DD278504A1

DD278504A1 - METHOD FOR REMOVING HYDROGEN FROM CHLORINEGAS MIXTURES

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.The invention relates to a process for the removal of hydrogen from chlorine gas mixtures immediately after the electrolysis cell or after the chlorine cooling. Features of the invention are that the gas mixture is passed with a moisture content of 0.5 to 5 vol .-% through a space with a permeable to hydrogen wall at a residence time of 10 to 30 seconds, with a pressure difference at this semipermeable wall between In addition, the gas mixture can be supplied with kinetic energy in the form of oscillating pressure differences, which are generated by pulsation or vibration. With the method, the hydrogen removal from electrolysis chlorine before the liquefaction can be made economical, with a technical use of hydrogen is possible.

Description

Field of application of the invention

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.The invention relates to a method for removing hydrogen from chlorine gas mixtures, in particular technical electrolysis chlorine, in order to avoid the formation of explosive gas gases in the liquefaction of chlorine and to increase the technical safety of the chlorine liquefaction plants.

Characteristic of the known technical solutions

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.The hydrogen contained in the technical electrolysis chlorine accumulates in the liquefaction of chlorine. The safety regulations state that there is no risk of explosion of the gas mixture if the hydrogen concentration remains below 4% by volume.

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.Thus, it is proposed in DD-PS 123835 that a partial liquefaction of the chlorine gas takes place up to a hydrogen enrichment of 4 vol .-%, then the hydrogen is removed from the gas mixture and then the chlorine gas is almost completely liquefied. To remove the hydrogen from the residual gas, the permeation is proposed, wherein the residual chlorine gas leaving the first liquefaction stage is passed under pressure through pipes of semipermeable material located in a separation chamber.

Es erweist sich jedoch als nachteilig, daß an dieser Stelle das Chlorgasgemisch bereits getrocknet ist und Verunreinigungen sich negativ auf die Wasserstoffdurchlässigkeit auswirken.However, it proves to be disadvantageous that at this point the chlorine gas mixture is already dried and impurities have a negative effect on the hydrogen permeability.

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.The reaction of hydrogen in a chlorine-containing gas mixture, photochemically or radiochemically triggered, there are numerous studies. So u. a. in DE-OS 1515735 describes a radiation-chemical excitation for hydrogen chloride formation and in DD-PS 235623 a hydrogen conversion by means of photochemical reaction solution in tubular reactors.

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.All technically sensible methods are geared to a maximum possible hydrogen concentration, which is most pronounced in the equipment-intensive variants of the "explosion-proof design" of the second chlorine liquefaction stage, whereby hydrogen conversion is completely avoided.

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.In DE-OS 3201337 a photochemical Acti \ tion is received, in which the contamination of the irradiation window by settling chlorine dust was problematic, but this is due to the procedural arrangement of the irradiation chamber behind the electrolysis cell and the use of moist chlorine gas.

Aim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Wasserstoffentfernung aus Elektrolysechlor vor der Verflüssigung ökonomisch zu gestalten und eine technische Verwendung des abgetrennten Wasserstoffs zu ermöglichen.The aim of the invention is to make the hydrogen removal from electrolysis before the liquefaction economically and to allow a technical use of the separated hydrogen.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to develop a method for hydrogen removal from electrolysis, with the separation of a major part of the hydrogen is achieved in a simple manner immediately after the electrolysis cell or after the chlorine cooling before the liquefaction of chlorine and the subsequent stages are made more effective can.

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.According to the invention the object is achieved in that the gas mixture is passed with a HjO content of Ο, ε to 5.0Vol .-% through a space with a hydrogen-permeable wall. In this case, a pressure difference is applied to this semipermeable wall between 1300 and 1550 Torr, preferably about 1500 Torr, and a residence time of between 10 and 30 seconds is set.

Der die semipermeable Wand durchdrungene Wasserstoff wird abgeführt, und anschließend wird das Gasgemisch einer an sich bekannten Chlorverflüssigung zugeführt.The hydrogen permeated through the semipermeable wall is removed, and then the gas mixture is fed to a chlorine liquefaction known per se.

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.It is expedient to divide the gas mixture in the first stage into several gas streams and simultaneously or successively through different rooms with semipermeable! To guide walls. In this case, the pressure differences on the semipermeable walls of the different rooms of the first stage can be set differently.

Weiterhin zweckmäßig ist es, wenn die Durchströmung der Räume turbulent erfolgt.It is also expedient if the flow through the rooms is turbulent.

Ebenso kann es vorteilhaft sein, in das Gasgemisch Bewegungsenergie in Form von oszillierenden Druckunterschieden, die durch Vibration oder Pulsation erzeugt werden, einzuleiten.It may also be advantageous to introduce into the gas mixture kinetic energy in the form of oscillating pressure differences, which are generated by vibration or pulsation.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

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.The light coming from the electrolysis cell, chlorine gas has a composition /on95,5Vol.-%CI _2, 1,75Vol .-% CO _2, 0,15Vol.-VLH 0,2Vol ,, .-% CO, 2,34Vol .-% H ₂ O and 1.06 vol.% Air. This chlorine gas mixture is at a temperature of 2O ⁰ C and a pressure of 0.2 MPa a device with semipermeable partitions, which is constructed as a tube bundle reactor supplied. At the delimiting of the chlorine gas mixture spaces a vacuum of 25 Torr is applied.

Das Chlorgasgemisch durchströmt mit einem Durchsatz von 1250m³/h und einer Verweilzeit von 20 Sekunden die VorrichtungThe chlorine gas mixture flows through the device at a throughput of 1250 m ³ / h and a residence time of 20 seconds

zur Abtrennung des Wasserstoffs. Ein ansrnsten übliches Tempern der Membrane ist bei dem eingesetzten Chlorgasgemisch nicht srforderlich.for the separation of the hydrogen. An ansnnsten usual tempering of the membrane is not required in the chlorine gas mixture used.

Der die semipermeable Wand durchdrungene Wasserstoff von etwa 1,25m³/h wird kontinuierlich abgezogen, und das Chlorgasgemisch wird einer an sich bekannten Chlorverflüssigung zugeführt.The hydrogen permeating the semipermeable wall of about 1.25 m ³ / h is withdrawn continuously, and the chlorine gas mixture is fed to a known chlorine liquefaction.

Claims

1. A process for the removal of hydrogen from chlorine gas mixtures, in particular electrolytic chlorine having a hydrogen content of 0.1 to 0.8 vol .-%, characterized in that the gas mixture having a moisture content of 0.5 to 5.0VoI .-% by a Room is passed with a wall permeable to hydrogen, wherein a pressure difference at this semipermeable wall between 1 300 and 1 550 Torr, preferably about 1 500 Torr, is applied and J a residence time between 10 and 30 seconds is set, and that the semipermeable wall 'Passed hydrogen is removed, then the gas mixture is fed to a known chlorine liquefaction.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas mixture is divided in the first stage into several gas streams and passed simultaneously or sequentially through different rooms with semi-permeable walls.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the pressure differences at the semipermeable walls of the different rooms of the first stage are different.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the flow through the rooms is turbulent.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that in the gas mixture kinetic energy in the form of oscillating pressure differences, which are generated by vibration or pulsation, is initiated.