DE870886C

DE870886C - Verfahren zum Abtrennen von reinem Acetylen aus acetylenhaltigen Gasen

Info

Publication number: DE870886C
Application number: DEB14857A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Bartholome; Erwin Dr Lehrer; Lothar Dr Lorenz
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1951-05-04
Filing date: 1951-05-05
Publication date: 1953-03-16

Description

Verfahren zum Abtrennen von reinem Acetylen aus acetylenhaltigen Gasen Zum Abtrennen von Acetylen aus acetylenhaltigen Gasen, wie man sie durch thermische oder elektrische Spaltung von Kohlenwasserstoffen oder durch deren partielle Oxydation mit Sauerstoff gewinnen kann, werden Lösungsmittel benutzt, die ein selektives Lösungsvermögen für Acetylen besitzen. Dadurch gelingt es, das Acetylen von der Hauptmenge der das Acetylen verdünnenden Gase (Wasserstoff, gesättigtere Kohlenwasserstoffe, Kohlenoxyd und -dioxyd, Stickstoff usw.) zu trennen und durch Entgasen der erhaltenen Lösung ein hochprozentiges Acetylen zu erhalten.
Von den neben Acetylen in derartigen Gasen enthaltenden Bestandteilen sind häufig einige in den zur Abtrennung verwendeten Lösungsmitteln ebenfalls löslich. Die besser als Acetylen löslichen Verunreinigungen, die durch das Lösungsmittel nahezu völlig aus dem acetylenhaltigen Gas mit gelöst werden, verunreinigen das bei der nachfolgenden Entgasung gewonnene Acetylen. Aber auch die schlechter als Acetylen löslichen Bestandteile, z. B. Kohlendioxyd oder Äthylen, finden sich entsprechend dem Grad ihrer Löslichkeit in größerem oder kleinerem Umfang im ausgegasten Acetylen wieder.
Derartige Verunreinigungen des Acetylens machen seine Verwendung für chemische Zwecke häufig schwierig. Man hat daher schon vorgeschlagen, dieses Acetylen durch Verflüssigen und fraktionierte Destillation zu reinigen. Dieses Verfahren ist jedoch kostspielig und gefährlich. Man kam aus diesem konzentrierten, aber noch verunreinigten Acetylen durch Wäsche mit Lösungsmitteln von anderer Selektivität wie . das erst benutzte - ein reines Acetylen -erhalten, doch bedeutet die Verwendung zweier Lösungsmittel eine Komplizierung des Reinigungsverfahrens. Auch die Kombination der partiellen Verflüssigung des Acetylens, wobei die Verunreinigungen höheren Siedepunktes entfernt werden, mit der Extraktion des Restacetylens durch ein selektives Lösungsmittel für die ' niedrigsiedenden Verunreinigungen macht das Verfahren umständlich.
Es wurde nun gefunden, daß man aus acetylenhaltigen Gasen auf sehr einfache Weise reines Acetylen durch Auswaschen mit einem Lösungsmittel und Entgasen der erhaltenen Lösung erhält, wenn man das mit Acetylen und seinen Beimengungen beladene Lösungsmittel in einer Rektifiziersäule, die mit den üblichen Vorrichtungen zur Erleichterung des Flüssigkeit-Gas-Austausches versehen ist, im Gegenstrom mit dem beim Entgasen des Lösungsmittels durch Temperaturerhöhung oder Druckverminderung oder beide Maßnahmen frei gewordenen Gas behandelt. Dabei werden in dem unteren Teil der Rektifiziersäule die leichter als Acetylen löslichen Verunreinigungen vom Lösungsmittel aus dem Gas ausgewaschen, während in dem oberen Teil aus der herabfließenden Lösung durch den Gegenstrom die schlechter löslichen Verbindungen durch Acetylen verdrängt werden und gasförmig mit dem nicht gelösten Teil des Acetylens abgehen. Dieses die Säule am Kopf verlassende Gas wird in die erste Stufe des Verfahrens zurückgeführt, wo das acetylenhaltige Rohgas mit frischem Lösungsmittel gewaschen wird. Man erreicht so, daß der größte Teil der schlechter als Acetylen löslichen Verunreinigungen das Waschgefäß am Kopf als Armgas verläßt. In der Mitte der Rektifiziersäule läßt sich dann ein. sehr reines Acetylen abziehen.
Für die Durchführung des Verfahrens eignen sich vorzugsweise sauerstoffhaltige organische Lösungsmittel, deren Siedepunkt über dem des Wassers liegt, die ein selektives Lösungsvermögen für Acetylen besitzen und die eine geringe Menge Wasser enthalten. Es ist nicht erforderlich, daß diese Lösungsmittel in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar sind, weil man den Anteil des Wassers in der Waschflüssigkeit vorzugsweise unterhalb 5o °/o, vorteilhaft im Bereich von 0,5 bis io °]o, hält. Man kann also ohne weiteres auch Lösungsmittel benutzen, die nur zwischen 5 und io % Wasser zu lösen vermögen.
Aus derartigen Waschflüssigkeiten läßt sich das ausgewaschene Acetylen sehr leicht und vollständig dadurch ausgasen, daß man bei wirtschaftlich tragbarem Unterdruck, z. B. bei etwa o,2 bis 0,5 Atm., einen Teil des Wassers aus der Waschflüssigkeit verdampft und die Waschflüssigkeit in einer Gegenstromkolonne durch die aufsteigenden Dämpfe vom Acetylen befreit.
Die Mitverwendung von Wasser bietet ferner den Vorteil, daß man die durch Sättigung des vom Acetylen befreiten Gases und des reinen bzw. angereicherten Acetylens mit dem Dampf des Lösungsmittels verursachten Verluste vermeiden kann, indem man diese Gase mit einer kleinen Menge Wasser wäscht, das diese Lösungsmitteldämpfe entfernt. Die dabei erhaltenen wäßrigen Lösungen des Lösungsmittels können der Hauptmenge des organischen Lösungsmittels zugesetzt werden, um dessen Wassergehalt auf der gewünschten Höhe zu halten.
Unter den- als organischen Lösungsmitteln geeigneten Substanzen seien beispielsweise genannt: Carbonylverbindungen, wie aliphatische Ketone und Aldehyde und deren Acetale, ferner aliphatische Äther, insbesondere solche, die neben einer Äthergruppe noch eine weitere hydrophile Gruppe, z. B. eine Oxygruppe oder weitere Äthergruppen, enthalten, ferner Ester von Carbonsäuren, darunter auch solche, die neben der Estergruppe noch weitere hydrophile Gruppen, sei es im Säure-, sei es im Alkylrest, enthalten. Besonders geeignet sind Laktone, z. B. y-Butyrolakton und dessen Homologe, ferner Säureamide, insbesondere alkylierte Säureamide, z. B. Dialkylformamide, alkylierte Harnstoffe, Bisdialkylamide von Dicarbonsäuren, ringförmige Säureamide, wie Pyrrolidon und seine N-Alkyl- und -Acylabkömmlinge und entsprechende homologe Laktame. Beispiel Ein durch unvollständige Verbrennung von Methan gewonnenes Acetylen der Zusammensetzung (in Volumprozent)

C2H2 C02 C2H4 02 CH, CO H2 N2

7,8 3.8 0,3 0,1 4,4 26,3 553 1,7

C3 H4 C4H4 C4H2 C6H6

o,o8 0,05 0,11 o,i

wird in einer in der Abbildung schematisch dargestellten Vorrichtung verarbeitet. Stündlich werden iio Nm3 dieses Gases aus der Leitung A in den Waschturm B geleitet, durch den i,25 m3 eines Gemisches von 98,2 °% Butyrolakton und i,8 °/6 Wasser bei 18° unter 6 bis io Atm. Druck strömen. Das den Waschturm B durch das Rohr C verlassende Armgas enthält nach Einstellung des Gleichgewichtes in der Vorrichtung (in Volumprozent)

C2 H2 C02 C2H4 02 CH4 C 0 H2 N2

0,1 4,1 0,3 o,1 4,8 28,6 6o,i 1,9

C3H4 C4H4 C4H2 C6H6

0 0 0 0

Das mit dem Acetylen und einem Teil der anderen Gase beladene Lösungsmittel gelangt über die Lei-, tung D in den mit Verteilungsplatten versehenen Rektifizierturm F und schließlich durch das Rohr H in den Entgaser K, wo durch Erwärmungen auf 70° und Druckverminderung auf o,2 ata der größte Teil der gelösten Gase in Freiheit gesetzt wird. Das aus dem Entgaser K entbundene Gas leitet man durch das Rohr ,j am Boden des Rektifizierturmes F ein, in dem es der Butyrolaktonlösung entgegenströmt. Ein Teil des Acetylens verläßt mit den aus der Lösung verdrängten schlecht löslichen Gasen den Turm F durch die Leitung E und wird in das Rohr A gegeben und so wieder zum Waschturm B zurückgeführt. Durch G zieht man 8,5 m3 Acetylen ab, das noch folgende Beimengungen enthält (in Volumprozent)

C02 C@H4 C@H4 C@H2 C,H, CO

o,i nicht nachweisbar o,oi o,oo3 o,oi

Das am Boden des Entgasers abfließende entgaste Lösungsmittel wird durch die Leitung M in den Waschturm B zurückgeführt. Die leichter als Acetylen löslichen Verunreinigungen werden durch die Leitung L abgezogen.
Durch Abstimmung mit der Zusammensetzung des bei A zugeführten Frischgases, der Umlaufgeschwindigkeit des Lösungsmittels und den Entgasungsbedingungen läßt sich leicht die durch das Rohr J zurückzuführende Menge Gas feststellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i-. Verfahren zum Abtrennen von reinem Acetylen aus Acetylen enthaltenden Gasen durch Auswaschen mit einem Lösungsmittel und Entgasen der erhaltenen Lösung durch Anwendung von erhöhter Temperatur oder vermindertem Druck oder beiden Maßnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Acetylen und gelösten gasförmigen Verunreinigungen beladene Lösungsmittel vor der Entgasung in einer Rektifiziersäule im Gegenstrom zu dem bei der Entgasung frei werdenden Gas geführt wird und man aus dem mittleren Teil dieser Säule reines Acetylen abzieht. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man am Kopf der Rektifiziersäule ein Gas abzieht und mit dem acetylenhaltigen Frischgas dem Auswaschen mit dem Lösungsmittel unterwirft und am Boden der Rektifiziersäule die leichter löslichen Verunreinigungen abzieht.