187187. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gázok abszorpciójára, deszorpciójára, nedves porleválasztására és egyidejűleg gáz- és porleválasztásra
1 187 '87 A találmány eljárás gázok abszorpciójára, deszorpciójára nedves porleválasztásra és egyidejű gáz- és porleválasztásra, ahol is a gáz és folyadék fázist egymáshoz képest ellenáramban, töltettel rendelkező térbe vezetjük. A találmány továbbá berendezés az eljárás foganatosítására, mely berendezés kolonnaként van kialakítva, és annak folyadékbevezető, gázbevezető csonkja, folyadék és gázelosztója, folyadékzárral ellátott folyadékelvezetője és gázelvezető csonkja van. Az iparban gyakran előforduló feladat gázkeverékek szétválasztása abszorbens folyadék alkalmazásával vagy folyadékban oldott gázkomponens kihajtása egy másik gázzal. Ismert tény, hogy az egyes gázok folyadékban való oldhatósága ugyanazon nyomáson és hőmérsékleten nagyon különbözik egymástól. Ez a jelenség teszi lehetővé az említett feladat szerinti elkülönítést. A szétválasztás költségei szempontjából jelentős a műveletet megvalósító berendezés beruházási, valamint az üzemeltetési költsége. Fenti műveletekre hagyományosan alkalmazott töltelékes tornyokban, permetező kolonnákban a létrehozott diszperz folyadékfázis filmként vagy cseppként ellenáramban találkozik a gázfázissal. Az anyagátadás a két fázis határfelületén diffúzióval történik és nagysága a diffúzió sebességétől függ. A diszperz fázisok határfelületén a diffundáló alkotó egyensúlyi koncentrációjú. Egy fázisban a diffúzió sebessége annál nagyobb, minél nagyobb a diffundáló alkotó koncentrációjának különbsége a fázis főtömegében és határfelületen, azaz minél nagyobb a hajtóerő. A folyadékfázisban rosszul oldódó gázok (mint pl. C02, 02, levegő stb.) esetén a hajtóerő igen kicsi, ilyenkor a diffúzió sebességét fázisok között a folyadékfilmben lévő kis hajtóerő korlátozza. A nagyobb fázis határfelület, valamint az anyagátadási tényező növelőleg hat. Abszorpciós vagy deszorpciós oszlopok magasságát és ezen keresztül a beruházási költségét adott feladat esetén a diffúzió sebessége szabja meg. Az előzőek alapján ez növelhető a fázis határfelületek növelésével és/vagy a diffúziós tényezők növelésével. A diszperz folyadékfázist hagyományos módon létrehozó töltelékes kolonnák (pl. Raschig töltet, Béri nyereg, Intalox nyereg) nagy fázis határfelületeket eredményeznek, a porleválasztó berendezések még nagyobbat. Mindezek azonban a folyadékoldali anyagátadási tényezőket kevésbé javítják, mert lamináris folyadékfilm alakul ki a töltelékek felületén, és a diffúzió a folyadékfázisban főleg molekuláris lesz, amely igen lassú folyamat. Ilyen hagyományos esetekben, amikor a diffúzió sebességét a folyadékfilm viszonyai (ellenállása) szabályozzák az anyagátadás növelése érdekében a turbulens diffúzió létrehozása jelentené az előre lépést. A diffúzió akkor turbulens, ha molekulák helyett nagyszámú molekulákból álló molekulacsoportokat viszünk a fázishatárfelületről a folyadékfázis főtömegébe. Ezt a fázishatárfelület darabolásával és a fázis főtömegébe való keverésével, a felület állandó megújításával és a turbulens diffúzió létrehozásával lehet elérni. ? Ezt a célt közelítik a különféle speciális alakú töltelékek (pl. a Telerette töltet). Ezek nagyfelületű, sok éllel rendelkező, rendszerint áttört testek, amelyeknél az élek a folyadékot cseppekre bontják. A cseppek egymásnak és a töltet felületeinek ütköznek, amelyek újradarabollják a folyadékfázist, megújítják a fázishatárfelületet és ezáltal javítják a folyadékoldali anyagátadási tényezőt. Az ismert eljárások alkalmazása korlátozott olyan esetekben, ahol a folyadék vagy a gázfázis valamilyen szilárd anyagot pl. füstgáznál pernyét tartalmaz, mert a töltet szűrőként működik és elszennyeződik. Az ellenállás és így az üzemi költségek növekednek. A turbulens diffúzió már nem növelhető lényegesen újabb, különlegesebb formájú töltelék testekkel, amelyek előállítása egyébként is drága. A gáz oldali anyagátadási ellenállás csökkentését és főleg a gázfázisban lévő szilárd szennyeződések leválasztási hatékonyságának növelését célozzák azok az ismert eljárások és berendezések, amelyek úszó, a folyádékfázis sűiaíségénél kisebb sűrűségű mozgó töltetet alkalmaznak, melyeknek szerepe a diszperz gázfázis darabolása a gázfázis felületének megújítása és a gázoldali turbulencia növelése. Ezt úgy valósítják meg, hogy a folytonos folyadékfázisban úszó (tehát a folyadékfázisnál kisebb sűrűségű) töltethalmazt alkalmaznak, melyek az átbuborékoló diszperz gázfázist emelkedésükben akadályozzák, a buborékokat újjáalakítják. Számos, ilyen a folyadékfázisban úszó töltetet alkalmazó eljárás és berendezés nyert alkalmazást az elmúlt KF-20 évben. Az ismert megoldásoknál mint megállapítható, a gázok abszorpciója, deszorpciója, nedves porleválasztás és a gáz és porleválasztás hatékonysága nem kielégítő. Az ismert berendezések tág határok között nem terhelhetők az üzemi költségek nagyobb növelése nélkül. A találmány célja a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése és az eddigieknél hatásosabb eljárás kidolgozása gázok abszorpciójára, deszorpciójára, nedves porleválasztásra és egyidejű gáz és pórleválasztásra. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a fenti célnak eleget tehetünk, ha az anyagátadás növelése érdekében mind a turbu'ens diffúziót, mind a felület növelését fokozzuk és a folyadék fázis keverését igen intenzíven valósítjuk meg, mégpedig oly módon, hogy a folytonos gázfázisban fluidizált töltetet alkalmazunk, amelyekre a folyadékot diszperz fázisként rávezetjük. A találmány tehát eljárás gázok abszorpciójára, deszorpciójára, nedves porleválasztásra és egyidejű gáz és porleválasztásra, ahol is a gáz és folyadék fázist egymáshoz képest ellenáramban, töltettel rendelkező térbe vezetjük. A találmány lényege, hogy a gázfázissal a töltetet befogadó teret folytonosan kitöltve a töltetet fluidizált állapotba hozzuk és a folyadékfázist a gázfázissal fluidizált töltetre diszperz fázisként rávezetjük, majd a folyadékfázist alul folyadékzáron át, a gázfázist pedig felül elvezetjük. A gázzal fluidizált töltetet alkotó testek a kialakuló folyadékfázist folya matosan aprítják, felületét 5 IC 15 2C 25 30 35 4C 45 50 55 60 65
