175704. lajstromszámú szabadalom • Eljárás földgáz parciális oxidációjával előállítására gázkeverék korommentesítésére
3 175704 4 elektrofilterek alkalmazásával oldották meg a metán parciális oxidációjánál keletkező gáz korommentesítését. Az elektrofiltcrekbe belépő gáz koromtartalma mintegy 3 g/Nm3, a kilépő gázé kb. 3—6 mg/Nm3. Az eljárás alkalmazhatóságának határt szab az, hogy a koronakisülések miatt a filter előtt az oxigéntartalom nem lehet több, mint 0,5 tf%, a gáz hőmérséklete a szigetelési nehézségek miatt pedig maximum 105 °C lehet. A fenti feltételek biztosítása rendkívüli nehézségekbe ütközik, gyakran nem is biztosítható (például az oxigéntartalom vonatkozásában). A Montecatini-eljárásnál a reaktorból kilépő gázból a parciális oxidációnál keletkező korom egy részét a reakció befagyasztására szolgáló vízzel választják le, majd a bontott-gázban maradt mintegy 1—2 g/Nm3 koromtartalmat mosótoronyban folyékony szénhidrogénekkel, leggyakrabban gázolajjal történő mosással csökkentik. A reakció befagyasztására és a korom egy részének eltávolítására használt víz, valamint a mosófolyadékként alkalmazott gázolaj ülepítés után egy adott koromtartalomig ismételten felhasználható. Az eljárás alkalmazásának hátrányai az alábbiakban foglalhatók össze : a) Minden megtermelt 1 tonna acetilén korommentesítéséhez közel 500—600 kg gázolajat kell felhasználni, ami egyértelműen veszteségként jelentkezik. b) A keletkezett olajos szennyvizek, emulziók elhelyezése a környezetvédelmi előírások betartása mellett egyre több nehézségbe ütközik. c) A korommenlesítés hatásfoka rossz, mivel a tapasztalatok szerint nem biztosítható folyamatosan a max. 0,5 g/Nm3 koromtartalom, aminek következtében a lerakódások, ill. a hőhasznosító rendszerben történő dugulások miatt növekszik a hidraulikus ellenállás, a nyomás emelkedése pedig rontja az acetilén kitermelés hatásfokát. d) A nem megfelelő korommentesítés miatt bekövetkező lerakódások, illetve dugulások egyrészt rontják a hőhasznosítás hatásfokát is, másrészt a más üzemekben szokásos évi egyszeri leállás helyett szükséges, általában háromszori leállás jelentős termeléskiesést okoz. Végül a teljesség kedvéért megemlítjük, hogy a 155 534 számú magyar szabadalmi leírásból ismeretes egy eljárás a reakció befagyasztására szolgáló vízből a korom kiszűrésére, illetve a cseppfolyós mosó-szénhidrogén regenerálására, azonban az utóbb említett javítások ellenére a Montecatini-eljárás számos megoldatlan műszaki problémát vet fel. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amellyel a földgáz parciális oxidációjánál keletkező előkoromtalanított (az előkoromtalanítást egyszerű vizes mosással hajtjuk végre; e mosás hatására a hidrofil koromszemcsék durva része eltávolítható), azaz mintegy 1— 3 g/Nm3 mennyiségű kormot tartalmazó gázkeverék koromtartalma vizes mosófolyadékkal történő mosással jelentős mértékben csökkenthető. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a földgáz parciális oxidációjával előállított, vízzel mintegy 100—150 °C-ra lehűtött acetiléntartalmú gázelegyben levő koromszemcsék folyékony szénhidrogéneket, elsősorban gázolajat kötnek meg, aminek következtében felületi tulajdonságaik gyakorlatilag megegyeznek a magasabb forráspontú folyékony szénhidrogének (például gázolaj) vízzel szemben mutatott rossz nedvesithetőségi tulajdonságaival, így a vizes mosás hatékonysága legnagyobb mértékben „olaj a vízben” típusú emulgeátorok alkalmazásával növelhető. A koromszemcsék felületén mintegy 5—15 s% mennyiségben megkötött (adszorbeált) folyékony szénhidrogének egyrészt a parciális oxidáció mellett lejátszódó mellékreakciók eredményeképpen keletkeznek és a reakció befagyasztása (a gázelegy lehűtése) során részben a koromszemcséken kondenzálnak és adszorbeálódnak, másrészt a reakció befagyasztására, illetve a korom egy részének eltávolítására (azaz előkoromtalanításia) használt víz regenerálásánál a korom elválasztását (a szuszpenzió megbontását) gázolaj hozzáadásával segítik elő, ennek eredményeképpen a recirkuláltatott víz gázolajat tartalmaz, aminek egy része szintén a koromszemcsék felületét szennyezi. Ha vízben „olaj a vízben” típusú, 8— 18 HLB-indexű emulgeátort oldunk, illetve diszpergálunk, akkor olyan mosófolyadékot kapunk, amely jól nedvesíti a folyékony szénhidrogéneket adszorbeált koromszemcséket, tehát alkalmas a bontott-gáz korommentesítésére (HLB-index: hydrophilio-lipophilic balance, azaz hidrofil-lipofil index, ld. : „A kozmetikai ipar kézikönyve”, Műszaki Kiadó, Budapest, 1962, 176—181. oldal). A találmány szerinti eljárás tehát abban áll, hogy a földgáz parciális oxidációjánál keletkező 100—150 °C-ra lehűtött, koromtartalmú gázkeveréket egy vagy több alkalommal legalább egy „olaj a vízben” típusú, 8—18 HLB-indexű emulgeátort 1—10 kg/m3 mennyiségben tartalmazó vizes oldattal érintkeztetjük. így a bontott-gáz koromtartalmának jelentős részét ez az emulgeátortartalmú mosófolyadék szuszpenzió formájában megköti. Az emulgeátort tartalmazó vizes oldattal történő korommentesítés ismert típusú mosótornyokban, célszerűen diszpeigált (porlasztott) mosófolyadékkal való érintkeztetéssel valósítható meg. A korommentesítés hatásfoka a mosófolyadék egy részének recirkuláltatásával hatásosan növelhető. A találmány szerinti eljárás gyakorlati megvalósításánál a megfelelő intenzív érintkeztetést biztosító mosótorony típus alkalmazásán túlmenően igen fontos a 8—18 HLB-indexű ismert, mintegy 50—100 emulgeátor közül a legcélszerűbb, illetve legcélszerűbbek kiválasztása. Az emulgeátorokkal szemben támasztott követelmények sokrétűek, minthogy egyrészt a vízben való oldásukkal, illetve diszpergálásukkal kapott mosófolyadékoknak jól kell nedvesíteniük a különböző folyékony szénhidrogénekkel szennyezett koromszemcséket, másrészt közel 150 °C hőmérsékletig nem lehetnek hőérzékenyek és erős habzásra hajlamosak. A fenti követelményeknek — többek között — a Tween-típusú emulgeátorok felelnek meg, így például a Tween 80 (polioxietilénszorbitán-monooleát), amelynek HLB-indexe: 15 és mintegy 3—6 kg/m3 koncentrációjú vizes oldata jól nedvesíti a bontott-gázban levő, folyékony szénhidrogéneket tartalmazó koromszemcséket. A földgáz parciális oxidációjával keletkező gázkeverék korommentesítése a találmány szerinti eljárással például a bontott-gáznak az olaj a vízben típusú, 8— 18 HLB-indexű emulgeátort tartalmazó vízzel folyadékporlasztókkal felszerelt mosótoronyban történő ismételt érintkeztetésével valósítható meg. Ennél a megoldásnál a leválasztott koromszemcséket mintegy 40— 60 kg/m3 mennyiségben tartalmazó szuszpenzió egy része szennyvízként elvezetésre kerül, amelyet természetesen korommentes friss mosófolyadékkal (emul-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
