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Verfahren zur Gewinnung von Acetylen aus acetylenhaltigen Gasgemischen
| Bei der Verstellung vom Acetylen durch ther- |
| tnische Spaltung ,der ttnv ullstättdige Verbrennung |
| gesättigter I'(Aileliwasscrsto@tte erhält inan Ge- |
| mische, die autier Acetylen noch andere Gase, wie |
| Methan. Wasserstoff, lic@lilenoxv<1 und Kohlen- |
| dioxyd, enthalten. 1?ine Trennung des Acetylens |
| von dieselt Gasen, insiteam<lere von Kohlendioxyd, |
| durch Auswaschen des .-\cet%-letis mit Uisungs- |
| mitteln bietet `cli\vi(-i-igkeiteti. In (Iegen,#vart orga- |
| nischer ISsungsmittel erleiden Acetylen und seine |
| höheren Ilomoilogen, die ebenfalls in den Gas- |
| gentischen enthalten sein I:ümien, leicht Polynieri- |
| sationelt: die dabei entstehenden festen I'olvmeri- |
| sati<msl@n@du@ae h@@ltnen exph)siv seid. .11s lsmtngs- |
| mittel harn daher bisher technisch nur Wasser in |
| Frage. Iin Wasser haben aber Kolilelidio@xvd und |
| Acetvlen so ähnliche I_i3slicllkeitskoefhziettteti, <lall |
| auf diese Weise eine Trennung der beiden Stoffe |
| voneinander praktisch sticht möglich ist. |
| I?s wurde min gefunden, claß sich aus Acetylen |
| und Kolilendi@ixvd enthaltenden Gasgemischen das |
| _lcctvlell für sich gewinnen läßt, wenn man das |
| Gasgemisch mit selchen organischen Läsungs- |
| mitteln wäscht, die eine größere Löslichkeit für |
| Acmvlcti als für Kohlendioxyd besitzen, und das |
| voni I.üsungsmittel aufgenomnielle @@cetvlett ist der |
| M-änne und unter vermindertem Druck alistrebt |
| und dalwi (Hu erbrderliche A\-:irine sei schnell z;t- |
führt, daß eine störende Polymerisation des Acetylens nicht eintreten
kann. Als geeignete organische Lösungsmittel seien insbesondere Butyrolacton und
Dimethylformamid genannt. Diese Stoffe haben gegenüber dem als Lösungsmittel für
Acetylen schon benutzten Cyclohexanon den Vorteil, daß man mit wesentlich geringerem
Verlust an Lösungsmittel zu rechnen hat, da ihr Dampfdruck beträchtlich geringer
ist als der des Cyclohexanons. Außerdem ist ihr selektives Lösungsvermögen gegenüber
Acetylen in Kohlendioxyd und Acetylen enthaltenden Gemischen erheblich größer als
das des Cyclohexanons.
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Handelt es sich um die Verarbeitung von Gasgemischen, die außer Acetylen
und Kohlendioxyd noch Bestandteile enthalten, die weniger löslich sind, wie dies
beispielsweise bei den durch unvollständige Verbrennung aliphatischer gesättigter
Kohlenwasserstoffe, wie Methan, mit Sauerstoff erhaltenen Gasgemischen der Fall
ist, so geht man zweckmäßig wie folgt vor: Das Gasgemisch wird unter erhöhtem Druck
mit einer solchen Menge Lösungsmittel gewaschen, daß sich möglichst alles Acetylen
löst. Sodann wird das Lösungsmittel entspannt, aber zunächst nur so weit, daß im
wesentlichen nur die weniger löslichen, mit in Lösung gegangenen Bestandteile zusammen
mit einem Teil des gelösten Kohlendioxyds ausgetrieben werden. Hat man beispielsweise
das Gasgemisch unter einem Druck von etwa io Atmosphären gewaschen, so entspannt
man auf etwa i Atmosphäre. Man erhält dann bei der Entspannung ein Gasgemisch, das
alle schlecht löslichen Bestandteile, einen großen Teil des Kohlendioxyds und wenig
Acetylen enthält. Um auch diese Restmengen zu gewinnen, kann man das Gasgemisch
nochmals der Wäsche mit dem Lösungsmittel zuführen.
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Die Gewinnung des Acetylens aus dem Lösungsmittel durch Erwärmen und
weitere Drucksenkung erfolgt vorteilhaft unter Ausnutzung der Wärme des bereits
von Acetylen befreiten Lösungsmittels. Als besonders zweckmäßig haben sich Spiralwärmeaustauscher
erwiesen, in denen in zwei konzentrischen Spiralen das wärmeaufnehmende und das
wärmeabgebende Lösungsmittel mit so bemessener Geschwindigkeit einander entgegengeführt
werden, daß ein guter Wärmeaustausch erfolgt. Gleichzeitig wird der Druck, am besten
in mehreren Stufen, gesenkt. Das mit Acetylen beladene Lösungsmittel läßt sich in
dieser Weise schnell auf Temperaturen von 6o bis 8o° bringen, wobei es das Acetylen
praktisch vollständig abgibt. D9s Lösungsmittel kann nach der Abkühlung erneut zur
Wäsche acetylenhaltigen Ausgangsgases benutzt werden.
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Das so gewonnene Acetylengas enthält im allgemeinen noch etwas Kohlendioxyd.
Dieser Kohlendioxydgehalt läßt sich aber leicht dadurch weiter herabsetzen, daß
man vor der Austreibung des Acetylens das Lösungsmittel mit Acetylengas ausbläst.
Hierzu benutzt man zweckmäßig einen Teil des als Enderzeugnis erhaltenen Acetylens.
Besonders wirksam erfolgt das Ausblasen in einer mit Füllkörpern versehenen Kolonne
nach Art einer Rektifikationssäule, auf die man oben das Lösungsmittel aufgibt,
während man unten das Acetylengas einführt, so daß die Flüssigkeit dem Acetylengas
entgegenrieselt. Die Menge des durch das Acetylengas ausgetriebenen Kohlendioxyds
ist hauptsächlich von der Höhe der Füllkörpersäule und der Menge des eingeführten
Acetylengases abhängig. Das den Kopf der Kolonne verlassende Gemisch aus Acetylen
und Kohlendioxyd wird der Wäsche mit dem Lösungsmittel wieder zugeführt.
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Bei dem vorliegenden Verfahren erfolgt praktisch keine Polymerisation
des Acetylens und seiner Homologen zu festen Produkten, die explosionsgefährlich
sind. In kleinem Umfang gebildete Polymerisate bleiben in der Waschflüssigkeit gelöst,
sie machen sich durch Dunkelfärbung der Flüssigkeit und Erhöhung ihrer Viskosität
bemerkbar. Es empfiehlt sich, ständig einen kleinen Teil des Lösungsmittels abzuzweigen,
durch Destillation zu reinigen und der Wäsche wieder zuzuführen.
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Beispiel Stündlich werden 150 m3 eines Gasgemisches aus 7,5%
Acetylen, 4% Kohlendioxyd, 25% Kohlenoxyd, 6% Methan und 57,5% Wasserstoff, das
durch' unvollständige Verbrennung von Methan mit Sauerstoff hergestellt ist, unter
einem Druck von 8 at mit 1,5 ms Butyrolacton gewaschen. Das Gasgemisch enthält dann
noch o,30% Acetylen. Das Butyrolacton wird auf einen Druck von 1,2 at entspannt.
Dabei entweicht alles in Lösung gegangene Methan, Kohlenoxyd und Wasserstoff, etwa
750/0 des gelösten Kohlendioxyds sowie 300% des gelösten Acetylens. Zur Austreibung
noch gelösten Kohlendioxyds wird das Butyrolacton dann mit einem Acetylengasstrom
von io ms in der Stunde im Gegenstrom behandelt. Man erwärmt die Flüssigkeit nun
auf 75° unter Senkung des Druckes auf o, i at. Dabei erhält man stündlich 20 m3
Acetylen, das weniger als o,5% Kohlendioxyd enthält. Von diesen 20 m9 Acetylen dienen
io ms zur Austreibung des Kohlendioxyds aus dem auf 1,2 at entspannten Butyrolacton.