevesebb vizet. Ez a százalék azonban függ a rendszer nyomásától. Alacsony nyomásokon nagyobb mennyiségű víz szükséges. Előnyös az NH3-elválasztó zónát 60— —170°C fenékhőmérsékleten és —35 — 66 °C tető-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 65 2
