186748. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gázok széndioxid mentesítéséhez használt oldatok regenerálására
1 186 748 2 A találmány tárgya eljárás gázok széndioxidmentesítéséhez használt oidatok regenerálására. Számos gáz-dekarbonizáló eljárás ismert a szakterületen és ezek közül manapság a legszélesebb körben alkalmazott eljárások alkálifémkarbonát-oldatok vágj' alkanolamin-oldatok használatán alapszanak. A szakterületen ismertek kombinált eljárások is, amelyeknél mind alkálifémkarbonát-oldattal, mind pedig alkanolamin-cldattal történő dekarbonizáló lépések használatosak ()• az 1 063 517. számú angol szabadalmi leírást). A kombinált eljárás különösen előnyös akkor, ha a széndioxid-tartalmat a kezelt gázelegyben néhány ppm térfogatra kell csökkenteni, mivel a lehető legjobban ki lehel használni a két abszorbeáló oldat különböző tulajdonságait. A kombinált eljárás két egymást követő dekarbonizáló lépésből áll. Az első lépésben alkálifémkarbonátok meleg oldatával mossák a gázelegyet, amelynek eredményeként körülbelül 2 tf% C02 tartalmú gázt kapnak. A második lépésben híg aikanolamin-oldattal való mosás következik, amely tovább csökkenti a C02 -szintet a gázban néhány ppm térfogatra. A tíekarbonizálandó gáz egy első — nyomás alatti - abszorpciós kolonna alján lép be, felfelé száll a kolonnában és ellenáramban érintkezik az alkálikarbonátok meleg oldatával, maid a kolonnát annak fejrészénél nagyja el és 40 °C-ra történő lehűlés után egy második nyomás alatti abszorpciós kolonna alján lép be, amelynek a fejrészébe valamely alkanolamin-oldat, különösen (mono)etanolamin-oldat kerül betáplálásra. A kimerült karbonát- és aikanolamin-oldatok, amelyek az első és a második abszorpciós kolonna alján gyűlnek össze, közvetlenül olyan regeneráló kolonnába vannak vezetve, amelyek légköri nyomáson működnek. Ezeket ezt követően szivattyú segítségévei recirkulállatjdk. Egy hidraulikus turbina, amely a kimerült karbonátoldatok számára van beépítve a íápcsőbe, lehetővé teszi annak a nyomáskülönbségnek a kihasználását, amely az abszorpciós kolonna és a regeneráló kolonna között van, így a szivattyúk üzemeltetéséhez szükséges energia viszszanyerhető. Az alkanolamin-oldat és a (meleg) karbonát-oldat regenerálását hőközléssel oldják meg. A kombinált eljárás sokkal előnyösebb az olyan módszerekhez viszonyítva, amelyek egyetlen abszorpciós oldatot használnak, de ez további költségeket jelent, amelyek az abszorpciós oldatok regenerálásával kapcsolatosak. Meglepő módon azt találtuk, hogy az abszorpcióhoz használt oldatok regenerálódására fordítandó költségek jelentős mértékben csökkenthetők a rendelkezésre álló hő hasznosítása révén. A találmány tárgya eljárás gázok széndioxídmentesí téséhez használt alkálifémkarbonát és aikanolamin o>datok hőkezeléssel végzett regenerálására. A találmány szerinti eljárási úgy végezzük, hogy az alkálifámkarbonátoídat regenerálása közvetlenül az alkanolaminoldat regenerálásánál a kolonna fejiermekekén! keletkező gőzöket és a regeneráló oszlopban a folyadék hűtésére használt, vízzel telített levegő áramot használjuk. Valójában meglepő az, hogy az alkálifémkarbonátoldat regenerálására olyan vízzel telített levegőt használhatunk, amelynek hőmérséklete alacsonyabb, mint a regenerálandó oldaté. A találmány szerinti eljárást részletesen a csatolt rajzokra hivatkozva mutatjuk be, amely egy dekarbonizáló berendezés egyszerűsített folyamatábrája. A dekarbonizálandó gáz, amely ebben az esetben lényegében H2-bői és N2-ból áll, és 18,2 % CÖ2-t tartalmaz, vízzel telítve 120 "C-on és 30 atmoszféra nyomáson a 25 abszorpciós kolonna alján lép be az 1 vezetéken át és egy 25 súly%-os töménységű meleg káliumkarbonátoldattal ellenáramban felfelé száll. A meleg gáz a 25 kolonna fejrészét körülbelül 2 íf% C02 -tartalommal hagjga el és a 2 vezeték útján a 26 hűtőbe érkezik, ahol 40 C-ra lehűl, és a kondenzált víznek a 27 helyen történő leválasztása után a 3 vezetéken át a 28 második abszorpciós kolonna alsó részébe áramlik. A gáz — miközben felfelé száll a 28 kolonnában — egy (20 súiy%-os) DEA-oldattal érintkezik,amely tovább csökkenti a gáz C02-tartalmát egészen körülbelül 100 ppm szintre. A dekarbonizált gáz körülbelül 100 ppm C02 koncentrációval távozik a 28 kolonnából és a 4 vezetéken keresztül a felhasználás helyére áramlik. A kimerült DEA-oidat a 28 kolonna aljának az elhagyása után a 7 vezetéken keresztül közvetlenül a 29 hőcserélőbe kerül, ahol azt előmelegítjük, majd a 8 vezetéken a 30 regeneráló kolonna fejrészébe kerül (e kolonna a légköri nyomásnál kissé nagyobb nyomáson dolgozik), majd a DEAoldat a kolonna aljáin összegyűlik. Ezt az oldatot melegítjük és regeneráljuk. A melegítést a 31 újramelegítőn keresztül áramoltatott gőzök és gázok segítségével közvetve végezzük. A regenerált DEA-oldatot a 30 kolonna aljáról a 32 szivattyú segítségével, a 9 vezetéken át a 29 első hőcserélőbe visszük, ahol az részben lehűl és utána a 10 vezetéken kereszUit a 33 hűtőbe továbbítjuk, ahol az tovább hűl egészen 40 °C-ig, majd innen tovább áramlik a 11 vezetéken át a 28 abszorpciós kolonnába. A meleg kimerült káiiumkarbonát-oidatot, amely a 25 abszorpciós kolonna alján gyűlik össze, az 5 vezeték útján a 34 hidraulikus turbinába visszük, ahol expandál és annyi energia szabadul fel, amely szükséges a szivattyúk működtetéséhez, majd a 6 vezetéken keresztül a 35 regeneráló kolonna fejrészébe kerül. A karbonát-oldat regenerálását a 35 kolonnában adiabatikus körülmények között végezzük, a re gene ralishoz a 30 kolonna fejrészében fejlődő forró gőzöket, valamint telített meleg levegőáramot használunk. A levegőt a 36 kompresszor segítségével sűrítjük, majd miután a levegőt a 37 hőcserélőben felmelegítettük és telítettük, a 35 kolonna alsó részébe továbbítjuk a 22 vezeték segítségével, ily módon a 35 regeneráló oszlop forró gőzeiben lévő víz kondenzációs hőjének egy részét hasznosítjuk. E,gőzök alacsony hőszintje miatt egyébként nem volna lehetséges e hő kinyerése. A regenerált karbonát-oldatot a 35 regeneráló kolonna aljáról visszük el. A 35 kolonna fejrészének a gőzei a 12 vezeték útján érkeznek a 37 hőcserélőbe, ahol a gőzökben levő víz kondenzált és a 39 helyen gyűlik össze, ahonnan a 13 vezetéken át a 40 szivattyú segítségével vezetjük el és a 19 vezeték utján részben a 37 hőcserélőbe továbbítjuk azzal a levegővel együtt, amely a 21 vezetéken át érkezik a 36 kompresszorból. A 39 széí.váiaszíóból távozó gőzök a 14 vezetéken keresztül a 41 hűtőbe jutnak, ahol azok 50 °C-ra lehűlnek és ezt követően a 42 kondenzáíumot növelik, ahonnan a 16 vezetéken keresztül a légkörbe kerülnek. A 42 tartályban kondenzált vizet a 15 vezetéken át a 5 10 10 20 25 30 35 40 45 50 55 69 C 3 2
