179941. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ipari gázok tisztítására
3 179941 4 ben, ha az oldószerelegyben alkanol-amin is jelen van, akkor az oldószereket mindig vizes oldatban használják. Ha az elegy vizet nem tartalmaz, akkor ez a kéntelenítés hatásfokának jelentős csökkenéséhez vezet. Ha például a mono-etanolamin/víz elegyben dietilén-glikol hozzáadásakor a víztartalom 83 s%-ról 5 s%-ra csökken, akkor a kéntelenítés hatásfoka legalább az egyébként elérhető hatásfok tized részére csökken (lásd: Franik, H.: Erdgasaufbereitung, 35. és 39. old.). Az ismert eljárások további jelentős hátránya, hogy az alkalmazott oldószerek, illetve oldószerelegyek a földgázban levő, semleges kémhatásü szerves kénvegyületeket, így dimetil-szulfoxidot, tiofént stb. nem távolítják el. Az alkanol-amin vagy glikol-amin-tartalmú oldószereket alkalmazó eljárások további hátránya, hogy ezekkel az anyagokkal egyes széntartalmú szervetlen vegyületek, mint a CS2, COS stb. nem regenerálható vegyületeket képeznek, ami az eljárás kivitelezhetőségét teszi kérdésessé. Ezeknél az eljárásoknál a megkívánt kéntelenítési hatásfok csak nagyszámú extraktor alkalmazásával érhető el, ami kedvezőtlenül befolyásolja a beruházási és üzemelési költségeket. Mindezeken túlmenően a glikolt és/vagy alkanolamint tartalmazó oldószerek szénhidrogének jelenléte esetén erősen hajlamosak a habzásra, és ez habzásgátló anyagok — például aminok — használatát teszi szükségessé, ami az eljárás költségeit tovább növeli. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amely lehetővé teszi, hogy valamennyi kénvegyület esetében a kéntelenítés hatásfokát, valamint a hosszú szénláncú szénhidrogének eltávolításának hatásfokát javítsuk, oly módon, hogy egyidejűleg — a gázkitermelés csökkentése nélkül — a gáz szárítása is megtörténjen. A feladat tehát olyan eljárás kidolgozása volt, amely lehetővé teszi nagy víztartalmú, savas kémhatású gázkomponenseket, semleges kémhatású szerves kénvegyületeket és nagyobb molekulasúlyú szénhidrogéneket tartalmazó ipari gázok tisztítását oly módon, hogy a gázok szárítása és/vagy a semleges kémhatású szerves kénvegyületek, savas kémhatású gázkomponensek és nagyobb molekulasúlyű szénhidrogének egyidejű teljes vagy szelektív eltávolítása megvalósuljon. A találmány szerint úgy járunk el, hogy a tisztításhoz 10—95 s% N-metil-e-kaprolaktám, legfeljebb 30 s% alkanol-amin és 5—60 s% glikol elegyéből álló, vízmentes oldószert használunk. Alkanol-aminként előnyösen mono-, di- vagy trietanol-amint és glikolként előnyösen di- vagy trietilén-glikolt használunk. A találmány szerinti, vízmentes oldószerelegy alkalmazása azzal a meglepő eljárással jár, hogy a semleges és savas kémhatású kénvegyületek, aromás és nagyobb molekulasúlyú paraffinszénhidrogének nagy oldékonyságot mutatnak, ugyanakkor az oldószerelegy szárító hatású is. Különösen a földgáz tisztításnál szokásos üzemnyomásokon ezeknek a komponenseknek az oldhatósági koefficiensei egy-két nagyságrenddel nagyobbak, mint a kénhidrogéné. A meglepő hatás a fentieken túlmenően még abban is áll, hogy a találmány szerinti oldószerelegyben jelenlevő alkanol-aminok esetében szokásos habzás szénhidrogének, emulziók és korróziós termékek jelenlétében nem lép fel. A találmány szerinti oldószerelegy a szerves kénvegyületekkel nem képez vegyületeket, s ily módon az elegy tökéletes regenerálása érhető el. Különlegesen alacsony vízgőzharmatpontot eredményez, ha olyan oldószerelegyet használunk, amely glikolként előnyösen di-, illetve trietilén-glikolt tartalmaz. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott oldószerelegy valamennyi szokásos berendezésnél és földgáz tisztítása esetén nyomás nélküli eljárásban is használható. A találmány műszaki-gazdasági hatásai, különösen a műszaki haladás szempontjából lényeges, hogy a találmány szerinti eljárással a semleges és savas kémhatású kénvegyületek, a nagyobb szénatomszámú szénhidrogének és víz abszorpciója az ipari gázokból növelhető. További előnye, hogy lényegesen kedvezőbb vízgázharmatpont elérése válik lehetővé, mint az ismert eljárásoknál. Ez például az N-metil-s-kaprolaktámot és alkanol-amint alkalmazó ismert eljáráshoz képest 18%-os energiamegtakarítást tesz lehetővé. Figyelmet érdemel az is, hogy a találmány szerinti eljárás esetében az abszorpció és a gáz szárítása egyidejűleg végbemegy, így az abszorpció és regenerálás egy lépéses eljárást képez, nincs szükség a kénvegyületek finom tisztítással való eltávolítására, A találmány szerinti eljárást az alábbi három kiviteli példa hivatott szemléltetni. 1. példa 10 000 m3/óra mennyiségű földgázt 60 at nyomáson és 20 °C hőmérsékleten úgy kell tisztítani, hogy a tisztított gáz 30 ppm-nél kisebb mennyiségű szerves kénvegyületet tartalmazzon, vízgőz-harmatpontja —10 °C legyen, 7-nél nagyobb szénatomszámú szénhidrogénből álló szénhidrogén-tartalma pedig 100 ppm-nél (milliomod rész) kisebb legyen. A nyers gázt egy 25 tálcát tartalmazó kolonnában 10 m3/óra mennyiségű, cirkuláltatott oldószereleggyel kezeljük. Az oldószerelegy 90 s% N-metil-e-kaprolaktámból és 10 s% trietilén-glikolból áll. A tisztított gáz összetétele szemben a nyersgázéval a következő: Nyers Tisztított gáz gáz ch4 91 tf% 93 tf% c2h6 5tf% 4,6 tf% c3h8 2,4 tf°/0 1,6 tf°/0 c4h10 1,3 tf% 0,5 tf% c5h12 0,3 tf% 0,1 tf% c6h14 450 ppm 160 ppm C7H16 270 ppm 90 ppm ch3—ch2—sh 30 ppm 15 ppm CH3—S—CH3 70 ppm 7 ppm CH3—SH 180 ppm 4 ppm Szénhidrogének >C7 100 ppm 10 ppm H20-harmatpont 20 °C < -10 °C A regenerálást töltött kolonnában, 160 °C-on végezzük. Ezt megelőzően az oldószer nyomását két lépésben csökkentjük. Az első lépésben 20 at-ra csökkentjük, és az innen kilépő gázt sztrippelő gázként használjuk fel. A második lépésben a nyomást 2 at-ra csökkentjük és a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
