DD278504A1

DD278504A1 - Verfahren zur entfernung von wasserstoff aus chlorgasgemischen

Info

Publication number: DD278504A1
Application number: DD32370988A
Authority: DD
Inventors: Claus Bode; Manfred Herklotz; Klaus-Peter Mertke; Volker Schmidt; Harald Specht
Original assignee: Chemieanlagenbaukombinat Leizi
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserstoffentfernung aus Chlorgasgemischen unmittelbar nach der Elektrolysezelle bzw. nach der Chlorkuehlung. Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass das Gasgemisch mit einem Feuchtegehalt von 0,5 bis 5 Vol.-% durch einen Raum mit einer fuer Wasserstoff durchlaessigen Wand bei einer Verweilzeit von 10 bis 30 Sekunden geleitet wird, wobei eine Druckdifferenz an dieser semipermeablen Wand zwischen 1 300 und 1 550 Torr anliegt, und ausserdem kann dem Gasgemisch Bewegungsenergie in Form von oszillierenden Druckunterschieden, die durch Pulsation oder Vibration erzeugt werden, zugefuehrt werden. Mit dem Verfahren kann die Wasserstoffentfernung aus Elektrolysechlor vor der Verfluessigung oekonomisch gestaltet werden, wobei eine technische Verwendung des Wasserstoffs moeglich ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Wass jrstoff aus Chlorgasgemischen, insbesondere technisches Elektrolysechlor, um bei der Chlorverflüssigung die Bildung explosibler Gasgeinische zu vermeiden und die technische Sicherheit der Chlorverflüssigungsanlagen zu erhöhen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Der im technischen Elektrolysechlor enthaltene Wasserstoff reichert sich bei der Chlorverflüssigung an. Die sicherheitstechnischen Vorschriften geben an, daß keine Explosionsgefahr des Gasgemisches besteht, wenn die Wasserstoffkonzentration unter4Vol.-% bleibt.

So wird in der DD-PS 123835 vorgeschlagen, daß eine Teilverflüssigung des Chlorgases bis zu einer Wasserstoffanreicherung von 4 Vol.-% erfolgt, dann der Wasserstoff aus dem Gasgemisch entfernt und danach das Chlorgas nahezu vollständig verflüssigt wird. Zur Entfernung des Wasserstoffs aus dem Restgas wird die Permeation vorgeschlagen, wobei das die erste Verflüssigungsstufe verlassende Restchlorgas unter Überdruck durch in einer Trennkammmer befindliche Rohre aus semipermeablem Material geleitet wird.

Es erweist sich jedoch als nachteilig, daß an dieser Stelle das Chlorgasgemisch bereits getrocknet ist und Verunreinigungen sich negativ auf die Wasserstoffdurchlässigkeit auswirken.

Überdie Umsetzung des Wasserstoffs in einem chlorhaltigen Gasgemisch, fotochemisch oder radiochemisch ausgelöst, gibt es zahlreiche Untersuchungen. So wurden u. a. in der DE-OS 1515735 eine strahlenchemische Anregung zur Chlorwasserstoffbildung beschrieben und in der DD-PS 235623 eine Wasserstoffumsetzung mittels fotochemischer Reaktionslösung in Rohrreaktoren dargestellt.

Alle technisch sinnvollen Verfahren orientieren erst einmal auf eine maximal mögliche Wasserstoff konzentration, was bei den apparativ aufwendigen Varianten der „explosionssicheren Bauweise" der zweiten Chlorverflüssigungsstufe am ausgeprägtesten ist. Hierbei wird die Wasserstoffumsetzung völlig vermieden.

In der DE-OS 3201337 wird auf eine fotochemische Akti\ rung eingegangen, bei der die Verschmutzung des Bestrahlungsfensters durch sich absetzenden Chlorstaub problematisch war, was jedoch auf die verfahrenstechnische Anordnung der Bestrahlungskammer hinter der Elektrolysezelle und den Einsatz von feuchtem Chlorgas zurückzuführen ist.

Ziel dar Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Wasserstoffentfernung aus Elektrolysechlor vor der Verflüssigung ökonomisch zu gestalten und eine technische Verwendung des abgetrennten Wasserstoffs zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wasserstoffentfernung aus Elektrolysechlor zu entwickeln, mit dem auf einfache Art und Weise die Abtrennung eines Hauptteiles des Wasserstoffs unmittelbar nach der Elektrolysezelle bzw. nach der Chlorkühlung vor der Chlorverflüssigung erreicht wird und die nachfolgenden Arbeitsstufen effektiver gestaltet werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gasgemisch mit einem HjO-Gehalt von Ο,ε bis 5,0Vol.-% durch einen Raum mit einer für Wasserstoff durchlässigen Wand geleitet wird. Dabei wird eine Druckdifferenz an dieser semipermeabler) Wand zwischen 1300 und 1550 Torr, vorzugsweise etwa 1500 Torr, angelegt und eine Verweilzeit zwischen 10 und 30 Sekunden eingestellt.

Der die semipermeable Wand durchdrungene Wasserstoff wird abgeführt, und anschließend wird das Gasgemisch einer an sich bekannten Chlorverflüssigung zugeführt.

Es ist zweckmäßig, das Gasgemisch in der ersten Stufe in mehrere Gasströme aufzuteilen und gleichzeitig oder nacheinander durch verschiedene Räume mit semipermeabler! Wänden zu leiten. Dabei können auch die Druckunterschiede an den semipermeablen Wänden der verschiedenen Räume der ersten Stufe unterschiedlich eingestellt sein.

Weiterhin zweckmäßig ist es, wenn die Durchströmung der Räume turbulent erfolgt.

Ebenso kann es vorteilhaft sein, in das Gasgemisch Bewegungsenergie in Form von oszillierenden Druckunterschieden, die durch Vibration oder Pulsation erzeugt werden, einzuleiten.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Das von der Elektrolysezelle kommende Chlorgas hat eine Zusammensetzung /on95,5Vol.-%CI₂,1,75Vol.-%CO₂,0,15Vol.-vLH,, 0,2Vol.-% CO, 2,34Vol.-% H₂O und 1,06Vol.-% Luft. Dieses Chlorgasgemisch wird mit einer Temperatur von 2O⁰C und einem Druck von 0,2 MPa einer Vorrichtung mit semipermeablen Trennwänden, welche wie ein Rohrbündelreaktor aufgebaut ist, zugeführt. An den von dem Chlorgasgemisch abgrenzenden Räumen ist ein Vakuum von 25 Torr angelegt.

Das Chlorgasgemisch durchströmt mit einem Durchsatz von 1250m³/h und einer Verweilzeit von 20 Sekunden die Vorrichtung

zur Abtrennung des Wasserstoffs. Ein ansrnsten übliches Tempern der Membrane ist bei dem eingesetzten Chlorgasgemisch nicht srforderlich.

Der die semipermeable Wand durchdrungene Wasserstoff von etwa 1,25m³/h wird kontinuierlich abgezogen, und das Chlorgasgemisch wird einer an sich bekannten Chlorverflüssigung zugeführt.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung von Wasserstoff aus Chlorgasgemischen, insbesondere Elektrolysechlor mit einem Wasserstoffgehalt von 0,1 bis 0,8 Vol.-%, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch mit einem Feuchtegehalt von 0,5 bis 5,0VoI.-% durch einen Raum mit einer für Wasserstoff durchlässigen Wand geleitet wird, wobei eine Druckdifferenz an dieser semipermeablen Wand zwischen 1 300 und 1 550 Torr, vorzugsweise etwa 1 500 Torr, anliegt un J eine Verweilzeit zwischen 10 und 30 Sekunden eingestellt wird, und daß der die semipermeable Wand 'durchdrungene Wasserstoff abgeführt wird, anschließend wird das Gasgemisch einer an sich bekannten Chlorverflüssigung zugeführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch in der ersten Stufe in mehrere Gasströme aufgeteilt und gleichzeitig oder nacheinander durch verschiedene Räume mit semipermeablen Wänden geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckunterschiede an den semipermeablen Wänden der verschiedenen Räume der ersten Stufe unterschiedlich sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmung der Räume turbulent erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gasgemisch Bewegungsenergie in Form von oszillierenden Druckunterschieden, die durch Vibration oder Pulsation erzeugt werden, eingeleitet wird.