DE729548C

DE729548C - Verfahren zur stetigen Trennung von Gasgemischen in Mehreren Stufen durch Diffusion

Info

Publication number: DE729548C
Application number: DEW103606D
Authority: DE
Inventors: Reinhard Wussow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-05-31
Filing date: 1938-05-31
Publication date: 1942-12-18

Description

Verfahren zur stetigen Trennung von Gasgemischen in mehreren Stufen durch Diffusion Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stetigen Trennung von Gasgemischen in mehreren Stufen durch Diffusion in ein druckausgleichendes Gas, bei dem nach Patent 728 858 der druckausglcichende Gasstrom im Gegen strom und in ununterbrochener Folge im Pilgerschritt durch sämitliche Räume der Diffusionselemente filießt, und besteht im wesentlichen darin, daß das zu tremiende Rohgas an dem einen Ende der vom druckausgleichenden Gas im Gegenstrom und im Pilgerschritt durchflossenen Entmischungsbatterie eingeführt wird.
Nach dem Verfahren nach Patent 728858 wird der Rohgasstrom denl alle Räume der Batterie im Pilgerschritt du, rcllströmcnden Dampf-Gas-Strom zugesetzt. Ilierdurch wird die Konzentration des leichten, vorzugsweise diffundierenden Gases vor Beginn der Diffusion entsprechend verdünnt und damit der Teildruck dieses gesenkt. Für den Diffusionsvorgang ist aber der Teildruck des diffundierenden Gases maßgebend, da der Teildruck im Dampfstrom. in den hinein die Diffusion erfolgt, den Teildruck des leichten Gases in dem Ausgangsgemisch im Gegensatz zu dem Teildruck des schweren Gasanteiles im zurückbleibenden Restgas nicht iilersteigen und diesen nur im Grenzfall erreichen kann. Es ist daher für die Wirtschaftlichkeit des Trennungsverfahrens (Dampfverbrauch) wichtig, den Teildruck im Ausgangsgas zu Beginn der Diffusion so hoch wie möglich zu halten. Dies wird erflndungsgemäß dadurch erreicht, daß das Rohgas nicht dem die Batterie durchwandernden Dampf-Gas-Strom zugemischt wird, sondern als reincs Rohgas ohne Dampfzumischung in die erste Diffusionszelle zu- bz,v. an der ersten Diffusionswand der Vorrichtung vorbeigeführt wird. Hierbei wird der Teildruck des lcichten Gases zu Beginn der Diffusion auf der vollen ursprünglichen Höhe im Rohgas gehalten, und es besteht somit die Möglichkeit, das leichte Gas mit nahezu diesem Ausgangsteildruck bei Verlassen der Vorrichtung zu erhalten.
Hierbei ist es ferner für die Wirtschaftlichkeit des Betriebes wichtig, daß das leichte. durch Diffusion abzuscheidende Gas möglichst restlos aus dem Rohgas ausdiffundiert. Zu dem Zwecke wird erfindungsgemäß an der anderen Seite der DiffusionswCuld im Gegenstrom zum Rohgasstrom reiner Dampf (also nicht ein Dampf-Gas-Gemisch aus den folgenden Stufen) vorbeigeführt. Hierdurch erreicht man, daß an dem Ausgangsende des Rohgases dieses im Diffusionsausgleich mit reinem Dampf, also mit einem Teildruck des leichten Gases von Null steht, so daß auch noch bei geringen Resten an leichten Gasen im Rohgasstrom eine Diffusion erfolgt und mithin das leichte Gas nahezu restlos in den Dampfstrom hineindiffundieren kann. Andererseits herrscht an dem Eintrittsende des Rohgases der volle ursprüngliche Teildruck des leichten Gases, so daß infolge des Gegenstromprinzips, wie schon erwähnt, nahezu der volle Teildruck des leichten Gases im Dampfstrom erhalten werden kann.
Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert. In Abb. I ist eine schematische Darstellung einer Diffusionsbatterie dargestellt, während in Abb. 2 eine abweichende Schaltung an den Anschlußleitungen der ersten beiden Zellen veranschaulicht ist. In der Zeichnung bedeuten 0, I, II, III und IV in Richtung des Dampfdurchflusses aufeinanderfolgende Zellen, n die jeweils unteren, o die oberen Räume in den einzelnen Zellen; b deutet eine Dampfleitung an, -voll der in von der Haupterfindung her bekannter Weise Anschlüsse für die SchlußzelleO bei c und für die 1. Trennungszelle I bei d vorgesehen sind. Der bei d eintretende Dampf durchlvandert die Zellen I bis IV nacheinander im Pilgerschritt und im Gegenstrom zu den einzelnen Diffusionsstufen in der nacll der Haupterfindung, bekanntgewordene Weise.
In Zelle IV tritt das Rohgas bei c in den unteren Raume ein und verläßt diese bei f.
In den oberen Zellenraum miindet eine Abzweigleitung der Dampfleitung bei g. Der Dampf durchfließt also den oberen Raum o im Gegenstrom zu dem Rohgas in II, wodurch die vorhin erwähnten Diffusionseffekte erzielt werden.
Diese Zelle IV, durch die das Rohgas geleitet wird, stellt hier auch gleichzeitig die erste Diffusionsstufe bzw. die Anfangszelle, bezogen auf die Diffusionswanderung der Der mit dem leichten Gas in Zwlle IV0 angereicherte Dampfstrom tritt in den unteren Raum der Zelle III, aus welcher das leichte Gas wieder infolge des Gegenstromprinzips fast restlos in die darüber befindliche ZelleO hinüberdiffundieren kann. Das die Zelle lIL verlassende Restgas wird durch Leitung in den Rohgasraum der Zelle IV, an einer geeigneten Stelle geleitet, wo es sich mit dem Rohgas vermischt und sich noch an dem restlichen Diffusionsvorgang beteiligt. Die Einführung in den Rohgasstrom erfolgt zweckmäßig an der Stelle, an der der Teildruck des leichten Gases in beiden Strömen angenähert gleich ist, so daß der Diffusionsvorgang im restlichen Teile der Zelle IVu stetig und ohne Sprung vor sich gehen kann.
Statt das Restgas aus III, in die untere Schlußzelle IV zu leiten, kann es auch, wie in Abb. 2 angedeutet, in den von. Zelle 1 Kommenden Restgasstrom geleitet werden, mit dem es sodann gemeinsam den Zellenraum 111o passiert. Diese letztere Anordnung ist dann zweckmäßig, falls es sich ergibt, daß der Teildruck des leichten Gases des die Zelle III, verlassenden Restgases gleich oder niedriger ist als der entsprechende Teildruck in dem aus Zelle 1, kommenden Restgas.
Das die Zelle 11,£ verlassende Restgas wird gesondert wie in Fig. 2 oder gemeinsam mit dem Restgas aus Zelle III, (wie in Abb. 1 angedeutet) in den Rohgasraum u der Zelle IV unter den gleichen Bedingungen, wie vorhin ausgeführt, geleitet.
Bei der hier beschriebenen Durchführung des Trennungsvorganges wird der Dampfverbrauch auf ein Minimum beschränkt, da er bei seinem Durchgang durch die Vorrichtung im wesentlichen als Diffusionsträger im Kreislauf sich bewegt, also immer wieder zurückgewonnen wird, und die die Trennvorrichtung bei f verlassende Dampfmenge sich als Ergänzungsdampf zu dem Restgas ergibt.
Das gleiche gilt für das die Vorrichtung bei i verlassende Dampf-Gas-Gemisch, wobei der Dampf gleichfalls als Ergänzungsdampf zum leichten Gas in Erscheinung tritt. Da nun, wie sich aus den obigen Ausführungen und denen der Haupterfindung ergibt, das leichte Gas beim Austritt aus der Trennvorrichtung bei 1 nahezu unter dem Teildruck im Rohgas steht und auf der anderen Seite der Teildruck des Restgases in Zelle IV erheblich über dem Teildruck des schweren Gases im eintretenden Rohgas liegt, so ergibt sich, daß der resultierende Dampfverbrauch im allgemeinen bei entsprechender Betriebsführung mehr oder weinger niedriger gehalten. werden kann, als dem eintertenden Rohgasyolumen entspricht. Dies ist in erhöhtem Maße der gehalten wird im Verhältnis zu dem Druck in den Diffusionszellen I bis IV, da in diesem Falle in den Diffusionsraum 0o nur geringe Mengen des durckauusgleichenden Dampfes eingeführt zu werden brauchen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur steigen Trennung von Gasgemischen in mehreren Stufen durch Diffusion in ein druckausgleichendes Gas, bei dem nach dem Patent 728858 der druckausgleichende Gasstrom in ununterbrochener Folge im Pilgerschritt durch sämtliche Räume der Diffusionselemente fließt, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trennende Rohgas an dem einen Ende der vom druckausgleichenden Gas im Gegenstrom und im Pilgerschritt durchflossenen Entmischungsbatterie eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung einer hohen Ausbeute an leichten Gasen das eingeführte Rohgas in der Anfangszelle (IV) mit einem reinen Dampfstrom jenseits der Diffusionswände im Gegenstrom in Diffusionsausgleich gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und z, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der zweiten Zelle (III) austretende, nicht diffundierte Gas-Dampf-Gemisch in den Rohgasraum der ersten Zelle (IV) an geeigneter Stelle (z. B an der Stelle mit gleichem Teildruck des leichten Gases im Restgas). geleiter wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die zweite Zelle (III) verlassende, nicht diffundierte Gas-Dampf-Gemisch in den Dampf-Gas-Strom eingeführt wird, der in den Diffusionsraum (für die diffundierten Gase) der gleichen Zelle (III) eingeleitet wird (Abb. 2).
5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die dritte Zelle (II) verlassende, nicht diffundierte Dampf-Gas-Strom, gesondert oder gemeinsam mit dem die zweite Zelle verlassenden Restgasstrom, in den Rohgasstrom der ersten Zelle (IV) an geeigneter Stelle (z. B. an der Stelle gleichen Teildruckes) geleitet wird.