197272. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés fémhiganynak földgázból való leválasztására
3 197272 4 A talámány tárgya földgázból - pontosabban földgázkút termelvényeiból, gazolinból és vízből - vagy ilyen elegyból, keverékből fémhiganynak leválasztására vonatkozó eljárás, valamint kapcsolási elrendezés. Ilyen jellegű megoldások közül iparilag két technológia terjedt el a gyakorlatban. Az egyik ismert megoldás ,szerint a higanyt alacsony hőmérsékletű parciális kondenzációval és a higanycseppek kiülepitésével nyerik ki a földgázból. Ilyen üzem működik például a hollandiai Granningenben, ahol a higanyt a hidegszeparátor glikolos vizet kiülepitő zsompjából szakaszosan üritik le. Egy másik elterjedt megoldás szerint a higanyt szulfidvegyülettel impregnált aktiv szénen kötik meg, amikoris higanyszulfid keletkezik és gyűlik össze az aktív széntölteten. Eme szén regenerálása vagy megsemmisítése oxidációval gyakorlatilag nem oldható meg, mert a higanyoxid még toxikusabb, mint a fém higany. A higanyszulfid tartalmú aktív szén deponálása méregtemetőben sem megnyugtató, mert a higanyszulfid reakcióba lép igen sok anyaggal, midőn fémhigany vagy higanyoxid keletkezhet. Tekintettel arra, hogy a higany igen drága, ritka fém, jelentős gazdasági érdek fűződik a kinyeréséhez. Az ismert eljárásnál a higanyszulfidot az aktiv szénen hidrogénnel reagáltatják, ekkor fémhigany keletkezik, amelyet gőzöléssel távolítanak el a szénről. A találmány értelmében mélyhűtéses eljárással állítunk elő fémhiganyt tiszta állapotban. Az eljárás szerint a fagyásgátlóval inhibitált földgázt 4,0-6,0 MPa nyomáson -5 °C és -40 °C közötti hőmérsékletre hűtjük, aprócsöves gázhűtőben, amelynek falán a kondenzálódó higanycseppek koagulálódnak. A földgáz hűtését szeparátorokba épített hűtött koaguláltató felületek segítségével is végezhetjük. A higanycseppek keletkezésükkor igen kicsinyek, méretük mérésadatok szerint 10*® m alatt van. Ezért leválasztásuk az ütköztetéses cseppleválasztókban - amelyek rendszerint csak 100.10-6 m méretű cseppeket képesek leválasztani - igen rossz hatásfokú. Találmányunk alapját az a felismerés képezi, hogy a hűtött falon, - melynek hőmérsékletén a gáz higanyra nézve túltelített - a higany koagulálódik. A fenti fizikai jelenséget hasznosíthatjuk akkor, amikor magában a cseppleválasztó készülékbe hűtött felületet helyezünk, melyen a higany olyan méretű cseppekké koagulálódik, hogy azt az ismert cseppleválasztók elkülöníteni tudják. Ez a hűtött fémfelület lehet például csőkígyó, hajtűcsőköteg, lemezes hűtő vagy hütőköteg. Egy másik módja a koagulálásnalc fémhigany felülettel való érintkeztetése, melyet hajtűcsöves vagy csőkigyós készülék biztosit, amelyben a görbült pályán haladó gáz/gazolin/vlz/higany keveréket centrifugáló hatás éri. Ezt elősegíthetjük fémhigany bekeverésével, melyet úgy végzünk, hogy a földgázalkotóktól elkülönített fémhigany egy részét - például fogaskerékszivattyúval - visszakeringetjük. Különösen hatékony, ha a higanyt visszakeringetés előtt a gáznál alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük, miáltal túlhűtött felület érintkezik a gázzal. ! A találmány értelmében tehát úgy járunk el higany kinyerésére földgázkút termelvényéből, hogy a gázból, gazolinból és rétegvízből álló termelvény mindhárom fázisát vagy az egyes elkülönített fázisait fallal elválasztott térben áramló és/vagy elpárolgó és/vagy szublimáló hűtőközeggel hűtjük, a képződött fém mikrocseppeket a kőzeghőmérséklet alatti hőmérsékletű hűtött felület(ek) segítségével koaguláltatjuk és kiülepitjük, a gázt és a nem-fém folyadékfázisokat pedig a szétválasztás előtti áramba gravitáció és/vagy nyomáskülönbség segítségével viszszavezetjük. A földgázkút termelvényének hűtését előnyösen korábban elválasztott hideg gázzal, gazolinnal vagy más hűtőközeggel, például ammóniával, freonnal vagy propánnal végezzük. A közeg véghőmérsékletét célszerűen 233-313 °K között, nyomását 0,1-30 MPa, előnyösen 1,0-16,0 MPa között tartjuk. A hűtött közeg nyomását a fém elkülönítése után általában 0,1-16 MPa, előnyösen 1,0-7,5 MPa közötti értékre csökkentjük, úgy is eljárhatunk azonban, hogy a hűtött közeg nyomását a fém elkülönítése után nem csökkentjük. A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló kapcsolási elrendezés azon a felismerésen alapul, hogy a földgázkút termelvényében jelenlevő higanyt egyszerűen leválaszthatjuk egy olyan készülékben, amely ívelt és/vagy sík hűtőfelületei ke )t tartalmaz, a hűtöfelalet(ek) járataiban hűtőközeg áramlik - állapotváltozással vagy anélkül -, a másik oldalán a higanytartalmú gáz-folyadék tiszta vagy vegyes fázis áramlik, és az iveit felületeken kondenzált és/vagy koagulált cseppek kiülepítésére hűtetlen, a hűtött szakasznál nagyobb áramlási keresztmetszetű teret tartalmaz, amelynek mélypontjával csővezetéken át a higany gyűjtésére szolgáló szedóedény van összeköttetésben, s ez utóbbi a készüléken vagy annak bekötővezetékén lévő, a nem-higany fázisok visszavezetésére szolgáló nyílással is össze van kapcsolva. E felismerésnek megfelelően a találmány szerinti kapcsolási elrendezés a földgázvezetékhez és gázvezető csőhöz csatlakoztatott gáz-gáz hőcserélőt, ez utóbbival adott esetben gáz-gazolin hőcserélőn keresztül összekapcsolt, hűtőközeg-bevezető csövei ellátott csiliért, és ezzel expanziós szelepen keresztül összeköttetésben lévő expanziós szeparátort tartalmaz, amely a gázbevezető csövön keresztül van a gáz-gáz hőcserélő hűtőkörével közvetlen kapcsolatban, s a gáz-gáz hő-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
