190123. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés földgázok komplex hasznosítására
3 190123 •t A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés földgázok komplex hasznosítására. Közelebbről, a találmány tárgya eljárás 50 tfX-nál nagyobb szén-dioxid-tartalmú és 4 MPa-nál nagyobb belépő nyomású földgáz éghető komponensekben való elődúsítására és nagyüaztaságú szén-dioxid kinyerésére, továbbá kapcsolási elrendezés az eljárás foganatosítására. Az energiaigény növekedésével és ezzel párhuzamosan az energiahordozók készletének csökkenésével olyan anyagok energetikai hasznosítását is gazdaságossá lehet tenni, amelyek eddig a kitermelés körülményei vagy az előkészítés bonyolultsága miatt a hagyományos energiahordozókkal nem voltak versenyképesek. Ezek közé tartozik a szén-dioxidban dús, ún. nagy inertgáz-tartalmú földgáz, amelyet fűtőgázként közvetlenül nem vagy csak költséges tüzelőberendezésben lehet felhasználni. Ipari és háztartási fűtés céljára ezért az 50 tf%-nál nagyobb inertgáz-tartalmú földgázokat az éghető komponensekben dúsítani kell, egyidejűleg gondoskodva arról, hogy a dúsítás során kinyert Bzén-dioxid ne okozzon környezeti ártalmakat. A 147 103 lsz. magyar szabadalmi leírás olyan eljárást és berendezést ismertet, amely a szén-dioxid-tartalmú földgáz dúsítását különböző típusú hűtők, szeparátorok és szétválasztó oszlopok sorozatából álló technológiai berendezésen, frakcionált kondenzációval és desztillálóval valósítja meg. A nyers földgáz nyomása legalább 4,5 MPa, de célszerűen 10-15 MPa, a termékgáz nyomása pedig legalább 4 MPa. Az ismert eljárás hátránya, hogy a célhoz viszonyítva bonyolult, speciális kivitelű technológiai berendezést igényel, alkalmazhatósága viszonylag szűk nyomáshatárokhoz kötött, stabilis üzemeltetése a szabályozandó paraméterek nagy száma és egymásrahatása miatt nehéz feladat. A 139 967 és a 145 830 lsz. magyar szabadalmi leírásban eljárást és készüléket ismertetnek, ugyancsak szén-dioxid-tartalmú szénhidrogéngézok szétválasztására. A gázalakú éghető komponensek dúsításának elve itt is a soklópéses frakcionált kondenzáció, de ezt állandó nyomáson, egyetlen, speciálisan erre a célra kialakított készülékben hajtják végre. Az eljárás hiányossága, hogy a megvalósításra szolgáló készülék ipari méretekben nehezen kivitelezhető, ennek következtében az egységkapacitása korlátozott, és a közölt formában a folyamat irányíthatósága sem megoldott. Ismeretesek továbbá a fizikai abszorpció elvén alapuló dúsító eljárások [Hydrocarbon Process., 54 (4), 92, 94-96 (1975)], amelyek szelektív oldószerrel, oszlopműveletben mossák ki a gázból a szén-dioxidot és a hasonló komponenseket. Az oldószer regenerálása nyomáscsökkentéssel és/vagy kifúvatással történik. Az abszorpciós eljárásokkal a távvezetéken szállított fűtőgázra vonatkozó előírások elvileg teljesíthetők. A földgáztermelés körülményei között azonban, ahol a nyers földgáz minősége és állapota a lelőhelyek szerint és ugyanazon lelőhelyeken az időben is változó, a dúsítás hatásosságát csak a gazdaságosságot csökkentő intézkedésekkel, így jelentős kapacitástartalékok beépítésével és a műveleti költségek növelése árán lehetne állandó szinten tartani. Ugyanakkor a dúsításkor kinyert szén-dioxid nem hasznosul. A találmány célja az ismert eljárásokkal kapcsolatos hiányosságok kiküszöbölése. Azt találtuk, hogy a fenti cél elérhető, ha a változó minőségű és állapotú, 50 tf%-nál magasabb szén-dioxid-tartalmú és 4 MPa-nál nagyobb nyomású nyers földgázt elődúsításnak vetjük alá, s a szén-dioxid-tartalom jelentős részét eltávolítjuk, az elődúsítással gyakorlatilag állandó minőségűvé és állapotúvá alakított földgázt pedig önmagában ismert módon dúsítjuk. A találmány egyik alapja az a felismerés, hogy a lelőhelytől és/vagy az időtől függő minőségű és állapotú, nagy szén-dioxid-tartalmú földgázok éghető tartalmának dúsításakor a nyers földgáz változásának a dúsítási folyamatra gyakorolt kedvezőtlen hatása kiküszöbölhető, ha két, különböző elven alapuló dúsító eljárást kapcsolunk össze olyan módon, hogy az elsőként alkalmazott, ún. elődúsító egység a dúsítás szempontjából mérsékelten hatásos, de a nyers földgáz minőségére és állapotára kevésbé érzékeny, és a másodikként kapcsolt, nagy dúsítási hatásosságé, de érzékenyebb ún. végdúsító egységet állandó minőségű és állapotú, elődúsitott gázzal tápláljuk. Ilyen módon az összetett dúsító rendszer flexibilitása nagyobb, beruházási és műveleti költsége pedig kisebb, mint az ugyanazon kapacitású, de elődúsítás nélkül működő végdúsító egységé. A találmány másik alapja az a felismerés, hogy megfelelő mértékű elődúsító hatást a legcélszerűbben úgy érhetünk el, ha a nyers földgáz ryomásenergiáját felhasználva, az első lépésben hűtésen alapuló kondenzációt, a második lépésben pedig expanzión alapuló elpárologtatóst valósítunk meg, egyébként szokványos gázipari készülékekből álló berendezésben. Ilyen körülmények között az elődúsitott gázon kívül melléktermékként nagy tisztaságú szén-dioxid gázt és a nyers földgáz minőségétől függő arányban kondenzált szénhidrogénelegyet kapunk. Ha az elődúsitott gázt speciális nyomáscsökkentő szerelvényen átvezetve további expanziót valósítunk meg, megfelelő tartályokban a gázból technikai tisztaságú szilárd szén-dioxidot (szénBavhót) lehet leválasztani, a gáznak szénhidrogén komponensekben való további dúsítása mellett. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
