FI56491C - Blandning saerskilt avsedd foer avlaegsnande av sura gaser ur gasblandningar - Google Patents

Description

I. ...---- Γβ, .... KU ULUTUSJULKAISU „ B 11UTLÄGGNINGSSKRIFT 56491 ***JajS C (45) Patentti syor.netty il 32 1930 ^ Patent meddelat y (51) Kv.ik.«/iitt.ci.* B 01 D 53/16 SUOMI—FINLAND (”) Patenttihakemus — Patentansöknlng 1569/7 0 (22) Hakemlspllvl —Ansöknlngsdag 02.06.70 (23) Alkupilvl — Glltlghetsdag 02.06.70 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offentllg 12.12.70

Patentti· ia rekisterihallitus .... ... . . , ' (44) NihUvIksIpanon ja kuuLJulkalsun pvm. —

Patent· och registerstyrelsen v ' Aniökan utlagd och utl.skrfften publlcerad 31.10.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet n. 06.69 USA(US) 832368 (71) Allied Chemical Corporation, 40 Rector Street, New York, N.Y. 10006, USA(US) (72) Jameil Ameen, Hopewell, Virginia, Seymour Ames Furbush, Hopewell,

Virginia, USA(US) (7*0 Leitzinger Oy (5*0 Erityisesti happamen kaasun poistamiseen kaasuseoksista käytettävä seos - Blandning, särskilt avsedd för avlägsnande av sura gaser ur gasblandningar Tämän keksinnön kohteena on parannettu liuotin happamen kaasun, varsinkin rikkivedyn, poistamiseksi kaasuseoksista, jotka sisältävät sitä, kuten luonnon kaasuseoksista, jotka sisältävät rikki-vetyä, hiilidioksidia ja metaania. Tämän keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluu sellaisen liuottimen käyttö, joka sisältää seoksena poly-etyleeniglykolien dimetyylieettereitä, joiden keskimääräinen molekyyli-paino on sopivimmin rajoissa 220 - 305, rikkivedyn ja hiilidioksidin osan absorboimiseksi ilmakehän painetta korkeammissa paineissa. Liuotin, joka sisältää liuennutta rikkivetyä ja hiilidioksidia, tislataan alennetussa paineessa hiilidioksidin suurimman osan poistamiseksi ja "puolilaimean" liuottimen aikaansaamiseksi. Osa puolilaimeasta liuot-timesta kierretään absorptiolaitteen keskiosaan ja jäljellä oleva puolilaimea liuotin, joka sisältää rikkivetyä, saatetaan happea sisältävän kaasun vaikutuksen alaiseksi olosuhteissa, joiden vaikutuksesta tapahtuu rikkivedyn käytännöllinen poistaminen ja "laimean" liuottimen syntyminen. Käyttämällä kahden liuottimen syöttöä absorptiolaitteeseen saadaan menetelmän taloudellisuutta parannetuksi.

Tässä yhteydessä viitataan yhdysvaltalaiseen patenttihakemukseen n:o 747,063, joka on jätetty sikäläiseen patenttivirastoon 21.6.1968 ja jossa käsitellään menetelmää rikkivedyn käsittelemiseksi ja erottami- 2 56491 seksi luonnon kaasuseoksista. Myöskin yhdysvaltalaiseen patenttihakemukseen n:o 771,326, joka on jätetty sikäläiseen patenttivirastoon 28.10.1968, viitataan ja tässä hakemuksessa käsitellään menetelmää polyalkyleeniglykolien dialkyylieettereiden valmistamiseksi.

Tämän keksinnön kohteena ovat polyetyleeniglykolien sellaiset dimetyy-lieetteriseokset, joiden keskimääräinen molekyylipaino on rajoissa 220 - 305, sekä niiden valmistus ja käyttö happamien kaasujen kuten rikkivedyn erottamiseksi kaasuseoksista.

Rikkivedyn seoksia muiden kaasujen hiilidioksidin ja metaanin kanssa, on todettu monilla teollisuuden eri aloilla. Esimerkiksi rikkivedyn, hiilidioksidin, vedyn ja metaanin seoksia on todettu luonnon kaasuissa. On usein välttämätöntä poistaa H2S kaasuseoksista tarkoituksena puhdistaa kaasuseos tai ottaa talteen HgS taikka molemmat. Esimerkiksi on usein välttämätöntä puhdistaa kaasumaiset hiilivedyt hajuttoman, kuivan kaasun valmistoiseksi, joka ei myrkyttäisi tiettyjä katalyyttejä ja joka täyttäisi tavalliset putkistoissa kujettaville kaasuille asetettavat vaatimukset. Lisäksi on toisinaan edullista ottaa talteen H2S alkuainerikkinä. Varsinkin erotettaessa H2S luonnon kaasusta on edullista erottaa H2S pois selektiivisesti ilman, että kaikki hiilidioksidi samalla poistettaisiin.

Polyalkyleeniglykolien dialkyylieetterit ovat erittäin hyviä liuottimia happamien kaasujen kuten hiilidioksidin, rikkivedyn, rikkidioksidin jne. poistamiseksi kaasuseoksista. Esimerkiksi polyetyleeniglyko-lin dimetyylieetteri on erittäin edullinen rikkivedyn poistamiseksi luonnon kaasusta sillä tavalla kuin on selostettu Kutsher’in ja Smirh'in yhdysvaltalaisessa patenttjulkaisussa 3,362,133.

Rikkivedyn absorboimista polyalkyleeniglykolin dialkyylieettereihin on ehdotettu myös Worley'n kanadalaisessa patentissa 681,^38 sekä Bloch'in yhdysvaltalaisessa patenteissa 2 ,781,863 ja 2 ,9*+6 ,652. Worley ja Bloch esittävät, että kaasun desorbointia varten on liuos kuumennettava ja sen painetta on alennettava ja Bloch esittää lisäksi, että absorboituneet kaasut olisi otettavat talteen huuhtomalla liuosta iner-tillä kaasulla, jossa on ilmaa.

Vaikkakin polyetyleeniglykolin dimetyylieettereitä on ehdotettu rikki-vedyn poistamiseksi kaasuseoksista, estävät tietyt haitat niiden käyttöä. Pienehkön molekyylipainon omaavat homologit ovat suhteellisen S6491 haihtuvia, minkä johdosta huomattavia liuottimen katoja voi tapahtua kaasun käsittelyn aikana. Suurempimolekyyliset homologit eivät ole liian suuressa määrin haihtuvia mutta niillä on kuitenkin se haitta, että ne ovat suhteellisen jäykkäjuoksuisia. Suurempi viskositeetti pyrkii pienentämään liuottimen virtausnopeutta kaasun absorptiolaitteen kautta, minkä johdosta kaasun käsittelynopeus hidastuu. Olisi edullista, jos voitaisiin löytää keinot suurimolekyylisten homologien viskositeetin alentamiseksi. Toivottavaa olisi, että liuottimen höyrynpaine olisi vähemmän kuin 0,01 mm Hg prosessiolosuhteissa ja että sen viskositeetti olisi suunnilleen sama kuin veden viskositeetti.

Tämän keksinnön mukainen edullinen liuotinseos on sellainen, että se sisältää seoksena etupäässä polyetyleeniglykolien dimetyylieettereitä, joiden kaava on.seuraava CH30(C2V>x CH3 jossa x on lukujen 3 ja 9 välissä ja jonka yhdisteen keskimääräinen molekyylipaino on lukujen 220 ja 305 välissä. Homologien jakautuma on suunnilleen seuraava:

Homologien jakautuma, 0^0(021^0)^ CH3 x Homologin molekyylejä» painoprosentteina 3 H - 9 H 22-24 5 24-28 6 20-22 7 13 - 15 8 6-8 9 2-4

Pienehköjä määriä pienempiä ja suurempia homologeja voidaan sallia varsinkin, jos se homologiprosentti, jossa x on vähemmän kuin 3, ei ylitä yhtä prosenttia ja on s^pivimmin vähemmän kuin 0,5 %, ja mikäli x on suurempi kuin 9, ei se saa ylittää 3 % ja sen tulee olla sopivimmin alle 1 %.

Tämän keksinnön mukaisen liuotinseoksen hciyrynpaine on vähemmän kuin 0,01 mm Hg lämpötiloissa aina 43°C ja viskositeetti rajoissa 5 ja 10 senttipoisea, sopivimmin rajoissa 7,5 ja 8,5 senttipoisea lämpötilassa 16°C.

56491 1»

On todettu, että hiilidioksidi voidaan liuottaa liuotineeokseen ilmakehän painetta korkeammassa paineessa viskositeetin alentamiseksi noin 1-5 senttipoiseen huoneen lämpötilassa.

Kysymyksessä olevia liuotinseoksia voidaan käyttää tunnetuissa menetelmissä rikki-vedyn erottamiseksi kaasuista. Kuitenkin suhteellisen suuren viskositeettinsä takia liuotinta käytetään sopivimmin riittävän hiilidioksidimäärän pitämiseksi liuenneina liuottimeen sen viskositeetin alentamiseksi.

Oheinen piirustus esittää kaavamaista virtauskaaviota, jolla on havainnollistettu tämän keksinnön erästä suoritusmuotoa.

Tämän keksinnön mukainen polyetyleeniglykolien dimetyylieetterien seos valmistetaan vastaavista polyetyleeniglykolien monometyylieettereistä saattamalla monome-tyylieetteri reagoimaan natriumin kanssa, jolloin muodostuu sen natriumalkoholaat-tia, minkä jälkeen natriumalkoholaatti saatetaan reagoimaan metyylikloridin kanssa, jolloin syntyy dimetyylieettereitä ja natriumkloridia, minkä jälkeen natriumkloridi erotetaan pois dimetyylieettereistä. Sopivimmin noin 0,1 - 0,6 painoprosenttia vettä sisällytetään monometyylieettereihin ja reaktiolämpötila pidetään rajoissa noin 100 - 120°C.

Polyetyleeniglykolien monometyylieettereiden seos, josta dieetterit ovat johdetut, voidaan valmistaa etyleenioksidista ja metanolista. Noin U,5 moolia etyleenioksi-dia saatetaan reagoimaan yhden moolin kanssa metanolia lämpötiloissa noin 110 -li*0°C, jolloin käytetään natriumhydroksidia katalyyttinä. Saatu tuote tislataan noin 10 mm Hg paineessa kaikkien matalalla kiehuvien yhdisteiden poistamiseksi sekä yhdessä trietyleeniglykolin monometyylieetterin suurimman osan kanssa. Jäännös soveltuu tämän keksinnön mukaisten dimetyylieetterien valmistukseen kuten edellä on selostettu.

Eräs esimerkki liuotinseoksen hyvistä fysikaalisista ominaisuuksista on seuraava: 56491 Höyryn paine, 25°C, mm Hg vähemmän kuin 0,01

Viskositeetti, 15°C, Cp 8,3

Viskositeetti, 32°C, Cp 4,7

Ominaislämpö, 5°C 0,49

Jäätymispiste, °C -22 ... -29°C

Ominaispaino kg/litra 25°C 1,03

Leimahduspiste °C (Cleveland-avoastia) 151°C

On todettu, että liuennut hiilidioksidi alentaa käytettävän liuottimen viskositeettia noin 1-5 senttipoisea riippuen hiilidioksidin osa-paineesta. sopivimmin ainakin 1 painoprosentti hiilidioksidia on liuennut liuottimeen, kuten tässä selostuksessa, joka koskee rikkivetyä ja hiilidioksidia sisältävän kaasun puhdistusmenetelmää, on selostettu.

Hiilidioksidin ja rikkivedyn liukenevuus liuotinseokseen vaihtelee lämpötilasta ja kaasujen osapaineesta riippuen, kuten seuraavasta taulukosta käy selville: C02:n ja H2S:n liukenemistasapaino liuottimeen lämpötiloissa 27°, 38° ja 40°C.

Kaasuseos Kokonaispaine Lämpötila Nesteeseen liuennut kaasu-

Mooll-% ata °C määrä painoprosenttia H2S 80,2\ 6,8 27 H2S 14,3 C02 19,8/ C02 1,13 H2S 9,4\ 15 27 H2S 3,33 C02 90,6' C02 7,26 H2S 40,4v 4 38 H2S '3,45 C02 59,6/ C02 1,16 H2S 32,5\ 3 49 HjS 11,3 C02 67,5 / C02 6,43 Tämän keksinnön eräs edullinen suoritusmuoto rikkivedyn poistamiseksi luonnon kaasusta voidaan suorittaa tehokkaasti saattamalla kaasuseos absorptiotornissa, joka sisältää 20 - 40 levyä, kosketuksiin liuottimen kanssa paineissa 35 - 105 ata. Liuottimen kokonaissyöttö absorp- tiotorniin on sopivimmin 24 - 72 kg liuotinta yhtä standarditilassa • 3 olevaa, absorboitavaa happamen kaasun m kohti. Noin 90 - 95 % liuotinta, joka kierrätetään absorptiotorniin, sisältää ainakin yhden painoprosentin hiilidioksidia, ja tämä osa liuotinta syötetään tornin väliosaan, joka on puolilaimea hiilidioksidipitoisuutensa suhteen. Jään- 6 56491 nös 5 - 10 % liuottimesta ^ötetään absorptiotornin yläosaan sen jälkeen, kun siitä on erotettu oleellisesti kaikki happamet kaavat, varsinkin rikkivety. Absorptiovyöhykkeessä vallitseva lämpötila on sopi-vimmin rajoissa noin 2 - 49°C.

Tämän jälkeen absorptiotornista tulevan liuoksen paine alennetaan yhdessä tai useammassa paisuntahaihdutusvyöhykkeessä paisuntahaihdutukses-sa eli äkillisessä paineen alennuksessa syntyy metaanin ja hiilidioksidin seosta, joka kierrätetään absorptiotorniin. Suoritettaessa paisun-tahaihdutus alemmissa paineissa, 1,05 - 2,1 ata poistuu suurin osa hiilidioksidista. Liuotin sisältää paisuntahaihdutuksen jälkeen sopi-vimmin noin 1-3 painoprosenttia hiilidioksidia laskettuna seoksen kokonaispainosta.

Paisuntahaihdutusvyöhykkeistä saatu jäännösliuos, joka sisältää rikki-vetyä ja hiilidioksidia, johdetaan erotusvyöhykkeeseen, jota pidetään suunnilleen ilmakehän paineessa tai pienemmässä paineessa, jossa liuotinta huuhdotaan ilmakuplilla sopivimmin lämpötiloissa noin 38 - 88°C.

Noin 12 - 120 litraa standarditilassa olevaa ja erotuksessa käytettävää huuhteluilmaa käytetään yhtä kg kohti liuotinta, jotta absorboitunut kaasu poistuisi liuottimesta. Yleensä pidetään suositeltavana 457 -762 cm pituista pakattua erotuskolonnia. Desorboitu liuotin sisältää sopivimmin 1-10 miljoonasosaa rikkivetyä ja se johdetaan absorptio-tornin yläosaan saatettavaksi edelleen kosketuksiin kaasuseoksen kanssa. Tällä menetelmällä saadaan valmistetuksi puhdasta kaasua, joka sisältää noin 2,5 - 5,0 % hiilidioksidia ja 1^4 miljoonasosaa rikkivetyä. Käyttämällä kahta liuotinsyöttöä absorptiolaitteeseen, yhtä, jolle on suoritettu täydellinen erotuskäsittely, ja toista, jolle on suoritettu osittainen erotuskäsittely, saadaan prosessin taloutta parannetuksi.

Keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa selostetaan lähemmin seuraa-vassa viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka on kaavamainen virtaus-kaavio ja jossa on havainnollistettu eräs tapa keksinnön soveltamiseen käytännössä.

Hiilidioksidia ja rikkivetyä sisältävä luonnon kaasu tulee putkea 4 myöten absorptiokolonnin 3 alaosaan, jossa tornissa on 20 - 40 levyä. Liuotinta, jolle on suoritettu hyvä erotuskäsittely ja joka ei sisällä joleellisesti lainkaan rikkivetyä, syötetään putkea 1 myöten absorptio- 56491 kolonnin yläosaan ja liuotinta, jolle on suoritettu osittainen erotus-käsittely ja joka sisältää ainakin noin 1 painoprosentin hiilidioksidia syötetään putkea 2 myöten absorptiokolonnin 3 ylempään keskiosaan.

Liuottimien yhteissyöttö absorptiokolonniin on noin 240 - 720 g liuo- . . 3 .....

tinta yhtä standarditilassa olevaa m kohti absorboitavaa hiilidioksidia ja rikkivetyä. Noin 90 - 95 % liuottimen kokonaismäärästä syötetään putkea 2 myöten ja jäljellä oleva osa on hyvin erotuskäsiteltyä liuotinta, jota syötetään putkea 1 myöten. Absorptiokolonnin yläosa on sopivimmin halkaisijaltaan pienempi koska tähän osaan tulee pienempi liuotinvirtaus. Sisääntulevan liuottimen lämpötila on noin 7 -21°C. Poistuvan liuottimen lämpötila on noin 11°C korkeampi kuin sisääntulevan liuottimen lämpötila. Kolonnia käytetään paineissa, jotka ovat yleensä alueella 35 - 105 ata. Absorptiolaitteen pohjalta putkea 6 myöten poistuva liuotin on rikas hiilidioksidin ja rikkivedyn suhteen. Käsitelty kaasu, joka poistuu putkea 5 myöten absorptiolaitteen yläosasta, sisältää noin 2,5 - 5,0 tilavuusprosenttia hiilidioksidia ja sen on olleellisesti rikitön.

Liuottimelle, joka poistuu putkea 6 myöten absorptiolaitteesta, suoritetaan äkillinen paineenalennuskäsittely suuripaineisessa paisuntaero-tussäiliössä 7, joka toimii paineessa 1,8 - 42 ata. Liuottimen lämpötila on tällöin noin 2,8°C pienempi kuin lämpötila absorptiolaitteen pohjalla. Paisuntakäsittely säiliöstä 7 tuleva kaasu, joka sisältää metaania ja hiilidioksidia, pumpataan putkea 8 myöten absorptiolaittee-seen. Käytännöllisesti katsoen kaikki rikkivety ja pääosa hiilidioksidia jää poistuvaan liuottimeen, joka kulkee suuripaineisesta paisunta-erotuskäsittelysäiliöstä 7 putkea 9 myöten esilämmittimen 10, jossa se lämmitetään lämpötilaan noin 38°C, minkä jälkeen se kulkee putkea 11 myöten matalapaineeseen paisuntaerotuskädttelysäiliöön 12 , joka toi- 2 mii paineissa 0,84 - 2,53 kp/cm . Liuottimen lämpötila on tällöin noin 32°C. Kaasu, joka kulkee putkea 13 myöten matalapaineisesta pai-suntaerotuskäsittelysäiliöstä, on etupäässä hiilidioksidia. Jäljelle jäänyt liuotin sisältää noin 1 painoprosentin hiilidioksidia. Pääosa rikkivedystä jää liuottimeen. Noin 90 - 95 painoprosenttia liuottimes-ta kulkee tämän jälkeen putkea 14 myöten matalapaineisesta paisunta-erotuskäsittelysäiliöstä 12 jäähdyttimen 15 kautta, jossa se jäähttyy lämpötiloihin 7 - 21°C, minkä jälkeen se kulkee putkea 2 myöten absorp-tiolaitteeseen 3.

Jäljelle jäänyt liuotin, joka poistuu matalapaineisesta paisuntaerotus-käsittelysäiliöstä 12 ja joka muodostaa 5 - 10 % liuottimen kokonais- 8 56491 määrästä, kulkee putkea 16 myöten esikuumentimeen 17, jossa se lämmitetään lämpötilaan noin 43°C, minkä jälkeen se kulkee putkea 14 myöten terotuslaitteeseen 19, joka voi toimia joko ilmakehän paineessa tai alemmassa paineessa. Liuottimen lämpötila erotuskäsittelylaitteessa on sopivimmin 38 - 88°C. Kuumennettua ilmaa johdetaan putkea 20 myöten erotuskäsittelylaitteeseen rikkivedyn desorboitumisen edistämiseksi. Erotuskäsittelyssä pienenee rikkivedyn pitoisuus liuottimessa muutamaan miljoonasosaan. Poistuva kaasun ja ilman seos kulkee putkea 21 myöten. Puhdistettu liuotin kulkee erotuskäsittelylaitteen 19 pohjalle puktea 22 myöten ja jäähdyttimeen 23, jossa se jäähdytetään lämpötiloihin 7 - 21°C, minkä jälkeen se kulkee putkea 1 myöten absorptiolaittee-seen 3. Erotuskäsittely voidaan toteuttaa myös muilla sopivilla menetelmillä kuten esimerkiksi (a) tyhjiöerotuskäsittelyllä (b) käyttämällä inerttiä kaasua kuten typpeä tai metaania ja (c) suorittamalla moninkertainen paisuntaerotuskäsittely haitallisten kaasujen poistamiseksi.

Esillä olevaa keksintöä selostetaan seuraavissa esimerkeissä, joiden tarkoituksena ei kuitenkaan ole millään tavoin rajoittaa keksinnön suoj apiiriä.

Esimerkki I

Polyetyleeniglykolien monometyylieetterien seoksen valmistaminen

Hiiliteräksestä tehtyyn reaktoriin, joka oli varustettu elimillä kuumennusta ja jäähdytystä varten, pantiin 3,18 kg 50 painoprosenttista natriumhydroksidin vesiliuosta ja 392 kg metanolia. Seos kuumennettiin lämpötilaan 110°C ja seokseen lisättiin 2400 kg etyleenioksidia usean tunnin pituisen ajan kuluessa. Reaktiolämpötila pidettiin rajoissa 110 - 140°C jäähdyttämällä. Paine pysyi pienempänä kuin 10,5 ata.

Saatu seos jäähdytettiin tämän jälkeen lämpötilaan 60°C ja varastoitiin. Tämän raa’an tuotteen keskimääräinen molekyylipaino oli 231 ja se sisälsi glykoliseoksen, jossa oli monoetyleeniglykolista nona-etyleeniglykoliin, monometyylieettereitä.

Tämä raaka tuote tislattiin panoksittain 10 levyksisessä kolonnissa, joka toimi paineessa 10 mm Hg palautussuhteen ollessa 1. Kevyet ja-keet poistettiin, kunnes kolonnin pään lämpötila oli noin 155°C. Kolonnin pohjalle jäänyt seos otettiin talteen saatuna tuotteena ja sen koostumus oli seuraava: 9 66491

Trietyleeniglykolin monometyylieetteriä, painoprosentteja - 8

Tetra " " " " " - 23

Pent a " " " ’’ ” - 25

Heksa " M " " " - 21

Hepta ’’ ” " " " - 13

Okta " " " " " - 8

Nona " " " M " - 2 Tämän polyetyleeniglykolien monometyylieettereiden seoksen keskimääräinen molekyylipaino oli noin 265.

Esimerkki II

Polyetyleeniglykolien dimetyylieettereiden seoksen valmistus

Ruostumatonta terästä olevaan reaktoriin, joka oli varustettu sekoitus-, kuumennus- ja jäähdytyselimillä, pantiin 490 kg polyetyleeniglykolien monometyylieettereitä, jotka oli valmistettu esimerkin I mukaan ja joiden keskimääräinen molekyylipaino oli noin 265. Noin 21 litraa vettä lisättiin ja seosta sekoitettiin ja kuumennettiin lämpötilaan 110°C. Noin 43 kg sulatettua natriumia, jonka lämpötila oli 135 -140°C, lisättiin seokseen useiden tuntien kuluessa, jolloin seoksen lämpötila pidettiin rajoissa 120 - 130°C jäähdyttämällä. Reaktion aikana syntynyt vety poistettiin. Reaktion tuloksena saatiin polyety-leeniglykolin monometyylieettereiden natriumalkoholaattia.

Sen jälkeen lisättiin 109 kg metyylikloridia reaktioseokseen useiden tuntien aikana, jolloin reaktioseoksen lämpötila pidettiin jäähdyttämällä rajoissa noin 115 - 125°C. Reaktion tuloksena saatiin natrium-kloridia ja polyetyleeniglykolien dimetyylieettereitä. Natriumklori-di erotettiin reaktioseoksesta linkoamalla ja saatu nestemäinen tuote pestiin luonnonkaasulla metyyleenikloridin mahdollisten ylimäärien poistamiseksi. Näin pesty tuote suodatettiin, sen annettiin seistä 24 tuntia ja se suodatettiin uudelleen mahdollisesti jäljelle jääneen nat-riumkloridin poistamiseksi. Tämä tuote voidaan tislata haluttaessa mutta tislaus ei ole välttämätön. Tislaamattoman tuotteen koostumus on seuraava:

Trietyleeniglykolin dimetyylieetteriä, painoprosenttia - 8

Tetra " " " " » - 23

Pent a " " .... .. - 25

Heksa " " " " " - 21 10 56491

Trietyleeniglykolin dimetyylieetteriä, painoprosenttia - 8

Hepta " " " " " - 13

Okta " " " " " 8

Nona " " " " " 1

Vettä " 1

Tislaamattoman, suodatetun tuotteen ominaisuudet ja saman tuotteen ominaisuudet tislattuna ovat toisiinsa vertailtuna seuraavat

Suodatettu tuote Tislattu tuote Οί^η liukenevuus painoprosentteina 15,1 ata osapaineessa ja lämpötilassa 21,1°C 9,8 9,8 63,3 ata osapaineessa lämpötilassa 21,1°C 19,3 19,5 i^Sin liukenevuus painoprosentteina 2,7 ata osapaineessa lämpötilassa 21,1°C 8,7 9,0 4,9 ata osapaineessa lämpötilassa 21,1°C 15,6 15,8

Klorideja miljoonasosina 8 8

Viskositeetti senttipoiseina lämpötilassa 27,8°C 7,9 7,7

Tiheys kg/dm3 lämpötilassa 27,8°C 1,03 1,02

On todettu, että liuennut hiilidioksidi alentaa käytettävän liuotin-seoksen viskositeettia kuten seuraavasta taulukosta selviää:

Liuenneen hiilidioksidin vaikutus liuottimen _viskositeettiin___ 2 o 002=n osapaine kp/cm Lämpötila °C Viskositeettia senttipoisea 0 15 8,3 0 32 4,7 7,95 15 5,2 36,1 15 2 ,1

Esimerkki III

Rikkivedyn poistaminen luonnon kaasuseoksista 11 56491 Tässä esimerkissä viitataan piitustukseen. Tässä esimerkissä käytetty liuotin valmistettiin esimerkin II mukaan.

Tässä esimerkissä käytettävää absorptiokolonni käsitti ylemmän eli "puolilaimean" osaston, jonka halkaisija oli noin 3,65 m ja jossa oli 25 valutuspohjatyyppistä välipohjaa, joiden välimatkat toisistaan olivat 45,7 cm ja ylin eli "laimea" osa oli 152 cm halkaisijaltaan ja siinä oli 10 virtauksen yhteen suuntaan sallivaa venttiilipohjaa, joiden välimatkat toisistaan olivat 45,7 cm.

Luonnon kaasu, joka sisälsi 128 miljoonasosaa rikkivetyä, 18 tilavuusprosenttia hiilidioksidia ja 81 tilavuusprosenttia metaania, tuli absorptiokolonnin 3 pohjalle putkea 4 myöten nopeudella 2,5 normaali-m minuutissa (Nm /min). Laimea liuotin, joka kierrätettiin porses-siin ja joka sisälsi vähemmän kuin noin 10 miljoonasosaa rikkivetyä sekä vähemmän kuin 1 painoprosentti hiilidioksidia, tuli absorptiokolonnin 3 yläosaan putkea 1 myöten nopeudella 1136 litraa minuuttissa. "Puolilaimea" liuotin, joka kierrätettiin prosessiin ja joka sisälsi noin yhden painoprosentin hiilidioksidia, tuli absorptiokolonniin 3 putkea 2 myöten nopeudella 17790 litraa minuutissa, jolloin putki 2 oli ajoitettu absorptiokolonnin alimman eli "puolilaimean" ylimmän vä-lipohjan kohdalle. Kolonnin toimi 73,1 kp/cm paineella ja liuottimien lämpötilat olivat 21°C sisääntulokohdalla ja 32°C poistokohdalla.

3

Kolonnista 3 pitkin putkea 5 poistuva kaasuseos sisälsi 1,98 Nm /min metaania, 51 Nm /min hiilidioksidia ja vähemmän kuin 4 miljoonasosaa rikkivetyä. Absorptiolaitteesta 3 poistuva kaasuseos sisälsi 5,9 painoprosenttia hiilidioksidia, noin 0,94 prosenttia metaania ja oleellisesti kaiken rikkivedyn, joka oli kolonniin syötetyssä luonnon kaasussa.

Liuottimille suoritettiin tämän jälkeen äkillinen paisuntahaihdutuskä-sittely suuripaineisessa paisuntahaihdutuskäsittelysäiliössä 7 paineen ollessa 32,3 kp/cm ja lämpötilan ollessa noin 89 C. Desorboitu kaasu pumpattiin absorptiolaitteeseen putkea 8 myöten ja liuotin johdettiin putkea 9 myöten esikuumentimeen 10, jossa se kuumennettiin lämpötilaan noin 38°C. Liuotin johdettiin sen jälkeen putkea 11 myöten matalapaineeseen paisuntahaihdutuskäsittelysäiliöön 12, jossa sille suoritettiin 2 o paisuntahaihdutuskäsittely paineessa 1,7 kp/cm ja lämpötilassa 32 C. Desorboitu kaasu sisälsi 405,64 Nm /min hiilidioksidia ja 92,5 Nm /min metaania ja liuotin sisälsi noin 1 prosentin hiilidioksidia. Suurin 12 56491 osa tästä ’’puolilaimeasta" liuoksesta, jonka virtausmäärä oli 17790 litraa minuutissa, pumpattiin putkea 14 myöten jäähdyttimeen 15, jossa se jäähdytettiin lämpötilaan 21°C, minkä jälkeen se johdettiin putkea 2 myöten absorptiolaitteeseen 3 kuten edellä on selostettu. Puoli-laimean liuoksen jäännös, jonka määrä oli noin 1136 litraa minuutissa, johdettiin putkea 16 myöten matalapaineisesta paisuntahaihdutuskäsitte-lysäiliöstä 12 esilämmittimeen 17, jossa se lämmitettiin lämpötilaan 43°C, minkä jälkeen se johdettiin putkea 18 myöten erotuskäsittelylait-teen 19 yläosaan. Erotuskäsittelylaite oli 6,1 metrin kolonni, jonka halkaisija oli 102 cm ja joka oli täytetty 7,6 cm keraamisilla renkailla. Erotuskäsitte^laite toimi 1,03 ata paineessa ja liuottimen lämpötila oli noin 43°C. Ilmaa, jonka lämpötila oli 52°C, lisättiin nopeu- 3 della 70,8 Nm /min kolonnin pohjaan rikkivedyn erottamisen edistämiseksi. Liuottimessa olevan rikkivedyn määrä aleni arvoon noin 10 miljoonasosaa. Poistuvan kaasun ja ilman seos poistettiin putkea 21 myöten. ’’Laimeaa" ja hyvin erotuskäsiteltyä liuotin johdettiin erotuskäsitte-lylaitteesta putkea 22 myöten jäähdyttimeen 23, jossa se jäähtyi lämpötilaan 21°C. Jäähdytetty laimea liuotin kierrätettiin tämän jälkeen putkea 1 myöten absorptiokolonnin 3 yläosaan, kuten edellä on selostettu.

On selvää, että liuottimen pieni rikkivetypitoisuus absorptiolaitteen yläosassa on kriitillisin, kun kysymyksessä on sellaisen puhdistetun luonnon kaasun saanti , joka sisältää rikkivetyä 4 miljoonasosaa tai vähemmän. Kuitenkin käy tästä esimerkistä selville, että 94 % liuot-timesta, joka tulee matalapaineisesta paisuntakäsittelylaitteesta, voidaan syöttää absorptiolaitteen keskivälillä olevaan pisteeseen ilman, että se johdetaan erotuskäsittelylaitteen kautta. Tällaisen toimintatavan taloudellisuus on erittäin hyvä. Tässä esimerkissä on havainnollistettu esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän eräs edullinen suoritusmuoto, jossa hiilidioksidi ja rikkivety poistetaan niitä sisältävästä luonnon kaasusta. Johdettaessa luonnon kaasua putkistoa myöten voi puhdistetussa kaasussa olevan hiilidioksidin pitoisuus olla suhteellisen suuri, tyypillisesti 2,5 - 5,0 tilavuusprosenttia, mutta rikkivedyn pitoisuus täytyy alentaa niin pieneksi, että sitä on vain muutamia miljoonasosia. Putkistokuljetuksia koskettavat standardimääräykset rajoittavat HjS-pitoisuuden polttokaasussa 4-16 miljoonasosaan tai vieläkin pienemmäksi.

Luonnon kaasussa olevan rikkivedyn pitoisuuden pienentämiseksi 4 miljoonasosaan täytyy kaasu pestä liuottimellä, joka on olennaisesti vapaa 56491 siihen liuenneista happamista kaasuista. Tällaiselle liuottimelle täytyy suorittaa ylimääräinen käsittely, so. sitä täytyy pestä esimerkiksi ilmalla sopivassa lämpötilassa. Toisaalta hiilidioksidin pääosan poistamiseksi voidaan käyttää osittain pestyä liuotinta. Liuotin, joka sisältää 1 - 5 % liuennutta hiilidioksidia, on riittävän laimea luonnon kaasun hiilidioksidipitoisuuden vähentämiseksi 2,5 - 5,0 % tasolle. Riittävä pesukäsittely tätä laatua olevan liuottimen aikaansaamiseksi voi tapahtua mieluummin suorittamalla paisuntahaihdu-tuskäsittely ilmakehän paineessa.

Käyttämällä kahden eri liuottimen syöttöä absorptiolaitteeseen, joista toinen on erittäin hyvin pesty ja toinen osittain pesty, saadaan aikaan se, että prosessin talous tulee suhteellisen hyväksi. On tärkeää, että hiilidioksidin pääosa poistetaan absorptiokolonnin alaosassa, johon syötettävä liuotin on osittain pestyä liuotinta, puolilaimeaa hiilidioksidin suhteen ja käsittää 90 - 95 % kokonaissyötöstä. Lisäksi tämä puolilaimea liuotin sisältää riittävästi siihen liuennutta hiilidioksidia, jotta sen viskositeetti alenee 1-5 senttipoiseen, mikä sallii suhteellisen suuret kaasun ja liuottimen virtaamat kolonnissa. Eräs tärkeä tämän alentuneen viskositeetin aikaansaama vaikutus on se, että se parantaa absorptiolaitteen tehokkuutta ja täten koko laitoksen absorptiojärjestelmän tehokkuutta.

Claims (3)

1. Erityisesti happamen kaasun poistamiseen kaasuseoksista käytettävä polyetylee-niglykolien dimetyylieettereiden seos, jonka yleinen kaava on CH^O(CgH^O)^ CH^> tunnettu siitä, että x on 3~9 ja että molekulaarinen homologijakautuma lausuttuna x;n avulla on Molekulaarista homologia x pai nopros entt e i na_ 3 h-9 1* 22-21+ 5 2U-28 6 20-22 7 13-15 8 6-8 9 2-1+ ja että seoksen keskimääräinen molekyylipaino on 220-305 sekä höyrynpaine lämpötilassa noin 1+3°C on vähemmän kuin 0,01 mm Hg ja viskositeetti on noin 5-10 sent-tipoisea lämpötilassa noin l6°C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että seokseen liuotetaan niin paljon hiilidioksidia, että sen viskositeetti alenee 1-5 senttipoi-siin lämpötilassa noin l6°C.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen seos, tunnettu siitä, että ainakin 1 painoprosentti hiilidioksidia liuotetaan seokseen laskettuna seoksen kokonaispainosta sen viskositeetin alentamiseksi. 1». Patenttivaatimuksen 2 mukainen seos, tunnettu siitä, että 1-5 painoprosenttia hiilidioksidia liuotetaan seokseen laskettuna seoksen kokonaispainosta.