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Verfahren zur Entfernung von Acetylen aus Gasgemischen Bei der Verarbeitung
acetylenhaltiger Gasgemische, z. B. Koksofengas, Leuchtgas, Krackgas, Karbidofenabgas
u. dgl., treten zufolge der Gegenwart des Acetylens, auch wenn, es nur in, geringer
Menge vorhanden ist, bei fast allen. den Verfahren, die eine Gewinnung einzelner
Bestandteile der Gasgemische oder die Erzeugung anderer Verbindungen auf katalytischem
Wege zum Ziel haben, Störungen verschiedenster Art auf. Man muß daher das Acetylen
aus dem Gasgemisch vor der weiteren Verarbeitung entfernen. Ein Auswaschen des Acetylens
mit anorganischen, oder organischen Lösungsmitteln, z. B. Schwefeldioxyd, Ammoniak,
Kohlendioxyd, Äthylchlorid, Aceton. Acetonitril oder Cyclohexanon, führt nur zu
einer unvollständigen Entfernung, oder man muß so große Mengen des Lösungsmittels
im Kreislauf führen, daß die dabei entstehenden Lösungsmittelverluste die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens in Frage stellen. Man: hat auch versucht, das Acetylen durch Adsorption
an Kiegelgel, Aktivkohle od. dgl. zu entfernen. Das Adsorptionsvermögen ist aber
für die meisten Zwecke zu gering.
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Es ist weiter bekannt, das Acetylen durch Überleiten der Gase über
teilweise entwässertes Aluminium- oder Eisenhydroxyd bei Temperaturen
über
q.oo° zu zerstören. Hierzu ist ein beträchtlicher Wärmeaufwand erforderlich, und
die Wirksamkeit der Massen läßt durch Rußabscheidung bald nach. Auch ist bekannt,
das Acetylen in Koksofengasen, Krackgasen und ähnlichen Gasen, die beträchtliche
Mengen. Wasserstoff enthalten, mittels hydrierend wirkender Katalysatoren, wie Kupfer,
Nickel,` Kobalt oder Platinmetalle, bei Zoo bis 300° in unschädliche Verbindungen
überzuführen. Diese Katalysatoren werden aber durch den nach einer Reinigung der
Gase von anorganischen Schwefelverbindungen noch vorhandenen organisch gebundenen
Schwefel, dessen Entfernung nur schwer durchführbar ist, sehr schnell vergiftet.
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Es wurde nun gefunden, daß man das Acetylen aus Leuchtgas, Koksofengas,
Krackgas, Karbidofenabgas oder anderen Gasgemischen, die brennbare Bestandteile,
wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenoxyd und Wasserstoff, neben schwefelhaltigen Verunreinigungen
enthalten, leicht und sicher ohne die geschilderten Nachteile entfernen kann, wenn
man das Gasgemisch einer teilweisen katalytischen Oxydation unterwirft. Zu diesem
Zweck mischt man das zu reinigende Gasgemisch mit einer solchen Menge Sauerstoff
oder Luft, daß die Explosionsgrenze noch nicht erreicht wird, und leitet es dann
über Katalysatoren, wie Kupfer, Nickel, Kobalt, Silber, Wolfram, Molyb-dän, Vanadin,
Chrom, Eisern oder Platinmetalle, allein oder im Gemisch miteinander. Eine Temperatur
von i5o bis 30o° ist für die Oxydation ausreichend. Um die Reaktion in Gang zu bringen.,
genügt es, den Katalysator anfänglich auf etwa 15o° zu erhitzen. Die Erwärmung des
Gases auf die Arbeitstemperatur ist dann durch die am Katalysator sich abspielende
exotherme Reaktion gewährleistet. Das Acetylen verbrennt vollständig, während von
den übrigen brennbaren Bestandteilen des Gasgemisches nur kleine Mengen oxydiert
werden, so daß sich die Gaszusammensetzung hinsichtlich der Hauptbestandteile kaum
ändert. Benutzt man die abziehenden heißen Gase, um das Frischgas vor seinem Eintritt
in den Katalysator vorzuwärmen, so kann die zur Erreichung der Reaktionstemperatur
erforderliche Sauerstoff- bzw. Luftmenge wesentlich herabgesetzt werden.
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Wendet man die Katalysatoren. in metallischer oder oxydischer Form
an, so gehen sie zufolge des Schwefelgehaltes des Gasgemisches in Sulfide über.
Der Katalysator büßt aber hierdurch nichts von seiner Wirksamkeit ein. Es stellt
sich bei dieser Sulfidierung ein Gleichgewichtszustand ein. Die im Gas enthaltenen
Schwefelmengen gehen dann unverändert durch den Katalysator, und dessen Lebensdauer
ist praktisch unbegrenzt. Man kann sogar die Metallsulfide selbst von vornherein
als Katalysator anwenden. In diesem Falle gibt der Katalysator bei der Reaktion.
anfangs Schwefel ab, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Metall und Schwefel einstellt.
Nach Erreichung dieses Zustandes ist auch diese Katalysatormasse-praktisch unbegren.ztt
länge Zeit wirksam.
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Das Verfahren ist bei gewöhnlichem oder jedem höheren Druck durchführbar.
Je höher der angewandte Druck ist, desto niedriger sind die Temperaturen, bei denen
die Acetylenentfernung vollständig ist. Beispiel i Über z Raumteil eines kupferoxydhaltigen
Katalysators leitet man. etwa 3ooo@Raumteile eines an einem Vorwärmer auf etwa 2oo°
erhitzten Karbidofenabgases, das etwa o, i % Acetylen enthält und dem etwa i % Sauerstoff
oder die entsprechende Menge Luft zugemischt ist. Nachdem die Temperatur des Gases
hinter dem Katalysator i5o° erreicht hat, ist es frei von Acetylen. Das heiße Gas
wird durch einen Wärmeaustauscher geleitet, in dem es seine Wärme an das dem Katalysator
zuströmende Gas abgibt, das nun nicht mehr durch den Vorwärmer geleitet zu werden
braucht. Die Zumischung des Sauerstoffs wird so geregelt, daß das Gas den Katalysator
mit einer Temperatur von Zoo bis 25o° 'verläßt. Der im Gas, enthaltene Schwefel
wird während der ersten Betriebstage von dem Katalysator vollständig aufgenommen.
Später stimmt der Schwefelgehalt des Gases nach dem Austritt aus dem Katalysator
mit dem Schwefelgehalt vor dem Zutritt zum Katalysator praktisch überein. Beispiel
2 Ein aus gepreßtem Wolframsulfid bestehender Katalysator wird unter den gleichen
Bedingungen wie im Beispiel ; für die Acetylenentfernung benutzt. Das Gas verläßt
den Katalysator vollkommen frei von Acetylen mit einer Temperatur von 2500. Das
Wolframsulfid gibt während der ersten Betriebstage viel, dann immer weniger und
schließlich keinen Schwefel mehr ab. Der Katalysator verliert durch die Schwefelabgabe
nichts an Wirksamkeit. Ein Nachlassen der Wirksamkeit konnte auch nach langer Betriebsdauer
nicht festgestellt werden.