AT225159B - Verfahren zum zumindest teilweisen Abtrennung von Molekülen - Google Patents

Verfahren zum zumindest teilweisen Abtrennung von Molekülen

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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur zumindest teilweisen Abtrennung von Molekülen 
Das vorliegende Verfahren betrifft die Trennung von Molekülen, deren kritische Dimension kleiner ist als jene von n-Tripropylamin, aus einer Mischung mit Molekülen von grösserer kritischer Dimension oder kleinerer Polarität. 



   Der hier verwendete Ausdruck "kritische Dimension" kann definiert werden als die maximale Grösse des kleinsten Querschnittes vom zu adsorbierenden Molekül. Der Ausdruck kann auch definiert werden als der Durchmesser des kleinsten Zylinders, der einem Modell des zu adsorbierenden Moleküls entspricht, wenn man die genauest zugänglichen Werte von Bindungsabständen, Valenzwinkel und van der Waal'sRadien heranzieht. Daher werden Moleküle mit kritischen Dimensionen grösser als jene von n-Tripropylamin (etwa 9, 1 A) vom erfindungsgemäss verwendeten Zeolith L abgestossen, während jene mit kleineren kritischen Dimensionen adsorbiert werden. 



   Erfindungsgemäss wird bei diesem Verfahren zur Adsorption dieser Moleküle ein synthetischer,   kristalliner Zeolith (im folgenden als "Zeolith L" bezeichnet) verwendet, der in Werten der Molverhältnisse der Oxyde ausgedrückt, folgende Zusammensetzung aufweist :    
 EMI1.1 
 worin M wenigstens ein Kation, insbesondere der Gruppen I, II und III des Periodensystems, wie Kalium, Natrium, Lithium, Barium, Calcium, Cer, Magnesium, Strontium, Zink oder Wasserstoff oder Ammonium ist ; n bedeutet die Wertigkeit von M und y ist ein Wert von 0 bis 7. Vorzugsweise soll M =   (l-x) K O ;     : xNa O und   x soll 0 bis etwa 0, 75 sein. 



   Um den Zeolith L als Adsorbens gut verwenden zu können, sollte er wenigstens durch teilweise Dehydration aktiviert werden. Eine solche Aktivierung kann z. B. ausgeführt werden, indem man den Zeolith unter atmosphärischem oder reduziertem Druck auf etwa   350   C   erhitzt oder den Zeolith bei Raumtemperatur unter Vakuum hält. Im Gegensatz zu den gebräuchlichen Adsorbentien, wie Aktivkohle und Silikagel, die eine Adsorptionsselektivität aufweisen, die in erster Linie vom Siedepunkt oder der kritischen Temperatur des Adsorbates abhängt, zeigt der Zeolith L eine von der Grösse, der Gestalt, dem Grad der Ungesättigtheit, der Polarität und Polarisierbarkeit des zu adsorbierenden Moleküls abhängige Selektivität.

   Die grosse Selektivität des Zeolith L für polare, polarisierbare und ungesättigte Moleküle lässt ihn für die Trennung polarer von weniger polaren oder unpolaren Molekülen, polarisierbarer von weniger oder nicht polisierbaren Molekülen und ungesättigter von weniger oder nicht ungesättigten Molekülen besonders geeignet erscheinen. 



   Es ist zu bemerken, dass die Abstossungseigenschaften von Zeolith L ebenso wichtig wie seine Adsorptionseigenschaften sind. Die Zwischenkanäle des Zeoliths sind so beschaffen, dass sie an ihren engsten Stellen Moleküle mit grösseren kritischen Dimensionen als jenen von n-Tripropylamin nicht leicht eintreten lassen. 



   Eine weitere Eigenschaft des Zeolith L, die Anteil an seiner Verwendbarkeit hat, besteht darin, dass relativ grosse Mengen Adsorbat sowohl bei sehr niedrigen Drucken als auch Konzentrationen adsorbiert werden. Das neuartige Material der Erfindung kann daher als selektives Adsorbens in einer Anzahl von Gas- oder Flüssigkeitstrennverfahren verwendet werden, bei denen Adsorbentien im allgemeinen nicht verwendet werden. Die Anwendung von Zeolith L erlaubt auch einen wirksameren und ökonomischeren Betrieb von zahlreichen andern Verfahren, die jetzt andere Adsorbentien verwenden. Der Zeolith kann z. B. zur Entfernung von adsorbierbaren Verunreinigungen aus gasförmigen und flüssigen Mischungen oder zur Entfernung geringer Anteile aus solchen Mischungen verwendet werden.

   Proben der Kaliumform vom Zeolith L, die durch Dehydration bei etwa 350   C unter Vakuum aktiviert wurden, wurden zur Bestimmung ihrer Adsorptionseigenschaften geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse sind unten aus Tabelle A ersichtlich. Darüber hinaus wurden Proben von isomorphen Formen des Zeolith L mit ausgetauschten Ionen, nämlich   44%,   durch Ca ausgetauscht (CaL), 53% durch Na ausgetauscht   (Na2L), 39% durch   Mg 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 ausgetauscht (MgL), 25% durch Zn ausgetauscht (ZnL) und 73% durch Ba ausgetauscht (BaL) in ähnlicher Weise aktiviert und   geprüft.   Die Ergebnisse sind aus Tabelle B ersichtlich. Die Adsorptionseigenschaften der Zeolithproben wurden in einem McBain-Adsorptionssystem gemessen.

   Die Proben wurden in leichte, an Quarzfedern   aufgehängte,   Aluminiumgefässe gegeben. Sie wurden in situ aktiviert und das Testgas wurde dann dem System zugeführt. Die Gewichtszunahme des Adsorbens wurde durch die mit einem Kathetometer gemessene Ausdehnung der Federn bestimmt. In den Tabellen A und B ist der für jede Adsorption gegebene Druck jener des Adsorbates. Der   Ausdruck Gew.-% adsorbiert"bezieht   sich auf die Gew.-%-Zunahme des Adsorbens. 



   Tabelle A 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Adsorbat <SEP> Temperatur <SEP> C <SEP> Druck <SEP> mm <SEP> Hg <SEP> Gew.-% <SEP> adsorbiert
<tb> H20 <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 4,5 <SEP> 12, <SEP> 6
<tb> 20 <SEP> 20, <SEP> 0
<tb> 100 <SEP> 20 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> CO2 <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 6,9
<tb> 700 <SEP> 10, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> O2 <SEP> -196 <SEP> 0,10 <SEP> 6,0
<tb> 20 <SEP> 14,6
<tb> 120 <SEP> 20, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Argon-196 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 1 <SEP> 7,8
<tb> 180 <SEP> 20, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Benzol <SEP> 25 <SEP> 27 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 80 <SEP> 17,7
<tb> Thiophen <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 14, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 72 <SEP> 18,8
<tb> Krypton-183 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 1 <SEP> 20,0
<tb> 18 <SEP> 36, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> M-Xylol <SEP> 25 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 10,

   <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 8 <SEP> 16,9
<tb> p-Xylol <SEP> 25 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 7 <SEP> 18,6
<tb> Buten-l <SEP> 25 <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 7,4
<tb> 700 <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Iso-Butan <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 5,0
<tb> 700 <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> NH3 <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 6,8
<tb> 700 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> SO, <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> 15, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 18,1
<tb> 700 <SEP> 23, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Propan <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 3,4
<tb> 700 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> Propylen <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 5,6
<tb> 700 <SEP> 7,2
<tb> N2 <SEP> -78 <SEP> 700 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> -196 <SEP> 1 <SEP> 9,7
<tb> 100 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 700 <SEP> 17,

   <SEP> 9 <SEP> 
<tb> n-Pentan <SEP> 25 <SEP> 10 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 9,5
<tb> 400 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Adsorbat <SEP> Temperatur <SEP>   <SEP> C <SEP> Druck <SEP> mm <SEP> Hg <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> adsorbiert
<tb> Cyclohexan <SEP> 25 <SEP> 1 <SEP> 5,5
<tb> 10 <SEP> 8,6
<tb> 92 <SEP> 18,1
<tb> (C2F5)2NC3F7 <SEP> 25 <SEP> 0,2 <SEP> 13,0
<tb> (C3H7)3N <SEP> 25 <SEP> 3 <SEP> 10,2
<tb> (C4F9)3N <SEP> 25 <SEP> 0,07 <SEP> 2,5
<tb> 
 
 EMI3.2 
 
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> *Gew.-% <SEP> adsorbiert <SEP> von
<tb> Adsorbat <SEP> Temperatur <SEP>   <SEP> C <SEP> Druck <SEP> mm <SEP> Hg
<tb> CaL <SEP> Na, <SEP> L <SEP> MgL <SEP> ZnL <SEP> Bal
<tb> H20 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 16,0 <SEP> 17,5 <SEP> 16,0 <SEP> 13,3 <SEP> 14,3
<tb> NH3 <SEP> 25 <SEP> 700 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Cl,

   <SEP> 21 <SEP> 700 <SEP> 9, <SEP> 7 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> O2 <SEP> -183 <SEP> 700 <SEP> - <SEP> - <SEP> 13,1 <SEP> 9,5 <SEP> 11,8
<tb> Argon <SEP> 196 <SEP> 180 <SEP> 26, <SEP> 2---- <SEP> 
<tb> Argon <SEP> -183 <SEP> 700 <SEP> - <SEP> - <SEP> 13,6 <SEP> 8,0 <SEP> 12,6
<tb> Benzol <SEP> 25 <SEP> 80 <SEP> 19,0 <SEP> 22,4 <SEP> 8,2 <SEP> 4,1 <SEP> 7,0
<tb> Thiophen <SEP> 25 <SEP> 72 <SEP> 20,7 <SEP> - <SEP> 10,2 <SEP> 9,5 <SEP> 8,1
<tb> Krypton-183 <SEP> 18 <SEP> 43, <SEP> 8 <SEP> 47, <SEP> 7--- <SEP> 
<tb> m-Xylol <SEP> 25 <SEP> 8 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 21, <SEP> 1--- <SEP> 
<tb> p-Xylol <SEP> 25 <SEP> 7 <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 3--- <SEP> 
<tb> Buten-1 <SEP> 25 <SEP> 700 <SEP> 19, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Propan <SEP> 25 <SEP> 700 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> Propylen <SEP> 25 <SEP> 700 <SEP> 8,

   <SEP> 0 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Isobutan <SEP> 25 <SEP> 700 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> 
 * Die Stellen der Tabelle, die einen Querstrich aufweisen, bedeuten, dass der entsprechende Versuch nicht gemacht wurde.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur zumindest teilweisen Abtrennung von Molekülen, deren kritische Dimension kleiner ist als jene von n-Tripropylamin, aus einer Mischung mit Molekülen von grösserer kritischer Dimension oder kleinerer Polarität, beispielsweise zur Abtrennung von Wasser aus wasserhaltigen Mischungen, zur Abtrennung ungesättigter organischer Verbindungen von den entsprechenden gesättigten Verbindungen bzw. zur Abtrennung schwefelhältiger Verbindungen von entsprechenden schwefelfreien Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mit einem durch zumindest teilweise Entwässerung aktivierten kristallinen Zeolith, der in Werten der Molverhältnisse der Oxyde ausgedrückt, die Zusammensetzung EMI3.4 worin M wenigstens ein Kation, insbesondere aus den Gruppen I, II und III des Periodensystems bzw.
    ein Wasserstoff- oder Ammoniumion ist, n die Wertigkeit von M bedeutet und y ein beliebiger Wert von 0 EMI3.5 n in Berührung gebracht wird.
AT229060A 1958-01-28 1959-01-27 Verfahren zum zumindest teilweisen Abtrennung von Molekülen AT225159B (de)

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