181694. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ammónia és széndioxis kiválasztására ammóniát, széndioxidot és vizet tartalmazó elegyekből
181694 ismert módszerek energiafogyasztása lecsökken, továbbá az elválasztás hatásosságát és eredményességét láthatóan nem befolyásolják az ammóniaelkülönítő zónába betáplált anyag összetételében mutatkozó ingadozások. Ezen túlmenően a találmány szerinti eljárás eredményeképpen csökken azoknak a folyadékáramoknak a mennyisége, amelyeket a szétválasztás különböző zónáin keresztül kell keringtetni. A széndioxidtartalmú gázfázist előnyösen úgy kapjuk, hogy felhasználjuk a széndioxidelkülönítő zónából származó széndioxidgáz egy részét. Ezenkívül széndioxidot és ammóniát tartalmazó gázelegyet is használhatunk. Ez esetben az szükséges, hogy a széndioxid/ammónia-arány ilyen gázelegyben nagyobb legyen, mint az ammóniaelkülönítő zóna aljáról kapott maradék folyadékfázissal egyensúlyban levő gázban a széndioxid/ammóniaarány. Egyébként nem áll fenn annak a lehetősége, hogy a határvonalat átlépjük. A találmány szerinti eljárás előnyös kiviteli módjánál a gázfázisú széndioxid tartalmazhat a széndioxid mellett valamely közömbös gázt, előnyösen nitrogént is. A széndioxid/közömbösgáz mólarány előnyösen 30 : 70 és 70 :30 közötti tartományban van. Amennyiben nagyobb mennyiségű közömbös gázt vezetünk be, mint amennyit a rozsdamentes acélanyagok passziválásához használt gázokkal (így levegővel vagy oxigénnel) beviszünk, az azzal az előnnyel jár, hogy ilyen közömbös gáz elősegíti az ammóniaelkülönítő zónából származó maradék folyadékfázisban visszamaradó ammónia mennyiségének a csökkentését. Ez pedig, ahogy az előzőekben említettük, azt eredményezi, hogy csökken az energiafogyasztás, mégpedig a deszorpciós lépésben. Egy további előnye a nagyobb mennyiségű közömbös gáz jelenlétének az, hogy az ammóniaoszlop fenékhőmérséklete csökken, így lehetővé válik a szétválasztások során kapott különböző folyadék- és gázáramok hőtartalmának gazdaságosabb felhasználása. A harmadik előny abban van, hogy a gáz/folyadék-arány kedvezőbb, amely azt eredményezi, hogy javul a szétválasztás hatásossága. A szétválasztás hatásosságának a megnövekedésével egyrészt növelhető a szétválasztandó elegy mennyisége, másrészt csökkenthető a szétválasztásra használt oszlop mérete. Ezenfelül nagymértékben csökken az energiafogyasztás függősége az ammóniaelkülönítő zóna aljáról elvett folyadékfázis pontos összetételétől a szétválasztásoknál. A nyomás a különböző szétválasztó zónákban előnyösen körülbelül 50 kPa és 5000 kPa között van. Abban az esetben, ha a nyomás 1800 kPa vagy ennél több, a rendelkezésre álló hűtővíz hőmérsékletétől függően, ahogy később ismertetjük, az ammóniaelkülönítő zónában azzal az előnnyel jár, hogy a kiválasztott ammónia viszonylag könnyen és költségmentesen folyékony állapotba hozható hűtés közben a hűtővíz segítségével. A hígításos típusú eljárásnál a rendszernyomás a széndioxidelkülönítő zónában ugyanaz lehet, mint az ammóniaelkülönítő zónában, de lehet ennél nagyobb is. Előnyösen azonban a rendszernyomás a széndioxidelkülönítő zónában és a deszorpciós zónában nem nagyobb, mint az ammóniaelkülönítő zónában uralkodó rendszernyomás kétszerese. A hőmérsékletek a különböző elválasztó zónákban a nyomástól, a betáplált anyag össztételétől és a kiválasztandó tennék kívánt tisztaságától függenek. A hatásos eljárásnál ezek a hőmérsékletek, ahol rektifikáló oszlopokat használunk az elkülönítő zónában, általában a következő táblázatban megadott határok között vannak. 8 Fenék Fej NH3-elkülönítés +60- +170 °C-35-+ 66 °C C02 -elkülönítés +75-+200 °C 0-+100°C A hőmérsékleteket a deszorpciós zónákban szintén a nyomásértékek, a zónába betáplált anyag összetétele és még ennek a zónának az aljáról elvezetett deszorpciós vízre megkívánt tisztasági követelmények határozzák meg. Ezeket a hőmérsékleteket általában magasabban tartjuk, mint az alkalmazott nyomásokon deszorbeálandó folyadékfázis forráspontja. Abban az esetben, ha a találmány szerinti eljárást egy nyomáskülönbségen alapuló eljárással együtt alkalmazzuk, akkor a rendszernyomás a széndioxidelkülönítő zónában legalább kétszerese az ammóniaelkülönítő zónában uralkodó rendszernyomásnak. Az elkülönítés sima lefolytatása érdekében azonban előnyös, ha a széndioxidelkülönítő zónában uralkodó rendszernyomás és az ammóniaelkülönítő zónában uralkodó rendszernyomás közötti arányt 1:5 és 1 :20 közötti tartományban tartjuk. A hőmérsékletek a különböző elkülönítő zónákban ismét a választott nyomástól, a betáplált anyag összetételétől és az elválasztandó termékre megkívánt tisztaságtól függ. Bizonyos előnyökkel járhat az is, - nyomáskülönbségen alapuló eljárás használata esetén - ha hígítóvizet viszünk be a széndioxidelkülönítő zónába az elválasztás elősegítése érdekében. Ilyen esetben a beviendő hígítóvíz mennyisége több tényezőtől, így a széndioxidelkülönítő zóna és az ammóniaelkülönítő zóna közötti nyomáskülönbségtől, valamint a ’különböző bevitt anyagok összetételétől függ. A „lényegében tiszta” megjelölésen azt értjük, hogy az egyes zónákban elkülönített gáz vagy folyadék egyetlen alkotóból, például NH3-ból vagy C02- -ből áll. Az elkülönített NHj-ban a C02 mennyisége előnyösen 500 ppm koncentrációnál (súly) és a víz mennyisége 7500 ppm koncentrációnál (súly) nem nagyobb, előnyösen legfeljebb 100 ppm, illetve 2000 ppm (súly). A C02 -ben az NH3 mennyisége előnyösen legfeljebb 500 ppm, előnyösen azonban 100 ppm-nél (súly) nem nagyobb koncentrációjú. A víz mennyisége nem lényeges, de gazdaságossági szempontok figyelembevételével a 20.000 ppm, különösen pedig a 2000 ppm koncentrációt (súly) nem haladhatja meg. A kezdetben betáplált elegy szétválasztásához szükséges első lépés megválasztása többek között az elegy összetételétől függ. így, ha az elegy ammó5 10 IS 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
