177011. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hideg szeparációs földgáz előkészítésénél propán, butánok és pentánok kinyerésének növelésére
3 177011 4 lyadékot, folyamatos üzemben, két-vagy háromfázisú szeparátorban. A kívánt harmatpontot a megfelelő kondenzációs hőmérséklet megválasztásával és a szeparálás alkalmazásával érik el. Az eljárás zavartalansága érdekében a gázáramba fagyásgátló inhibitort adagolnak, vagy hűtés előtt a gázáramot szárítják. A kondenzációs eljárások részletesebb ismertetését az alábbi irodalmi közlemények tárgyalják: Bucklin R. W.: Low temperature gas-processing plants (Oil and Gas Journal 64/1966. No. 45.), Farrar G. L.: Low temperature unit saves gas recovery liquid hydrocarbons (OU and Gas Journal 64/1966. No. 25.) c. cikkek, de Uyenre vonatkozik még pl. a 168 248 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás is. Az ismertetett eljárások alkalmazhatóságuk tekintetében nem egyenértékűek. A földgáz termelési paraméterei, a termelő, vagy fogyasztó igényei és az üzemeltetés gazdaságossága alapján lehet a legmegfelelőbb eljárást megválasztani. A szüárdágyas adszorpciós eljárás hátránya az, hogy igen érzékeny a belépő nyersgáz összetételére, nyomására és hőmérsékletére, tehát csak szűk paraméterhatárok között alkalmazható. A küépő gáz minősége és hőmérséklete pedig ciklikusan változik. Adott célkomponensek folyamatos kinyerésére az eljárás nem alkalmas, így elsősorban csak ún. sovány jellegű földgázok előkészítésére használható. A folyadékabszorpciós eljárás hátránya az, hogy az adott abszorbens függvényében csak szelektíven alkalmazható víz, szénhidrogén vagy savanyú komponens kinyerésére. Több komponens kinyeréséhez több abszorbenst kell külön-külön műveleti egységekben alkalmazni. Ez az eljárás is érzékeny a belépő nyersgáz paraméterek változására, tehát elsősorban speciális összetételek, állandósított paraméterek mellett használható. Szénhidrogén célkomponens fokozott kinyerésére jól alkalmazható, mert a hőmérséklet, nyomás és a forgatott abszorbens mennyiségének helyes megválasztásával megfelelő egyensúlyi állapot állítható be. A célkomponens(ek) kinyerés-növelésekor a nem kívánt könnyű gázkomponensek kinyerése is fokozódik. A folyadékabszorpciós eljárás elsősorban feldolgozási célú gázkezelésre, azaz célkomponens kinyerésére alkalmas, de megjegyzendő, hogy a berendezés beruházási költsége, készülékigénye, üzemeltetési költsége (energiaigénye miatt) magas. « A kondenzációs eljárás rugalmasan alkalmazható a különböző földgázoknál szénhidrogén célkomponens leválasztására. A leválasztás mértéke a hőmérséklet csökkentésével fokozható egészen a teljes cseppfolyósításig. Ez utóbbi eljárásnál a kondenzáció során elérhető alsó hőmérséklet a kinyerés mértékét is meghatározza. A kinyerés azonban összetett, a komponenseket tekintve az egyensúlyi viszonyokhoz igazodik, egyes meghatározott komponensek szelektív kinyerésére az eljárás nem ad lehetőséget. A -10°C-ig működő kondenzációs technológia, - az ún. hidegszeparációs eljárás -, mind a földgáz távvezetéki szállításra történő előkészítén sére, mind a célkomponensek kinyerésére vonatkozó komplex feladatot egyszerűen és gazdaságosan oldja meg, ezért igen elteijedten alkalmazzák a termelt földgáz kinyerésére. A célkomponens kinyerés azonban korlátozott mértékű, így 60 att nyomáson és -10 °C hőmérsékleten átlagos összetételű földgáz esetében propánra csupán 15%-os, butánra pedig csak 30%-os kinyerési hatásfok érhető el. Valamennyi ismert eljárás közös hátránya, hogy a földgáz előkészítésére, feldolgozására és cseppfolyósítására széleskörűen csak a kombinált folyadék-abszorpciós és kondenzációs eljárások alkalmazhatók, azaz a földgáz előkészítését általában a kondenzációs eljárás legegyszerűbb és leggazdaságosabb változatával, a hideg szeparációs eljárással végzik, míg a földgáz feldolgozást és cseppfolyósítást a mélyhőmérsékletű kondenzációs, ületve a kombinált abszorpciós eljárással valósítják meg. A szénhidrogén célkomponens kinyerés növelésére a kondenzációs hőmérsékletet jelentősen csökkenteni kell. A teljes kondenzáció a nyomástól függően -70 °C és -162 °C között érhető el. A —10°C alatti hőmérséklet-tartományban azonban az eljárás energia- és készülékigénye lényegesen megnő. Példaként hozható fel az 1 475 475 sz. angol és 157 156 sz. cseh szabadalmi leírás szerinti megoldás, amelyeknél a propán és a bután kinyerésének növelését a hideg szeparációs eljárásnál a kondenzációs hőmérséklet csökkentésével érik el. A 157 156 sz. cseh szabadalmi leírás szerint 20 att nyomáson és -100 °C hőmérsékleten, - a hűtésre fojtásos expanziót és részlegesen visszapárologtatott hideg kondenzátumot alkalmazó — kondenzációs eljárással az adott összetételű földgázból 55%-os hatásfokú propán és 75%-os hatásfokú butánkinyerés biztosítható a leválasztott kondenzátum részleges visszapárologtatása mellett is. Az eljárás hátránya, hogy a —100 °Cú üzemelési hőmérséklet különleges szerkezeti anyagokból készült berendezéseket igényel, ami a beruházási költségeket jelentősen megnöveli és az elteijedést gátolja. Az 1 475 475 sz. angol szabadalmi leírás szerint 20,5 att nyomáson - 98 usqe - 103 °C hőmérsékleten -, a hűtésre munkavégzéses expanziót alkalmazó kondenzációs eljárással, - már 95,4%—99,4%-os hatásfokú propánkinyerés érhető el adott összetételű földgázból. Az eljárás hátránya, hogy az igen alacsony üzemi hőmérséklet-támasztottá anyagszerkezeti követelmények kielégítésén túl az expanziós munkagép (turboexpander) beszerzési árával jelentősen nő a beruházási költség. A 171 970 lajstromszámú szabadalmi leírás alapján 60 att nyomáson és -23 °C hőmérsékleten megvalósított mdyhűtéses abszorpciós eljárással 70%-os hatásfokú propán és gyakorlatUag is jó hatásfokú bután kinyerése érhető el. Az eljárás hátránya, hogy a mélyhűtést biztosító propános hűtőkör, az abszorpcióhoz és a telített abszorbens kezeléséhez szükséges berendezések megépítésével a beruházási költségek mintegy nyolcszorosára nőnek a -10 °C hőmérsékleten üzemelő hideg szeparációs berendezésekhez képest. A technika jelenlegi állása szerint tehát minden olyan esetben, ha a célkomponensek kinyerését 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
