DE19837845A1 - Auftrennung von SF6/N2-Gemischen und SF6/Luft-Gemischen - Google Patents

Auftrennung von SF6/N2-Gemischen und SF6/Luft-Gemischen

Info

Publication number
DE19837845A1
DE19837845A1 DE1998137845 DE19837845A DE19837845A1 DE 19837845 A1 DE19837845 A1 DE 19837845A1 DE 1998137845 DE1998137845 DE 1998137845 DE 19837845 A DE19837845 A DE 19837845A DE 19837845 A1 DE19837845 A1 DE 19837845A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane separation
separation stage
adsorber
content
stages
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1998137845
Other languages
English (en)
Other versions
DE19837845C2 (de
Inventor
Michael Pittroff
Thomas Schwarze
Heinz-Joachim Belt
Pierre Barthelemy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Solvay Fluor GmbH
Original Assignee
Solvay Fluor und Derivate GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Solvay Fluor und Derivate GmbH filed Critical Solvay Fluor und Derivate GmbH
Priority to DE1998137845 priority Critical patent/DE19837845C2/de
Priority to DE19910678A priority patent/DE19910678A1/de
Priority to CA002341246A priority patent/CA2341246A1/en
Priority to JP2000566001A priority patent/JP2002523208A/ja
Priority to DE59905861T priority patent/DE59905861D1/de
Priority to ES99945972T priority patent/ES2201770T3/es
Priority to AT99945972T priority patent/ATE242039T1/de
Priority to PCT/EP1999/005886 priority patent/WO2000010688A1/de
Priority to US09/763,185 priority patent/US6454837B1/en
Priority to EP99945972A priority patent/EP1105204B1/de
Publication of DE19837845A1 publication Critical patent/DE19837845A1/de
Priority to NO20010827A priority patent/NO317010B1/no
Application granted granted Critical
Publication of DE19837845C2 publication Critical patent/DE19837845C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/229Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106Silica or silicates
    • B01D2253/108Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106Silica or silicates
    • B01D2253/108Zeolites
    • B01D2253/1085Zeolites characterized by a silicon-aluminium ratio
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302Dimensions
    • B01D2253/308Pore size
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/10Nitrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/70Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702Hydrocarbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402Further details for adsorption processes and devices using two beds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

Gasgemische aus SF¶6¶ und N¶2¶, die beispielsweise als isolierendes Füllgas für Erdkabel verwendet worden sind und SF¶6¶/Luft-Gemische, die als Schutzgas beim Magnesium-Guß verwendet worden sind, können aufgespalten werden, wenn sie mit hydrophoben Zeolithen bestimmter Porengröße als selektives Adsorptionsmittel für Schwefelhexafluorid kontaktiert werden. Vorzugsweise wird das Gemisch zunächst einem Membrantrennverfahren unterworfen und das Permeat mit dem Adsorptionsmittel kontaktiert. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auf­ trennung von Gemischen, die Schwefelhexafluorid (SF6) und Stickstoff (N2) enthalten.
Gemische aus Schwefelhexafluorid und Stickstoff werden als isolierendes Füllgas für Erdkabel verwendet, siehe deut­ sches Gebrauchsmuster 297 20 507.2. Üblicherweise enthalten diese Gemische 5 bis 30 Vol.-% Schwefelhexafluorid, Rest auf 100 Vol.-% Stickstoff.
Gemische aus Schwefelhexafluorid und Luft werden verwen­ det als schützendes Gaspolster beim Gießen von Magnesium. In diesen Gemischen ist gewöhnlich SF6 in einer Menge von 0,05 bis 1 Vol.-% enthalten.
Es ist wünschenswert, diese Gemische nach ihrer Anwen­ dung mit dem Ziel der Wiederverwendung des SF6 aufzuarbeiten. Problematisch dabei ist, daß der Stickstoff einen wesentli­ chen Volumenanteil im Gasgemisch einnimmt und eine große Transportkapazität erfordert. Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung ist es, ein Verfahren zur Auftrennung der o. a. Gasgemi­ sche anzugeben, welches bei der Wiederverwendung des SF6 aus den Gemischen nur geringe Transportkapazität erfordert.
Eine weitere Aufgabe besteht in der Zurverfügungstellung einer geeigneten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Auftrennung von SF6/N2-Gemischen sieht vor, daß man das Gemisch mit hydropho­ ben Zeolithen mit einem SiO2/Al2O3-Verhältnis ("Modul") von mindestens 80 und einem Porendurchmesser von 4 bis 7 Å (0,4 bis 0,7 nm) kontaktiert, um bevorzugt SF6 zu adsorbieren. Der im wesentlichen SF6-freie Stickstoff bzw. die SF6-freie Luft kann in die Umwelt entlassen werden.
Diese einfache Art der Verfahrensdurchführung eignet sich besonders dann, wenn verhältnismäßig kleine Mengen an Gasgemisch aufgetrennt werden sollen oder wenn der SF6-Gehalt gering ist, z. B. unterhalb 5 Vol.-%. Es ist deshalb beson­ dert gut geeignet für die Gemische aus SF6 und Luft, die aus der Magnesium-Gießerei stammen und üblicherweise 0,05 bis 1 Vol.-% SF6 enthalten. Sofern hier noch zusätzlich Verunrei­ nigungen wie SO2F2, SO2 etc. enthalten sind, kann vorab eine Reinigung erfolgen, wie Waschen mit Wasser oder Lauge oder sorption mittels z. B. Al2O3.
Eine bevorzugte Ausführungsform betrifft die Aufarbei­ tung von SF6/N2-Gemischen, anhand derer die Erfindung weiter erläutert wird.
Sollen größere Mengen aufgetrennt werden oder ist der SF6-Gehalt größer, kann man das SF6/N2-Gemisch zunächst einer Tieftemperaturbehandlung unterwerfen. Vorzugsweise kühlt man das Gemisch auf eine Temperatur im Bereich von -70°C bis -110°C, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von -70°C bis -100°C ab. Es kondensiert dann SF6 aus, das nur noch einen geringen Anteil an N2 enthält. Außerdem verbleibt eine Gasphase, die überwiegend aus Stickstoff mit geringen Anteilen an SF6 enthält. Die auf diese Weise erhaltene Gas­ phase wird dann wie oben beschrieben absorptiv aufgetrennt, so daß im wesentlichen von SF6 freier Stickstoff erhalten wird und in die Umwelt entlassen werden kann. Das SF6 kann recycelt werden.
Eine alternative, bevorzugte Ausführungsform für größere Mengen Gasgemisch bzw. solche Gasgemische, die einen höheren Gehalt an SF6 aufweisen, wird im folgenden beschrieben. Diese Ausführungsform sieht die Kombination von Membrantrennverfah­ ren und Adsorption vor. Sie eignet sich sehr gut für Gemische aus SF6 und N2 beispielsweise aus Erdkabeln, welche einen SF6-Gehalt von 5 bis 30 Vol.-% aufweisen.
Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, daß man ein SF6/N2-Gemisch in mindestens einer Membrantrennstufe in ein Retentat mit erhöhtem Gehalt an SF6 und ein Permeat mit verringertem Gehalt an SF6 auftrennt und das Permeat zur weiteren Auftrennung in mindestens eine Ad­ sorptionsstufe mit den oben beschriebenen hydrophoben Zeoli­ then leitet. Bevorzugt ist es, zwei oder mehr Membrantrenn­ stufen und zwei oder mehr Adsorptionsstufen vorzusehen.
Der Druck auf der Eingangsseite der Membran bzw. der Membranen liegt üblicherweise höher als der Umgebungsdruck. Beispielsweise kann man das zu trennende Gasgemisch mit einem Druck von bis zu 20 bar aufgeben. Sofern man mehrere Membra­ nen vorsieht, ist vor jeder Membran ein Kompressor angeord­ net. Das Permeat hat beim Eintritt in die Adsorberstufe dann üblicherweise einen Druck, der in etwa dem Umgebungsdruck entspricht. Gewünschtenfalls kann man das Permeat vor dem Eintritt in die Adsorberstufe komprimieren. Dies ist aber nicht notwendig. Am einfachsten ist es, das Permeat mit dem Druck in die Adsorberstufe zu geben, wie es aus der Membran resultiert. Der Druck liegt dann üblicherweise bis hin zu 4 bar (abs.), vorzugsweise bis hin zu 2 bar (abs.).
Sofern man zwei Membrantrennstufen vorsieht, sieht man zweckmäßig folgende Führung der Gasströme vor: das zu tren­ nende Gemisch - beispielsweise ein Gemisch von Schwefel­ hexafluorid und Stickstoff mit 20 Vol.-% SF6 aus Erdkabeln - wird auf die erste Membran aufgegeben. Da die Membran Stick­ stoff bevorzugt passieren läßt, wird ein Permeat mit hohem Stickstoffanteil und niedrigem Schwefelhexafluoridanteil er­ halten. Das Permeat wird in den Adsorber eingeleitet, bzw. in den ersten Adsorber; das den ersten Adsorber verlassende Gas­ gemisch wird dann in einen zweiten, sodann gegebenenfalls in einen dritten etc. Adsorber eingeleitet. Experimentell wurde gefunden, daß bereits nach Passieren einer Membran und zwei, mit hydrophoben Zeolithen gefüllten Adsorbern ein Stickstoff mit weniger als 10 ppm SF6 erhalten wird. Das Retentat der ersten Membran wird in eine weitere Membran eingeleitet. Das aus dieser zweiten Membran resultierende Permeat wird in die erste Membran eingeleitet. Das Retentat aus der zweiten Mem­ bran stellt Schwefelhexafluorid mit geringen Mengen Stick­ stoff dar. Es kann nach Verflüssigung mit einem Kompressor sofort wiederverwendet werden oder unter weiterer Anreiche­ rung des Schwefelhexafluorids aufgearbeitet werden.
Das Verfahren kann bezüglich der Anzahl an Membranen und Adsorberstufen sehr flexibel durchgeführt werden. Je nachdem, wie weit die Abreicherung an SF6 erfolgen soll, sieht man ei­ ne, zwei oder noch mehr Adsorberstufen vor.
Die Anzahl der Membranen richtet sich danach, ob ein Gas mit hohem oder niedrigem SF6-Gehalt behandelt werden soll. Bei größerer Anzahl von Membranen ist der SF6-Gehalt im Per­ meat, das adsorptiv behandelt werden soll, geringer als bei Anwendung einer geringen Anzahl von Membranen. Der Adsorber kann dann entweder kleiner konstruiert werden, oder die Rege­ neration ist in längeren Intervallen nötig. Der apparative Aufwand kann allerdings höher sein (höhere Zahl an Kompresso­ ren).
Es wurde festgestellt, daß bereits ein oder zwei Mem­ brantrennstufen und ein oder zwei Adsorberstufen ausreichen, damit ein hochangereichertes Schwefelhexafluorid sowie ein Stickstoffgas mit allenfalls Spuren Schwefelhexafluorid er­ halten werden können.
Die Membran kann in üblicher Form vorliegen. Membranen in Form eines Bündels von Hohlfasern sind sehr gut geeignet. Das Membranmaterial kann beispielsweise aus Polysulfon, Po­ lyetherimid, Polypropylen, Celluloseacetat, Polyimid, Poly­ amid, Polyaramid oder Ethylcellulose gearbeitet sein, wie in der US-A 5,730,779 beschrieben. Andere brauchbare Membranen werden in der US-A 4,838,904 beschrieben.
Es wurde festgestellt, daß mit Zeolithen, die nicht dem erfindungsgemäßen Auswahlkriterium bezüglich Modul und Poren­ größe entsprechen, nur schlechtere oder gar keine Adsorption von Schwefelhexafluorid möglich ist, oder daß diese wesent­ lich unselektiver sind. Besonders vorteilhaft ist ein Poren­ durchmesser von 5 bis 6,5 Å (05, bis 0,65 nm).
Die Regenerierung der Adsorbenzien ist möglich, indem man den Druck absenkt (Druckwechseladsorption) und gegebenen­ falls Wärme auf die belegten Adsorbenzien einwirken läßt. Das freigesetzte Schwefelhexafluorid kann beispielsweise dem Feedstrom in die Membrantrennanlage zugeleitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch opti­ male Aufspaltung des SF6/N2-Gemisches bzw. SF6/Luft-Gemischen aus. Der gereinigte Stickstoff bzw. die gereinigte Luft kann unbedenklich in die Umwelt entlassen werden. Das rückge­ wonnene Schwefelhexafluorid kann entweder sofort oder nach weiterer Aufreinigung - gegebenenfalls verflüssigt - wieder­ verwendet werden. Die im erfindungsgemäßen anzuwendende Vor­ richtung kann mobil ausgeführt sein. In diesem Fall kann das Gasgemisch, das beispielsweise aus Erdkabeln stammt, an Ort und Stelle aufgetrennt werden.
Zur Erfindung gehört auch eine Vorrichtung. Diese Vor­ richtung zur Trennung von Schwefelhexafluorid/Stickstoff- oder SF6/Luft-Gemischen umfaßt eine, zwei, drei oder mehr Membrantrennstufen mit für Stickstoff oder Luft bevorzugt durchlässigen Membranen und ein, zwei, oder mehr Adsorber mit einer Schüttung von Zeolithen mit einem Siliciumdi­ oxid/Aluminiumoxid-Verhältnis (Modul) von mindestens 80 und einem Porendurchmesser von 4 bis 7 Å (0,4 bis 0,7 nm). In be­ zug auf die Zahl der Membran- und Adsorberstufen gilt das oben Gesagte. Vor jeder Membranstufe ist ein Kompressor ange­ ordnet. Eine bevorzugte Vorrichtung weist zwei Membrantrenn­ stufen und zwei Adsorberstufen auf. Sie umfaßt weiterhin eine Zuführungsleitung für das aufzutrennende Gasgemisch, die mit dem Eingang in die erste Membrantrennstufe verbunden ist, ei­ ne Verbindungsleitung zwischen erster und zweiter Membran­ trennstufe, die zur Einleitung des Retentats aus der ersten Membrantrennstufe in die zweite Membrantrennstufe vorgesehen ist, eine Verbindungsleitung zwischen zweiter und erster Mem­ brantrennstufe, die zur Einleitung des Permeats der zweiten Membrantrennstufe in die erste Membrantrennstufe vorgesehen ist, eine Abnahmeleitung für das Retentat aus der zweiten Membrantrennstufe, von welcher Retentat mit hohem SF6-Gehalt abgenommen werden kann, eine Zuführungsleitung für das Per­ meat der ersten Membrantrennstufe in den ersten Adsorber, ei­ ne Zuführungsleitung für das den ersten Adsorber verlassende Gas in den zweiten Adsorber und eine Abnahmeleitung aus dem zweiten Adsorber für das im wesentlichen SF6-freie Stick­ stoffgas (bzw. die SF6-freie Luft).
Eine weitere bevorzugte Vorrichtung umfaßt drei Membran­ trennstufen. Sie unterscheidet sich von der vorstehend be­ schriebenen Vorrichtung dadurch, daß eine dritte Membran­ trennstufe vorgesehen ist, die folgendermaßen mit den anderen Membrantrennstufen verbunden ist: das Retentat der 2. Mem­ brantrennstufe wird in die 1. Membrantrennstufe rückgeführt, das Permeat der 3. Membrantrennstufe in den oder die Adsor­ ber. Das Permeat der 2. Membrantrennstufe wird in die 3 Mem­ brantrennstufe eingeleitet.
Je nach Adsorberkapazität und Zahl der Membrantrennstu­ fen kann auch lediglich eine Adsorberstufe vorgesehen sein. Zwei Adsorberstufen oder mehr sind vorteilhaft, da sie konti­ nuierliche Arbeitsweise gestatten, sofern sie parallel ge­ schaltet sind.
Die Vorrichtung kann in mobiler Form angeordnet sein, beispielsweise aufgebaut auf der Ladefläche eines Kraftfahr­ zeuges (z. B. Lkw). Dann kann das erfindungsgemäße Verfahren an Ort und Stelle durchgeführt werden.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 weiter erläutert. Verwendet wurde eine Anlage mit zwei Membrantrennstufen und zwei hintereinandergeschalteten Adsorbern. Diese Anlage ist sehr kompakt (Raumbedarf: 30-Fuß-Container) und eignet sich zum Aufbau auf der Ladefläche beispielsweise eines Lkw. Der Einfachheit halber sind die Kompressoren vor jeder Membran weggelassen.
Die verwendeten Membranen waren vom Hohlfasertyp, Her­ steller: Aga-Gas, Typ AVIRTM. Verwendet wurde "Wessalith® DAZ F20" der Firma Degussa. Es handelt sich um einen Zeolithen vom Pentasil-Typ, der einer Dealuminierung unterworfen wurde, um das Al2O3 im Gitter durch SiO2 zu ersetzen und auf diese Weise das Modul zu erhöhen. Diese Art der Modifizierung wird auch bei anderen zeolithen angewendet, um Al2O3 im Zeolithen durch SiO2 zu ersetzen. Eine Methode sieht hierzu vor, den Zeolithen mit SiCl4 zu kontaktieren, siehe auch W. Otten, E. Gail und T. Frey, Chem.-Ing.-Tech. 64 (1992), Nr. 10, Sei­ ten 915-925, insbesondere Seiten 915-916.
Der verwendete Zeolith "Wessalith® DAZ F20" besitzt ein Modul von über 1.000, eine Porenweite von 0,6 nm und eine Partikelgröße von 2 mm. 500 g dieses Adsorbens wurden einge­ setzt.
Durch Vermischen von Stickstoff und Schwefelhexafluorid wurde ein Gasgemisch mit 20 Vol.-% SF6 und 80 Vol.-% N2 er­ zeugt, die einem beispielsweise in Erdkabeln verwendeten Gas­ gemisch entspricht. Das Gasgemisch mie einem Druck von 13 bar (abs.) wurde über die Leitung 1 in die erste Membrantrenn­ stufe 2 eingeleitet (1 m3/h). Das die erste Membrantrennstufe verlassende Permeat enthielt 97 Vol.-% Stickstoff und 3 Vol.-% Schwefelhexafluorid und bei etwa Umgebungsdruck wurde über die Leitung 8 in den ersten Adsorber 9 und das den Adsorber verlassende Gasgemisch über die Leitung 10 in den zweiten Ad­ sorber 11 eingeleitet. Über die Leitung 12 wurde ein Gas ab­ genommen, welches weniger als 10 ppm Schwefelhexafluorid ent­ hielt.
Das Retentat der ersten Membrantrennstufe enthielt 50 Vol.-% Stickstoff und 50 Vol.-% Schwefelhexafluorid und wurde nach Verdichtung auf 13 bar über die Leitung 3 in die zweite Membrantrennstufe 4 eingeleitet. Das Permeat aus der zweiten Membrantrennstufe enthielt 81 Vol.-% Stickstoff und 19 Vol.-% Schwefelhexafluorid und wurde über die Leitung 5 in die erste Membrantrennstufe rückgeführt. Das Retentat der zweiten Membrantrennstufe enthielt 95 Vol.-% Schwefelhexa­ fluorid und 5 Vol.-% Stickstoff. Es wurde über die Leitung 6 in einen Vorratsbehälter 7 eingeleitet. Dieses Produkt ist so rein, daß es unmittelbar zur Wiederverwendung des SF6 verwen­ det werden kann. Gewünschtenfalls kann es aber auch weiter aufgereinigt werden.
Beispiel 1 wurde wiederholt, diesmal mit 3 Membranen. Das die 3. Membran verlassende Permeat wies noch 1 Vol.-% SF6 auf, bevor es in die Adsorber geführt wurde. Entsprechend länger sind die Intervalle bis zur Regeneration.
Beispiele 2 bis 13
12 Zeolithe wurden auf ihre Eignung als Adsorbenzien zur Trennung von SF6/N2-Gemischen untersucht. Ein SF6/N2-Gemisch mit etwa 1 Vol.-% SF6 wurde über 2 in Reihe geschaltete Ad­ sorber geleitet, die eine Schüttung von 500 ml des jeweiligen Adsorbens enthielten. Das Gemisch wurde durchgeleitet, bis etwa 10 g an SF6 durchgeleitet waren. Das den 2. Adsorber verlassende Gemisch wurde gaschromatographisch untersucht und die SF6-Konzentration bestimmt. Die 1. Versuchsreihe wurde bei Umgebungsdruck (1 bar) durchgeführt.
In der folgenden Tabelle sind die untersuchten Adsorben­ zien, ihre Charakteristika und eine Bewertung ihrer Adsorp­ tionsleistung zusammengestellt.
** Hersteller:
Nr. 1, Nr. 4: Degussa AG;
Nr. 5: Bayer AG, Leverkusen;
Nr. 3, Nr. 7, Nr. 8: Chemie Uetikon GmbH, Uetikon (Schweiz);
Nr. 2: Sued-Chemie, München;
Nr. 6: W. R. Grace, Nd. Worms;
Nr. 9: Solvay; Nr. 10: UOP, Nd. Erkrath;
Nr. 11: Atochem Deutschland, Nd. Düsseldorf;
Nr. 12: Zeoline, Engis (Belgien)
1) Adsorber 1, gemessen nach 5 min.
2) Adsorber 2, gemessen nach 10 min.
Die Tabelle zeigt, daß Zeolithe mit einem Modul <80 und einer Porenweite von 4 bis 7 nm bereits bei Umgebungsdruck gute Ad­ sorptionsleistung zeigen.
Beobachtet wurde, daß bei den für das erfindungsgemäße Ver­ fahren geeigneten Adsorbenzien die Adsorption von SF6 verbes­ sert wird, die Adsorption von N2 jedoch verringert wird, wenn der Druck erhöht wird; die Selektivität nimmt also zu. Aller­ dings ist ein höherer apparativer Aufwand notwendig.
Die Beispiele 1-3 und 5 wurden wiederholt bei einem Druck von 2, 3 und 4 bar. Der feinteilige Zeolith (Partikelgröße im Mikrometerbereich) des Beispiels 3 zeigte bereits bei 1 bar so gute Werte, daß sie beim Arbeiten unter Druck nicht mehr verbessert wurden. Die anderen Zeolithe zeigten eine Verbes­ serung der Adsorption.
Weitere Tests bei einer SF6-Konzentration von 2 und 4 Vol.-% ergaben, daß auch hier der feinteilige Zeolith aus Beispiel 3 die besten Ergebnisse lieferte.

Claims (13)

1. Verfahren zur Auftrennung von SF6/N2-Gemischen oder SF6/Luft-Gemischen, wobei man das Gemisch in mindestens einer Adsorptionsstufe mit hydrophoben Zeolithen mit einem SiO2/Al2O3-Verhältnis von mindestens 80 und einem Porendurch­ messer von 4 bis 7 Å (0,4 bis 0,7 nm) kontaktiert, um SF6 be­ vorzugt zu adsorbieren und an SF6 verarmtes N2 oder Luft zu gewinnen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man hydrophoben Zeolith mit einem Porendurchmesser von 5 bis 6,5 Å (0,5 bis 0,65 nm) verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man feinteiligen hydrophoben Zeolith verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Adsorption bei einem Druck von maximal 5 atm (abs.) durchführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch zunächst in mindestens einer Membran­ trennstufe in ein Retentat mit erhöhtem Gehalt an SF6 und ein Permeat mit verringertem Gehalt an SF6 auftrennt und das Per­ meat zur weiteren Auftrennung in mindestens einer Adsorpti­ onsstufe mit hydrophobem Zeolith mit einem SiO2/Al2O3-Ver­ hältnis von mindestens 80 und einem Porendurchmesser von 4 bis 7 Å (0,4 bis 0,7 nm) kontaktiert, um SF6 bevorzugt zu ad­ sorbieren.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man von SF6/N2-Gemisch mit einem SF6-Gehalt von 5 bis 30 Vol.-% oder einem SF6/Luft-Gemisch von 0,05 bis 2% ausgeht.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man zwei oder mehr Membrantrennstufen und zwei oder mehr Adsorptionsstufen vorsieht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Membrantrennstufen vorsieht, das Retentat der ersten Membrantrennstufe der zweiten Membrantrennstufe zu­ führt, um aus der zweiten Membranstrennstufe als Retentat ein Gemisch mit erhöhtem SF6-Gehalt zu gewinnen, man das Permeat der zweiten Membrantrennstufe mit erhöhtem N2-Gehalt oder Luft-Gehalt in die erste Membrantrennstufe rückführt und man das Permeat der ersten Membrantrennstufe mit hohem N2-Gehalt oder Luft-Gehalt einer, zwei oder mehr Adsorberstufen zu­ führt, um N2 oder Luft mit stark abgereichertem SF6-Gehalt zu gewinnen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Adsorberstufen vorsieht, um bei Umgebungsdruck N2 oder Luft mit weniger als 10 ppm SF6 zu gewinnen.
10. Vorrichtung zur Trennung von SF6/N2-Gemischen, umfas­ send 1, 2, 3 oder mehr Membrantrennstufen mit für N2 bevor­ zugt durchlässigen Membranen und 1, 2 oder mehr Adsorber mit einer Schüttung von Zeolithen mit einem SiO2/Al2O3-Verhältnis von mindestens 80 und einem Porendurchmesser von 4 bis 7 Å (0,4 bis 0,7 nm).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10 mit 2 Membrantrennstufen und 2 Adsorberstufen, umfassend eine Zuführungsleitung für das aufzutrennende Gasgemisch in die erste Membrantrennstufe, eine Verbindungsleitung für das Retentat zur Einleitung in die zweite Membrantrennstufe, eine Verbindungsleitung zwi­ schen zweiter und erster Membrantrennstufe zur Einleitung des Permeats der zweiten Membrantrennstufe in die erste Membran­ trennstufe, eine Abnahmeleitung für das Retentat aus der zweiten Membrantrennstufe mit hohem SF6-Gehalt, eine Zufüh­ rungsleitung für das Permeat der ersten Membrantrennstufe in den ersten Adsorber, eine Zuführungsleitung für das den er­ sten Adsorber verlassende Gas in den zweiten Adsorber und eine Abnahmeleitung aus dem zweiten Adsorber für das im we­ sentlichen SF6-freie N2-Gas.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, umfassend eine dritte Membrantrennstufe mit einer Verbindungsleitung für das Per­ meat der dritten Stufe in den Adsorber und eine Verbindungs­ leitung zur Einleitung des Retentats der dritten Stufe in die erste Membrantrennstufe und einer Verbindung zur Einleitung des Permeats der zweiten Membrantrennstufe in die dritte Mem­ brantrennstufe.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12 in mo­ biler Form, beispielsweise aufgebaut auf einem Kraftfahrzeug.
DE1998137845 1998-08-20 1998-08-20 Auftrennung von SF6/N2-Gemischen und SF6/Luft-Gemischen Expired - Fee Related DE19837845C2 (de)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998137845 DE19837845C2 (de) 1998-08-20 1998-08-20 Auftrennung von SF6/N2-Gemischen und SF6/Luft-Gemischen
DE19910678A DE19910678A1 (de) 1998-08-20 1999-03-11 Verfahren zur Reinigung von SF¶6¶-kontaminierten Gasen
EP99945972A EP1105204B1 (de) 1998-08-20 1999-08-11 Auftrennung von sf 6 enthaltenden gasen
DE59905861T DE59905861D1 (de) 1998-08-20 1999-08-11 Auftrennung von sf 6 enthaltenden gasen
ES99945972T ES2201770T3 (es) 1998-08-20 1999-08-11 Separacion de gases que contienen sf6.
AT99945972T ATE242039T1 (de) 1998-08-20 1999-08-11 Auftrennung von sf 6 enthaltenden gasen
CA002341246A CA2341246A1 (en) 1998-08-20 1999-08-11 Separation of gases containing sf6
US09/763,185 US6454837B1 (en) 1998-08-20 1999-08-11 Separation of gases containing SF6
JP2000566001A JP2002523208A (ja) 1998-08-20 1999-08-11 Sf6を含有するガスの分離法
PCT/EP1999/005886 WO2000010688A1 (de) 1998-08-20 1999-08-11 Auftrennung von sf6 enthaltenden gasen
NO20010827A NO317010B1 (no) 1998-08-20 2001-02-19 Fremgangsmate og innretning for separasjon av SF<N>6</N>-holdige gasser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998137845 DE19837845C2 (de) 1998-08-20 1998-08-20 Auftrennung von SF6/N2-Gemischen und SF6/Luft-Gemischen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19837845A1 true DE19837845A1 (de) 2000-02-24
DE19837845C2 DE19837845C2 (de) 2002-09-12

Family

ID=7878179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1998137845 Expired - Fee Related DE19837845C2 (de) 1998-08-20 1998-08-20 Auftrennung von SF6/N2-Gemischen und SF6/Luft-Gemischen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19837845C2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1175933A1 (de) * 2000-07-26 2002-01-30 Organo Corporation Vorrichtung zur Gastrennung
WO2005030366A1 (de) * 2003-09-26 2005-04-07 Solvay Fluor Gmbh Verfahren zur reinigung von schwefelhexafluorid-gasgemischen mittels photolyse
EP2957333A1 (de) * 2014-06-20 2015-12-23 Korea Institute of Science and Technology Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung von Gas

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018212581A1 (de) 2018-07-27 2020-01-30 Siemens Aktiengesellschaft Elektrisches Schaltgerät

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5720797A (en) * 1996-12-18 1998-02-24 Alliedsignal Inc. Process for recovering sulfur hexafluoride
US5730779A (en) * 1996-10-31 1998-03-24 Air Products And Chemicals, Inc. Fluorochemical recovery and recycle using membranes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5730779A (en) * 1996-10-31 1998-03-24 Air Products And Chemicals, Inc. Fluorochemical recovery and recycle using membranes
US5720797A (en) * 1996-12-18 1998-02-24 Alliedsignal Inc. Process for recovering sulfur hexafluoride

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Verfahrenstechnik 29(1995) No. 4, S. 16-18 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1175933A1 (de) * 2000-07-26 2002-01-30 Organo Corporation Vorrichtung zur Gastrennung
US6551387B2 (en) 2000-07-26 2003-04-22 Organo Corporation Gas separation apparatus
WO2005030366A1 (de) * 2003-09-26 2005-04-07 Solvay Fluor Gmbh Verfahren zur reinigung von schwefelhexafluorid-gasgemischen mittels photolyse
EP2957333A1 (de) * 2014-06-20 2015-12-23 Korea Institute of Science and Technology Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung von Gas

Also Published As

Publication number Publication date
DE19837845C2 (de) 2002-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60203551T3 (de) Herstellung von hochreinem Sauerstoff durch Druckwechseladsorption
DE60217429T3 (de) Verfahren zur Verminderung des Kohlendioxidgehaltes in einer Gasmischung
EP1105204B1 (de) Auftrennung von sf 6 enthaltenden gasen
DE60221619T2 (de) Verfahren zur Reinigung von Synthesegas
EP0072496B1 (de) Verfahren zur adsorptiven Zerlegung eines Gasgemisches
EP0012986B1 (de) Verfahren zum Abtrennen und Gewinnen gasförmiger Komponenten aus einem Gasgemisch durch physikalische Wäsche
EP0083433B1 (de) Adsorptionsverfahren zur Trennung von Kohlenwasserstoffen
EP0146124B1 (de) Druckwechseladsorptionsverfahren
DE2218799A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Gemischen, insbesondere Gasgemischen
DE1419704A1 (de) Verfahren zur Entfernung geringer Mengen gasfoermiger Verunreinigungen aus Gasen
DE10297150T5 (de) Adsorbens zum Abtrennen von Stickstoff aus einem gemischten Gas aus Sauerstoff und Stickstoff und Stickstoff-Herstellungsverfahren mit dessen Verwendung
EP0078966A2 (de) Molekularsieb-Zeolith für die Gewinnung von Wasserstoff mit der Druckwechsel-Adsorptions-Technik
DE69720772T2 (de) Verfahren zur gewinnung von schwefelhexafluorid
DE2724763A1 (de) Verfahren zum reinigen und zerlegen eines gasgemisches
EP0212494B1 (de) Druckwechseladsorptionsverfahren
EP1181087B1 (de) Sf6-abtrennung aus isoliergasen aus gasisolierten leitungen
DE2624346C2 (de)
DE3214771A1 (de) Verfahren zur gewinnung von edelgasen mit kleinen atomdurchmessern, insbesondere helium, aus sauerstoff und/oder stickstoff enthaltenden gasgemischen
DE60307986T2 (de) Behandlung von wasserstoff/kohlenwasserstoff mischungen mit bei hohem druck regenerierten adsorptionmitteln
DE19837845C2 (de) Auftrennung von SF6/N2-Gemischen und SF6/Luft-Gemischen
DE60009186T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung und Kryogen-Trennung von Luft ohne Vorkühlung
WO2001062366A1 (de) Auftrennung von sf6 enthaltenden gasen
WO2001058569A1 (de) Verfahren zur rückgewinnung und/oder abtrennung von schwefeloxifluoriden aus gasgemischen
DE2337754A1 (de) Fraktionierung von gasmischungen
WO2004014526A1 (de) Verfahren zur auftrennung von gasgemischen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 19910678

Format of ref document f/p: P

AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 19910678

Format of ref document f/p: P

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: SOLVAY FLUOR GMBH, 30173 HANNOVER, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee