177738. lajstromszámú szabadalom • Eljárás javított minőségű szénhidrogén-termékek kinyerésére
3 177738 4 A nagy fajsúlyú fluid extrakció, a nyomás változásának következtében, a fluidum tulajdonságaiban beálló változásoktól, különösen a fluidum fajsúlyától függ. Kritikus hőmérséklet alatti hőmérsékleten a fluidum fajsúlya különösen a nyomásban beálló változások szerint változik. A fajsúlyban beálló ilyen éles átmenetek a gőz-folyadék átmenettel társulnak. A fluidum kritikus hőmérséklete fölötti hőmérsékleten a fluidum fajsúlya, az ideális gáztörvényeknek megfelelően csaknem lineárisan növekszik, bár magas nyomáson a linearitástól való eltérés jelentős. Az ilyen eltérés még szembetűnőbb, amikor a fluidum hőmérséklete a kritikus hőmérséklethez közelít, de még fölötte van. Amennyiben egy fluidumot a kritikus hőmérséklete alatti hőmérsékleten, és a telített gőzének nyomása alatti nyomáson tartunk, akkor két fázis van egymással egyensúlyban, mégpedig a C fajsúlyú X folyadék, és a D fajsúlyú Y gőz. A C fajsúlyú folyadék egy bizonyos oldóhatássál rendelkezik. Amennyiben ezt a fluidumot a kritikus hőmérséklete fölötti hőmérsékleten tartjuk, és amennyiben C fajsúlyra komprimáljuk, akkor a komprimált fluidum várhatóan hasonló oldóhatást fejt ki, mint a C fajsúlyú X folyadék. Hasonló oldóhatás érhető el még magasabb hőmérsékleten, a fluidum C fajsúlyra történő nagyobb kompressziója által. Mégis, a kritikus hőmérséklet közelében a fluidum nem ideális viselkedése miatt, sokkal hatásosabban növeli a fluidum fajsúlyát, ha a hőmérséklet kissé a kritikus hőmérséklet fölött van, mint amikor a hőmérséklet lényegesen a fluidum kritikus hőmérséklete fölött van. Ez az egyszerű megfontolás ahhoz az elgondoláshoz vezet, hogy egy adott nyomáson, és a komprimált fluidum kritikus hőmérséklete fölötti hőmérsékleten, a komprimált fluidum oldóhatása annál nagyobb, minél alacsonyabb a hőmérséklet; és, hogy a komprimált fluidum kritikus hőmérséklete fölötti adott hőmérsékleten, a komprimált fluidum oldóhatása annál nagyobb, minél nagyobb a nyomás. Bár ilyen hasznos oldóhatást figyeltünk meg a fluid oldószer kritikus hőmérséklete fölött, azonban nem lényeges az, hogy az oldószer-fázist annak kritikus hőmérséklete fölött tartsuk. Ebben az esetben csupán csak az lényeges, hogy a fluid oldószert eléggé magas nyomáson tartsuk, hogy annak fajsúlya nagy legyen. Ennek következtében a folyadék-fluidumok, és a gázfluidumok, melyeket magas nyomáson tartunk, és folyadék-fajsúllyal rendelkeznek, hasznos oldószerek a magas hőmérsékletű, nagy fajsúlyú fluid extrakcióban. A nagy fajsúlyú fluid extrakcióval magas hőmérsékleten történő elválasztás alapja az, hogy a szubsztrátumot magas hőmérsékleten érintkeztetjük a nagy fajsúlyú, komprimált fluidummal, az anyag a szubsztrátumból a fluid fázisba oldódik, majd ezt a kioldott anyagot tartalmazó fluid fázist elkülönítjük és végül az elkülönített fluid fázist arra a pontra nyomásmentesítjük, hogy a fluidum oldóhatása leromlik, és ahol az oldott anyag szilárd vagy folyadék formában szétválik. Néhány, tapasztalati összefüggésen alapuló általános következtetés vonható le az anyag nagy fajsúlyú, komprimált fluidumban való jobb oldhatását illetően. így például a nagy fajsúlyú, komprimált fluidum oldóhatása a fluid oldószer és a szubsztrátum fizikai tulajdonságaitól függ. Ebből következtettünk arra, hogy különböző kémiai természetű, de hasonló fizikai tulajdonságú fluidumok hasonlóan viselkednek mint oldószerek. E felismerés egy példája, hogy a komprimált etilén és szén-dioxid oldóhatása hasonló. Ezen túlmenően, ebből azt a következtetést vontuk le hogy jobb hatású nagy fajsúlyú fluid extrakció érhető el olyan oldószerrel, melynek kritikus hőmérséklete közelebb van az extrakció hőmérsékletéhez, mint olyan oldószerrel, melynek kritikus hőmérséklete az extrakció hőmérsékletétől lényegesen különbözik. Továbbá, minthogy a nagy fajsúlyú, komprimált fluidum oldóhatása nagyobb lesz alacsony hőmérsékleten, viszont az extrahálandó anyag gőznyomása nagyobb lesz magasabb hőmérsékleten, ezen két ellentétes hatást az extrakció hőmérsékletének megválasztásával kell kiegyenlíteni. A nagy fajsúlyú fluid extrakció gyakorlati alkalmazásának különböző módjai lehetségesek a szokásos elválasztási eljárások analógiájára. így például az extrakciós és nyomásmentesítési szakasz lehetőséget biztosít az anyagok keverékeinek elválasztására. Enyhe körülmények alkalmazhatók előbb a sokkal illékonyabb anyagok extrahálására, és sokkal komolyabb körülmények alkalmazhatók a kevésbé illékony anyagok extrahálására. A nyomásmentesítési művelet is lefolytatható egy szakaszban, vagy több szakaszban úgy, hogy előbb a kevésbé illékony oldott alkotórészeket választjuk le. Az extrakció mértéke és a termék kinyerése nyomásmentesítéssel, a megfelelő fluid oldószer leválasztásával, az extrakció, vagy nyomásmentesítés hőmérsékletének és nyomásának beállításával, és az extraktorba adagolt szubsztrátum és fluid oldószer arányának megváltoztatásával szabályozható. Általában, a magas hőmérsékletű, nagy fajsúlyú fluid extrakció alternatív megoldásként tekinthető egyrészt mint desztilláció és másrészről mint extrakció, folyadékoldószerrel alacsony hőmérsékleten. A nagy fajsúlyú fluid extrakció jelentős előnye a desztillációval szemben abban rejlik, hogy lehetővé teszi alacsony illékonyságú anyagok feldolgozását. A nagy fajsúlyú fluid extrakció még egy lehetőséget kínál a molekuláris desztillációhoz, de a nagy fajsúlyú fluid fázisban ilyen magas koncentrációval észrevehető előny csak az átmenőteljesítményben jutna kifejezésre. A nagy fajsúlyú fluid extrakciót különösen ott alkalmazzák, ahol hőérzékeny anyagokat dolgoznak fel, mivel az extrakció nagy fajsúlyú fázisban lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten valósítható meg, mint amilyent a desztilláció megkíván. A magas hőmérsékletű, nagy fajsúlyú fluid extrakció jelentős előnye az alacsony hőmérsékletű folyadékextrakcióval szemben, hogy a komprimált fluid oldószer oldóképessége a hőmérséklet változtatása helyett folyamatosan szabályozható a nyomás beállításával. Az oldóképesség nyomásváltozással történő szabályozásának rendelkezésre álló eszközei új lehetőséget és területet nyújtanak az oldószer-extrakciós eljáráshoz. Kétségtelenül Zhuze volt az első, aki a nagy fajsúlyú fluid extrakciót a vegyipari műveletekben a petróleumfrakciók aszfaltmentesítésére alkalmazta propán-propilén keverék, mint gáz felhasználásával, melyet a Vestnik Akad. Nauk. S. S. S. R. 29, (11), 47—52 (1959) és a Petroleum (London) 23, 298—300 (1960) közölt. Zhuze munkáján kívül ilyen próbálkozást mások is ismertettek már, a nagy fajsúlyú fluid extrakció műveletét kereskedelmi forgalomban levő anyagokra alkalmazva. Az 1 057 911 (1964) számú angol szabadalmi leírás a gázextrakció elvét írja le általánosan, kihangsúlyozva ennek alkalmazását mint elválasztási művelet kiegészi-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
