DE1925582B2

DE1925582B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Stoffgemischen mittels Diffusion

Info

Publication number: DE1925582B2
Application number: DE1925582A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr.Phil. 8021 Neuried Klein; Johann Dipl.-Ing. 4200 Oberhausen Neumann
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1969-05-20
Filing date: 1969-05-20
Publication date: 1973-11-29
Also published as: BE750553A; NL7007287A; US3651618A; GB1309404A; FR2048563A5; DE1925582A1; CA921406A; DE1925582C3; JPS4945142B1

Description

daß beispielsweise bei der Diffusion eines Gases auf das auszuwalzende und auf das aufzuwickelnde

durch die Membran auf der mit Flüssigkeit oder Gut durchzuführen, wodurch sich besondere Vorteile

deren Dampf beaufschlagten Seite der Membran ein bezüglich des Dehnungsverhaltens der hergestellten

Überdruck gegenüber dem auf der nicht beauf- Folie ergeben.

schlagten Seite der Membran herrschenden aufgebaut ί Statt mit wäßriger Silikonharz-Emulsion kann das

werden kann. Polytetrafluoräthylen-Pulver auch mit öl angeteigt

Andererseits läßt sich der Stoffdurchgang durch und in der Wärme ausgewalzt werden, wonach das

die der Erfindung zugrunde liegenden lyophoben öl mit einem Lösungsmittel, beispielsweise Benzol,

Membranen erhöhen, wenn zur Verschiebung dss extrahiert wird.

sich vor und hinter der Membran einstellenden io Für das Verfahren der Erfindung hat es sich als

Druckgleichgewichts auch auf der angeströmten Seite vorteilhaft erwiesen, den Membranen eine aufge-

der Druck des Stoffes oder Stoffgemisches erhöht wird. rauhte strukturierte Oberfläche, sei es durch nach-

Ein weiteres wesentliches Erfordernis außer der fragliches Verformen in der Wärme, sei es durch Eigenschaft der Lyophobie ist, daß die erfindungs- Einschaltung von Walzen mit entsprechend ansgegemäßen Membranen eine Mikroporenstruktur auf- 15 bildeter Oberfläche im letzten Walzvorgang, zu geben, weisen müssen, denn nur beim Vorhandensein durch So präparierte Membranen weisen höhere Durchdie Membran durchgehender feinster Kanäle kann gangszahlen auf als Membranen mit glatter Obersich der Effekt der Beaufschlagung mit einer die fläche.

Membran nicht benetzenden Flüssigkeit bzw. deren Durch das Verfahren der Erfindung gelingt es,

Dampf auswirken. 20 nicht nur beispielsweise Wasserstoff von anderen

Als Musterbeispiel eines erfindungsgemäßen Mem- Gasen, wie Stickstoff oder Kohlenoxid, abzutrennen, bran-Flüssigkeits-Paares kann eine hydrophobe Kunst- sondern es ist auch möglich, gasförmige Kohlenstoffmembran, die einseitig mit Wasser bzw. Wasser- Wasserstoffgemische zu zerlegen und Salzlösungen dampf beaufschlagt ist, gelten. Eingehende Versuche von ihrem Salzgehalt zu befreien, somit also das erhaben gezeigt, daß für den Diffusionsvorgang durch 25 findungsgemäße Verfahren auch für die Meerwasserhydrophobe Membranen Wasser bzw. Wasserdampf entsalzung einzusetzen.

unerläßlich ist. Wie weiter unten gezeigt werden Die Erfindung sei weiterhin an Hand einiger Zahlenwird, bewirkt sowohl eine Trockenhaltung der Mem- beispiele näher erläutert,
bran als auch die Beseitigung der Hydrophobie, beispielsweise durch Behandlung mit einem Netzmittel, 3° B e i s ρ i e 1 1
daß der Stoffdurchgang auf beinahe Null zurückgeht.

Die mit hydrophoben Membranen und Wasser Es wurde der Durchgang einer Reihe von Gasen durchgeführten Versuche lassen den Schluß zu, daß durch eine wasserbedeckte Polytetrafluoräthylen-Memdie hierbei beobachteten Effekte auch bei anderen bran gemessen. Die Versuchsapparatur bestand aus Membran-Flüssigkeits-Paaren auftreten, sobald die 35 einem größeren Gefäß mit einer Gaszuleitung, innerBedingung der Nichtbenetzbarkeit durch die ange- halb dessen eine oben und unten abgeschlossene, wandte Flüssigkeit erfüllt ist. Dies ist beispielsweise etwa rohrförmige Polytetrafluoräthylen-Membrari mit bei allen gesinterten Kunststoffolien und Quecksilber wesentlich kleinerem Durchmesser angeordnet war. bzw. geschmolzenen Alkalimetallgemischen, Vorzugs- Durch den oberen Verschlußdeckel stand die rohrweise eutektischen, der Fall. 40 förmige Membran mit einem Manometer bzw. wahl-

Gleichzeitig mit der außerordentlich energischen weise einer Gasuhr in Verbindung. Die Membran

Diffusion verschiedener Stoffe durch die erfindungs- war innen mit Wasser gefüllt, das beheizt werden

gemäße Membran tritt auch beim Einsatz von Stoff- konnte. Außerdem waren Temperaturmeßstellen vor-

gemischen, beispielsweise bei Gasgemischen, eine handen, die es gestatteten, die Temperatur des Wassers

Stofftrennung ein, die auf unterschied liehe Stoffdurch- 45 und die Temperatur des Gases in dem wesentlich

gangszahlen der einzelnen Gemischbestandteile zu- größeren Gefäß zu messen. Die Membran hatte eine

rückzuführen ist. Für technische Zwecke empfiehlt es Dicke von etwa 0,15 mm.

sich, mehrere Membranen hintereinander anzuordnen, Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1

um auf diese Weise die erzielbaren Trenneffekte zu wiedergegeben. Dabei bedeuten Γ nach = Wasscrtem-

vervielfachen. 50 peratur = Temperatur des Gases nach der Diffusion,

Eine Membran, die den Bedingungen der Erfindung Γ vor= Gastemperatur vor der Diffusion, Δ P = Übergenügt, kann beispielsweise folgendermaßen herge- druck nach der Diffusion, wenn kein Gas entnommen stellt werden: wird.

Polytetrafluoräthylen-Pulver wird mit einer wäß- Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die kleinatorigen Silikonharz-Emulsion, z. B. einer 25%igen wäß- 55 migen Gase, wie Wasserstoff und Helium, sehr viel rigen Emulsion, bis zur Bildung einer breiigen Kon- rascher diffundieren als größere Atome, wie z. B. die sistenz, gegebenenfalls unter Zuführung von destillier- von Neon oder Argon. Es ist weiterhin zu erkennen, tem Wassei, durchgemischt und danach unter hau- daß, wie die Vergleichsmessungen mit Argon bei verfigem Falten geknetet und unter Formgebung aus- schiedenen Temperaturen ergeben, der Gasdurchgang gewalzt. Die Menge des zugemischten Silikonharzes Co mit steigender absoluter Temperatur des Gases nach beträgt dabei im fertigen trockenen Produkt etwa 5 der Diffusion außerordentlich stark ansteigt. Schließbis 20 Gewichtsprozent. Das Auswalzen erfolgt bei- lieh läßt die Tabelle 1 auch erkennen, daß sich innerspielsweise in kalten Walzen, wobei die vorgeknetete halb der rohrförmigen Membran gegenüber dem Formmasse mit ein oder mehreren Stichen ausge- Druck im Außenraum, wenn aus dem Außenraum walzt und das Walzprodukt danach an der Luft, in 65 kein Gas entnommen wird, ein Überdruck einstellt, Trockenofen, in Durchlaufofen oder auch auf Trocken- der zum Teil insbesondere bei höherer absoluter Temwalzen getrocknet wird. Besonders vorteilhaft ist es, peratur recht beträchtliche Werte annehmen kann den Walzvorgang unter einstellbarer Zugeinwirkung (bei Helium und 83⁰C beispielsweise 900 mm WS).

Tabelle 1

Versuch	Gas	7*nach	T" vor	AP	Gasdurchgang	Permeabilität
		°c	⁰C	mm WS	Nm³/m² ■ h	Ncm³ · cm/cm² · see · -dem Hg
1	H₂	60	35	112	0,82	32 · 10-«
2	He	60	36	113	0,61	24 · ΙΟ"⁶
3		83	39	900	3,47	41 · ΙΟ"«
4	Ne	58	34	60	0,14	6,1 · 10-«
5	Ar	60	24	51	0,13	4,3 ■ 10-«
6		73	35	102	0,27	5 · 10-«
7		86	40	348	0,68	7,3 · 10-«
8	N₂	60	28	53	0,15	5,15 · 10-«
9		82	35	342	0,98	1,2 · 10-«
10	CO	60	29	48	0,08	2,8 · 10-«
11		87	42	348	0,59	6 · 10-«
12	CO₂	60	27	25	0,038	1,3 ■ 10-«
13		82	33	226	0,68	8,1 · 10-«
14	CH₄	60	30	44	0,09	3,2 · 10-^e
15		83	35	264	0,73	8,4 · 10-«
16	C₂H₆	60	30	29	0,058	2,1 · 10-«
17		84	36	197	0,51	5,7 · 10-«
18	C₂H₄	60	34	32	0,071	2,7 · ΙΟ-⁶
19		86	39	268	0,52	5,4 · 10-«
20	C₃H₈	60	30	17	0,026	0,93 · 10-«
21		85	36	190	0,29	3,1 ■ 10-«

B e i s ρ i e 1 2 30 Art der Füllung der rohrförmigen Membran, die im

Beispiel 1 aus Wasser bestand, variiert wurde. Als

Mit der gleichen Versuchsapparatur wurden weiter- Membran wurde wieder eine 0,15 mm starke PoIyhin Versuche mit verschiedenen Gasen durchgeführt, tetrafluoräthylen-Membran verwendet. Die Ergebwobei jedoch zum Unterschied von Beispiel 1 die nisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Versuch	Gas	7~vor °c	7~nach °C	ΔΡ mm WS	Gasdurchgang NmVm= · h	Füllung	Aceton
1	N.	19	47	7	0	Acetessigester
2	N,	28	75	0	0	Al-Pulver trocken
3	He	26	76	14	0,049	Aceton
4	He	20	48	9	0	Acetessigester
5	He	25	72	4	0	Tri
6	He	30	78	29	0,033	Maschinenöl 3,8° F
7	He	28	81	6	0	Wasser
8	He	53	86	1100	2,8	Wasser, Wasserstand
9	He	22	63	298	0,58	= 12 cm
						Wasser, Wasserstand
10	He	22	63	332	0,58	stand = 18 cm
						Wasser, Wasserstand
11	He	22	63	196	0,58	= 7 cm
						Wasser + 0.5% Nekal
12	N₂	22	60	18	0,0068	Wasser +0,5?^ Nekal
13	N₂	32	82	154	0,037	60 Gewichtsprozent
14	N₂	22	62	29	0,03	NaNO₃-Lösung
						1 n-HCl-Lösung
15	CO₂	23	60	84	0,023	Quecksilber
16	N₂	100	220		0,1

Aus Tabelle 2 ergibt sich der außerordentlich 65 Benetzung der Membran mit wasserfreiem Aceton

deutliche und überraschende Einfluß der Anwesenheit oder Acetessigester oder Maschinenöl, sämtlich Flüs-

von reinem Wasser bzw. Wasserdampf auf die Diffu- sigkeiten, die die Membran zu benetzen vermögen,

sion durch eine hydrophobe Membran. Bei einseitiger wurde überhaupt kein Gasdurchgang beobachtet.

Weiterhin ist bemerkenswert, daß der Zusatz von Nekal oder Salzen zum Wasser eine starke Verringerung des Gasdurchganges bewirkt. Die Tabelle 2 läßt weiterhin erkennen, daß es auf die Höhe des Wasserstandes in der rohrförmigen Membran, d. h. allgemein gesprochen, auf den Anteil der mit flüssigem Wasser benetzten Fläche nicht oder zumindest weniger ankommt, als auf die Tatsache, daß in dem Raum, in den das Gas hineindiffundiert, überhaupt eine wasserdampfgesättigte Atmosphäre, die über der Wasseroberfläche immer gegeben ist, herrscht. Anders wurden sich die gleichen Gasdurchgangszahlen bei den Versuchen 9, 10 und 11 der Tabelle 2 bei den verschiedenen Wasserständen von 12, 18 und 7 cm nicht erklären lassen. Aus Versuch 16 ist schließlich ersichtlich, daß der Gasdurchgang bei der Beaufschlagung der Membran mit Quecksilber fast so gut wie bei Wasser ist. Die Permeabilität beträgt in diesem Fall 13 · 10~^e Ncm³ · cm/cm² · see · Δ cm Hg.

Beispiel 3

Mit der gleichen Versuchsanordnung, wie sie bereits bei den Beispielen 1 und 2 verwendet wurde, wurde außerdem der Stoffaustausch an einer wasserbedeckten Polytetrafluoräthylen-Membran von 0,15 mm Stärke gemessen. Bei den folgenden Versuchsergebnissen beziehen sich die mit dem Index A versehenen Angaben auf die trockene Seite der Membran und die mit dem Index B versehenen Angaben auf die mit Wasser bedeckte Seite der Membran.

Gas: N₂
Ta = 28⁰C
Pa etwa 1 ata
Gasdurchtritt (A
(B nach A)

Gas: N,
Ta =- 45°C
P_A etwa 1 ata
Gasdurchtritt (A
Wasserdurchtritt
(B nach A)

Gas: He
Ta = 38⁰C
Pa etwa 1 ata
Gasdurchtritt (A

Wasserdurchtritt
(B nach A)

Gas: He
Ta = 51⁰C
Pa etwa 1 ata
Gasdurchtritt (A
Wasserdurchtritt
(B nach A)

Versuch 1

T_B = 63,5° C
Pb - Pa = 55 mm WS nach B) = 1,2 Nm³/m² · h
= 10,6 l/m² · h

Versuch 2

T_n = 83⁰C

Pb-Pa = 340 mm WS nach B) =4,4Nm³/m²-h

= 18 l/m²-h
Versuch 3

Tr = 61⁰C

p_B _ p_A = 112 mm WS nach B) = 3,05 Nm'/m² · h

= 8,7 l/m² ■ h
Versuch 4

T_B = 81°C

Pb — Pa = 850 mm WS nach B) = 12,4 Nm7m² · h

= 19,8 l/m² · h

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen lyophoben Diffusions-Membran sei weiterhin an Hand einiger mit Hilfe einer Polytetrafluoräthylen-Membran experimentell gewonnener Diagramme dargestellt.

F i g. 1 zeigt die Abhängigkeit des Durchgangs verschiedener Gase von der Temperatur der wasserbenetzten Seite einer Polytetrafluoräthylen-Membran von 0,15 mm Stärke. Auf der Ordinate ist die Temperatur der wasserbenetzten Seite aufgetragen und auf der Abszisse die durchgetretene Menge des jeweiligen Gases in Nm³/m² Membranfläche mal Hundert. Diß Temperaturdifferenz zwischen der wasserbenetzten Seite der Membran und dem an die trockene Seite der Membran angrenzenden Raum betrug bei allen Versuchen etwa 3O⁰C. Aus den ungefähr parallel verlaufenden Kurven ist ersichtlich,

ίο daß leichtsiedende Gase, wie Wasserstoff und Helium, etwa um 1,5 Zehnerpotenzen schneller durchtreten als beispielsweise Propan. Außerdem ist zu erkennen, daß eine Temperatursteigerung um etwa 25°C eine Erhöhung des Gasdurchganges von etwa einer Zehner-

t5 potenz bewirkt.

F i g. 2 zeigt den Vergleich zweier Gase, nämlich Helium und Kohlendioxid, hinsichtlich des beim Durchtritt durch eine wasserbenetzte Polytetrafluoräthylen-Membran entstehenden Überdrucks. Wie bei den in F i g. 1 gewonnenen Daten betrug die Temperaturdifferenz zwischen der wasserbenetzten und der trockenen Seite der Membran etwa 3O⁰C und die Dicke der Membran 0,15 mm. Auf der Ordinate ist wieder die Temperatur der wasserbenetzten Seite der Membran aufgetragen, während auf der Abszisse der gegenüber dem Außenraum erreichbare Druck in mm WS angegeben ist. Aus den beiden Kurven ergibt sich, daß der Druckanstieg gegenüber dem Außenraum beim kleinen Heliumatom etwa eine halbe Zehnerpotenz größer ist als bei der vergleichbaren Temperatur beim wesentlich größeren Kohlendioxidmolekül.

Auf Grund der wesentlich größeren Gasdurchgangszahl des Wasserstoffs gegenüber beispielsweise Stickstoff (vgl. Beispiel 1 und Fi g. 1) bietet sich das erfindungsgemäße Verfahren für die Abtrennung von Stickstoff aus Wasserstoff an. Stickstoff-Wasserstoff-Gemische entstehen z. B. bei der Aufarbeitung von Koksofengas oder anderen wasserstoffreichen Gasen durch Tieftemperaturzerlegung und anschließendes Waschen mit flüssigem Stickstoff. Auch wenn eine Stickstoffwäsche bei niedrigen Drücken und demzufolge niedrigen Temperaturen betrieben wird, gelingt es nicht, am Kopf der Stickstoffwaschsäule einen stickstoffreien Wasserstoff zu gewinnen. Vielmehr enthält dieser in der Regel einige Prozent Stickstoff. Zur Gewinnung von Reinwasserstoff muß dieser aus dem Gasgemisch entfernt werden, wozu das erfindungsgemäße Verfahren in ausgezeichnetem Maße

5» geeignet ist.

Zur Veranschaulichung ist in F i g. 3 das Diffusionsgleichgewicht zwischen Stickstoff und Wasserstoff an einer wasserbedeckten Polytetrafluoräthylen-Membran einer Dicke von 0,15 mm bei etwa 80⁰C der wasserbedeckten Membranseite und einer Temperaturdifferenz von etwa 30°C zur trockenen Seite dargestellt. Auf der Ordinate ist die Zusammensetzung des Gases nach Durchtritt durch die Membran und auf der Abszisse die Zusammensetzung des Gases vor dem Durchtritt durch die Membran aufgetragen. In dem Diagramm gilt die ausgezogene Kurve für das Gas vor dem Durchtritt durch die Membran, die gestrichelte Kurve für das Gas nach dem Durchtritt.

In F i g. 4 ist eine Anlage zur Stofftrennung in der Gasphase mittels Diffusion durch wasserdampfbeaufschlagte hydrophobe Kunststoffmembranen schematisch dargestellt.
Dabei sind 1, 2 und 3 Diffusionszellen, in denen

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sich die hydrophoben Membranen 4, 5 und 6 befinden und die in ihren unteren Teilen mit Wasser beschickt sind. Zwischen den Diffusionszellen befinden sich Kühler 7 und 8 und Entspannungsventile 9 und 10. Das bei 11 in den oberen Teil der Diffusionszelle 1 mit einer Temperatur von etwa 50° C eintretende Gas diffundiert je nach den Durchgangszahlen seiner Bestandteile von oben nach unten durch die von unten mit Wasserdampf beaufschlagte Membran 4. Die Temperatur im unteren Teil der Diffusionszelle beträgt etwa 80⁰C. Die diffundierten Gasanteile gelangen dann zusammen mit Wasserdampf in den Kühler 7, wo der Wasserdampf durch Kondensation abgeschieden wird, und treten dann über das Entspannungsventil 9 mit etwa 50° C in den oberen Teil der Diffusionszelle 2 ein. Nach Diffusion durch die Membran 5 erfolgt wieder eine Abscheidung von Wasser im Kühler 8, wonach das Gas im Ventil 10 entspannt wird und in den oberen Teil der Diffusionszelle 3 eintritt. Nach Passieren der Membran 6 tritt es bei 12 aus.

Nicht durch die Membran 4 diffundiertes Gas wird aus der Diffusionszelle 1 durch Leitung 13 abgeführt, die zu einer in der Zeichnung nicht dargestellten, gegebenenfalls davor angeordneten Diffusionszelle führt, während nicht durch die Membran 5 diffundierte Gasanteile durch Leitung 4 wieder vor die Diffusionszelle 1 zurückgeführt werden. Eine gleiche Rückführung ist auch zwischen den Diffusionszellen 3 und 2 über die Leitung 15 vorgesehen. Leitung 16 ist eine Rückführung aus einer gegebenenfalls hinter der Diffusionszelle 3 angeordneten, aber in der Zeichnung nicht dargestellten weiteren Diffusionszelle.

Ausgehend von einem Gas mit 95% H₂ und 5% N₂ wurde in einer der beschriebenen ähnlichen Anordnung mit vier Diffusionskammern eine Anreicherung des Wasserstoffs auf 99% erzielt. Die hierfür benötigte Membranfläche betrug pro Zelle 10 m²/ . Nm³ · h.

Bei einem anderen Versuch wurde ein Gasgemisch, bestehend aus 62% H₂, 34,5% CO₂, 2,6% CO, Rest CH₄, andere Kohlenwasserstoffe, H₂S und COS, umgewandelt in ein Gemisch, bestehend aus 99% H₂ und 1% CO₂, wobei etwa zwölf Diffusionszellen notwendig waren, die mit je 10 m^z Folie/Nm³ · h ausgestattet waren.

Gerade das letztgenannte Beispiel zeigt die außerordentlichen Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpft sind. Selbst wenn von dem Gas letztlich ein CO-Gehalt im ppm-Bereich verlangt wird, genügt das erfindungsgemäße Verfahren zur Zerlegung

des Gasgemisches vollauf und vermag eine Kupferlaugenwäsche mit anschließender Tieftemperaturzerlegung zu ersetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

keit hindurchdiffundiert. Diesen Effekt hat sich die Patentansprüche: Technik schon seit geraumer Zeit zunutze gemacht, um Wasserstoff aus wasserstoffhaltigen Gasgemischen

1. Verfahren zum Trennen von Stoffgemischen abzutrennen.

mittels Diffusion durch eine dünne Membran, 5 Es hat nicht an Versuchen gefehlt, solche Diffu-

dadurch gekennzeichnet, daß die sionseffekte auch für die Abtrennung anderer Gase

Membran auf ihrer von der angeströmten Seite mit Hilfe anderer semipermeabler Materialien zu

abgewandten Fläche mit einer die Membran erreichen. So ist es z. B. aus der deutschen Auslege-

nicht benetzenden Hilfsflüssigkeit oder deren schrift 1 269 096 bekannt, zur Abtrennung von Xenon

Dampf beaufschlagt wird. io und Krypton aus einem Gemisch mit Stickstoff einen

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dünnen Silikonkautschukfilm als semipermeable Memzeichnei, daß als Hilfsflüssigkeit Wasser verwendet bran zu verwenden.

wird. Für einen großtechnischen Einsatz zur Trennung

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, von Stoffgemischen beliebiger Art sind jedoch die dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der nicht 15 bisher bekanntgewordenen Membranen vornehmlich angeströmten Seite der Membran und der ange- deswegen nicht geeignet, weil sie zwar einen deutlich strömten Seite ein Temperaturgefälle aufrecht- meßbaren Trenneffekt zeigen, jedoch StoffdurcherhaLcn wird. gangszahlen besitzen, die im Durchschnitt für eine

4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprü- wirtschaftlich sinnvolle Ausnutzung um einige Größenchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der 20 Ordnungen zu klein sind.

angeströmten Seite der Membran und der gegen- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, überliegenden ein Druckunterschied aufrechter- diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anhalten wird. zugeben, welches eine Trennung beliebiger Stoffge-

5. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- mische mit einer wirtschaftlich vertretbaren Gefahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 25 schwindigkeit ermöglicht.

eine von einer Membran (4) in zwei Teilströme Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geunterteilte Diffusionszelle (1) mit einer Gaszuf üh- löst, daß die Membran auf ihrer von der angeströmten rungsleitung (11) in einen Raum und einer Gas- Seite abgewandten Fläche mit einer die Membran abführungsleitung im anderen Raum. nicht benetzenden Hilfsflüssigkeit oder deren Dampf

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 30 beaufschlagt wird.

kennzeichnet, daß die Membran aus einem ge- Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, daß

sinterten Kunststoff besteht. durch Membranen eine lebhafte Diffusion von Gasen

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- oder Flüssigkeiten stattfindet, sobald eine Seite der kennzeichnet, daß die Membran aus einem lyo- Membran entweder mit einer die Membran nicht phoben Kunststoff besteht 35 benetzenden Flüssigkeit oder deren Dampf beauf-

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- schlagt wird. Dabei erfolgt die Diffusion von der kennzeichnet, daß die Membran aus einem hydro- nicht mit der Flüssigkeit bzw. deren Dampf beaufphoben Kunststoff besteht. schlagten Seite der Membran in Richtung auf die

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, andere Seite. Die Permeabilität dieser Membranen dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine 40 liegt, wie eingehende Versuche ergeben haben, um künstlich vergrößerte Oberfläche hat. einige Zehnerpotenzen über denen bekannter Mem-

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 9, branen.

dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine Als besonders zweckmäßig für die vorliegende Er-

Mikroporenstruktur hat. findung haben sich gesinterte Kunststoffmembranen

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 10, 45 erwiesen, insbesondere solche, die einen lyophoben gekennzeichnet durch die Hintereinanderschaltung Charakter haben.

mehrerer Diffusionszellen (1, 2, 3), wobei der Der Stoffdurchgang kann durch Variation der Tem-

Gasabführraum jeder davor befindlichen Diffu- peratur bedeutend gesteigert werden. Je größer die

sionszelle (1, 2) mit dem Gaszuführraum der Temperaturdifferenz zwischen der nicht beaufschlagten

nächsten Diffusionszelle (2, 3) über Kühler (7, 8) 50 und der beaufschlagten Seite der Membran — mit

und Entspannungsventile (9, 10) verbunden ist. der höheren Temperatur auf der beaufschlagten

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekenn- Seite — ist, desto größer ist der Stoffdurchgang, zeichnet durch Verbindungsleitungen (14, 15) zwi- Daneben ist die Größe des Stoffdurchgangs aber sehen dem Gaszuführraum jeder Diffusionszelle auch von dem absoluten Temperaturniveau abhängig, (2, 3) mit dem Gaszuführraum jeder im Gasstrom 55 und zwar in dem Sinne, daß sie bei höheren Temdavor angeordneten (1, 2). peraturen zunimmt.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Membran besteht darin, daß für das Einsetzen der Diffusion durch die Membran keine Druck-

60 differenz zwischen der angeströmten Seite und der

Gegenseite herrschen muß. Hierdurch unterscheidet sich die erfindungsgemäße Membran von allen bisher bekannten, da bei diesen als treibende Kraft für die

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- Diffusion ein Druckgefälle zwischen der angeströmten richtung zum Trennen von Stoffgemischen mittels 65 Seite und der abgewandten Seite der Membran unDiffusion durch eine dünne Membran. erläßlich war. Diese Eigenschaft der erfindungs-Es ist bekannt, daß Wasserstoff durch dünne heiße gemäßen Membran führt zu einem außerordentlich Palladiumbleche mit außerordentlicher Geschwindig- überraschenden und neuartigen Effekt, nämlich dazu,