-
Verfahren zum Reinigen von Gasen Die Erfindung betrifft die Befreiung
von Wasserstoff und anderen Gasen, wie Methan u. dgl., sowie von Gasgemischen von
Verunreinigungen, wie Kohlenoxyd, Schwefelverbindungen u. dgl., bei höheren Temperaturen.
-
Es ist bekannt, zur Reinigung derartiger Gase metallisches Alkali
oder Alkaliverbindungen, die die betreffenden Verunreinigungen zu binden vermögen,
zu verwenden. Es ist u. a. vorgeschlagen worden, Alkalimetall in wasserfreien Lösungsmitteln
gelöst als Gasreinigungsmittel zu verwenden, wobei als Lösungsmittel z. B. flüssiges
Ammoniak oder Alkaliamid oder Alkohole, z. B. Glycerin, Verwendung finden sollten.
Da Alkalimetalle in schmelzflüssigen Amiden nur in Spuren löslich sind und beim
Lösen der Alkalimetalle in Alkoholen Alkoholate entstehen, dürfte praktisch nur
die Verwendung amm3nia.kalischer Lösungen in Betracht kommen, welche Arbeitsweise
aber den Nachteil bietet, daß bei tiefen Temperaturen bzw. unter Druck gearbeitet
werden muß.
-
Bei niedrigen Temperaturen können zwar Feuchtigkeit, Sauerstoff u.
dgl. entfernt werden. Dagegen sind zur Beseitigung anderer wichtiger Verunreinigungen,
wie Kohlenoxyd, Schwefelverbindungen u. dgl., höhere, im allgemeinen oberhalb 2oo°
liegende Temperaturen erforderlich. Die Reinigung von Wasserstoffgas erfolgt z.
B. im allgemeinen bei Temperaturen oberhalb q.50° C.
-
Nach der Erfindung erfolgt die Gasreinigung bei oberhalb des Schmelzpunktes
der Alkalimetalle liegenden Temperaturen, vorzugsweise solchen von mehr als 2oo°
C, derart, daß die Alkalimetalle auf festen und bei Behandlungstemperatur der Gase
festbleibenden Salzen, wie z. B. Kochsalz, Soda u. dgl., zur Anwendung gebracht-werden.
-
Die Auswahl des Trägermaterials erfolgt dabei zweckmäßig unter Berücksichtigung
der Natur der zu entfernenden Verunreinigungen. Handelt es sich z. B. um die Entfernung
von Kahlenoxyd aus Wasserstoff, so wird man vorteilhaft z. B. Soda als Verdünnungsmittel
wählen. Hierbei setzt sich das Natrium mit dem Kohlenoxyd zu Natriumcarbonat um,
so daß nach Erschöpfung des Natriums und Entfernung abgeschiedener Kohle, z. B.
durch Glühen, reine Soda zurückbleibt. Dias Aufbringen des Alkalimetails auf die
als Träger-und Verteilungsmittel dienenden Salze kann z. B. derart erfolgen, daß
man das Metall" z. B. Natrium, bei gewöhnlicher Temperatur mit dem Salz, z. B. Kochsalz,
in einer inerten Atmosphäre von z. B. Stickstoff, Wasserstoff o. dgl. mittels geeigneter
Mühlen, z. B. Kugelmühlen, vermahlt. Hierdurch kann man für Gasreinigungszwecke
bei hohen Temperaturen
ausgezeichnete Produkte mit verhältnismäßig
hohen Alkaligehalten, z. B. solchen von 25 bis 30 0,'o an Natrium, erhalten.
-
Es ist zwar bereits bekannt, daß man durch Vermischen von Alkalimetall
mit Kochsalz ein graues, pulverförmiges, für die Trocknung von Gasen geeignetes
Produkt herstellen kann. Hieraus konnte aber keinesfalls geschlossen werden, daß
Mischungen von Alkalimetall und Salzen, insbesondere solche, welche verhältnismäßig
große Mengen von Alkalimetall, z. B. 25 bis 3o %, enthalten, auch für die Reinigung
von Gasen bei hohen, gegebenenfalls weit oberhalb des Schmelzpunktes der Alkalimetalle
liegenden Temperaturen brauchbar sein würden; es war vielmehr zu befürchten, daß
bei Einwirkung "hoher Temperaturen, z. B. solcher von Zoo bis 45o°, das Alkalimetall
infolge seines außerordentlich niedrigen Schmelzpunktes sich von den Trägerstoffen
trennen und zusammenfließen würde, wodurch Störungen, wie Verschmierungen, Verbackungen,
Kl.umpenbildung usw., zu erwarten waren. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß
derartige Störungen nicht auftreten. Man kann z. B. die alkaühaltigen Mischprodukte
in Drehrohren oder dergleichen Apparaten bei hohen und sehr hohen Temperaturen anwenden,
ohne daß das Material seine lose Beschaffenheit verliert.
-
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Benzol sowie homologe Kohlenwasserstoffe
der Benzol- und Naphthalinreihe zwecks späterer Hydrierung einer Vorreinigung zu
unterwerfen, darin bestehend, daß die betreffenden Verbindungen in natürlicher flüssiger
Form oder gegebenenfalls auch in Dampfform mit leicht schmelzbaren Metallen, wie
Natrium und Kalium, oder auch mit Nickel, Eisen u. dgl: in fein verteiltem 'Zustand
behandelt werden (Patentschrift 305 io4). Nach den Beispielen dieser Patentschrift
werden die leichtschmelzenden Alkalilnetalle derart zur An-evendung gebracht, daß
das zu reinigende Material, z. B. Benzol, mehrere Stunden lang bei Temperaturen,
bei denen das Alkalimetall schmelzflüssig ist, z. B. bei i8o bis 200°, verrührt
wird oder daß Benzoldämpfe durch ein Waschgefäß, welches mit Natrium oder Kalium
beschickt und auf etwa i 5o' erhitzt ist, also durch schmelzflüssige Alkalimetalle,
geleitet werden, wogegen hochschmelzende Metalle, wie Nickel, auf Trägerstoffen,
wie z. B. Fullererde, zur Anwendung gelangen.
-
Die Verwendbarkeit leichtschmelzender Alkalimetalle auf festen Salzen,
wie Kochsalz u. dgl., zur Gasreinigung bei hohen Temperaturen ist aus der Patentschrift
305 104 nicht zu entnehmen. Der Fachmann mußte auch erwarten, daß die Verwendung
von Natrium und dergleichen schmelzflüssigen Produkten auf Salzen als Trägerstoffe
aus den obergenannten Gründen (Entmischung, Klumpenbildung usw.) unmöglich sein
würde.
-
Die Anwendung von Alkalimetallen in feiner Verteilung auf festen und
bei höheren Temperaturen festbleibenden Salzen, wie Kochsalz u. dgl., bietet den
Vorteil, daß man das Alkalimetall stets in feiner Verteilung den zu reinigenden
Gasen darbieten kann und hierdurch ausgezeichnete Reinigungseffekte bis zum vollkommenen
Verbrauch des Alkalimetalls erzielen kann. Beim Durchleiten von Gasen durch schmelzflüssiges
Alkalimetall werden gleich gute Reinigungswirkungen nicht erzielt. Außerdem wird
die Schmelze je nach den aufgenommenen Verunreinigungen früher oder später unbrauchbar,
z. B. zu schwerflüssig. Dieselbe muß dann durch frische Schmelze ersetzt werden,
obwohl sie noch beträchtliche Mengen von Alkalimetall enthält.
-
Die für erfolgreiche Durchführung der Gasreinigung erforderlichen
Temperaturen richten sich nach der Art der Verunreinigungen. Für die Entfernung
von Kohlenoxyd, Schwefelverbindungen u. dgl. sind im allgemeinen Temperaturen oberhalb
2oo° erforderlich. Bei Vorhandensein von Verunreinigungen, welche zweckmäßig bei
verschieden hohen Temperaturen entfernt werden, kann man gegebenenfalls so vorgehen,
daß man die Reinigung in verschiedenen Behandlungsgefäßen bei verschieden hohen
Temperaturen durchführt.
-
'Zwecks Reinigung von Wasserstoff kann man z. B.. derart verfahren,
daß man das Gas bei Temperaturen oberhalb 45o° durch Drehzylinder von zweckmäßig
geringer lichter Weite leitet, welche mit auf Kochsalz o. dgl. fein verteiltem Alkalimetall
beschickt sind und gegebenenfalls mit Mitnehmerorganen für das feste Reinigungsmittel
ausgerüstet sind. Hierbei werden die schädlichen Verunreinigungen rasch und vollständig
aufgenommen, und man erhält sehr reinen, z. B, für katalytische 'Zwecke ausgezeichnet
geeigneten Wasserstoff. Man kann die Wasserstoffreinigung aber auch bei Temperaturen
unterhalb 45o` erfolgreich durchführen. Arbeitet man z. B, zwischen 430 und 300°,
so geht das Natriummetall in Natriumhydrid über, welches ebenfalls reinigend wirkt.
Auch bei dem Übergang des AlkaIimetalls in das entsprechende Hydrid finden Störungen,
wie Verklebungen, Klumpenbildungen u. dgl., nicht statt.
-
Das Verfahren kann z. B. auch so ausgeführt werden, daß man als Reinigungsmittel
auf Trägerstoffen verteiltes Alkalimetall, z. B,. Natrium, verwendet und dieses
bei
Temperaturen, bei denen sofort oder später Hydridhildung erfolgt, mit dem zu reinigenden
Wasserstoff in Berührung bringt. Nach Vollendung des Reinigungsvorganges können
die in Form von Natriumhydrid gebundenen Wasserstoffmengen durch Erhitzen des Reinigungsmittels
auf höhere Temperaturen wieder in Freiheit gesetzt werden. Man erhält alsdann einerseits
Wasserstoff in ganz besonders reiner Form, anderseits wieder metallisches Natrium
in feiner Verteilung auf dem Träger- und Verteilungsmaterial.