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Verfahren zur Absorption von Chlorwasserstoff aus chlorwasserstoffhaltigen
Gasen Das Läsen von Chlorwasserstoff in Wasser ist mit der relativ hohen positiven
Wärmetönung von 446o kal/kg H Cl verbunden. Wegen der starken aggresiven Wirkung
der wäßrigen Salzsäure auf fast alle gut wärmeleitenden Metalle verursacht die Abführung
dieser Wärme bei der Herstellung wäßriger Salzsäure in der Technik erhebliche Schwierigkeiten.
Man war daher gezwungen, kostspielige, empfindliche Steinzeugabsorptionsapparaturen
zu verwenden, die wegen des schlechten Wärmeleitvermägens des Steinzeugs nur eine
geringe Absorptionsleistung aufwiesen. Erst die Entwicklung der Graphitabsorptionsapparate
hat auf diesem Gebiete einen wesentlichen Fortschritt gebracht.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur <Absorption von
Chlorwasserstoff aus chlorwasserstoffhaltigen Gasen mittels Wasser, bei dem die
bei der Chlorwasserstoffabsorption frei werdende Wärme ohne Verwendung von Wärmeaustauschern
in einem Turmabsorber mit Hilfe des bekannten Verfahrens der adiabatischen Chlorw
asserstoffabsorpti,on abgeführt wird. Das Verfahren besteht darin, daß man die Absorption
des Chlorwasserstoffs aus chlorwasserstoffhaltigen, insbesondere auch lö-sungsmittelhaltigen
Gasgemischen in einem in zwei Abschnitte unterteilten Absorptionsturm durchführt,
in dessen unterem Teil der Chlorwasserstoff adiabatisch mittels Wasser absorbiert
und in dessen oberem Teil der entstandene Wasserdampf, gegebenenfalls mit demLcsungsmittelanteil,
mit Wasser kondensiert wird. Die Arbeitsweise des Verfahrens sei an Hand der Abbildung
erläutert Der Absorptionsturm ist in, bekannter Weise in rundem oder einem beliebigen
anderen Querschnitt aus säurefesten Materialien hergestellt. Beispielsweise verwendet
man ein gummiertes, säurefest ausgemauertes Rohr. Es ist nicht notwendig, ein gut
wärmeleitendes Material zu nehmen. In
bestimmten Fällen kann es
sogar zweckmäßig sein;, den Turm gegen Wärmeabstrahlung zu isolieren. Der Turm ist
durch den Boden a-b in zwei Teile unterteilt, und zwar in den Absorptionsteil I
und den Kondensationsteil II. Der Boden a-b ist so konstruiert, da3 er zwar den
Gasdurchtritt von unten nach oben, nicht aber den Flüssigkeitsdurchtritt von oben
nach unten z.uläßt, wofür beispielsweise eine glockenbodenähnliche Konstruktion
verwendet wird. Beide Turmteile I und IPI sind mit Austauschkörpern oder Glockenhäden,
wie sie in Trennsäulen verwendet werden, versehen. In der Abbildung ist eine Raschigringfüllung
angedeutet, die auf den Siiebböden S-S gelagert ist. Der Absorptionsteil arbeitet
nach dem bekannten Prinzip der adiabatischen Chlörwasserstoffabsorption. Dias chlorwasserstoffhaltige
Gas tritt bei E ein: Bei Z wird Wasser in der Mtenge zugegeben, die der gewünschten
Konzentration der bei A ablaufenden wäßrigen Salzsäure entspricht.
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Bei .entsprechenden Abmessungen des Turmes wird die bei der Absorption
des Chlorwasserstoffs frei werdende Wärmemenge mit dem entstandenen, praktisch HCl-freienWasserdampf
am oberenEnde desAbsorptionsteiles I abgeführt, bis auf den Anteil, der als fühlbare
Wärme in der bei A ablaufenden Säure enthalten ist. ;Diese Wärmemenge beträgt
je nach den Betriebsbedingungen etwa oi bis 2o °/o der frei werdenden Absorptionswärme.
Die Temperatur der ablaufenden Salzsäure ist eine Funktion der gewünschten Salzsäurekonzentration
und des Chlorwasserstoffpartialdruckes im zu absorbierenden Gasgemisch. Die ablaufende
Salzsäure kann gewünschten£alls in bekannter Weise heruntergekühlt werden.
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Der entstandene Wasserdampf tritt durch den Boden c-b in den Kondensationsteil
II des Türmes ein, wird hier durch bei W zulaufendes Frischwasser kondensiert und
läuft über einen Siphon bei K ab. Dabei werden gleichzeitig noch Spuren von mitgeführten
Salzsäurenebeln entfernt. Die chlorwasserstoff- und wasserdampffreien Inertgase
verlassen den Turm bei G.
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Dieses Absorptionsverfahren hat sich besonders bei der Absorption
von- Chlorwasserstoff aus läsungsmittelhaltigen Gasgemischen bewährt, wie sie beispielsweise
bei organischen Chlorierungsreaktionen (z. B. Chlorierung von Methan, Äthan, Benzol
usw.) entstehen. Absorbiert man den Chlorwasserstoff aus derartigen Gasgemischen
nach bekanntem Verfahren unter gleichzeitiger Kühlung, so kondensiert sich je nach
den Bedingungen das organische Lösungsmittel ganz oder teilweise mit der Salzsäure,
so daß man in der Regel eine durch organische Lösungsmittel verunreinigte wäßirige
Salzsäure erhält, die nur beschränkt verwertbar ist. Bei dem vorliegenden Verfahren
findet in dem Absorptionsteil I . dagegen keine Kondensation des Läsungsmittelanteiles
statt. Dias salzsäurefreie Abgas, das z. B. aus dcnLäsungsmitteldämpfen,Wasserdampf
und evtl. vorhandenen Inertgasen besteht, tritt in deriKOndenSationsteilII ein,
woderWasserdampf und evtl. das Lösungsmittel durch Zufuhr von kaltem Wasser kondensiert
werden. Das Kondensat läuft bei K ab und passiert zweckmäßig zur Trennung des Wassers
und des Lösungsmittels eine Trennflasche. Ist die Menge der Inertgase gering, so
werden die mitgeführten Läsungsmitteldämpfe bei der Kondensation des Wasserdampfes
im Kondensationsteil II praktisch vollständig mitkondensiert. Soll dagegen die Entfernung
der Lösungsmittelanteile im Abgas erst später erfolgen, so kann man entweder das
chlorwasserstoffhaltige Gas vor dem Eintritt in den Turm oder nach dem Passieren
des Absorptionsteiles I durch Zuführen von so viel Inertgas verdünnen,. daß, nach
dem Entfernen des Chlorwasserstoffes und des Wasserdampfes der Taupunkt des restlichen
Gasgemisches nicht unterschritten wird. Der Lösungsmittelanteil wird dann nach dem
Kondensieren des Wasserdampfes im Kondensationsteil 1I nach bekanntem Verfahren
vom Abgas getrennt. Man kann auch so verfahren, daß man im Kondensationsteil I.I
zur Kondensation nur so viel Wasser zugibt, daß das Kondensat mit einer möglichst
hohen Temperatur abläuft, so daß eine Kondensation des Lösungsmittels verhindert
wird. In diesem Fall ist allerdings infolge des höheren Wasserdampfpartialdruckes
der Feuchtigkeitsanteil im Abgas größer als bei der Zugabe von Inertgas.
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Eine Kondensation des Lösungsmittels kann in dem Absorptionsteil I
nicht erfolgen, weil das bei der Chlorwasserstoffabsorption entstehende Wasserdampfvolumen
immer größer ist als das absorbierte Chlorw.asserstoffvolumen. Trotzdemistes,besonders
bei Gasgemischen, die bezüglich ihres Lösungsmittelgehaltes nahe der Sättigungsgrenze
liegen, zweckmäßig, durch Wärmeisolation des Absorptionsteiles I dafür zu sorgen,
daß' möglichst keine Verminderung des Wasserdampfvolumens durch Wärmeableitung nach
außen eintritt. Eine Vierminderung des Wasserdampfvolumens kann auch dann erfolgen,
wenn man zur Absorption kaltes Wasser verwendet. Es ist daher in diesen Fällen zweckmäßig,
bei Z Wasser zuzuführen, das eine Temperatur hat, die mindestens der Temperatur
im oberen Ende des Absorptionsteiles I entspricht. Man kann auch so verfahren, daß
man im Kondensationsteil II zur Kondensation nur so viel kaltes Wasser zugibt, daß,
das Wasser bei K mit der Temperatur abläuft, die der gewünschten Temperatur für
das Absorptionswasser entspricht. Man .zweigt dann in .bekannter Weise nach Abtrennung
des evtl. vorhandenen flüssigen Lösungsmittelanteiles den entsprechenden Anteil
an heißem .Wasser ab und .führt ihn bei Z in den Absorptionsteil I wieder ein. Es
ist nach diesem Verfahren möglich, aus einem chlorwasserstoff- und lösungsmittelhaltigen
Gasgemisch den Chlorwasserstoff, den gebildeten Wasserdampf und den Lösungsmittelanteil
nacheinander fraktioniert zu entfernen. Bleispiel r 14Io Nm3/h eines Gasgemisches
mit 2,o Volumprozent HCl, 17 Volumprozent Methanchlorkohlenwasserstoffen
und 6,3@ Volumprozent aus Methan
und Stickstoff bestehenden Restgasen
werden in die Apparatur gemäß. der Abbildung in den Absorptionsteil I bei E eingeleitet.
Bei Z werden im gleichen Zeitraum roo kg Wasser von 6o° zugeführt. Bei A laufen
io8 kg/h einer 32,5%igen Salzsäure, praktisch frei von Chlorkohlenwasserstoffen,
mit einer Temperatur von q.7° ab. Die salzsäurefreien Restgase treten mit 3q. Nm3/h
Wasserdampf bei einer Temperatur von 6o° in den Kondensationsteil II ein. Dort wird
der Wasserdampf mit 4oo kg/h Wasser von 2o° kondensiert. Das Kondensat läuft mit
einer Temperatur wenig unter 6o° bei K ab. Das Restgas einschließlich der Chlorkohlenwasserstoffe
verläßt den Turm mit einer Temperatur von 35° wasserdampfgesättigt, aber salzsäurefrei,
bei G. Eine Kondensation der Chlorkohlenwasserstoffe findet im Kondensationsteil
II nicht statt. Benzols werden so wiedergewonnen. Der restliche Anteil geht dem
Dampfdruck entsprechnd bei G mit den Inertgasen ab.