DE3035483A1

DE3035483A1 - Verfahren zur herstellung von oberflaechlich hydrophilisierten fuellkoerpern fuer anlagen zum zwischenphasigen massen-und/oder waermeaustausch

Info

Publication number: DE3035483A1
Application number: DE19803035483
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl.-Ing. &Scaron;ulc; Petr Bene&scaron;; Zd&ecaron;nek Dipl.-Ing. K&rcaron;ivsky; Vàclav Dipl.-Ing. Línek; Artur Dipl.-Ing. Praha Stoy; Miroslav Ustí nad Labem Strnad
Original assignee: Vysoka Skola Chemicko Technologicka V Praze
Current assignee: Vysoka Skola Chemicko Technologicka V Praze
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE3035483C2; GB2060653B; JPS5695320A; JPS6249095B2; IT8025042A0; GB2060653A; CS210175B1; CA1157001A; FR2467619B1; IT1133638B; FR2467619A1

Description

SCHIFF ν. FDNER STREHL SCHDBEL-HOPF EBBINSHAUS FINCK

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von oberflächlich hydrophilisierten Fällkörpern für Anlagen zum zwischenphasigen Massen- und/oder Wärmeaustausch unter Einwirkung von gasförmigem Schwefeltrioxid, wie beispielsweise von wasserbenetzbaren Füllkörpern für Absorption, Extraktionskolonnen, Kühltürmen u.a. Anlagen.

Durch den tschechoslowakischen Urheberschein Nr. 169 054 sind Füllkörper für Massen- und Wärmeaustauschanlagen bekannt, welche aus thermoplastischen Materialien von im wesentlichen hydriphobem Charakter wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid u.a. hergestellt sind und deren Oberfläche mit einer kohärenten dünnen Schicht von einem anderen, im Wasser quellbaren Polymerisat bedeckt ist. Bei solchen Füllkörpern wird ihre Oberfläche besser ausgenützt, da einerseits ein größerer Oberflächenbereich mit herabfließendem Film der wässrigen Flüssigkeitsphase als bei konventionellen Füllkörpern aus hydrophoben Plastmaterialien bedeckt ist, andererseits, da die hydrodynamischen Verhältnisse des Filmflusses dabei günstiger werden. Daraus folgt, daß sich im Vergleich mit formgemäß ähnlichen Füllkörpern aus hydrophoben Kunststoffmaterialien die aktive Zwischenphasenfläche, wo der Massen- und/oder Wärmeaustausch stattfindet, beiläufig verdoppelt oder - in anderen Worten - daß die Höhe der betreffenden Anlage bei gleicher Leistung auf etwa eine Hälfte herabgesetzt werden kann.

Die Füllkörper aus Kunststoffen mit einer hydrophilen Oberflächenschicht werden vorzugsweise so vorbereitet, daß die hydrophobe Füllkörperoberfläche einer geeigneten chemischen Reaktion - z.B. Sulfonierung oder Oxydierung - unterworfen wird. Eine solche Reaktion und ihre Bedingungen sind dabei so

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zu wählen, daß auf der Füllkörperoberfläche eine kohärente widerstandsfähige Schicht eines hydrophilen wasserquelltaren, jedoch unlöslichen Polymerisats entsteht. Da die meisten Hydrophilisierreaktionen - wenn über einen bestimmten Konversionsgrad hinausgeführt - bis zu wasserlöslichen Produkten führen und da zwischen der ungequollenen hydrophoben und der gequollenen hydrophilen Schicht eine tangentiale, Abschälen der hydrophilen Schicht verursachende Spannung entsteht, sind die Reaktionsverhältnisse erheblich beschränkt. Die Hydrophilisierreaktion ist in der Regel mit gleichzeitiger "Vernetzung der hydrophilen Schicht zu ergänzen und Diffusion des Reagens ins hydrophobe Polymerisat so zu fördern, um einen Quellbarkeitsgradienten zwischen den beiden Schichten zu schaffen und die tangentiale Spannung an der Grenzfläche herabzusetzen. Eine weitere Begrenzung in der Wahl einer passenden Reaktion für diesen Zweck ist im Preis von Füllkörpern unter Bezugnahme auf die Kosten der Hydrophilisierbehandlung zu sehen.

Die zu diesem Zweck am häufigsten verwendeten Kunststoffe sind Polyolefine, insbesondere Polyäthylen und vorzugsweise - wegen seines spez. Gewichtes, seiner thermomechanischen Eigenschaften und seines niedrigen Preises - isotaktisches Polypropylen. Sein Nachteil besteht darin, daß es von stark kristallischem Charakter ist, so daß niedermolekulare Reagenzien nur langsam darin diffundieren können, während die Hydrophilisierreaktion mit beträchtlicher Geschwindigkeit abläuft. Deshalb kommt es bei verschiedenen Reaktionen - wie z.B. bei oberflächlicher Oxydierung mit Chromsäure - zu einem Ätzeffekt, wobei sich die dünne hydrophile Schicht unmittelbar nach ihrer Entstehung auflöst und abschwämmt, wodurch die hydrophobe Oberfläche ständig entblößt wird. Aus diesen Gründen sind beim Propylen bestimmte, beim Polyäthylen empfehlenswerte Vorgänge - z.B. Oxydation in flüssiger Phase - nicht anwendbar. Als ein praktisch gangbarer Weg wurde bisher die kalte Sulfonierung mit Oleum angewandt; diese wird nämlich nur in beschränktem Maße von der Oxydation begleitet.

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Die Sulfonierung mit flüssigem Oleum weist jedoch verschiedene Nachteile auf, die insbesondere darin bestehen, daß die sulfonierte Füllkörperoberfläche gut mit Oleum benetzbar ist und daß sie es infolgedessen in verhältnismäßig großer Menge behält. Die Arbeit mit großen Mengen von Oleum und die Beseitigung des am Füllkörper anhaftenden Rückstands ist unbequem und stellt hohe Ansprüche an das Beachten der Sicherheits- und Hygienevorschriften.

Es ist offensichtlich, daß es eben wegen des Anhaftens einer erheblichen Menge von flüssigem Reagens im allgemeinen vorteilhafter wäre, die Reaktion in gasförmiger Phase vorzunehmen. Eine Schwierigkeit besteht jedoch darin, daß es beim Polypropylen wegen der Füllkörpergestalt unmöglich ist, einen bei Polypropylenfolien angewandten Vorgang - wie durch Koronaentladung initiierte Oxydation u. ä. - einzusetzen. Bei solchen Vorgängen wäre der Hydrophilisierungsgrad für die Füllkörper sowieso nicht ausreichend, da diese spezifischen Vorgänge nur zum Ermöglichen des Bedrückens von Verpackungsmaterialien entwickelt wurden. Für diese Fälle sind die an die Hydrophilie gestellten Ansprüche unvergleichlich geringfügiger.

Die Sulfonierung mit gasförmigem Schwefeltrioxid stieß bisher auf große Probleme. Bei höheren Schwefeltrioxidkonzentrationen bilden sich Blasen und Inseln an den hochgradig reaktionsfähigen Flächen, wo sich infolgedessen die hydrophilisierte Schicht nach dem Quellen abschält. Bei Verdünnung des Schwefeltrioxids mit Luft erfolgt dann eine induzierte Oxydation mit Sauerstoff, die zur Entstehung von dunkelfarbigen teerartigen, im Wasser und besonders in Alkalilösungen löslichen Produkten führt. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, daß die Reaktion einen Selbstbeschleunigungscharakter - insbesondere, wenn sie von der Oxydation begleitet wird - und eine hohe Aktivierenergie aufweist. Die Kombination solcher Effekte verursacht/ daß die Reaktion gewisse Zeit ohne irgendeine Änderung der Hydrophilie der Oberfläche (sog. Induktionsphase) abläuft, worauf sie jäh mit hoher Geschwindigkeit bis zum hohen Konversionsgrad vor sich geht. Eine Reaktion mit einem solchen Verlauf ist jedoch

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sehr schwierig zu regeln, da wesentliche Differenzen im Reaktionsgrad zwischen den Oberflächenbereichen, die als erste mit dem gasförmigen, etwas langer und bei höherer Konzentration einwirkenden Reagens in Berührung kommen und den Bereichen, wo das Reagens nur ein bißchen später und bei wenig niedrigerer Konzentration gelangt, entstehen. Dies ist einerseits durch die eigentliche Reaktion, andererseits durch die Sorption des Schwefeltrioxids in der der Reaktion ausgesetzten Schicht und an ihrer Oberfläche verursacht.

Bei einer üblichen Ausführung der Reaktion - z.B. wenn Schwefeltrioxiddämpfe einem Polypropylenfüllkörper enthaltenden Reaktor bzw. einer Kolonne zugeleitet werden - ist das Ergebnis sehr ungünstig. Einerseits ist am Gaseintritt die Füllkörperoberfläche bereits "verbrannt", d.h. in übermäßige Tiefe und zu hohem Konversionsgrad sulfoniert, andererseits oxydiert, während am Gasaustritt die Füllkörperoberfläche praktisch hydrophob bleibt. Wählt man die Reaktionszeit bei gegebener Temperatur und Schwefeltrioxidkonzentration so, daß die Umwandlung im Hauptbereich - d.h. in der Mitte des Reaktors ausreichend und optimal ist, dann reagiert die am Gaseintritt nur wenig länger und bei wenig höherer Schwefeltrioxidkonzentration reagierende Partie von Füllkörpern zu einem unerwünscht höheren Konversionsgrad, während sich die in der Nähe des Gasaustritts mit dem Reagens wenig später und bei wenig niedrigerer Schwefeltrioxidkonzentration in Berührung kommenden Füllkörper noch im Bereich der sog. Induktionsperiode befinden und deshalb offensichtlich umgesetzt, praktisch hydrophob, bleiben. Eine solche Situation ist im beigefügten Diagramm gezeigt, wo die Kurve a der Reaktion am Gaseintritt, Kurve b in der Mitte des Einsatzes und Kurve _c der Reaktion am Gasaustritt entsprechen. Die Ordinaten t , t, , t stellen die betreffenden Reaktionszeiten und Abszissen alpha , alpha·., alpha die betreffenden KonveiBLonsgrade dar. Dem Schema ist klar erkennbar zu entnehmen, daß nämlich sogar geringfügige, scheinbar bedeutungslose Unterschiede zwischen den Füllkörper/Reagens-Berührungszeitspannen beträchtliche Differenzen im erreichten Konversionsgrad zur Folge haben können. Diese Unterschiede werden

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immer größer, wenn das Gas wärmer wird oder wenn Sauerstoff in einer solchen Konzentration darin enthalten ist, daß die exotherme induzierte Oxydation in erheblichem Maß erfolgt, so daß es darüber hinaus im Innern der Füllkörpermasse zur Entstehung eines Temperaturgradienten kommt. Solche negativen Effekte können auch kombiniert sein. Das Ergebnis ist sehr beachtlich, so daß die Füllkörper, obgleich die gesamte Berührungsperiode ordnungsgemäß Dutzende an Sekunden oder einige Minuten beträgt und die Gasgeschwindigkeit einen solchen Wert aufweist, daß der Unterschied am Anfang der Berührung höchstens einige Sekunden beträgt, nach der Reaktion \^ie mit einer Flamme abgebrannt aussehen. Die am Gaseintritt befindlichen Füllkörper, äußere Ränder, Kanten und hervorstehende Partien derselben sind "verbrannt", dunkelfarbig, während die konkaven, vom Gasstrom abgekehrten und vom Gaseintritt entfernten Oberflächenpartien praktisch unreagiert bleiben. Daraus folgt, daß eine solche, sonst vorteilhafte Reaktion - wenn man sie nach üblicher Art durchführt, wobei die zu behandelnden Füllkörper einem schwefeltrioxidhaltigen Gas ausgesetzt werden praktisch unanwendbar ist.

Die vorliegende Erfindung soll die oben angeführten Nachteile des Standes der Technik ausschalten und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von oberflächlich hydrophilisierten Füllkörpern für Anlagen zum zwischenphasigen Massen- und/oder Wärmeaustausch durch Einwirkung von gasförmigem Schwefeltrioxid zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß so gelöst, daß in einem Behälter befindliche Polyprop3rlenfüllkörper mit einem von 0,5 bis 10 Vol.-9ό, vorzugsweise von 1,5 bis 5 Vol.-96 Schwefeltrioxid und weniger als 5 Vol.-96 freien Sauerstoff enthaltendem Gas bei einer Füllkörpertemperatur von 10 bis 5O⁰C in Berührung gebracht werden, wobei die Gastemperatur höchstens um 1O⁰C höher oder höchstens um 35 C niedriger ist als die Füllkörpertemperatur, worauf die Füllkörper nach dem Unterbrechen der Berührung zwischen diesen und dem schwefeltrioxidhaltigen Gas einem

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gasförmigen oder flüssigen, eine gegenüber Schwefeltrioxid reaktionsfähige Substanz enthaltenden Medium in Berührung gebracht werden.

Vorzugsweise wird als die gegenüber Schwefeltrioxid reaktionsfähige Substanz mindestens eine Substanz aus der Gruppe von Wasser, Ammoniak, Alkalicarbonat oder -bicarbonat, Alkalioder Erdalkalimetallhydroxid verwendet. Im Verlauf der Reaktion kann die Lage der einzelnen Füllkörper sowohl gegenüber dem Behälter als auch untereinander intensiv geändert werden. Es ist auch möglich, die Reaktion in einem drehbaren Behälter durchzuführen.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Variante wird als das schwefeltrioxidhaltige Gas ein Kontaktgas aus der Schwefelsäur eherstellung, vorzugsweise ein durch mindestens einen Absorber passiertes Gas verwendet.

Das Resultat der Erfindung besteht in der Eliminierung der bisher aufgetretenen ungünstigen Einflüsse. Durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt man eine Annäherung der Reaktionszeiten der einzelnen Füllkörper und ihrer Oberflächenpartien an einen guten Durchschnitt, so daß die Zeit- sowie Konzentrationsfluktuationen in einzelnen Partien der der Reaktion auszusetzenden Fläche mit Rücksicht auf die praktischen, an die Homogenität der Hydrophilisation gestellten Anforderungen vernachlässigbar werden. Dies kann in der Praxis auf mehrerlei Arten gewährleistet werden: die Füllkörper können entweder gerührt oder vom Reaktionsgas in Schwebe gehalten werden, bzw. man kann die Reaktion in einem um eine horizontale oder schräge Achse drehbaren Behälter durchführen, wobei die Innenwand des Behälters mit bekannten, das Rühren fördernden VorSprüngen, Rippen o.a. versehen sein kann. Die letztgenannte Art wurde als gangbarste und vom technologischen Gesichtspunkt geeignetste befunden, da sie in konventionellen, nur geringfügig anzupassenden Anlagen wie Rotatioristrockner, Rührwerken, Granulatoren u.a. durchführbar ist und da dabei die Intensität des Rührvorgangs weder von der Gasdurchflußgeschwindigkeit

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noch der Form "bzw. Größe von Füllkörpern abhängt.

Es ist empfehlenswert, das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich vorzunehmen und zwar vor allem, weil das Produkt homogener wird und weil der Reaktionsraum dabei ständig mit dem Reaktionsgas gefüllt ist. Auf diese Weise kann man die von der durch die Reaktion zwischen dem Schwefeltrioxid und der Luftfeuchtigkeit entstehenden Schwefelsäure verursachte Korrosion vermeiden, so daß der Reaktor nicht aus Edelmetalllegierungen hergestellt zu werden braucht. Die durch einen schrägen rotierenden Reaktor kontinuierlich fortschreitenden Füllkörper rollen über seine Wand auf schraubenförmigen Bahnen ab und setzen dem Gasstrom nacheinander alle Partien ihrer Oberfläche aus. Dabei kann das Gas dem Behälter auf beliebige Art, nach Gleictroder Gegenstromprinzip oder durch ein zentrales perforiertes Rohr zugeliefert werden; dieses soll so angeordnet sein, daß die Schwefeltrioxidkonzentration in jedem Reaktorbereich gleich ist. In einer solchen Anlage kann die Reaktion auch diskontinuierlich durchgeführt werden, z.B., wenn ein Gas mit relativ niedrigem, eine längere Reaktionszeit erfordernden Schwefeltrioxidgehalt zur Verfügung steht.

Es ist vorteilhaft, wenn das schwefeltrioxidhaltige Gas am Eintritt in den Reaktorraum kühler ist als die zu behandelnden Füllkörper, da die bei höherer Schwefeltrioxidkonzentration und eine längere Zeit reagierenden Füllkörper bei niedrigerer Temperatur reagieren können. Dadurch strecken sich die Kurven s.» £l» 9. teilweise zu einer Geraden (s. Diagramm), was die Homogenität des Produkts positiv beeinflußt. Der optimale Temperaturunterschied hängt von den anderen Parametern ab, soll aber nicht 35°C überschreiten, am zweckmäßigsten soll er etwa 10⁰C betragen.

Zum Verdünnen des Schwefeltrioxids oder eines dieses in übermäßiger Konzentration enthaltenden Gases kann man ein beliebiges inertes Gas mit niedrigem Gehalt an freiem Sauerstoff, wie z.B. Stickstoff, Kohlendioxid oder abgekühlte, gefilterte oder auf andere Weise gesäuberte Feuergase mit niedrigem Sauerstoffgehalt verwenden.

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Nach der Reaktion bleibt das in der Oberflächenschicht enthaltene Schwefeltrioxid resorbiert, so daß man die Reaktion auch nach dem Aufhören des unmittelbaren Kontakts zwischen den Füllkörpern und dem gasförmigen Reagens spontan fortsetzen könnte. Werden nun die Füllkörper einem trockenen Luftmedium ausgesetzt, wo das Schwefeltrioxid nicht gleich durch die Luftfeuchtigkeit eliminiert wird, kann die unerwünschte induzierte Oxydation und infolgedessen das Dunkelwerden des Produkts erfolgen. Ein unentbehrlicher Vorgang der die Sulfonierung unterdrückenden Reaktion besteht deshalb erfindungsgemäß darin, daß nach dem Unterbrechen der Berührung zwischen den Füllkörpern und dem schwefeltrioxidhaltigen Gas diese der Wirkung eines gasförmigen oder flüssigen Medium ausgesetzt werden, das eine notwendige Menge an Substanzen enthält, welche fähig sind, mit dem Schwefeltrioxid zu dem beabsichtigten Zweck nicht beeinträchtigenden Verbindungen zu reagieren. Unter solchen Medien sind z.B. feuchte Luft, Wasser, Wasserdampf, flüssiges oder gasförmiges, entsprechend verdünntes Ammoniak, wässrige Lösungen von alkalisch reagierenden Substanzen wie Alkalimetallcarbonate oder -bicarbonate, Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxide u.a. zu verstehen.

Wässrige Alkalilösungen sind hier bevorzugt, da sie fähig sind, die SuIfon-, Sulphat- sowie Carboxylgruppen in der dünnen Oberflächenschicht auf eine neutralisierte, also mehr hydrophile, ionisierte Form umzuwandeln. Darüber hinaus sind die dunkelfarbigen Produkte in Alkalilösungen löslich, so daß die Füllkörper ihre eventuelle dunkle Farbe verlieren und auch lokale geringe Farbdifferenzen verschwinden. Diese sind zwar der Funktion nicht hinderlich, sind aber in der Regel vom kommerziellen Gesichtspunkt als beanstandenswert anzusehen.

Der Vorteil der Neutralisierung von anhaftendem Schwefeltrioxid durch gasförmiges Ammoniak besteht vor allem in einer technologischen Vereinfachung des gesamten Prozesses, da es unnötig ist, die Füllkörper zu trocknen und da die Reaktion entweder in kontinuierlichem Vorgang in separaten Sektionen hinter dem eigentlichen Reaktor oder in diskontinuierlichem Vorgang un-

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mittelbar in einem Zyklus (Reaktion, Spülen mit trockenem inerten Gas, Neutralisieren mit Ammoniak, Spülen mit Luft) unterbrochen werden kann. Die Füllkörper weisen zwar an der Oberfläche eine geringe Menge von festem Ammoniumsulfat auf, was jedoch den meisten Anwendungen nicht im Wege steht. Im Bedarfsfalle kann Ammoniumsulfat jederzeit ausgewaschen werden.

Unter den zu diesem Zweck verwendungsfähigen gasförmigen Reagenzien ist das in der Schwefelsäureherstellung vorhandene Kontaktgas praktisch am geeignetsten, billigsten und erreichbarsten. Dieses steht in großen Mengen zur Verfügung und seine Zusammensetzung und Eigenschaften sind je nach der Entnahmestelle in der Herstellung wählbar. Vorzugsweise ist das hinter dem ersten oder dem zweiten Absorber entnommene Gas einzusetzen. Durch seine Zusammensetzung entspricht das Gas aus dem ersten Absorber dem Gleichgewicht mit Oleum und ist bereits kühler als vor seinem Eintritt in den ersten Absorber.

Vor dem Zuführen des Gases zu dem Reaktor mit den Polypropylenfüllkörpern wird es vorzugsweise auf eine niedrigere als die Füllkörpertemperatur abgekühlt. Es ist jedoch auch möglich, Kontaktgase aus der Absorption zu verwenden. Diese enthalten zwar nur wenig Schwefeltrioxid, sind aber kühler, so daß man mit einer längeren Reaktionszeit höhere Homogenität von Produkten erzielen kann. Außerdem stellen die Finalgase Abfallprodukte dar und stehen deshalb umsonst zur Verfügung. So ist es vorteilhaft, erfindungsgemäß die Hydrophilisierung unmittelbar im Werk bei der Herstellung von Kontaktschwefelsäure vorzunehmen, wo darüber hinaus auch zur Düngerherstellung bestimmtes Ammoniak zur Verfügung steht.

Die vorliegende Erfindung soll fernerhin anhand von einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

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Beispiel 1

Ein zylindrischer drehbarer Glasbehälter mit 45 Neigung zur~~ Vertikalen wurde mit walzenförmigen Füllkörpern aus Polypropylen (Raschig-Ringe) gefüllt. In den Behälter wurde ein 20⁰C warmes Gas, enthaltend 4 Vol.-% Schwefeltrioxid und 96 Vol.-?o Stickstoff, eingeführt. Das Gas wurde durch Durchperlen von trockenem Stickstoff mit Oleum vorbereitet. Nach 5 Minuten wurde der Behälter mit reinem Stickstoff unter ständiger Rotation gespült und die Ladung in 5-prozentige wässrige Natriumbicarbonatlösung eingeschüttet. Nach dem Waschen mit Wasser wurden die Ringe bei 6O⁰C getrocknet. Sie waren praktisch farblos, vollkommen benetzbar mit Wasser und geeigneten Lösungen, die in Form von dünnem Film darüber herabfließen können. Im Vergleich mit den gleichen, jedoch nicht hydrophilisierten Füllkörpern wurde die effektive Zwischenphasenoberfläche mehr als verdoppelt, so daß die Hohe eines betreffenden Absorptions- oder Kühlturms bei der gleichen Leistung auf weniger als eine Hälfte verkleinert oder umgekehrt bei den gleichen Dimensionen eine mehr als zweifach höhere Leistung erzielt werden konnte.

Beispiel 2

Dieses Beispiel soll ein negatives Ergebnis dokumentieren, wenn die vorerwähnten Reaktionsverhältnisse nicht aufrechterhalten werden.

Sattelförmige Füllkörper aus Polypropylen wurden bei 23°C in einem unbeweglichen zylindrischen Glasbehälter mit einem Kontaktgas, enthaltend 8,0 Vol.-% Schwefeltrioxid, 7,5 Vol.-Si Sauerstoff (O₂), 1,0 Vol.-# Schwefeldioxid und 83,5 Vol.-Ji Stickstoff (N₂), hydrophilisiert; das Gas wurde innerhalb 5 Minuten auf 4O⁰C abgekühlt. Nach dem Spülen mit trockener Luft und Waschen mit Wasser hatten die Füllkörper am Gaseintritt eine dunkle Farbe, wobei zudem die obere hydrophile Schicht zum Abschälen neigte. Am Gasaustritt blieben die Füllkörper sporadisch unvollständig hydrophilisiert.

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Beispiel 3

Ein zylindrischer, um die horizontale Achse drehbarer Reaktor aus rostfreiem Stahl wurde bei 25°C mit sattelförmigen Füllkörpern gefüllt. In den Reaktor wurde ein 7 Vol.-% Schwefeltrioxid, 2,2 Vol.-Jo Sauerstoff (O₂) und 90,8 Vol.-# Stickstoff

(N₀) enthaltendes Gas bei 25°C eingeführt. Die Reaktionszeit

—1
betrug 40 Minuten bei 40 U/min" . Nach Verdrängen des Gases durch trockenen Stickstoff wurde der Reaktor mit einem Gemisch von 9'Volumteilen trockenem Stickstoff und einem Volumteil von Ammoniak gefüllt. Nach dem Waschen mit Wasser wurden die Füllkörper hydrophil und wiesen ähnliche Eigenschaften und Wirkungen wie die gemäß Beispiel 1 auf.

Beispiel 4

Pall-Ringe aus Polypropylen wurden in einem mit 30 U/min~ rotierenden Betonmischer bei 30⁰C dem Fluß von etwa 1 % Schwefeltrioxid und ungefähr dieselbe Menge von Sauerstoff enthaltendem und auf 22⁰C abgekühlten Finalgas binnen 20 Minuten ausgesetzt. Der Betonmischer war mit gasdichter"Gaszufuhr und -abfuhr versehen.'Der Betonmischer wurde dann zunächst mit trockenem Stickstoff, danach mit 10 Vol.-?o Ammoniak enthaltendem Stickstoff und schließlich mit Luft gespült. Die Ringe wurden - ähnlich wie gemäß Beispiel 1 - oberflächlich hydrophil.

Beispiel 5

Raschig-Ringe aus isotaktischem Polypropylen (15 mm Durchmesser und Höhe) wurden rührungsfrei in einer Kolonne bei 2O⁰C mit -Ä-einem Gas derselben Temperatur, enthaltend 0,5 Vol.-# Schwefeltrioxid und 99,5 Vol.-96 Stickstoff, binnen 70 Minuten hydrophilisiert. Die Kolonne wurde dann mit dem Gemisch von 9 Teilen Stickstoff und 1 Teil Ammoniak und schließlich, mit Luft gespült. Die Füllkörper wurden an der Oberfläche viel gleichmäßiger hydrophil als bei dem in Beispiel 2 beschriebenen Vorgang.

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DEA - 21 365

19. September 1980

Verfahren zur Herstellung von oberflächlich hvdrophilisierten Füllkörpern für Anlagen zum zwischenphasigen Massen- und/oder Wärmeaustausch.

PATENTANSPRÜCHE

y Verfahren zur Herstellung von oberflächlich hydrophilisierten Füllkörpern für Anlagen zum zwischenphasigen Massen- und/oder Wärmeaustausch unter Einwirkung von gasförmigem Schwefeltrioxid, dadurch gekennzeichnet , daß man in einem Behälter befindliche Polypropylenfüllkörper mit einem von 0,5 bis 10 Vol.-%, vorzugsweise von 1,5 "bis 5 Vol.-$ Schwefeltrioxid und weniger als 5 Vol<,-% freiem Sauerstoff enthaltendem Gas bei einer Füllkörpertemperatur von 10 bis 50 C in Berührung bringt, wobei die Gastemperatur höchstens um 10⁰C höher oder höchstens um 35°C niedriger ist als die Füllkörpertemperatur, worauf man die Füllkörper nach dem Unterbrechen der Berührung zwischen diesen und dem schwefeltrioxidhaltigen Gas mit einem gasförmigen oder flüssigen,

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eine gegenüber Schwefeltrioxid reaktionsfähige Substanz enthaltenden Medium in Berührung bringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als die gegenüber Schwefeltrioxid reaktionsfähige Substanz mindestens eine Substanz aus der Gruppe von Wasser, Ammoniak, Alkalicarbonat oder^bicarbonat, Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxid verwendet.
3- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Lage der einzelnen Füllkörper während der Reaktion sowohl gegenüber dem Behälter als auch untereinander" intensiv ändert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man die Reaktion in einem drehbaren Behälter durchführt.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man als das schwefeltrioxidhaltige Gas ein Kontaktgas aus der Schwefelsäureherstellung, vorzugsweise ein durch mindestens einen Absorber passiertes Gas verwendet.

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