180102. lajstromszámú szabadalom • Eljárás savas gázok eltávolítására gázelegyekből
7 180102 8 leljünk a kapott, tisztított gázzal szemben támasztott előírásoknak, amelyek bizonyos esetekben megkívánják, hogy a kapott gáz legfeljebb 5 ppm mennyiségben tartalmazza a savas gázt. A találmány sze'rinti eljárás minden nehézség nélkül kielégíti ezeket a követelményeket. Azt az oldatot, amely a savas gáz csaknem teljes mennyiségét abszorbeálta, feldúsúlt oldatnak nevezzük. A feldúsult oldat tehát friss oldat, abszorbeált savas gáz, a betáplált gázból megkötött víz és bizonyos szennyezések elegye. A feldúsult oldat telítettségét az alkanol-amin mójaira számított mólokban kifejezett savas gáz mennyiségével jellemezzük. Ez az érték általában 0,1— 1,0 mól/mól, rendszerint 0,50—0,67 mól/mól. Amikor a savas gázt tartalmazó oldat hőmérséklete eléri az 57—85 °C, előnyösen körülbelül 68 °C értéket, az oldatot átvezetjük az 5 hűtőzónán, ahol lecsökkentjük az oldat hőmérsékletét, majd a lehűtött áramot átvezetjük az abszorpciós zónán, ezzel megnövelve az abszorbeált gáz mennyiségét az oldatban, úgy hogy az abszorpciós zónát elhagyó oldat hőmérséklete soha ne haladja meg a 85 °C-ot, és előnyösen az 57—85 °C tartományban legyen, ha MEA oldatot használunk széndioxid megkötésére. Az előnyös értéket az anyagtranszport alapján határozzuk meg, ami a kinetika és a rendszerben fellépő hajtóerő függvénye. A megadott hőmérsékleti tartomány alatt és felett egyaránt gátolt a széndioxid transzportja a gázból a MEA oldatba. Így például, ha a hőmérséklet 57 °C alatt van, csökken a reakciósebesség, mert a rendszer kinetikájából az következik, hogy a reakciónak negatív a hőmérsékleti koefficiense. Ha a hőmérséklet meghaladja a 85 °C-ot, megnő a széndioxid visszaáramlása a gáztérbe. Így előnyösen a megadott hőmérséklet-tartományban dolgozunk. Meg kell azonban jegyezni, hogy, ha további transzportot elősegítő egységeket, így tálcákat iktatunk az abszorpciós oszlopba, magasabb és alacsonyabb abszorpciós hőmérsékleten is dolgozhatunk, de ebben az esetben drágább lesz a berendezés, ami természetesen nem kívánatos. A nagy telítettségű feldúsult oldat az alsó tálcához közel, a 8 vezetéken T2 hőmérsékleten hagyja el a 2 abszorbert, ahol a T2 kilépési hőmérséklet 57—85 °C, rendszerint 63—68 °C. Előnyösen az abszorbert elhagyó feldúsult oldat hőmérséklete alacsonyabb az abszo'rberbe betáplált gáz hőmérsékleténél. A 2 abszorpciós oszlop aljáról a feldúsúlt oldat a 10 első hőcserélőbe kerül, ahol a feldúsult oldat és a recirkuláltatott regenerált alkanol-amin oldat között jön létre hőcsere, és az oldat hőmérséklete T3-ra emelkedik. A 77—90,5 °C-ra felmelegített feldúsult oldat a 9 vezetéken keresztül a 12 lefúvató tartályba kerül, ahol a széndioxidot a 7 vezetéken ke'resztül 0—4 atm, előnyösen 0,5—1,15 atm túlnyomáson fúvatjuk le. Mint már említettük, és ahogy a 2. ábrán látható, a lefúvatott gáz mennyisége függ a lefúvatás hőmérsékletétől és az oldat telítettségi fokától. Minél magasabb a hőmérséklet és minél nagyobb az oldat széndioxid-koncentrációja, annál nagyobb ez a mennyiség. A lefúvás következtében a 12 tartályt elhagyó áram hőmérséklete T4-re csökken, ahol TV, 68—82 °C hőmérsékletnek felel meg. Ennek megfelelően a folyadékáramot a 2 szivattyúval a 13 vezetéken keresztül a 14 második hőcserélőbe vezetjük, ahol felmelegítjük 93—115,5 °C hőmérsékletre, annak érdekében, hogy minimalizáljuk a kifo'rralóban a széndioxid kiűzéséhez szükséges hőmennyiséget. Az oldatot a 22 vezetéken a 19 sztrippelő egységbe vezetjük. Az oldat a 19 sztrippelő egységet 115,5—138 °C (Te) hőmérsékleten hagyja el. Ezt az oldatot azután recirkuláltatjuk a 16, illetve 17 vezetéken keresztü a 14 és 10 hőcserélőkbe, majd a 18 vezetéken át a 21 hűtőbe vezetjük. A lehűtött friss oldatot ezután a 24 szivattyú segítségével az abszorber tetején vezetjük be és megismételjük a ciklust. A találmány szerinti eljárás előnyei világosan kitűnnek a következő példákból és összehasonlító adatokból. A találmány szerinti eljárást egy az előzőekben ismertetett rendszerben valósítjuk meg abszorbensként 35 súly%-os MEA oldatot használva. A bevezetett gáz áramlási sebessége 6124 kg. mól/óra, amelyből a szénndioxid mennyisége 1087 kg mól/óra és az abszorciós oszlopba való bevezetés hőmérséklete 65,6 °C. A bevezetett gázáram vízzel telített állapotban van, és a nyomás 25,84 atm. Annak érdekében, hogy megkönnyítsük a találmány szerinti eljárás összehasonlítását a különböző más rendszerekkel ekvivalencia alapon, a feldúsult oldószeráram telítettségét az egyensúly közelítést alkamazva megközelítően 87%-os állandó értéken tartjuk. Az oldat áramlási sebessége 2300 gpm és az abszorberbe való bevezetés hőmérséklete 40,50 °C. A friss oldat 1 mólaminra számítva 0,21 mól széndioxidot tartalmaz. A széndioxiddal részlegesen telített MEA oldatot egy 5 hűtőn vezetjük keresztül megköztlítőleg 71 °C hőmérsékleten, majd visszavezetjük az abszonberbe, ahol 0,56 mól széndioxid/mól amin telítettség eléréséig telítjük. Az abszorbert elhagyó oldat hőmérséklet 57 °C és a kiengedett gáz széndioxidtartalma 100 ppm. A feldúsult amin-oldatot 57 °C hőmérsékleten vezetjük be egy 10 hőcserélőbe. A hőcserélőből az oldat 80 °C hőmérsékleten lép ki. Ugyanakkor a recirkuláltatott friss amin-oldat belépési hőmérséklete megközelítőleg 87 °C, míg kilépési hőmérséklete 64 °C. Az oldatot ezután a lefúvató tartályba vezetjük, és atmoszférikus nyomásra fúvatjuk le. A feldúsult oldat hőmérséklete a lefúvatás következtében 80 °C-ról 74 0C-'ra hűl le, és 138 kg mól/óra széndioxid távozik el lefúvatással. Ennek következtében a feldúsult oldat széndioxid-tartalma 1741 kg. mól/óráról 1574 kg. mól/órára csökken. Az oldatot ezután 74 °C hőmérsékleten a 14 második hőcserélőbe vezetjük, ahol hőmérsékle5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
