DE417572C

DE417572C - Verfahren zur Gewinnung von Neon und Helium aus Luft

Info

Publication number: DE417572C
Application number: DEG58104D
Authority: DE
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1922-12-09
Filing date: 1922-12-09
Publication date: 1925-08-14

Description

Verfahren zur Gewinnung von Neon und Helium aus Luft. Es ist bekannt, daß -man die in der Luft enthaltenen - leichten Edelgase dadurch anreichern kann, daß man die bei der Verflüssigung und Rektifikation verbleibenden Restgase unter dem Druck, unter welchem die erste Rektifikation stattfindet (etwa 5 Atm.), auf tiefe Temperatur kühlt. Da die tiefste in der Praxis zur Verfügung stehende Temperatur die des unter niedrigem Druck siedenden Stickstoffs ist, so erhält man hierbei Gemische, welche noch mindestens ao bis zo Prozent Stickstoff enthalten. Die Entfernung dieses Restes an Stickstoff mußte bisher auf chemischem Wege in getrenntem Verfahren zwecks Gewinnung reiner Edelgase durchgeführt werden.
Vorliegende Erfindung gestattet, die Reindarstellung der Edelgase aus den aus der Luftverarbeitung herrührenden Restgasen in einem einzigen Arbeitsgang auf einfachem physikalischem Wege durchzuführen. Das Verfahren besteht darin, daß die mit beliebigen Mengen Stickstoff verunreinigten Edelgase auf höheren Druck, der jedenfalls to Atm. übersteigt, gebracht und unter diesem Drucke auf eine Temperatur unter - r95° C abgekühlt werden.
Das an sich bekannte Verfahren, den Prozentgehalt eines fest oder flüssig sich - abscheidenden Bestandteils in einem Gasgemisch durch Erhöhung des Gesamtdruckes herabzudrücken, ist in der Reges bei tiefen Temperaturen und höheren Drucken nicht anwendbar, weil die Voraussetzung für den. Erfolg des Verfahrens, daß nämlich der Dampfdruck (bei konstanter Temperatur) unabhängig vom Gesamtdruck ist, hier nicht erfüllt ist. Der Dampfdruck steigt vielmehr in einer Atmosphäre eines dichten Fremdgases mit zunehmender Dichte desselben sehr stark an. Dies ist zum Teil auf den thermodynamisch berechenbaren Effekt der Dampfdruckerhöhung durch äußere Pressung, zum größeren Teil aber auf die zwischen den Molekülen des Kondensats und des Fremdgases wirkenden Anziehungskräfte zurückzuführen, also auf die Löslichkeit des Kondensats in der Gasphase. Bei der Abscheidung von Wasserstoff aus Gemischen mit Stickstoff und Kohlenoxyd war z. B. beobachtet worden, daß der Partialdruck des Stickstoffs und Kohlenoxyds mit steigendem Gesamtdruck so stark anwächst, daß die Reinheit des erhaltenen Wasserstoffes, die bei konstantem Dampfdruck proportional dem Gesamtdruck wachsen sollte, sehr bald einen Höchstwert erreichte und mit weiter wachsendem Gesamtdruck wieder sehr erheblich abnahm. Im vorliegenden Falle war also zu erwarten, daß der Dampfdruck des flüssigen Stickstoffs mit steigendem Gesamtdruck in gleicher Weise wie im Gemisch mit Wasserstoff stark anwachsen würde und daher der Stickstoffgehalt des Edelgasgemisches mit steigendem Druck nicht ab-, sondern wieder zunehmen würde. Außerdem mußte damit gerechnet werden, daß die Verluste von Edelgasen durch Lösung im flüssigen Stickstoff mit Rücksicht auf die verhältnismäßig kleinen Mengen, die von diesen Gasen in der Luft enthalten sind, unzulässig hohe Werte erreichen würden.
Versuche haben nun überraschenderweise ergeben, daß dieser Effekt bei Gemischen von Stickstoff mit Neon und Helium in nur sehr geringem Maße vorhanden ist. Hierauf gründet sich das vorliegende Verfahren, die Kondensation des Stickstoffes unter 'höheren Drucken durchzuführen, und zwar konnten beispielsweise bis zu iooAtm. günstige Resultate erreicht werden. Der Vorteil des Arbeitens mit höherem Druck liegt nun erstens darin, - daß eine höhere Reinheit des Neons erzielt wird, zweitens aber gestattet die Anwendung des höheren Druckes die Abfüllung des gereinigten Edelgases unmittelbar Abfüllung die Stahlflaschen, in denen es transportiert werden kann, ohne daß das Gas zuvor durch einen Gasbehälter und einen Kompressor hindurchgehen muß. Letzteres ist von besonderer Wichtigkeit, um eine Verunreinigung des wertvollen Produktes zu vermeiden, die unvermeidlich ist, wenn das Gas in einem Gasbehälter mit Wasser oder einer anderen Sperrflüssigkeit in Berührung kommt und von einem Kompressor angesaugt wird, der, abgesehen von der Möglichkeit des Mitansaugens von Luft, Dämpfe von öl, Wasser usw. in das Gas hineinbringt, während dieses bei direkter Abfüllung aus dem Kondensationsapparate vollkommen frei von solchen Verunreinigungen erhalten wird.
Die Durchführung des Verfahrens gestaltet sich folgendermaßen: Ein Kondensationsgefäß A befindet sich in einem Bad von flüssigem Stickstoff B, der z. B. unter einem Druck von o, i Atm. siedet. Durch das Eintrittsrohr C wird das stickstoffhaltige Edelgasgemisch unter einem Druck von beispielsweise 5o Atm. eingeführt. Infolge der Abkühlung auf die Temperatur des siedenden Stickstoffes wird der im Gemische enthaltene Stickstoff fast quantitativ kondensiert und kann durch Rohr D und Ventil E abgelassen werden. Das gereinigte Edelgas tritt bei F unter dem vollen Druck aus und kann unmittelbar in die Stahlflasche S eingeführt werden, welche zweckmäßig mittels der Ventile F und G vorher an eine Vakuumpumpe angeschlossen worden ist.
Soll der im Edelgas enthaltene kleine Rest von Stickstoff vollständig entfernt werden, so leitet man zweckmäßig das bei F austretende Gas unter dem gleichen Druck durch ,ein Rohr, welches mit adsorptionsfähiger Kohle gefüllt und in dem gleichen Bad von flüssigem Stickstoff untergebracht ist. Die Kohle nimmt die restlichen Stickstoffmengen auf nebengeringen Mengen von Edelgas, welch letztere evtl. bei Erwärmen der Kohle wieder zurückgewonnen werden können.

Claims

PATFNT-ANSPRÜcHE: i .Verfahren zur Gewinnung von N eon und Helium aus Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verflüssigung und Rektifikation der Luft in bekannter Weise iewonnenen, Neon und Helium enthaltenden Restgase feiner Abkühlung unter einem Druck von über io Atm. zur Kondensation des im Gemisch enthaltenen Stickstoffes ausgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i,- dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Edelgasgemisch 'zwecks Entfernung der letzten Stickstoffreste unmittelbar durch ein mit Adsorptionskohle gefülltes Rohr geführt wird, in welchem der gleiche Druck und etwa die gleiche Temperatur herrscht wie bei der Kondensation des Stickstoffes.
3. Verfahren nach Anspruch i bzw. nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Stickstoff befreite Edelgas unmittelbar aus der Reinigungsapparatur in Stahlzylinder unter Druck eingefüllt wird.