AT218481B

AT218481B - Verfahren zur mindestens teilweisen Entfernung polarer Moleküle, insbesondere Wasser, aus Mischungen mit anderen Stoffen

Info

Publication number: AT218481B
Application number: AT248560A
Authority: AT
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1957-12-13
Filing date: 1958-12-12
Publication date: 1961-12-11

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Verfahren zur mindestens teilweisen Entfernung polarer Moleküle, insbesondere Wasser, aus Mischungen mit anderen Stoffen   
Die vorliegende Erfindung betrifft die Entfernung von polaren Molekülen, insbesondere Wasser, aus Mischungen mit anderen Stoffen, wobei zu der Adsorption bestimmte kristalline Zeolithe verwendet werden. 



   Die beim   erfindungsgemässen   Verfahren verwendeten Zeolithe besitzen eine Zusammensetzung, die, in Werten der Molverhältnisse der Oxyde ausgedrückt, folgende ist : 
 EMI1.1 
 M bedeutet in dieser Formel Kalium und Natriumionen im Verhältnis von   xK2O.(1#x)Na2O   (x dabei ein Wert von 0, 5-0, 8), n die Wertigkeit von M und y kann jeder beliebige Wert zwischen 0 und 4 sein. 



   Ein derartiger Zeolith, im folgenden als "Zeolith E" bezeichnet, kann als synthetisches, kristallines Aluminiumsilikat definiert werden, welches ein Röntgen-Pulverspektrogramm aufweist, das zumindest durch solche (Netz-) Ebenenabstände, wie in Tabelle A festgelegt, charakterisiert wird. 



   Tabelle A : 
 EMI1.2 
 
<tb> 
<tb> Bragg'scher <SEP> Winkel <SEP> Relative <SEP> Intensitat <SEP> Beobachteter <SEP> Netz-
<tb> 2 <SEP> 100 <SEP> I/Io <SEP> ebenenabstand <SEP> d <SEP> (A) <SEP> 
<tb> !
<tb> 9, <SEP> 3 <SEP> I <SEP> 100 <SEP> 9, <SEP> 53 <SEP> 
<tb> 12, <SEP> 4 <SEP> I <SEP> 16 <SEP> 7, <SEP> 13 <SEP> 
<tb> 16, <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> i <SEP> 5, <SEP> 47 <SEP> 
<tb> 21, <SEP> 0 <SEP> 18 <SEP> i <SEP> 4, <SEP> 23 <SEP> 
<tb> 23, <SEP> 0 <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 86 <SEP> 
<tb> 25, <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 54 <SEP> 
<tb> 25, <SEP> 7 <SEP> 12 <SEP> 3, <SEP> 46
<tb> 26, <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 41 <SEP> 
<tb> 26, <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 34 <SEP> 
<tb> 28, <SEP> 4 <SEP> 14 <SEP> 3, <SEP> 14 <SEP> 
<tb> 29, <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 3, <SEP> 08 <SEP> 
<tb> 29, <SEP> 8 <SEP> 18 <SEP> 3, <SEP> 00 <SEP> 
<tb> 31, <SEP> 3 <SEP> 23 <SEP> 2, <SEP> 86 <SEP> 
<tb> 34,

   <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 63 <SEP> 
<tb> 39, <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 30 <SEP> 
<tb> 40, <SEP> 4 <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 23 <SEP> 
<tb> 48, <SEP> 0 <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 89 <SEP> 
<tb> 48, <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 89 <SEP> 
<tb> 54, <SEP> 9 <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 67 <SEP> 
<tb> 56, <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 62 <SEP> 
<tb> 62, <SEP> 9 <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 48 <SEP> 
<tb> 
 
 EMI1.3 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 bei Raumtemperatur unter Vakuum gehalten wird. Im Gegensatz zu den gebräuchlichen Adsorbentien, wie Tierkohle und Silikagel, welche eine Adsorptionsselektivität aufweisen, die in erster Linie auf den Siedepunkt oder die kritische Temperatur des Adsorbates basiert, zeigt aktivierter Zeolith E eine von der Grösse, dem Grad der Ungesättigtheit, der Polarität und der Gestalt der adsorbierten Moleküle abhängige Selektivität.

   Die Adsorption durch Zeolith E ist im allgemeinen auf kleine, polare Moleküle begrenzt. 



   Eine weitere, zu seiner Brauchbarkeit beitragende Eigenschaft des Zeoliths E ist die Adsorption verhältnismässig grosser Adsorbatmengen sowohl bei sehr geringen Drucken als auch Konzentrationen. Das   erfindungsgemäss   neue Material kann daher als selektives Adsorbens bei zahlreichen   Gas-oder Flüssigkeits-   Trennverfahren Verwendung finden, wobei kleine, polare Moleküle, insbesondere Wasser, aus Mischungen mit anderen Stoffen abgetrennt werden können. Der Zeolith kann ebenso in Adsorptions-DesorptionsKreisprozessen des Wassers und möglicherweise auch anderer Adsorbate Verwendung finden. 



   Verschiedene Proben von ZeolithE, die zu Beginn durch Dehydratation unter Vakuum bei einer Temperatur von ungefähr 130  C aktiviert worden waren, wurden zur Bestimmung ihrer Adsorptionseigenschaften getestet. Die so erhaltenen Daten sind unten in Tabelle B angeführt. Die Tabelle erläutert die Resultate, erhalten unter Verwendung von Proben des Zeoliths E sowohl in der K-Na-Form als auch von Proben in isomorphen Formen, wie sie durch Ersatz verschieden   grosser Anteile   der ursprünglich im Zeolith vorhandenen Kalium- und Natriumionen durch andere austauschbare Kationen erhalten wurden, nämlich zu 89% durch Calcium (CaE), zu 52% durch Magnesium (MgE) und zu 47% durch Lithium (Li2E). Die Messung der Adsorptionseigenschaften erfolgte in einem Adsorptionssystem nach McBain. 



  Zeolith-Proben wurden in leichte, an Quarzfedern aufgehängte Aluminiumbehälter eingefüllt, in situ aktiviert und das Gas oder der Dampf des Tests dem System zugeführt. Die Gewichtszunahme des Adsorbens wurde durch die mittels eines Kathetometers gemessene Federausdehnung bestimmt. Der in TabelleB für jede Adsorption angegebene Druck ist der Dampfdruck des Adsorbates. Die   Bezeichnung "Gew-%   adsorbiert" bezieht sich auf die prozentuelle Gewichtszunahme des Adsorbens. 



   Tabelle B : 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Temperatur <SEP> Druck <SEP> Gew. <SEP> - <SEP> % <SEP> adsorbiert
<tb> Adsorbat <SEP> ( C) <SEP> mm <SEP> Hg
<tb> Adsorbat <SEP> C) <SEP> mm <SEP> Hg <SEP> K-NaE <SEP> CaE <SEP> MgE <SEP> Li2E
<tb> !
<tb> H20 <SEP> 25 <SEP> 1 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 17, <SEP> 0 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 4, <SEP> 5 <SEP> I <SEP> 15, <SEP> 9 <SEP> I <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP> 20, <SEP> 4 <SEP> 18, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 25 <SEP> 19, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 6 <SEP> 22, <SEP> 8 <SEP> 20, <SEP> 2 <SEP> 
<tb>  2 <SEP> 196 <SEP> l <SEP> 100 <SEP> i <SEP> 0,4 <SEP> 1,8 <SEP> 0,6 <SEP> 0,4 <SEP> 
<tb> CO2 <SEP> 25 <SEP> 710 <SEP> I <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> C2H4 <SEP> I <SEP> 25 <SEP> 687 <SEP> I <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> S02 <SEP> 25 <SEP> 708 <SEP> 3, <SEP> 0---
<tb> 
 
Aus Tabelle B ersieht man z.

   B., dass die aktivierte Form des Zeolithes E durch ihre Wirkung als Molekularsieb die Abtrennung kleiner, polarer Moleküle, wie solche des Wassers, aus einer Mischung mit anderen Molekülen, wie Sauerstoff, Kohlendioxyd oder Äthylen, ermöglicht. Die Tabelle zeigt auch, dass ein Ionenaustausch im allgemeinen die Adsorptionsfähigkeit des Zeoliths E für Wasser bei niederem Druck verbessert. 



   Zeolith E kann als Adsorbens für die oben angegebenen Zwecke in jeder geeigneten Form angewendet werden. Beispielsweise kann eine Säule aus gepulvertem, kristallinen Material ebenso gute Ergebnisse zeigen, wie ein Granulat, welches durch Mischen von Zeolith E mit einem geeigneten Bindemittel wie Ton und anschliessendem Verpressen zu Kügelchen erhalten wird. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur mindestens teilweisen Entfernung polarer Moleküle, insbesondere Wasser, aus Mischungen mit anderen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung mit einem durch zumindest teilweise Entwässerung aktivierten kristallinen Zeolith, der, in Werten der Molverhältnisse der Oxyde ausgedrückt, die Zusammensetzung 
 EMI2.2 
 worin M Kalium- und Natriumionen im Verhältnis von x   KO : (l-x) Na O (x   dabei ein Wert von 0, 5 bis 0, 8) sind, die gegebenenfalls teilweise durch Ionen von Metallen der II.

   Gruppe des periodischen Systems bzw. durch Wasserstoff- oder Ammoniumionen ersetzt sein können, n die Wertigkeit von M bedeutet und y jeder beliebige Wert zwischen 0 und 4 sein kann, aufweist und im wesentlichen ein RöntgenPulverspektrogramm gemäss Tabelle A hat (Zeolith E), in innige Berührung gebracht wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeolith E verwendet wird, in welchem ein wesentlicher Anteil der Kationen Magnesium-, Calcium- oder Zinkionen sind.