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Verfahren zur Gewinnung von Ammoniak bei der Herstellung von Brenngas In einem mit mehreren Zonen versehenen Generator.
Es ist bekannt, dass ein grosser Teil des Stickstoffes der Kohle in Ammoniak übergeht, wenn dieselbe in einem Generator einer teilweisen Verbrennung unterworfen wird und genügend viel Dampf vorhanden ist, doch darf das Ammoniak, um seine Zerlegung zu verhindern, nur einer mässigen Temperatur ausgesetzt werden. Um diese mässige Temperatur zu erhalten, ist bisher eine weit grössere Menge Dampf in den Generator eingeführt worden, als zur Überführung des Stickstoffes der Kohle in Ammoniak nötig ist, welcher grosse Überschuss an Dampf unzersetzt durch den Generator strömt.
Abgesehen davon, dass Kesselanlagen erforderlich sind, um die erforderliche bedeutende Dampfmenge zu erzeugen, ist die Aufnahmsfähigkeit für Wärme des den Generator verlassenden Gas-und Dampfvolumens so gross, dass, falls versucht werden würde, das Ammoniak durch Abkühlung und darauffolgendes Waschen mit Wasser zu erhalten, die Kühlanlage sehr gross sein müsste. Daher müssen die Gase zuerst mit einer schwachen Schwefelsäurelösung behandelt werden, die schwefelsaures Ammoniak direkt erzeugt oder mit gasförmiger schwefeliger Säure, welche gasförmiges schwefeligsaures Ammoniak bildet, das dann durch Waschen mit Wasser getrennt werden kann.
Die derart erzeugte Flüssigkeit wird nachher, falls erwünscht, durch Destillation mit Kalk und Absorption mit Schwefelsäure in schwefelsaures Ammoniak übergeführt.
Gegen Anwendung dieser Säureverfahren zur Rückgewinnung des Ammoniaks ist einzuwenden, dass sie ein farbiges Ammoniaksalz in grosser Menge ergeben, welches eine sehr starke Tendenz zeigt, Sauerstoff zu absorbieren und die erzeugten Gasprodukte entwertet. Diese Verfahren erfordern ferner eine entsprechende Nachbehandlung des Ammoniaks und verursachen daher hohe Anlage-und Arbeitskosten, weshalb sie nur für grosse Anlagen geeignet sind.
Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden, indem die Menge des zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Dampfes verringert wird. Dies ist der Erfindung gemäss dadurch ermöglicht, dass der zur Erzeugung des Ammoniaks dienende Dampf in die Verbrennungszone eingeführt und das entstehende Ammoniak oberhalb der Verbrennungszone durch eine äussere Kühlung an der Zersetzung gehindert wird. Der hiebei verwendete. mehrere Zonen besitzende vertikale Generator ist derart gebaut, dass seine obere luftgekühlte Zone niedriger als die Verbrennungszone und die mittlere, wassergekühlte Zone ungefähr die doppelte Höhe der unteren Zone besitzt.
Die oberste, durch Luft gekühlte Zone besitzt die mittlere Temperatur von 80 bis 1500 C, also eine geringere Tempera'. tir als bei Generatoren üblich ist, wodurch die zur Nachkühlung des Gases erforderliche Anlage vereinfacht wird. Die mittlere, durch einen
Wassermantel gekühlte Zone besitzt eine mittlere Temperatur von 300 bis 450 C und hält das
Brennmaterial auf einer niedrigeren Temperatur, also 5000 C, wodurch die Zersetzung des ge- bildeten Ammoniakgases verhindert wird, ohne einen grossen Dampfüberschuss, wie bei dem üblichen
Gewinnungsverfahren des Ammoniaks zu erfordern.
Die unterste Zone ist ein mit feuerfesten Ziegein ausgefütterter Verbrennungsraum geringer Tiefe (etwa 1 w) im grossen Umfange, in dem eine mittlere Temperatur von 800 bis 10000 C herrscht, in welcher die ganze Masse des Gases und ein beträchtlicher Teil des Ammoniaks nur mit einem solchen Übermass an zur Bildung des Ammoniaks erforderlichem Dampf erzeugt wird, dass ein zu hohes Ansteigen der Temperatur in dieser Zone vermieden ist. Bei dem vorliegenden Verfahren ist also gerade genug Überschuss an unzerlegtem Dampfe in der unteren Zone vorhanden, um hier eine Zersetzung des gebildeten Ammoniaks zu vermeiden und das entstehende Ammoniak in den oberen Schichten zu schützen, bis die niedrigere Temperatur, welche der mittleren Zone entspricht, erreicht wird.
Ist in den oberen Schichten die Temperatur von 450 bis 500 C erreicht worden, dann ist ein weiterer Schutz durch den Dampf nicht notwendig :
Das vorliegende Verfahren und der für seine Durchführung bestimmte Generator zeichnen sich vor den bisher bekannten Verfahren und Generatoren, wie z. B. von den mittels des Mond- (Generators ausgeführten Verfahren bei Anwendung einer gleichen Gattung Kohle und bei dem- selben Ammoniakertrag pro Tonne vergaster Kohle durch die bessere Qualität der gewonnenen Gas-und Teerprodukte vorteilhaft aus. Bei einem Erträgnis von 80 Pfund schwefelsauren Ammoniaks pro Tonne vergaster Kohle ergeben sich bei Vergleich, der bekannten mit dem vorntcnut'n Verfahren iolgenae Resultate.
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<tb> Gewicht <SEP> des <SEP> dem <SEP> Luftstrom <SEP> zusätzlichen <SEP> Dampfes
<tb> pro <SEP> Tonne <SEP> vergaster <SEP> Kohle <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .# <SEP> 2#5 <SEP> t <SEP> # <SEP> 0#8 <SEP> t
<tb> Gewicht <SEP> des <SEP> in <SEP> den <SEP> Generatoren <SEP> zerlegten
<tb> Dampfes <SEP> pro <SEP> Tonne <SEP> vergaster <SEP> Kohle... <SEP> 0#8 <SEP> t <SEP> == <SEP> 32% <SEP> von <SEP> 2#5 <SEP> t <SEP> 0-5 <SEP> t <SEP> = <SEP> 60% <SEP> von <SEP> 0. <SEP> 8 <SEP> t
<tb> Gewicht <SEP> des <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Generator <SEP> austretenden
<tb> unterlegten <SEP> Dampfes <SEP> pro <SEP> Tonne <SEP> unvergaster
<tb> Kohle.............. <SEP> 1. <SEP> 7 <SEP> t <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP> t
<tb> CO.= <SEP> 17-0 <SEP> 10-0 <SEP> = <SEP> CO2
<tb> 00 <SEP> = <SEP> 10-0 <SEP> 21-5 <SEP> =C'0
<tb> analyse <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> < # <SEP> H2 <SEP> = <SEP> 27#0 <SEP> # <SEP> 20#5 <SEP> = <SEP> H2
<tb> C <SEP> = <SEP> 3-0 <SEP> 30 <SEP> = <SEP> C
<tb> N2 <SEP> = <SEP> 43#0 <SEP> # <SEP> 45#0 <SEP> = <SEP> N2
<tb> 100-0 <SEP> 100-0
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Aus dieser Tabelle mag ersehen werden, dass das Gewicht des in dem Generator zerlegten Dampfes bei dem Verfahren nach Mond 30%, bei dem vorliegenden Verfahren jedoch 60% von dem Gewichte des dem Luftstrome zusätzlichen Dampfes beträgt, wobei das vorliegende Verfahren von einem Drittel des bei dem Mond-Generator erforderlichen Dampfgewichtes ausgeht und am Schlusse ungefähr ein Sechstel des Gewichtes des aus dem Mond-Generator austretenden unzerlegten Dampfes aufweist.
Dieses vorteilhafte Resultat wird durch folgende Massnahmen erreicht :
1. Kleinere Querschnittsfläche des Generators.
2. Grosse Kühlwirkung des unmittelbar über der Verbrennungszone gelegenen Wassermantels sowie verhältnismässig grosser Umfang dieser Verbrennungszone.
3. Geringere Tiefe der hohen Temperaturzone, ungefähr 1 .
In Mond-Generatoren beträgt die Brennmaterialientiefe hingegen bis 9/4 so dass eine einzige Zone hoher Temperatur zur Wirkung gelangt. Diese grössere Tiefe des weissglühenden Brennmaterials ist wahrscheinlich eine notwendige Folge der grösseren Menge erforderlichen Dampfes. Die Menge des Dampfüberschusses ist bei dem vorliegenden Verfahren somit weit geringer als gewöhnlich bei den üblichen Methoden der Ammoniakgewinnung nötig ist und kommt daher praktisch nicht in Betracht.
Nachdem augenscheinlich eine deutliche Trennungslinie zwischen der niedrigsten, höchsten und mittleren Temperaturzone vorhanden ist, wird die Wärme in der untersten Zone wegen der mehr oder minder absondernden Mauern dieser Zone behalten, während sie durch den Wassermantel der mittleren Zone verteilt wird. Eine so deutliche Grenze besteht zwischen der mittleren und der abgekühlten Zone nicht, da die niedrige Temperatur des eintretenden Brennmaterials augenscheinlich selbst die Temperatur dieses oberen Teiles erniedrigt, besonders mit Rücksicht auf die Höhe des Generators. Auf diese Art verschmelzen die mittlere und die obere Zone mehr oder weniger ineinander. Die oberste Zone könnte auch gegebenenfalls mit Wasser statt Luft gekühlt werden.
Der Generator besitzt die bekannte, etwas konische Form, verjüngt sich gegen das obere Ende zu und unterscheidet sich von den üblichen Ausführungsformen dadurch, dass seine Querschnittsfläche verhältnismässig sehr gering ist und seine Höhe in bezug auf seine Innen- fläche vergrössert wurde. Bei grossen Generatoren ist die Querschnittsfläche, um eine wirksame
Abkühlung in der ersten und zweiten Zone zu erhalten, elliptisch oder länglich mit abgerundeten
Ecken, so dass die Dicke der Brennmaterialschichte, an welcher Stelle immer die Kühlwirkung des Wassermantels oder der äusseren Atmosphäre auftritt, verringert und seine Wirksamkeit gleichzeitig erhöht wird.
Die Höhe der mittleren Kühlzone ist am grössten ; sie ist ungefähr doppelt so hoch als die untere Zone, die wieder etwas höher als die obere Kühlzone ist.
Der Generator wird durch eine gasundurchlässige Vorrichtung von irgend einer bekannten
Konstruktion gespeist, wobei die Vorrichtung entweder einer beständig speisenden Type an- gehören kann oder, falls eine gewöhnliche 1) ichterspeisung benutzt wird, werden zwei Trichter angewendet, derart, dass der eine gefüllt werden kann, während der zweite entleert wird, so dass die Speisung tatsächlich ununterbrochen vor sich gehen kann. Auch die Asche wird vorteilhaft beständig durch Vorrichtungen abgeführt, wie sie in Verbindung mit Gasretortcn zur Anwendung gelangen, wenn nicht ein endloses Transportband für die Abfuhr der Asche benutzt wird.
Der Generator ist somit immer oder nahezu immer gefüllt, wobei der Inhalt jederzeit sich in langsamer oder beständiger Abwärtsbewegung befindet, ohne dass Stauungen eintreten, da sich
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Notwendigkeit des Anschürens auf ein Mindestmass herabgesetzt, da die atufenweiae Erhitzung und die beständige Bewegung des Brennmaterials einem Zusammenbacken desselben entgegen- wirken.
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Dampfes kann aus dem zur Kühlung der mittleren Zone vorgesehenen Wassermantel erhalten werden. Nach Wunsch kann die Aschenhitze durch Abgabe an den Gebläsewind nutzbar gemacht werden, während der Dampf zur Unterstützung der Verbrennung in dem Erzeuger verwendet wird, indem der Gebläsewind mit solcher Asche in Berührung gebracht wird, ehe er in den Generator eintritt.
Anstatt dieses Vorganges oder in Verbindung mit demselben kann man, um den Gebläsewind zur Aufnahme der Aschenhitze zu benutzen, einen Wasserstrahl gegen'die Asche richten, so dass das Wasser in Dampf übergeht, der zu dem Gebläsewind hinzutritt. Durch solche Mittel wird die ganze in der Gasbildungsperiode freigewordene Wärme für den Generator zurückgewonnen.
Durch das Verfahren nach vorliegender Erfindung und den zu dessen Durchführung geeigneten Generator wird somit eine beträchtlich geringere Dampfmenge als nach den bisher gebräuchlichen Verfahren benötigt, die Gase werden, da sie mit weniger Dampf gemischt sind, nicht nur leichter gekühlt, sondern sie haben auch eine niedrigere Austrittstemperatur, da diese den niedrigeren, oberen Temperaturzonen eigen ist. Daraus ergibt sich, dass die früher erwähnten Säureprozesse für die Gewinnung des Ammoniaks nach vorheriger oberflächlicher Kühlung mit Wasser durch einen Waschprozess ersetzt werden können, wie dies gegenwärtig bei Gas-und Koksofenwerken gebräuchlich ist.
Gleichzeitig wird ein qualitativ besseres Gas erhalten, ein Teer von besserer Qualität und nach Wunsch auch weisse Ammoniaksalze, nämlich Sulfate, Chloride, Nitrate oder konzentriertes Ammoniak. Ferner ergibt sich eine Verminderung der Anlage und Arbeitskosten und wird das System auch für kleine Anlagen'Anwendbar.
In der Zeichnung ist ein zur Durchführung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung geeigneter Generator in beispielsweiser Ausführungsform veranschaulicht. Fig. 1 und 2 sind zwei aufeinander senkrechte Längsschnitte des Generators und Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die unterste Zone.
Der Generator besitzt einen ovalen Querschnitt und ist etwas konisch, indem er sich gegen das obere Ende zu verjüngt-Die Höhe des Generators ist im Verhältnis zur Querschnittsfläche grösser als üblich.
Der untere Teil des VerbrenNüJBgsranmes ist mit feuerfesten Ziegeln ausgefüttert und bildet die unterste oder dritte Zone a von hoher Temperatur, der mittlere Teil des Verbrennungsraumes ist von einem Wassenaantel umsehlossen und bildet die zweite Zone h von niedriger Temperatur, welche etwa ungefähr nur eine halb so hohe Temperatur wie die unterste Zone a besitzt und der oberste Teil des Verbrennungsraumes bildet die durch Luft gekühlte dritte Zone j, welche von einer verhältnismässig dünnen Wandung umschlossen ist.
Auf der Decke des Generators sind zwei Emfülltrichter k vorgesehen, von welchen der eine gefüllt wird, während die Entleerung des zweiten Trichters vorgenommen wird, so dass die Speisung tatsächlich eine kontinuierliche ist. Nahe dem Ende der obersten Zone j ist ein Gasaustrittstutzen angeordnet.
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von Ammoniak bei der Herstellung von Brenngas in einem 11111 mehreren Zonen versehenen Generator und mit stetiger Zuführung des Btennmateriales, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Erzeugung des Ammoniaks dienende Dampf in die Ver- Lrpl1nungszone eingefÜhrt und das hiebei gebildete Ammoniak oberhalb der Verbrennungszone durch eine äussere Wasserkühlung des Generators an der Zersetzung gehindert wird.