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Verfahren zum Wiederbeleben von Cuprosalzlösungen, die zum Entfernen
von Kohlenoxyd aus wasserstoffhaltigen Gasen gedient haben Es ist bekannt, wasserstoffhaltige
Gasgemische durch Behandlung mit einer Kupfersalzlösung unter Druck von Kohlenoxyd
zu reinigen. Zur wirtschaftlichen Durchführung dieses Verfahrens ist es erforderlich,
die verwendete Kupfersalzlösung durch Entfernen des aufgenommenen Kohlenoxyds und
gegehenenfalls Kohlendioxyds für die erneute Verwendung wieder brauchbar zu machen.
Dies kann dadurch geschehen, daß man die gebrauchte Kupfersalzlösung auf Atmosphärendruck
entspannt und das in ihr noch gelöste Kohlenoxyd durch Erwärmen, Durchleiten inerter
Gase oder durch Anlegung eines Vakuums entfernt. Jede dieser Arbeitsweisen hat gewisse
mehr oder weniger erhebliche Nachteile.
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Es wurde nun gefunden, daß die Nachteile, die mit der bisher üblichen
Entgasung im Vakuum verbunden waren, beseitigt werden können, wenn die Wiederbelebung
in zwei oder mehreren Vakuumstufen durchgeführt wird. In der ersten Stufe wird die
Hauptmenge der in der Lösung enthaltenen Gase, wie Kohlenoxyd, Stickstoff, Wasserstoff
und gegebenenfalls Kohlensäure und anderer gasförmiger Verunreinigungen, entfernt.
Für diese Stufe genügt ein verhältnismäßig niedriges Vakuum. In der zweiten und
gegebenenfalls in weiteren anschließenden Stufen sind dann nur noch geringe Gasmengen
zu entfernen, wobei sich leicht ein hohes Vakuum erzielen läßt. Der Energieaufwand
ist dabei geringer Aals der, der zur Erzielung des gleichen Austreibegrades bei
Anwendung einer einzigen Vakuumstufe erforderlich ist. In beiden Stufen kann bei
verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gearbeitet werden, da in .der ersten Stufe
auch bei niederer Temperatur und niedrigem Vakuum leicht große Gasmengen entfernt
werden, in der zweiten Stufe jedoch :das hohe Vakuum die Anwendung höherer Temperaturen
unnötig macht. Durch Temperaturerhöhung wäre an sich in einer einzigen Vakuumstufe
bei einem dem zweistufigen Verfahren entsprechenden Aufwand an Vakuumenergie der
gleichd Austreibegrad zu erzielen. Die Wiederbelebung in zwei oder mehreren Vakuumstufen
gemäß der Erfindung ergibt durch die Vermeidung höherer Temperaturen eine große
Ersparnis an Heizdampf -und an Kühlwasser, und außerdem kann die zum Aufheizen und
Abkühlen der Lösung erforderliche Vorrichtung wesentlich kleiner als bisher gehalten
werden. Mit der Herabsetzung der Temperatur zur Wiederbelebung der Waschflüssigkeit
ist ndch ein weiterer Vorteil verbunden. Da in der Technik hauptsächlich stark ammoniakalische
Cuprosalzlösungen für die Absorption des
Kohlenoxyds verwendet werden,
treten bei der Wiederbelebung der Lösung stets Ammoniakverluste auf, die um so größer
sind, je höher die Wiederbelebungstemperatur Zur Vermeidung dieser Verluste muß
das äL der Lösung ausgetriebene Gasgemisch ein Nachbehandlung zur Wiedergewinnung
des Ammoniaks unterworfen werden. Bei der Anwendung des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung sind infolge der erheblich niedrigeren Wiederbelebungstemperatur die Ammoniakverluste
so gering, daß man auf die Wiedergewinnung,des Ammoniaks ganz verzichten kann oder
doch wesentlich kleinere Vorrichtungen hierfür benötigt.
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Die Einhaltung niedriger Temperaturen bei der Behandlung der Cuprosalzlösung
hat schließlich noch zur Folge, daß nur geringe Mengen Wasser in Dampfform entweichen,
wodurch die Aufrechterhaltung eines hohen Vakuums bei geringem Energieaufwand möglich
ist.
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Die Wirkung des Vakuums kann in den einzelnen Stufen gegebenenfalls
durch Einleiten eines inerten Gases noch erhöht werden.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens besteht
darin, daß die aus der zweiten oder einer späteren Vakuumstufe erhaltenen Gase in
eine vorhergehende Stufe eingeführt werden, wie dies sinngemäß bei der Wiederbelebung
derartiger Waschflüssigkeiten durch stufenweise Temperaturerhöhung bekannt ist.
Wird z. B. bei der Reinigung eines kohlenoxydhaltigen Gasgemisches mittels einer
ammoniakaiischen Kupfersalzlösung gleichzeitig auch Kohlendioxyd aus dem Gasgemisch
entfernt, so muß zur Wiederbelebung der Kupfersalzlösung außer dem Kohlenoxyd auch
das Kohlendioxyd aus der Lösung entfernt werden. Erfolgt nun die Wiederbelebung
der Lösung in mehreren. Vakuumstufen, so wird in jeder folgenden Vakuumstufe ein
an Kohlenoxyd ärmeres und an Kohlendioxyd reicheres Gas erhalten, da das Kohlendioxyd
schwerer als das Kohlenoxyd von der Lösung abgegeben wird. Führt man nun die Abgase
einer späteren Stufe in eine vorhergehende Vakuumstufe ein, so wird dadurch der
Teildruck des Kohlenoxyds in dieser Stufe erniedrigt und damit dessen Entfernung
in vollkommenerer Weise erreicht. Beispiel i Behandelt man eine zur Kohlenoxydentfernung
aus wasserstoffhaltigen Gasen verwendete Kupfersalzlösung bei 34° in zwei Vakuumstufen,
wobei in der ersten Stufe ein Druck von 250 mm, in der zweiten Stufe ein solcher
von i 5o mm Quecksilbersäule herrscht, so erhält man eine Lösung, die o,5 cm3 Kohlenoxyd
in io cm3 enthält.
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Arbeitet man dagegen mit dem gleichen =Alifwand an Vakuumenergie in
nur einer 1-tife, so erhält man unter sonst gleichen :ediiigungen eine Lösung, die
in i o cm ' noch :2;5 cm3 Kohlenoxyd enthält. Will man mit .der einstufigen
Vakuumbehandlung eine Reinheit von 0,5 cm" Kohlenoxyd je io cm3 Lösung erreichen,
so muß man unter sonst gleichen Bedingungen und bei Anwendung derselben Energie
zur Erzeugung des Vakuums bei einer Temperatur von 40° .arbeiten, was mit den obengenannten
Nachteilen verbunden ist.
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Beispiel 2 Die wiederzubelebende, auf gewöhnlichen Druck entspannte
ammoniakalische Cuprosalzlösung fließt mit einer Temperatur von 3o° durch die Leitung
4 (s. Abbildung) dem ersten Vakuumbehälter i zu, verteilt sich über die Füllkörper
5 und sammelt sich am Boden 6 dieses Behälters. Von hier aus tritt die Lösung durch
den Siphon 7 in den zweiten Vakuumbehälter 2 ein, der mit Füllkörpern 8 ausgestattet
ist. Vom Boden 9 dieses Behälters fließt die Lösung durch den Siphon io über .die
Fülllzörper i i in den dritten Vakuumbehälter 3, sammelt sich am Boden 12 dieses
Behälters und fließt durch die Leitung 13 zur weiteren Verwendung ab.
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Das im Vakuumbehälter 3 unter einem Druck von ioo mm Quecksilbersäule
frei werdende Gas besteht aus i o % Kohlenoxyd und go% Kohlendioxyd und wird von
einer Vakuumpumpe 21 durch die Leitung 2o aus dem Vakuumbehälter 3 abgesaugt, durch
die Leitung 22 unten in den zweiten Vakuumbehälter eingeführt, strömt der herunterrieselnden
Lauge entgegen und vereinigt sich mit dem in diesem Behälter frei werdenden Gas.
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Das aus dem Vakuumbehälter 2, in dem ein Druck von 120 mm Quecksilbersäule
herrscht, entweichende Gas besteht aus 330,10 Kohlenoxyd und 670/() Kohlendioxyd.
Dieses Gas wird von der Vakuumpumpe 18 durch das Rohr 17 abgesaugt und durch das
Rohr i 9 in den unteren Teil des Vakuumbehälters i befördert.
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Das im Vakuumzylinder i, in dem ein Druck von 200 mm Quecksilbersäule
herrscht, enthaltene Gas besteht aus 64,20;o Kohlenoxyd, 3 5, o % Kohlendioxyd und
o, 8 % Gasrest. Die Vakuumpumpe 15 saugt dieses Gas durch das Rohr 14 ab und befördert
es durch das Rohr 16 zur Verwendungsstelle.
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Die aus dem Rohr 13 ablaufende Lösung enthält je io cm3 nur noch 0,4
cms Kohlenoxyd.
Wird die Kupfersalzlösung bei gleicher Temperatur
(3o°) und demselben Energieaufwand in einer Stufe wiederbelebt, wobei die Behandlungsdauer
die gleiche ist wie in drei vorgenannten Stufen zusammen, so erhält man eine Lösung,
die in i o cm3 noch 3,5 cm3 Kohlenoxyd enthält. Erst bei Steigerung der Temperatur
von 3o° auf etwa 39° oder bei einem Mehraufwand an Vakuumenergie von etwa 3o% kann
man eine Lösung erhalten, die in io cm- nur noch o,q. cm3 Kohlenoxyd enthält.