198632. lajstromszámú szabadalom • Eljárás széndioxid gáz elválasztására gázkeverékből
1 HU 198632 B 2 A találmány tárgya eljárás CO2 leválasztására 5-95 molX CO2 5-95 molX CH« 0-15 molX C2H6 0- 15 molX C3« összetételű gázkeverékből több fokozatú desztillációval. A könnyű szénhidrogének, különösen az 1- 6 szénatomos viszonylag magas C02-tartalmú szénhidrogének desztillációjakor a CO2 kifagyasztásénál problémák lépnek fel. Különösen problémák lépnek fel a szén-dioxidban gazdag, azaz több mint 5 molX szén-dioxidot tartalmazó földgáz feldolgozásakor, vagy a tercier földgézkinyerésnél, amikor a lelőhelyeken a szén-dioxid magas nyomáson van beszorítva és a földgáz mellett még könnyű szénhidrogéneket tartalmazó kísérőgáz is keletkezik, és a kisérőgéz például 5-95 molX C02-t tartalmazhat, amikoris a tercier olajkinyerésnél a szén-dioxid-tartalom szokásos módon egy viszonylag csekély értékről lassan nagyon magas értékre emelkedik, és ezalatt a gáz könnyű szénhidrogénjeinek mennyisége állandó marad. Miközben a széndioxidban gazdag földgázból a szén-dioxidot főleg, mint zavaró szennyeződést választjuk le, a tercier kőolaj kinyerésnél ez az elvért termék, amelyet magas nyomáson ismételten vissza kell nyomni a lelőhelyre. A könnyű szénhidrogénekből szén-dioxid leválasztására egy ismert eljárás szerint (Hydrocarbon Processing,, 1982. május; 131- -136. old.) az első felbontási fokozatban elválasztják az elegyból a Ci-frakciót, és a megmaradó C2*-C02-elegyet egy másik felbontási fokozatban szén-dioxid ra és C2t-frakcióra bontják. Ennél a felbontásnál sok nehézség adódik. így a metán és a szén-dioxid szétválasztásénál, a metánmentesitésnél uralkodó szokásos körülmények között, a felbontó oszlopban C02-szilárd leválás történik. Az ezt kővető szén-dioxid és C2«-Bzénhidrogének elválasztásakor a CO2 az etánnal azeotrop elegyet alkot, amelyben a C02-C2 mólarény körülbelül 2:1, ezért ennek az elegynek további frakcionélésa desztillációval kiegészítő intézkedések nélkül nem lehetséges. Ilyen kiegészítő intézkedés például az ún. Ryan-Holmes eljárásban (Hydrocarbon Processing, május, 1982. 131. oldal), hogy olyan adalékot adagolnak, amelyek megakadályozzák a C02-szilárd leválást vagy felbontják a C02-C2-azeotropot. A Ryan-Holmes eljárás energiaigényes, mivel a felbontási fokozatokban nemcsak az összes szétbontandó gázmennyiséget, hanem ezenkívül a pótlólagosan beadagolt oldószereket is mindkét felbontó oszlopban az üzemi hőmérsékletre kell lehűteni. Ez különösen a viszonylag alacsony hőmérsékleten (kb. -80 - -90 °C) lefolytatott metánmentesitésnél drága hűtési körfolyamatot és jelentős üzemi költségeket okoz. A WO 83/01 294 számú nemzetközi közzétételi leírásban ismert eljárást adnak meg, amely szerint CO2 tartalmú könnyű szénhidrogén elegyet Ryan-Holmes eljárásban CH«-ra dúsitolt fejtermékre és C 2./CO2-fenék termék re szétválasztanak. A metán-elválasztó kolonna olyan hőmérsékleten üzemel, amely a CO2 háromfázis pontja fölött van. Ahhoz, hogy hatásos metán és CO2 elválasztás történjen a kondenzátorban a fejtermékhez refluxként folyékony közeget kevernek. Ez az ismert eljárás, mint a szokásos Ryan-Holmes eljárások, nagyon költséges külső hűtési körfolyamatot igényel. A .Chemical Engineering Progress' [1984, 80(5), 39-43. old] szerinti megoldásban membrántechnológia alkalmazásával Ryan-Holmes eljárással kapott C02-szénhidrogén elegyet bontanak el és így C02-t választanak el. Az első elválasztási fokozatban kapott C2*/C02 frakciót egy második fokozatban Cj* és C02/C2-frakcióra bontják. Ebből a frakcióból a CO2 elválasztását membrántechnológiával végzik, ily módon az azeotróp képzésre hajlamos CO2 és C2 frakciókat egymástól hatásosan elválasztják. A találmány feladata egy olyan, a bevezetőben már megadott eljárás kifejlesztése, amely alacsony üzemi költségeket eredményez és amely különösebb készülék felhasználása nélkül lehetővé teszi a megadott összetételű gázelegy felbontását. Ezt a feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a felbontandó gázelegyet az első felbontási lépésben az összes 1 és 2 szériatomos szénhidrogénre valamint a CO2 egy részét Larl-almazó fejtermékre és a Cs*-szénhidrogént és a CO2 nagy részét tartalmazó fenéktermékre választottuk szét és a második lépésben a fenékterméket C02-frakcióra és C3*-szén hidrogén-frakcióra "bontottuk fel. A találmány szerinti eljárásnál az első felbontási fokozatban az elválasztási szelvény a szokásostól eltérően nem az 1 szénatomos - és a CO2/2 szénatomos szénhidrogén-frakciók között van, hanem a 2 szénatomos szénhidrogén frakció alatt. Az első felbontási fokozat fejtermékében, amelyben a gázelegyből az 1-2 szénatomos szénhidrogének felhalmozódnak, ezeken a komponenseken kívül még megtalálható a gázelegy C02-tartalmának egy része is. Ugyanis nem lehet elkerülni, hogy az azeotropnak megfelelő CO2 mennyiség az 1-2 szénatomos szénhidrogén-frakcióval ne kerüljön a fejrészbe. Ez a CO2 mennyiség független a gázelegy C02-tartalmától és csak a gázelegy 2 szénatomos szénhidrogéntartalmótól függ. Nagyon magas COj-tartalmú ill. alacsony 2 szénatomos szénhidrogéntartalmú gázelegy esetén ez a C02-veszteség viszonylag csekély, de viszonylag alacsony C02-tartalmú illeLve magas 2 szénatomos szénhidrogér tartalmú gázok esetében a veszteség nagyobb. 5 10 15 20 25 30 35 10 45 50 55 60 65 3
