-
Verfahren zur Reinigung von Acetylen oder Acetylengemischen von Phcsphor-,
Schwefel- und Ammoniakverunreinigungen Rohacetylen enthält bekanntlich als hauptsächliche
Verunreinigungen Verbindungen des Phosphors und Schwefels sowie Ammoniak. Die Beseitigung
dieser Verunreinigungen ist für die Verwendung von Acteylen für Um= wandlungs- bzw.
Synthesezwecke meist unerläßlich; man hat hierfür u. a. auch oxydierende Mittel
angewendet, z. B. Chlorkalk, Chromsäure, Braunstein, Eisenchlorid. Diese Mittel
«erden im allgemeinen in Form sogenannter Reinigungsmasse benutzt, wodurch aber
die Behandlung großer Gasmengen erschwert wird. Sie sind außerdem teilweise recht
unwirtschaftlich bzw. schwer aufzuarbeiten. Auch oxydierende Mittel in Form von
Chlor oder Brom enthaltenden Lösungen sind verwendet worden, die jedoch nur in großer
Verdünnung anwendbar sind. Hiervon abgesehen, bereiten diese Absorptionsflüssigkeiten
Schwierigkeiten hinsichtlich der Auswahl des Werkstoffes für die Apparatur.
-
Von der Salpetersäure ist bekannt, daß sie in konzentrierter Form
Acetylen unter Bildung saurer und neutraler Produkte angreift, die zum Teil explosiv
sind. Es war also nicht von vornherein zu erwarten, daß sich Salpetersäure zur Befreiung
des Acetylens von störenden Verunreinigungen eignet.
-
Die Erfindung stützt sich nun auf die überraschende Beobachtung, daß
auch ohne den Kunstgriff einer Massebildung der Angriff der Salpetersäure auf Acetylen
unter bestimmten Bedingungen mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann, während
die Beseitigung der
genannten Verunreinigungen bemerkenswert rasch
und quantitativ erfolgt. Es gelingt überraschenderweise sogar ohne weiteres, auch
die Verunreinigungen an organischen Phosphor- und Schwefelverbindungen weitgehend
aus Acetylen zu entfernen, die bekanntlich zu einem beträchtlichen Anteil im Rohgas
vorhanden sind und sich wesentlich schwieriger als die anorganischen Verunreinigungen
beseitigen lassen. Erfindungsgemäß werden die Gase mit einer wäßrigen, Salpetersäure
enthaltenden Lösung gewaschen, die auf i Mol Salpetersäure mindestens 3 und höchstens
15 12o1 Wasser enthält, gegebenenfalls unter Nachschaltung von einem leeren oder
mit Füllkörpern o. dgl. ausgesetzten, nicht berieselten Turm. Man arbeitet ini allgemeinen
bei gewöhnlicher Temperatur, doch besteht die Reinigungswirkung auch in der Kälte.
Man kann überraschenderweise sogar auch erhöhte Temperaturen anwenden, ohne daß
ein wesentlicher Angriff auf das Acetylen zu befürchten wäre, z. B. Temperaturen
von 5o oder bis So'. Das Arbeiten bei erhöhter Temperatur empfiehlt sich u. U .,wenn
man mit der Konzentration der Salpetersäure heruntergehen will. Man wird indessen
das Verhältnis io bis 15 12o1 H.0 : i Mol HNO3 im allgemeinen nicht überschreiten.
-
Für den Reinigungsprozeß lassen sich Wäscher jeder beliebigen Art
verwenden, wie z. B. Rieseltürine, Schleuderwäscher, poröse Fritten, durch die das
Gas hindurchgepreßt wird usw. Feinstverteilung des Gases in der Flüssigkeit ist
sowohl hinsichtlich des Reinigungsgrades wie der Größe der benutzten Apparatur bzw.
Aufenthaltszeit der Gase im Wäscher bzw. der Höhe des Gasdurchsatzes von Vorteil.
Man verwendet z. B. einen oder mehrere mit Füllkörpern oder Einbauten, wie Überlaufböden
usw., ausgerüstete berieselte Türme in Hintereinander- oder Parallelschaltung o.
dgl.
-
U m die Reinigungswirkung zu vervollständigen, können die Gase gemäß
der Erfindung nach dein Behandeln mit der Salpetersäure durch einen leeren oder
mit Füllkörpern ausgesetzten, nicht berieselten Raum geführt werden; als Füllkörper
werden vorzugsweise Großoberflächenkörper benutzt, d. h. poröse Körper oder poröse
Steine mit hoher innerer Oberfläche, z. B. Bimstein o. dgl. Auf diese Weise tritt
in dem nachgeschalteten Raum, wie gefunden wurde, eine Nachreaktion in der Gasphase
unter Vervollständigung der Reinigung ein.
-
Von Zeit zu Zeit oder auch fortlaufend wird die verbrauchte Salpetersäure
in an sich bekannter Weise durch Zufügen höher konzentrierter, gegebenenfalls hochkonzentrierter
Salpetersäure ersetzt. Diese Ergänzung durch Frischsäure kann so weit betrieben
«-erden, dall die durch Oxydation erhaltenen Phosphat- bzw. Sulfatverbindungen nutzbringend
gewinnbar sind. Da durch die saure Behandlung saure Gase oder Dämpfe den abziehenden
Gasen beigemischt sein können, «-erden diese zwecks Beseitigung dieser Beimischungen
in bekannter Weise mit alkalischen Mitteln nachbehandelt, z. B. mit basischen bzw.
basisch wirkenden Alkali- oder Erdalkaliveriyindungen. z. B. Sodalösung, festem
_@tzkali, Kalkmilch o. dgl.
-
Die Verwendung wäßriger Salpetersäure in den erfindungsgemäß in Betracht
kommenden
| Konzentrationen bietet den Vorteil, daß di@@ |
| Behandlung in den üblichen, mit Füllkörpern |
| ausgesetzten Waschtürmen erfolgen kann. wo- |
| bei zweckmäßig im Gegenstrom gearbeitet und |
| die Waschsäure durch Umpumpen im Kreis- |
| lauf geführt wird. Man kann auf diese Weise |
| große Gasmengen in einer vergleichweise klei- |
| nen Apparatur reinigen. |
| Es empfiehlt sich, bei dieser Behandlungsart |
| einen Teil der im Kreislauf geführten Säure |
| jeweils abzulassen und durch frische zu er- |
| setzen, weil sich ini Laufe der "Zeit in der |
| Salpetersäure Phosphorsäure und Schwefel- |
| säure sowie Ammoniaksalze anreichern. |
Beispiel i Man drückt Roliacetvlen, das etwa 6oo mg P im Kubikmeter enthält, in
eine Menge von 5 cbm ;Std. mittels eines Gebläses durch eine poröse Filterplatte
fein verteilt durch i o 1 einer wäßrigen Salpetersäure von
ge-
wöhnlicher
Temperatur, die auf i llol H N O;; 7 Mol Wasser enthält. Das Gas wird dann durch
einen leeren Abscheideraum von 1,5 ebill Inhalt geleitet; dieser nachgeschaltete
Raun soll ini allgemeinen etwa i bis 1o °/o des stündlich durchgesetzten Gasvolumens
betragen, kann indessen auch größer gewählt werden. Nach Verlassen des Abscheideraunies
wird das Gas durch einen Laugewäscher von den letzten Spuren Säure befreit. Das
gereinigte Gas enthielt nur noch etwa 2 mg P/cbm. Beispiel Ein Rohacetylen, das
im Kubikmeter 6oo mg Phosphor und 200 bis
300 mg Schwefel enthielt, wurde
mit einer Geschwindigkeit von 5o cbm/Std. durch einen mit Raschigringen gefüllten
Rieselturm von i cbm Inhalt hindurchgeleitet, durch den im Umlauf im Gegenstrom
.I cbm Salpetersäure/Std. uingepunipt wurden; die Salpetersäure enthielt auf i Mol
H N03 5,5 Mol Wasser. Das Gas passierte nach Verlassen des Rieselturines einen init
porösen Steinen gefüllten Abscheiderauni von i cbm Inhalt und wurde dann in einem
Laugenwäscher mit '.\Tatronlauge gewaschen. Das
gereinigte Gas enthielt
weniger als 5 mg P/cbm und etwa 2o bis
30 mg Sjcbm. Der Verlust an Acetylen
infolge des Angriffs der Salpetersäure war kleiner als i °/"o. Der Verbrauch an
H N03 betrug etwa 2o bis 25 glcbm durchgeleitetes Acetylen.
-
Beispiel 3 Rohacetylen, das im Kubikmeter 28o mg Phosphor und 2o9
mg Schwefel enthielt, wurde mit einer Geschwindigkeit von 5o1/Std. durch zwei hintereinandergeschaltete,
in ihrem unteren 'feil mit porösen Filterplatten abgeschlossene rohrförmige Behälter
von 5o mm Durchmesser in feinster Verteilung hindurchgeleitet. Jeder dieser Waschbehälter
war mit je 300 ccm Säure beschickt, die auf i Mol H \T03 5,25 Mol H, O enthielt.
Nach Durchgang durch den ersten Waschturm zeigte das Acetylen nur noch einen Gehalt
an Phosphor von 2,8 mg P/cbm und 47,5 mg S/cbm, während nach Durchgang durch den
zweiten Waschturm der Gehalt an anorganischem und organischem Schwefel bis auf o,9
mg S/cbm und nicht mehr nachweisbare Mengen Phosphor zurückgegangen war. Die Reinigung
des" sehr unreinen Ausgangsgases war also außerordentlich wirksam.
-
Beispiel In der gleichen Apparatur wie im Beispiel 3 wurde ein Gemisch
von Salpetersäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure verwendet, um die Reinigungswirkung
einer durch wiederholte Benutzung an Phosphorsäure und Schwefelsäure angereicherten
Salpetersäure zu erweisen. Das Mischungsverhältnis H ,NO,-: H, PO, : 112
S04 betrug in Gewichtsteilen 5oo : x95: iSo, während das i\#Iolverhältnis H 1\T03
: H3 O = i : 5,5 betrug. Das Rohgas war im vorliegenden Falle besonders reich an
Verunreinigungen und enthielt je Kubikmeter 724 mg Phosphor und 237 mg Schwefel
und wurde mit einer Gasgeschwindigkeit von 33 liStd. durch die Apparatur geleitet.
Nach Durchgang durch den ersten Waschturm war der Phosphorgehalt bereits auf 12,1
mg/cbm und der Schwefelgehalt auf 27 mg/cbm herabgemindert; nach der Waschung im
zweiten Turm enthielt das Reingas nur noch Spuren an Phosphor und noch etwa 6 mg
Sch`vefelfcbm. Bemerkenswert ist die auch gute Reinigungswirkung hinsichtlich der
Schwefelverbindungen selbst bei dieser bereits an Phosphorsäure und Sehwefelsäure
angereicherten Salpetersäure.