185718. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés széndioxid elválasztására gázelegyekben 185721 Építőelem, valamint eljárás annak előállítására
1 185 718 2 A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés széndioxid elválasztására gázelegyekböl. A különféle gázelegyekböl a széndioxid leválasztása igen fontos egyrészt a széndioxid sokirányú felhasználhatósága, másrészt a különféle gázelegyek széndioxidtól való megtisztításának szükségessége miatt. A széndioxid gázelegyekböl történő kinyerésére az utóbbi időben előtérbe kerültek a kifagyasztásos eljárások, amelyek során egyetlen szétválasztási lépésben gyakorlatilag tiszta széndioxid nyerhető. A folyamatot iparilag legnagyobb méretekben a földgáz cseppfolyósítása során valósítják meg, amikor a földgázt teljes mértékben cseppfolyósítják és a cseppfolyós nagynyomású földgázból kristályosítják ki a széndioxidot, amelynek apró kristályait tartalmazó zagyot a cseppfolyós földgázból leülepítik és elpárologtatják. Ismeretesek olyan eljárások, amelyeknél a nagynyomású gázt párolgó ammóniával, etánnal, majd a széndioxidban sovány gázárammal előhütik és expandáltatják, amelynek során azelegyből széndioxid hó válik le. Ezt a gázfázistól ciklon szeparátorban elkülönítik. Ez az eljárás azonban nagy széndioxid tartalom hatékony kinyerésére nem alkalmas, mert az expanzió során létrejövő állapotváltozás az elegyben levő széndioxid megszilárdulásához szükséges energiának csak kis részét fedezi. Gyakorta azonban a földgáz cseppfolyósítására nincs szükség, hanem a gázelegy komponenseit akarjuk egymástól elválasztani és külön-külön felhasználni. Ilyen igény merül föl például a széndioxidot tartalmazó földgázok felhasználásakor, ahol a szénhidrogéneket fűtőanyagként kívánják hasznosítani, míg a széndioxidot olajkitermelésre, illetve hűtéstechnikai, élelmiszeripari, vagy növénytermelési célokra akarják felhasználni. A földgázokban és az olajszeparálási gázokban levő széndioxid koncentrációja igen tág határok (2-98%) között mozog. Az erőművek füstgázában lévő nagymennyiségű széndioxid is célszerűen felhasználható lenne különféle ipari eljárásokhoz, azonban erre mindeddig nem került sor, mert a széndioxid leválasztásra eddig ismert megoldások igen költségesek, s így alkalmazásuk nem gazdaságos. A jelen találmány célja a széndioxid leválasztására eddig ismert megoldásoknál hatékonyabb megoldás kidolgozása. A fenti cél elérésével biztosítható, hogy a széndioxid különféle gázelegyekböl történő leválasztása az eddigi megoldásoknál kisebb energiaráfordítással történhet, ennek jelentősége pedig, különösen az egyre növekvő energiaárak miatt igen nagy. A találmány szerinti eljárással energiát, gyakorlatilag csak a széndioxid szilárd állapotban való kinyerésére kell fordítani, továbbá az eljárás gyakorlatilag tetszőleges koncentrációjú széndioxid kinyerésére alkalmas. A jelen találmány feladata olyan eljárás kialakítása széndioxid kinyerésére, amely a hagyományos eljárásoknál kisebb energiaráfordítások mellett, mérsékelt nyomáson foganatosítható. A jelen találmány szerint a fenti feladatot olyan eljárással oldjuk meg, amelyben a széndioxid kifagyasztását hőcserélő egyik terében foganatosítjuk, oly módon, hogy a hőcserélő egyik terétől fallal elválasztott másik terében széndioxidot szublimáltatunk. A találmány szerinti eljárás egyik előnyös foganatosítási módjánál a foganatosítást két egymással párhuzamosan kapcsolt, felváltva szublimáló illetve kifagyasztó üzemmódban működtetett hőcserélővel végezzük. A találmány szerinti eljárás további előnyös foganatosítási módjánál a kifagyasztott széndioxid szublimáltatását a kifagyasztásnál alacsonyabb nyomáson foganatosítjuk, mimellett előnyösen a szublimált széndioxidot sűrítjük és korábban kifagyasztott széndioxid szublimáltatásával kifagyasztjuk. A találmány szerinti eljárás további előnyös foganatosítási módjánál a gázelegy hűtésére és/vagy a széndioxid kifagyasztására örvényeffektus során előállított hideg gázáramrészt, mig a kifagyasztott széndioxid szublimáltatására és melegítésére az örvényeffektussal előállított meleg gázáramrészt használjuk fel. A találmány szerinti eljárás további előnyös foganatosítási módjánál a folyamatban idegen munkaközegű hütőkÖrfolyamatot alkalmazunk. A találmány szerinti eljárás további előnyös foganatosítási módjánál a széndioxid tartalmú gázelegyet kifagyasztás előtt, célszerűen a széndioxidban szegény, majd a széndioxidban dús gázárammal előhütjük. A találmány szerinti eljárás további előnyös foganatosítási módjánál a széndioxid kifagyásánál, illetve szublimálásánál a hőátvitel intenzifikálása érdekében a két teret elválasztó falban hőcsöveket alkalmazunk. Kapcsolási elrendezés a fenti eljárások foganatosítására azzal jellemezve, hogy legalább két, egymástól elválasztott térrel rendelkező első hőcserélőt és második hőcserélőt tartalmaz és az eiső hőcserélő és második hőcserélő második tere egymással szivattyún keresztül Össze van kötve. A találmány szerinti eljárás és berendezés a mellékelt rajzokon ábrázolt kapcsolási elrendezés kiviteli példák és azok működése alapján kerül részletesebb ismertetésre. A mellékelt rajzokon az első ábra a találmány szerinti eljárás alapvető foganatosítási módjának realizálására alkalmas kapcsolási elrendezés tömbvázlata, a 2. ábra a találmány szerinti eljárás különösen alacsony hőmérsékletet igénylő foganatosítási módjának realizálására alkalmas kapcsolási elrendezés tömbvázlata. Az első ábra szerinti berendezés 1 bevezetésből, 2 gázfolyadék előszeparátorból, 3 folyadék szeparátorból, 4 gazolinvezető csőből, 5 vízelvezető csőből, 6 szárítóból, 7 előhütőböl, 8 gazolin leválasztóból, 9 hűtőből, 10 PB szeparátorból, 11 első hőcserélőből, 12 második hőcserélőből, 13 motorból, 14 szivattyúból, 15 szívóvezetékből, 16 nyomóvezetékből, 17 hűtővezetékből, 18 metánvezetékből, 19 gazolin leürítőből, 20 PB vezetékből, 21 széndioxid vezetékből, 22 széndioxid elvezetésből, és 23 gazolin tálcából van kialakítva. Az 1 bevezetés, a 2 gáz-folyadék eiőszeparátor-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
