188471. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a földgázfeldolgozás hulladékgázkörének korrózió elleni védelmére
1 188 471 2 A találmány tárgya eljárás a földgázfeldolgozás hulladékgázkörének korrózió elleni védelmére. A földgázfeldolgozás célja a nagyobb szénatomszámű szénhidrogén-komponensek kinyerése és a megfelelően alacsony harmat pontú, távvezetéki minőségű földgáz előállítása. Az ismert eljárások közös jellemzője, hogy az egyes technológiai lépésekben, például a folyadékexpanzió vagy a mosóolaj etánmentesítése során nagy mennyiségű, még jelentős mértékben kinyerhető, nagyobb szénatomszámú szénhidrogéneket tartalmazó, különböző nyomásszintű hulladékgáz képződik. Ezeket a gázokat nyomásszintenként összegyűjtik, majd 3-4 fokozatban komprimálják a betáplálási nyomásszintre, és visszavezetik a földgázfeldolgozó eljárásba. Gyakran előfordul, hogy az alacsony nyomásszinten rendelkezésre álló gázt, például a főleg kisnyomású, dús olajkisérő gázt is hulladékgázkörön keresztül, a megfelelő szívónyomású kompresszorfokozat előtt táplálják be. A hulladékgázt minden kompresszorfokozat után visszahűtik, rendszerint csőköteges vizes hűtőkben. Ezt követően többnyire hőcserélőn halad át, ahol felmelegíti a távvezetékbe kerülő, -5 és -15°C közötti hőmérsékletű, előkészített gázt, miközben önmaga jelentős mértékben lehűl. Minden visszahűtés vízlecsapódást eredményez a hőcserélők csöveinek gázoldali felületén. Ismeretes, hogy a különféle típusú földgázok, különösen az olajkisérő gázok tartalmaznak kisebb-nagyobb mennyiségben kénhidrogént. A kénhidrogénfázis viselkedését megszabó fizikai-kémiai tulajdonságainak az értéke a metáné és az etáné közé esik. Ennek következtében a kénhidrogén a hulladékgázkörben akkor is feldúsul, ha a betáplált gáz kénhidrogén-koncentrációja csak néhány mg/m3. Ha viszont a betáplált gáz kénhidrogén-koncentrációja 15- 20 mg/m3 felett van, akkor a hulladékgázban a kénhidrogén-koncentráció már 60—80 mg/m3 is lehet. Emellett a hulladékgáz széndioxidot is tartalmaz számottevő mértékben. Ezért a hulladékgázkör azon részein, ahol jelentős mértékű lehűlés történik, főleg a hőcserélőkben, együtt van jelen a filmszerűen kondenzálódó víz, mint elektrolit, valamint a kénhidrogén és a széndioxid, mint korrozív anyag. Következésképpen ezeken a helyeken már nagymértékű korrózió tapasztalható. Ennek a korróziónak a csökkentésére széles körben alkalmaznak filmképző korróziós inhibitorokat, illetve - főleg a kénhidrogén okozta korrózió esetén - semlegesítő adalékokat. Ilyenek például a Nalco cég V1SCO 970 jelű, viz - gazolin — gáz fázisban egyaránt védelmet nyújtó inhibitora, vagy a Baker cég CRONOK 624 jelű anyaga, amely könnyen illő amin komponenst is tartalmaz. Különösen olyan helyeken, ahol csak nagyon kis mennyiségű víz kondenzációjával kell számolni, a kialakuló savas kémhatást semlegesítő adalékként ammóniát adagolnak, főleg ammóniumhidroxid alakjában. Ezeket az ismert, cseppfolyós halmazállapotú inhibitorokat, illetve semlegesítő adalékokat oldószerrel hígított formában a korróziónak kitett készülék előtt porlasztják a gázáramba, és így ezek az anyagok a gázárammal jutnak el azokra a helyekre, ahol vízlecsapódás lép fel. Ezeknek az ismert eljárásoknak a legfőbb hátránya az, hogy a rendszerint 3-4 különféle nyomásszintű technológiai rendszer nagyon sok pontjára kell az inhibitort beporiasztani. A korrózióvédelem akkor optimális, ha minden egyes hőcserélő elé jut inhibitor. Ezért nagyon sok adagoló szivattyú és bonyolult csőhálózat létesítése szükséges az ismert eljárásoknál. Az is hátrányos, hogy a porlasztás minőségét, amelytől a korrózióvédelem hatásfoka függ, nem lehet ellenőrizni. Gyakoriak a porlasztódugulások. Előnytelen továbbá, hogy az inhibitor külön lépésben történő oldást igényel, s az oldatot tartályokban kell tárolni.A találmány célja az ismert eljárásokkal kapcsolatos hátrányok kiküszöbölése, és a több nyomásszintű, bonyolult technológiai kapcsolású hulladékgázkör korrózió elleni védelmének jó hatásfokkal történő biztosítása nagy beruházást jelentő adagolórendszer kiépítése nélkül. Azt találtuk, hogy a fenti célt elérjük, és hatékony védelmet biztosíthatunk a földgázfeldolgozó üzem hulladékgázkörének, korróziós inhibitor és/vagy semlegesítőszer adagolása útján, ha a hulladékgázáramba szilárd vagy folyékony halmazállapotú anyagból melegítéssel előállított gáz- vag\' gőzhalmazállapotú korróziós inhibitort és/vagy kénhidrogént semlegesítő anyagot juttatunk a korróziógátló koncentráció és/vagy a kondenzálódó vízben 7,5-8,5 közötti pH-érték eléréséig. Szilárd vagy folyékony halmazállapotú anyagként például izopropil-ammónium-nitritet, diciklohexil-ammónium-nitritet, diciklohexil-ammónium-karbonátot, ammóniumkarbonátot és/vagy ammóniumhidrogénkarbonátot alkalmazhatunk. A találmány szerinti eljárás alapja az a felismerés, hogy ha olyan szilárd vagy cseppfolyós halmazállapotú anyagot használunk, amelyből melegítéssel - a hulladékgázkör üzemviteli paraméterei között - csak gáz- vagy csak gőzhalmazállapotú anyag keletkezik, amely korróziós inhibitor és/vagy semlegesítőszer, akkor a korrózióvédelem egyszerűen megoldható. Ha ezt az anyagot ugyanis alkalmas módon kialakított, fűthető - például gőzfűtéssel ellátott — tartályba helyezzük, és a tartályt kerülő vezetékkel kapcsoljuk a kezelendő gázt szállító vezetékhez oly módon, hogy a kerülő vezeték ki- és viszszalépő ága között fojtás van a szállító vezetékben, akkor a beadagolandó vegyszermennyiség az edény fűtésével, vagy a kerülő vezetéken átáramló gáz mennyiségének beállításával vagy e keltő kombinációjával szabályozható. A szilárd vagy folyékony halmazállapotú anyagként alkalmazott izopropil-ammónium-nitrit, diciklohexil-ammónium-nitrit és diciklohexil-ammónium-karbonát előnye, hogy már szobahőmérsékleten is szublimál, 50°C felett azonban ez a folyamat igen erőssé válik. Az ammóniumkarbonát és az ammóniumhidrogénkarbonát 50—60°C-on egyensúlyi reakcióban ammóniára, széndioxidra és vízre bomlik: NH„ HC03 - HN3 + H2 0 +C02 (NH4)2C03 ^2NH3+H20 + C02 A keletkező ammónia a hőcserélőkben kondenzálódó vízben rendkívül jól oldódik, így semlegesítőszerként kiválóan alkalmas. A gázáramba kerülő széndioxid minimális mennyiségű, és a hulladékgáz egyébként is tartalmaz széndioxidot, annak mennyiségét ez nem növeli jelentősen. Az ammónia és a széndioxid a hőmérséklet csökkenésével sem alakul vissza ammóniumkarbonáttá. Mivel az ammóniumkarbonát vagy ammóniumhídrogénkarbonát bomlásakor széndioxid is képződik, a bomlás sebességét az ammóniumkarbonáttal vagy ammóniumhidrogénkarbonáttal érintkező hulladékgáz széndioxid-tartalma, pontosabban a széndioxid parciális nyomása is befolyásolja. Minél nagyobb a széndioxid parciá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
