181694. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ammónia és széndioxis kiválasztására ammóniát, széndioxidot és vizet tartalmazó elegyekből
3 181694 4 ammóniában „gazdag” megjelölést is, amelyen azt értjük, hogy amennyiben ammóniában „gazdag” elegyet melegítünk, lényegében tiszta gáz alakú ammóniát kapunk mindaddig, ameddig a visszamaradó elegy meghatározott összetételt el nem ér (amelyet a csatolt rajzon a határvonal jelöl). Másrészt az ammóniában „szegény” megjelölés azt jelenti, hogy az elegy nem „gazdag” ammóniában. Ehhez hasonlóan a széndioxidban „gazdag” megjelölés azt jelenti, hogy amennyiben a nagy széndioxidtartalmú elegyet melegítjük, lényegében tiszta széndioxid távozik az elegyből. A széndioxidban „szegény” megjelölés olyan széndioxidtartalmú elegyre vonatkozik, amely nem „gazdag” szénidoxidban. Az 1. ábra ammónia-széndioxid-víz terner-rendszert mutat be állandó nyomáson egy háromszög•diagram segítségével. A rendszert a III vonal, amelyet „határvonal”-nak nevezünk, két területre osztja, és állandó nyomáson változó vízkoncentráció esetén meghatározott azeotróp összetételt mutat. Ezt a határvonalat nem lehet átlépni szokásos desztillációs vagy rektifikációs módszerek alkalmazása esetén. Abban az esetben, ha a folyadékelegy gazdag ammóniában, azaz az I területre esik az 1. ábrán, akkor rektifikálásnál gáz alakú ammónia távozik el mindaddig, amíg a folyadék-összetétel el nem éri a határvonalat. Abban az esetben pedig, ha az elegy gazdag széndioxidban, azaz a II területre esik az 1. ábrán, akkor rektifikáláskor gáz alakú széndioxid távozik mindaddig, amíg a folyadékösszetétel el nem éri a határvonalat. Amennyiben a folyadékelegy összetétele a határvonallal jelölt összetételnek felel meg, állandó nyomáson való további rektifikálás vagy desztillálás valamennyi komponens gáz alakú elegyét eredményezi, de a visszamaradó folyadékelegy összetétele nem tér el a határvonal által jelölt összetételtől. Ilyen reakciók a P. J. C. Kaasenbrood, Chemical Reaction Engineering, Proceedings of the Fourth European Symposium, Sept. 9—11, 1968, 317-328. oldal (Pergamon kiadó, 1971) irodalmi helyen is le -Vannak írva. Különböző módszereket javasoltak már az azeotróp összetétel megkerülésére, amelyek mindegyikénél az ammónia-széndioxid-elegyek alkotókra való szétválasztását ajánlják. Ammónia elkülönítve történő kiválasztása a legfontosabb, mivel ez a legértékesebb komponens. Ezeknek az eljárásoknak a legtöbbje az ammónia vagy a széndioxid folyadékban való szelektív abszorpcióján alapszik. A 143 063 számú holland szabadalmi leírás például olyan eljárást ismertet, amelynél az ammóniát valamely erős sav ammóniumsójának, így ammóniumnitrátnak, az oldatában nyeletik el emelt nyomáson. Széndioxidnak szelektív abszorpcióját ítják le a 669 314 számú NSZK-beli szabadalmi leírásban, amely abban áll, hogy a gázelegyet vizes alkanolamin-oldattal, így monoetanolamin-oldattal, mossák. Az összes ilyen eljárásnak azonban az a hátránya, hogy az elnyelt komponenst ezután ki kell nyerni az elnyelő folyadékból és még tisztítani is kell. Egy más módszer szerint az ammóniát és a széndioxidot ; kiválasztják valamely ammóniát, széndioxidot és vizet tartalmazó elegyből desztillá-2 lássál, amelynek során az első lépésben az ammónia legnagyobb része ledesztillál, és egy második lépésben nagyobb rendszernyomáson végzik a széndioxid kinyerését. A „rendszernyomás” megjelölés az ammónia, széndioxid és víz parciális nyomásának az összegét jelenti. Ilyen fajta eljárások vannak leírva a 3112177 ésa4 060 591 számú amerikai, valamint a 916 945 és az 1 129 939 számú brit szabadalmi leírásokban. A 3 112 177 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetett eljárás első lépésében 1—5 atmoszféra nyomáson széndioxidgázt választanak ki az ammóniát, széndioxidot és vizet tartalmazó elegyből, amely szegény ammóniában. A visszamaradó folyadékot ezután sztrippelik, például metánnal, 1 abszolút atmoszféra össznyomáson. Ez azt eredményezi, hogy csökken a rendszernyomás és kevés széndioxid és ammónia távozik el, így 1 abszolút atmoszféra össznyomású metánt, ammóniát és széndioxidot tartalmazó elegyet kapnak. A gázelegyben levő széndioxid-nyomok kinyerése érdekében az elegy egy részét kondenzálják és a széndioxidot cseppfolyós ammóniával elnyeletik. A 4 060 591 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetett eljárás ammóniának olyan vizes elegyekből való kivonására vonatkozik, amelyek C02-t és H20-t is tartalmaznak. Az eljárás során az elegyet először savmentesítik oly módon, hogy a C02-t emelt nyomáson kiűzik az elegyből. A visszamaradó folyadékból az összes NH3 -t, C02 -t és H2 O-t kihajtják és a keletkező gázelegyet tisztítják vagy sztrippelik csökkentett nyomáson és így tiszta ammóniagázt kapnak. Hasonló eljárás van leírva a 916 945 számú brit szabadalmi leírásban. Az eljárás során ammónia-tartalmú folyadékot emelt nyomáson oszlopban savmentesítenek, ahol a felszálló gázból az ammóniát hideg vízzel kimossák, mimellett gáz alakú széndioxidot kapnak. A visszamaradó folyadékot ezután egy sztrippelőben expandáltatják, ahol az az összes ammóniát és széndioxidot leadja. A keletkező gáz alakú elegyet mossák vagy tisztítják a betáplált ammóniatartalmú folyadékkal vagy annak egy részével, mielőtt az utóbbit savmentesítenék és így lényegében tiszta ammóniaáramot kapnak. • Az 1 129 939 számú brit szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint ammóniát és széndioxidot tartalmazó elegyet, amely gazdag ammóniában, vízben vagy vizes oldatban nyeleinek el, majd az ammóniát a keletkező vizes oldatból légköri nyomáson kidesztillálják. A visszamaradó oldatot ezután 5-20 abszolút atmoszféra nyomáson melegítés közben frakcionáltan desztillálják széndioxid kinyerése érdekében. Ez utóbbi eljárás azon az elven alapszik, hogy valamely ammóniából, széndioxidból és vízből álló rendszer nyomásának a változtatása lehetővé teszi az ammónia alacsony nyomáson és a széndioxid magasabb nyomáson való kiválasztását. Ezeknél a „nyomáskülönbségen” alapuló eljárásoknál a rendszernyomás a széndioxidelkülönítő zónában legalább kétszer akkora, mint az ammóniaelkülönítő zónában. Az ammóniaelkülönítő zónában és a széndioxidelkülönítő zónában levő rendszernyomás közötti arány 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55
