162696. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gázkeverék szétválasztására
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1970. VII. 17. (VE-608) Közzététel napja: 1972. X. 28. Megjelent 1975. III. 7. 162696 Nemzetközi osztályozás: B 01 d 15/08 / \ Feltaláló: Dullien Ferencné, okL vegyipari gépészmérnök, 5%, Sipos Zoltán, okL vegyészmérnök, 20% Szabó Zoltán, oki. vegyészmérnök, 25%, Budapest, Mohilla Rezső, egyetemi adjunktus, 15%, dr. Szolcsanyi Pál, egyetemi tanár, 35%, Veszprém. Tulajdonos Vegyiműveket Tervezd Vattát. Budapest, és Veszprémi Vegyipari Egyetem, Veszprém. Eljárás gázkeverék szétválasztására 1 A találmány tárgya eljárás gázkeverék komponenseinek előírt tisztasággal való szétválasztására kromatografáló töltetet tartalmazó elválasztó oszlopban, kvázi-stacionárius, kompressziós- expanziós módszerrel. Gázkeverék kromatográfiás elven való szétválasztása régen 5 ismert eljárás. Analitikai és preparatív célra mind a vivőgázas, mind pedig a kiszoritásos módszert alkalmazzák. A gáz-szétválasztás célja, hogy a komponenseket minél tisztábban és minél nagyobb kihozatallal nyerjük ki. Valamely komponens kihozatala alatt azt a viszonyszámot 10 értjük, amely megmutatja, hogy a betáplált elegyben levő komponens összes mennyiségének hányadrésze jelenik meg abban a termékrészben, amely a kiválasztott komponensben dús. A vivőgázos módszernél a szétválasztandó gázelegyet 15 vivőgáz segítségével vezetik át a kromatográfiás eMleettó oszlopon, amelynek végén az elegy komponensei a vivőgázban egymásután, szétválva jelennek meg. A termékek tehát a vivőgázzal hígított komponensek. A kiszoritásos módszernél újabb gáz beadagolásával, ilL az 20 oszlop fokozatos felmelegítése mellett vezetik át a gázkeveréket az oszlopon. A gáz komponensei az átvezetés során egymás után rendeződnek el és így jelennek meg az oszlop végén. A kiszoritásos módszernek ismert olyan válfaja is, amely- 25 nél az oszlopot nyomás alatt töltik meg. A termékek elvételekor a komponensek az előbbihez hasonló módon egymásután rendeződnek; ez az eljárás önkiszorításos eljárásnak nevezhető. A kiszoritásos hidegeljárások „heatless adsorption" elnevezés alatt váltak ismertté (R. W. Alexis: 30 Chem. Eng. Progr. 63. 69,1967). A kiszoritásos eljárások közös ismérve, hogy a termékek elvételekor koncentrációfrontok jelennek meg. Koncentrációfrontnak a termék összetételében jelentkező változást nevezzük. A koncentrációfrontok mellett és között helyez- 35 162696 kednek el a termékek, amelyeket minél nagyobb tisztaságban, tiszta komponensként igyekszünk kinyerni. E szerint két gázkomponens között egy koncentrációfront alakul ki, vagyis kettőnél több gázkomponens esetében egynél több koncentrációfront alakulhat ki. Ideális esetben a koncentrációfront éles, vagyis a koncentrációfront mellett az egyes komponensek különválva helyezkednek el, tiszta állapotban vagy legalább az illető komponensben dús elegyben. A valóságos esetben azonban a koncentrációfront nem éles, vagyis a komponensben dús termékek közötti átmenet kisebb-nagyobb mértékben széles. A felsorolt eljárások szakaszos jellegűek, mert az oszlopban nyugalomban levő kromatografáló töltet van, s így a komponensek szétválasztása csak periodikusan ismétlődő műveletekben valósítható meg. Ilyen e^áiáéra példa a hidrogén-nitrogén gázelegy szétválasztása a hidrogénnek a szintézisgázból való kinyerésére (Chem. Eng. 1961. 73.). Ismert folyamatos eljárás gázkeverékek szétválaattásera a hiperszorpció, amely lényegében az önkiszorítás elvén alapul, de ennél a kromatografáló töltetet mozgatni kell. Az ismert és gyakorlatban alkalmazott frontképző eljárások közös hibája, hogy a koncentrációfrontot tartalmazó frakciók - miután a front nem eléggé éles - sok anyagot tartalmaznak és az ezekben levő gázok nem használhatók fel termékként Ezért a koncentrációfrontot tartalmazó frakciót általában lefúvatják, s így a komponensek veszteséget szenvednek. Ellentétben tehát a folyadék-kromatográfiával, amely a gázkromatográfiához hasonló elv alapján működik és jó kihozatalokat eredményez, gázkeverékek esetében a diffúzió és egyéb effektusok következtében a kitermelés jelentősen romlik a koncentrációfrontok diffúz, szétterjedt volta miatt A már említett kompressziós-expanziós ciklusokban megvalósított önkiszorításos kromatográfiás módszert alkalmazzák ipari méretben is gázkeverékek szétválasztására.
