DE544386C - Anreicherung von Gasen an Krypton und Xenon - Google Patents

Description

Die schweren Edelgase Krypton und Xenon (im nachfolgenden zusammenfassend Krypton genannt) kommen z. B. in der Luft nur in sehr geringer Konzentration vor. Zur Herstellung bzw. Anreicherung an diesen Gasen sind bis jetzt in der Hauptsache drei Verfahren bzw. deren Kombinationen, und zwar fraktionierte Destillation, Adsorption und Diffusion durch poröse Wände oder durch ein Hilfsgas vorgeschlagen worden. Alle diese Verfahren sind aber umständlich und kostspielig durchzuführen, hauptsächlich wegen der zu geringen Konzentration dieser schweren Edelgase.

Vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Anreicherung von an Krypton armen Gasen an diesem, welches von obigen Verfahren völlig verschieden ist. Zum Anreichern wird die Erscheinung der thermischen Diffusion angewendet. Diese Erscheinung besteht darin, daß, wenn in einem mit einem Gasgemisch gefüllten Räume Temperaturdifferenzen vorhanden sind, diese Konzentrationsdifferenzen hervorbringen. Es wurde nun festgestellt, daß das Krypton immer zur kälteren Stelle strömt. Wenn also ein an Krypton armes Gas der thermischen Diffusion ausgesetzt wird und die kältere und die wärmere Fraktion gesondert aufgefangen werden, so wird die Konzentration an Krypton in der kälteren Fraktion größer als im ursprünglichen Gasgemische; das Gas ist also an Krypton angereichert. Durch ^v Wiederholung dieses Verfahrens, sei es durch öfteres Durchleiten des Gases durch denselben Thermodiffusor oder sei es durch Verwendung von mehreren kaskadenartig geschalteten Thermodiffusoren, kann selbstverständlich ein Gas von beliebigem Gehalt an Krypton hergestellt werden.

Für die gewerbsmäßige Ausgestaltung des Verfahrens ist es wichtig, daß die thermische Diffusion, nicht in geschlossenen Gefäßen ausgeführt zu werden braucht, sondern daß das Gas den Diffusor kontinuierlich durchströmen kann. Der Diffusor muß in diesem Falle so ausgestaltet werden, daß der Temperaturgradient auf die Strömungsrichtung des Gases senkrecht sei. Eine zweckdienliche Form hierzu ist eine Röhre mit einem Querschnitt in der Form eines länglichen Rechteckes, deren zwei parallele Seiten auf entsprechenden Temperaturen gehalten werden.

Für die gewerbsmäßige Ausgestaltung des Verfahrens ist es aber noch wichtig, daß bei der thermischen Diffusion im Gegensatze zu den üblichen Diffusionsverfahren unter hohem Drucke gearbeitet werden kann, wo-

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durch große Gasmengen in verhältnismäßig kleinen Apparaturen verarbeitet werden können.

Der Kryptongehalt der angereicherten Fraktion hängt von der Kryptonkonzentration des Ursprungsgases wie auch von den im Diffusor angewendeten Temperaturen ab. Dabei ist es zweckmäßig, möglichst große Tem-· peraturdifferenzen anzuwenden. In einer ίο Ausführung erwies sich 300⁰ C als höhere und 2O° C als tiefere Temperatur als günstig. Wenn die Ursprungskonzentration an Krypton klein ist, so kann durch mehrfaches Wiederholen des Vorganges, indem die angereicherte Fraktion im selben oder aber auch in einem anderen Diffusor einer neueren thermischen Diffusion unterzogen wird, ein Endprodukt von beliebiger Konzentration gewonnen werden.

Das Verfahren sei an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Abb. 1 ist ein Diffusor, durch welchen Gasgemisch geleitet wird. Bei 1 strömt das kryptonhaltige Gas ein, kommt in Berührung mit dem Wolframdraht 2, welcher mittels hindurchgeleiteten elektrischen Stromes beheizt wird. Das an Krypton angereicherte Gas verläßt den Diffusor bei 5, das kryptonärmere hingegen bei 4. Die zum Hervorbringen der Thermodiffusion nötige Temperaturdifferenz wird dadurch erreicht, daß zwischen den Metallwänden 3 und 6 Kühlwasser hindurchgeleitet wird, das die Wand des Thermodiffusors auf der entsprechend kalten Temperatur erhält. Die Anordnung einer ganzen Apparatur mit zwei Diffusoren ist schematisch in Abb. 2 dargestellt. Das Gas tritt bei 7 ein und durchströmt den Diffusor 8. Das an Krypton verarmte Gas wird bei 10 ins Freie oder in einen Gasometer geleitet, dagegen wird die angereicherte Fraktion zwecks Weitertrennung durch Leitung 9 in den zweiten Diffusor 11 geleitet. Bei 12 wird die angereicherte Fraktion aufgefangen. Die verarmte wird dagegen, um sie nicht zu verlieren, mit Hilfe der Pumpe 14 durch Rohr 15 zum ursprünglichen Gasgemisch zurückgeführt.

Die Wirksamkeit des Verfahrens erhellt aus folgenden Beispielen:

Als Ausgangsmaterial wird Rohargon benutzt, welches außer Argon noch 0,01 °/„ Krypton enthält. Mit Hilfe von 14 Thermodiffusionen wird ein Gas mit einem Kryptongehalt von ι °/₀ erhalten. Noch günstiger wirkt das erfindungsgemäße Verfahren, wenn als Ausgangsmaterial die Rückstände der bebekannten Luftzerlegungsapparate benutzt werden. Diese haben einen Kryptongehalt von etwa 0,1 °/o· Um diesen Gehalt auf 1 °/₀ zu erhöhen, genügt es schon, 7 Thermodiffusionen vorzunehmen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι . Verfahren zur Anreicherung von Gasen an Krypton und Xenon, dadurch gekennzeichnet, daß diese einer thermischen Diffusion unterzogen werden, gegebenenfalls in kontinuierlicher Arbeitsweise, und die angereicherte Fraktion gesondert weggeleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anzureichernde Gas unter einem Gasdruck von über einer Atmosphäre durch den Thermodiffusor geleitet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch kaskadenartige Schaltung von mehreren Thermodiffusoren hintereinander eine fraktionierte Diffusion bewirkt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen