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Verfahren zum Entfernen von Koblenoxyd und gegebenenfalls Kohlendioxyd aus Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasgemisehen.
Es ist bekannt, wasserstoffhaltige Gasgemische durch Behandlung mit einer Kupfersalzlösung unter Druck von Kohlenoxyd zu reinigen. Zur wirtschaftlichen Durchführung dieses Verfahrens ist es erforderlich, die verwendete Kupfersalzlösung durch Entfernen des aufgenommenen Kohlenoxyds und gegebenenfalls Kohlendioxyds für die erneute Verwendung wieder brauchbar zu machen. Dies kann dadurch geschehen, dass man die gebrauchte Kupfersalzlösung auf Atmosphärendruck entspannt und das in ihr noch gelöste Kohlenoxyd durch Erwärmen, Durehleiten inerter Gase oder durch Anlegung eines Vakuums entfernt. Jede dieser Arbeitsweisen hat gewisse mehr oder weniger erhebliche Nachteile.
Es wurde nun gefunden, dass die Nachteile, die mit der bisher üblichen Entgasung im Vakuum verbunden waren, beseitigt werden können, wenn die Regenerierung in zwei oder mehreren Vakuumstufen durchgeführt wird. In der ersten Stufe wird die Hauptmenge der in der Lösung enthaltenen Gase, wie Kohlenoxyd, Stickstoff, Wasserstoff und gegebenenfalls Kohlensäure und anderer gasförmiger Verunreinigungen entfernt. Für diese Stufe genügt ein verhältnismässig niedriges Vakuum. In der zweiten und gegebenenfalls in weiteren anschliessenden Stufen sind dann nur noch geringe Gasmengen zu ent- fernen, wobei sich leicht ein hohes Vakuum erzielen lässt. Der Energieaufwand ist dabei sehr gering.
In beiden Stufen kann bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen gearbeitet werden, da in der ersten
Stufe auch bei niederer Temperatur und schlechtem Vakuum leicht grosse Gasmengen entfernt werden, in der zweiten Stufe jedoch das gute Vakuum die Anwendung höherer Temperaturen unnötig macht.
Damit ist eine grosse Ersparnis an Heizdampf und an Kühlwasser verbunden und ausserdem kann die zum Aufheizen und Abkühlen der Lösung erforderliche Apparatur wesentlich kleiner als bisher gehalten werden. Mit der Herabsetzung der Regenerationstemperatur ist noch ein weiterer Vorteil verbunden.
Da in der Technik hauptsächlich stark ammoniakalische Cuprosalzlösungen für die Absorption des
Kohlenoxyds verwendet werden, treten bei der Regeneration der Lösung stets Ammoniakverluste auf, die um so grösser sind, je höher die Regenerationstemperatur ist.
Zur Vermeidung dieser Verluste muss das aus der Lösung ausgetriebene Gasgemisch einer Nachbehandlung zur Wiedergewinnung des
Ammoniaks unterworfen werden. Bei der Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Anmeldung sind infolge der erheblich niedrigeren Regenerationstemperatur die Ammoniakverluste so gering, dass man auf die Wiedergewinnung des Ammoniaks ganz verzichten kann oder doch wesentlich kleinere
Vorrichtungen hiefür benötigt.
Die Einhaltung niedriger Temperaturen bei der Behandlung der Cuprosalzlösung hat schliesslich noch zur Folge, dass nur geringe Mengen Wasser in Dampfform entweichen, wodurch die Aufrecht- erhaltung eines guten Vakuums bei geringem Energieaufwand möglich ist.
Die Wirkung des Vakuums kann in den einzelnen Stufen gegebenenfalls durch Einleiten eines inerten Gases noch erhöht werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass die aus der zweiten oder einer späteren Vakuumstufe erhaltenen Gase in eine vorhergehende Stufe eingeführt werden. Wird z. B. bei der Reinigung eines kohlenoxydhaltigen Gasgemisches mittels einer ammo- niakalischen Kupfersalzlösung gleichzeitig auch Kohlendioxyd aus dem Gasgemisch entfernt, so muss zur Wiederbelebung der Kupfersalzlösung ausser dem Kohlenoxyd auch das Kohlendioxyd aus der
Lösung entfernt werden.
Erfolgt nun die Regeneration der Lösung in mehreren Vakuumstufen, so wird in jeder folgenden Vakuumstufe ein an Kohlenoxyd ärmeres und an Kohlendioxyd reicheres Gas
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erhalten, da das Kohlendioxyd schwerer als das Kohlenoxyd von der Lösung abgegeben wird. Führt man nun die Abgase einer späteren Stufe in eine vorhergehende Vakuumstufe ein, so wird dadurch der Partialdruck des Kohlenoxyds in dieser Stufe erniedrigt und damit dessen Entfernung in vollkommenerer Weise erreicht.
Beispiel 1 : Behandelt man eine'zur Kohlenoxydentfernung aus wasserstoffhaltigen Gasen verwendete Kupfersalzlösung bei 34 C in zwei Vakuumstufen, wobei in der ersten Stufe ein Druck von 250 min, in der zweiten Stufe ein solcher von 150 mm Quecksilbersäule herrscht, so erhält man eine Lösung, die 0. 5 c Kohlenoxyd in 10 cm3 enthält.
Arbeitet-man dagegen bei gleicher Temperatur und gleichem Energieaufwand zur Ergänzung des Vakuums in nur einer Stufe, wobei die Behandlungsdauer die gleiche ist wie in den beiden vor-
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10 cm3 noch 2,5 cm3 Kohlenoxyd enthält.
Will man mit der einstufigen Vakuumbehandlung eine Reinheit von 0,5 em Kohlenoxyd pro 10 CM Lösung erreichen, so muss man unter sonst gleichen Bedingungen und bei Anwendung derselben Energie zur Erzeugung des Vakuums bei einer Temperatur von 400 arbeiten, was mit den oben genannten Nachteilen verbunden ist.
Beispiel 2 : Die zu regenerierende, auf gewöhnlichen Druck entspannte ammoniakalische Cuprosalzlösung fliesst mit einer Temperatur von 300 durch die Leitung 4 (s. Abbildung) dem ersten
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Von hier aus tritt die Lösung durch den Siphon 7 in den zweiten Vakuumbehälter 2 ein, der mit Fullkörpern 8 ausgestattet ist. Vom Boden 9 dieses Behälters fliesst die Lösung durch den Siphon 10 Über die Füllkörper 11 in den dritten Vakuumbehälter 3, sammelt sich am Boden 12 dieses Behälters und fliesst durch die Leitung 13 zur weiteren Verwendung ab.
Das im Vakuumbehälter 3 unter einem Druck von 100 mm. Quecksilbersäule freiwerdende Gas besteht aus 10% Kohlenoxyd und 90% Kohlendioxyd und wird von der Vakuumpumpe 21 durch die Leitung 20 aus dem Vakuumbehälter 3 abgesaugt, durch die Leitung 22 unten in den zweiten Vakuumbehälter eingeführt, strömt der herunterrieselnden Lauge entgegen und vereinigt sich mit dem in diesem Behälter freiwerdenden Gas.
Das aus dem Vakuumbehälter 2, in dem ein Druck von 120 mm Quecksilbersäule herrscht, entweichende Gas besteht aus 33% Kohlenoxyd und 67% Kohlendioxyd. Dieses Gas wird von der Vakuumpumpe 18 durch das Rohr 17 abgesaugt und durch das Rohr 19 in den unteren Teil des Vakuumbehälters 1 befördert.
Das im Vakuumzylinder 1, in dem ein Druck von 200 mm Quecksilbersäule herrscht, enthaltene
Gas besteht aus 64, 2% Kohlenoxyd, 35% Kohlendioxyd und 0, 8% Gasrest. Die Vakuumpumpe 15 saugt dieses Gas durch das Rohr 14 ab und befördert es durch das Rohr 16 zur Verwendungsstelle.
Die aus dem Rohr 13 ablaufende Lösung enthält pro 10 cm nur noch 0,4 cm3 Kohlenoxyd.
Regeneriert man bei gleicher Temperatur (30 C) und demselben Energieaufwand die Kupferlösung in einer Stufe, wobei die Behandlungsdauer die gleiche ist wie in den vorgenannten Stufen zusammen, so erhält man eine Lösung, die in 10 em3 noch 3,5 em Kohlenoxyd enthält. Erst bei Steigerung der Regenerationstemperatur von 30 C auf etwa 39 C oder bei einem Mehraufwand an Vakuumenergie von etwa 30% kann man eine Lösung erhalten, die in 10 cm3 nur noch 0,4 cm3 Kohlenoxyd enthält.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Entfernen von Kohlenoxyd und gegebenenfalls Kohlendioxyd aus Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasgemischen, insbesondere solchen, die zur Herstellung synthetischen Ammoniaks oder für Hydrierungsverfahren verwendet werden sollen, durch Waschen der Gase mit Cuprosalzlösungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration der verwendeten Kupfersalzlösungen in zwei oder mehreren Vakuumstufen vorgenommen wird.