<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE POUR L'EXTRACTION D'AMMONIAC DES GAZ DE DISTILLATION DU CHARBON
ET SIMILAIRES.
L'invention concerne un procédé pour l'extraction de l'ammonian des gaz de distillation du charbon et similaires dans lequel h'ammoniac des gaz est absorbé, depuis le gaz arrosé dans le barillet du four, partiellement par le produit condensé du refroidisseur de gaz, partiellement dans une installation de lavage au moyen d'eau de lavage amenée en contre-courant : l'ammoniac étant éliminé ensuite du liquide ammoniacal. Habituellement le liquide d'arrosage s'écoulant du barillet est amené à un décanteur à goudron servant à la séparation grossière du goudron et de l'eau ammoniacale et la partie aque use du liquide est ensuite, ramenée en circuit fermé au barillet.
Le goudron,'. évacué du décanteur et contenant encore une grande quantité d'eau est introduit avec le produit''.. condensé du refroidisseur de gaz contenant également du goudron, dans un éliminateur de goudron et, après élimination de l'eau. le goudron est pompé vers une colonne en vue de son traitement ultérieur.
L'eau ammoniacale, s'écoulant de l'éliminateur de goudron et largemeht débarrassée du goudron est conduite, partiellement dans le circuit d'arrosage du barillet pour remplacer l'eau évaporée dans ce dernier et, partiellement après un refroidissement approprié vers le premier ou les premiers étages du laveur servant à l'élimination par lavage de l'ammoniac pour servir dans ces étages d'eau de lavage. Les. dernières fractions d*ammoniac des gaz sont récupérées dans le dernier étage du laveur d'ammoniac au moyen d'eau fraîche.
'Les gaz de distillation de charbon contiennent généralement des quantités importantes d'eau sous la forme de vapeur d'eau surchauffée qui provient, d'une part, de l'humidité propre du charbon et qui se forme; d'autre part, au cours de la décomposition pyrogénée du charbon. Lors du trai- tement des gaz, toujours accompagné d'un refroidissement de ces derniers, cette quantité d'eau se dépose sous la forme de produit condensé, suivant le point de rosée des gaz.
Lorsque la température la plus basse qui peut #tre
<Desc/Clms Page number 2>
@@ enus dans le refroidisseur de gaz, à savoir 15 C est prise comme base, en- viron. 120 à 125 litres de produit condensé se déposent par tonne de charbon d? mise, lorsque le charbon présente une teneur en eau d'environ 10%. Dans les procédés connus, cette importante quantité d'eau obtenue à chaud, doit être refroidie jusqu'à la température la plus basse du gaz et doit de nouveau être réchauffée à la température d'ébullition avec l'eau fraiche amenée au laveur d'ammoniac, ce qui exige une consommation considérable de chaleur, de manière à permettre l'élimination de l'ammoniac contenu sous forme libre ou combinée dans la dite eau.
Les proportions, résultant dans ce cas par rapport à la quantité des différents liquides en circulation, par rapport à la composition de l'eau ammoniacale s'écoulant vers l'éliminateur, par rapport à la consommation de vapeur dans l'éliminateur et par rapport à la teneur en ammoniac des vapeurs éliminées, sont expliquées en détail au schéma représenté à la fig. 1, illustrait une installation usuelle pour l'extraction de l'ammoniac,
Les gaz chauds, arrivant des tubes verticaux 1 des fours pour la production ie gaz, sont introduits à environ 700 C dans le barillet 2 du four et sont refroidis par arrosage au moyen d'eau ammoniacale jusqu'à environ 100 à 120 C L'eau d'arrosage, contenant du goudron, est amenée par les canalisations 4a et 4b au décanteur à goudron 16.
Le goudron, éliminé grossièrement, s'écoule par la canalisation 4c vers l'éliminateur de goudron 14 et l'eau, débarrassée du goudron, est pompée à travers la canalisation 18a de nouveau vers le barillet 2 du four, Les refroidisseurs de gaz usuels 5a, 5b, etc..sont intercalés dans la canalisation principale de gaz 4a conduisant depuis le barillet 2 jusqu'au surpresseur de gaz 3 et derrière le dit surpresseur 3 est prévu un refroidisseur complémentaire 6 qui sert à éliminer la chaleur de compression produite dans le surpresseur 3.
Suivant la solubilité de l'ammoniac dans l'eau, solubilité qui décroît lorsque la température baisse lorsqu'il s'agit d'ammoniac combiné et qui s'accroît lorsqu'il s'agit d'ammoniac libre. les produits condensés des différents refroidisseurs de gaz contiennent des quantités très différentes en ammoniac combiné ou libre suivant les températures régnant dans les refroidisseurs. Dans la direction du trajet du gaz, la teneur en ammoniac libre des produits condensés s'accroît et la teneur en ammoniac combiné décroît.
Les produits condensés, se déposant dans les r-efroi- disseurs 5a, 5b, etc... et dans le refroidisseur complémentaure 6 traverse% une canalisation collectrice 13 et pénètrent dans l'éliminateur de goudron 14 et, de cet endroit, ils arrivent dans un clarificateur 15a, faisant suite à l'éliminateur 14. Le goudron déposé dans les récipients 14 et 15a est pompé à travers la canalisation 17 jusqu'au lieu de traitement ultérieur, Une partie du liquide rassemblé dans le clarificateur 15a et correspondant au moins à l'eau d'arrosage évaporée dans le barillet, est corJuite à travers la canalisation 18b vers le décanteur à goudron 16.
La quantité résiduaire, correspondant à la quantité d'eau amenée avec le charbon et se formant depuis celui-ci, est conduite depuis le clarificateur 15a, à travers le refroidisseur 15b et la canalisation 19, vers le laveur servant à éliminer l'ammoniac.
Les gaz, venant depuis le refroidisseur complémentaire 6, pénè- trent à la température d'environ 15 C dans les laveurs 7a, 7b, etc.. servant à éliminer l'ammoniac et dans lesquels l'ammoniac subsistant dans les gaz après le refroidissement est éliminé par lavage. A cette fin de l'eau fraiche est amenée au moyen de la canalisation 8 dans le dernier étage de lavage 7c et le produit d'évacuation de cet étage est amené par un collecteur 9 vers le deuxième étage 7b, de là par un collecteur 10 vers l'étage suivaht'7a, etc...
Le produit d'évacuation du premier étage 7a pénètre dans un collecteur 11.
Au moyen des trop-pleins 12, prévus entre les collecteurs 9 à 11, il est possible de régler de manière appropriée la quantité et la teneur en ammoniac du liquide de lavage des-différents étages de lavage. Du collecteur 11, la totalité de l'eau ammoniacale, correspondant à la valeur du produit condensé arrivant par la canalisation 19 dans le récipient 10 et à celle de l'eau fraîche ajoutée au laveur 7c, est envoyée à l'usine d'ammoniaque par la canalisation 20. Les pompes de refoulement prévues dans les différentes canalisations pour les liquides sont repérées par P.
<Desc/Clms Page number 3>
Il est possible de pomper environ 190 litres d'eau ammoniacale depuis le collecteur 11 jusqu'à l'usine d'ammoniaque lorsque, par tonne de charbon de mise, environ 125 litres de produit condensé sont obtenus dans la canalisation 19 et lorsque les gaz ayant une température de 15 C environ
65 litres d'eau fraiche sont ajoutés au dernier étage de lavage 7c. Avec une extraction de 2. 5 kg NH3 par tohne de charbon de mise, cette eau contient en- viron 12 g NH3/1, à savoir : environ un quart sous la forme d'ammoniac combiné et environ trois quarts sous la forme d'ammoniac libre.
Dans ce cas, le produit condensé se déposant dans la canalisation 19, contient environ 4g NH3/1. à savoir : environ 60% sous forme d'ammoniac combiné et environ 40 % sous for- me d'ammoniac libre; lors du refroidissement du gaz on obtient environ 80% et lors du lavage NH , 20% d'ammoniac libre; lors du refroidissement du gaz on obtient environ 20% et par le lavage NH 80% : donc, de la totalité NH , environ 35 % sont obtenus lors du refroidisement du gaz et environ 65% par le lavage NH3
Des chiffres indiqués, qui peuvent évidemment varier dans chaque cas particulier dans l'un ou dans l'autre sens, il ressort que l'eau contenant des gaz dissous, obtenue pendant le refroidissement du gaz, contient des quan- tités considérables d'ammoniac libre.
Avant son utilisation comme eau de la- vage dans le laveur servant à éliminer l'ammoniac, cette eau doit être refroi- die à la température nécessaire et, plus tard, dans l'usine d'ammoniaque., elle doit de nouveau être réchauffée à la température permettant l'élimination, ce qui exige une consommation considérable de chaleur.
Un préchauffage de l'eau ammoniacale au moyen du produit d'évacuation chaud de l'éliminateur, eau ammoniacale pompée vers l'usine d'ammoniaque et comprenant également l'eau contenant des gaz dissous ainsi que déjà mentionné, n'est possible que dans de faibles proportions, étant donné que pour libérer l'ammoniac contenu dans l'eau ammoniacale, il est nécessaire d'utiliser une colonne secondaire, dénom- mée colonne au lait de chaux, dans laquelle des matières, telles que de l'eau de chaux, provoquant la décomposition des combinaisons stables de l'ammoniac, sont ajoutées en excès à l'eau ammoniacale en présence de vapeur d'eau.
Le roduit d'évacuation de cette colonne secondaire contient donc des schlammes de chaux qui se déposent sur les parois de l'échangeur de chaleur, faisant suite à la dite colonne secondaire, et qui gênent considérablement la trans- mission de la chaleur à l'eau brute, de manière que très souvent cet échange de chaleur doit être négligé.
En raison de la faible concentration d'ammoniac dans l'eau ammo- niacale (environ 12g/1 = 1,2%) la teneur en ammoniac de la vapeur quittant l'éliminateur est également relativement faible et contient tout au plus 12 à 15%. La vapeur servant à l'élimination, introduite habituellement dans un saturateur d'ammoniac, contient donc un multiple de la quantité d'ammoniac sbus la forme de charge qui se retrouve dans les volutes d'évacuation du sa- turateur, dénommées gaz putrides.
Lorsque ces gaz putrides, principalement l'hydrogène sulfuré e@ l'acide carbonique, doivent subir un traitement ulté- rieur, par exemple peur la production d'acide sulfurique, les grandes quanti - tés de vapeur d'eau, contenues dans les dits gaz putrides, doivent être con- densées par le refroidissement de ces gaz. A cette fin, des quantités consi- dérables d'eau de refroidissement sont nécessaires et, en raison de l'action corrosive des gaz acides, il faut également utiliser des refroidissements exé- cutés en une matière de première qualité, résistante à la corrosion.
Outre une consommation considérable en eau de refroidissement, servant à refroidir le produit condensé depuis environ 70 C jusqu'à environ 15 C et servant également à condenser la charge de la vapeur des volutes de saturation, le procédé connu exige, pour réchauffer la totalité de l'eau ammoniacale depuis environ 15 C jusqu'à 100 C, des quantités considérables de vapeur, en raison de la difficulté présenté par l'échange de chaleur entre l'eau d'évacuation de l'éliminateur d'eau et l'eau ammoniacale et en raison de la charge importante se trouvant dans les volutes d'évacuation.
Ces quantités considérables de vapeur représentent des frais tels que l'extraction de l'ammoniac n'est souvent que d'un faible rendement économique en raison
<Desc/Clms Page number 4>
@ peu is bénéficeobtenu lors de la vente de l'ammoniac. C' e st ici que '''invention trouve son application. Le but de l'invention est d'effectuer le refroidissement du gaz et le lavzge pour l'élimination de l'ammoniac de manière qu'on obtienne séparément, une eau contenant des gaz dissous aussi chaude que possible comprenant, si possible, seul de l'ammoniac combiné, et que le produit d'évacuation du laveur d'ammoniac soit constitué par une eau ammoniacale présentant un maximum de concentration et ne contenant, autant que possible, que de l'ammoniac libre.
Seule l'eau contenant des gaz dissous très chaude est évacuée vers la colonne à chaux, tandis que le produit d'évacuation du laveur d'ammoniac, par la suite nommé eau de lavage, est soumis à une simple distillation. Entre l'eau d'évacuation de l'éliminateur d'eau de lavage et l'eau de lavage à éliminer il est maintenant possible de procéder à un large échange de chaleur sans être gêné par les schlammes de chaux.
En raison de la grande solubilité à de faibles températures du gaz ammoniacal dans l'eau, il n'est nécessaire de consommer dans le laveur d'ammoniac que tout au plus la même quantité d'eau fraiche que dans le procédé connu et, de ce fait, il est possible d'obtenir une plus faible quantité d'eau de lava;e présentant une concentration considérablement plus forte en ammoniac. Les très faibles quantités d'ammoniac combiné contenues dans l'eau de lavage subsistent dans l'eau d'évacuation de la colonne éliminatrice et peuvent être évacuées sans scrupule avec la dite eau d'évacuation, après avoir servi polir le réchauffage de l'eau de lavage..
Suivant l'invention, tous ces avantages importants sont obtenus de la manière suivante : D'une part, les produits condensés se déposant dans le deuxième, troisième, etc... refroidisseur, dans le surpresseur de gaz et dans le refroidisseur complémentaire, sont pompés à travers le premier refroidisseur, donc celui qui est le plus chaud. Dans ce refroidisseur, les produits condensés provoquent une condensation supplémentaire de la vapeur d'eau et du goudron et sont en même temps débarrassés largement de leur teneur en ammoniac libre. Le produit d'évacuation du premier refroidisseur est amené à l'eau d'arrosage conduite vers le barillet et est pompé en;même temps que cette eau sur le barillet.
En évacuant une quantité partielle de l'eau d'arrosai quantité partielle correspondant à l'eau qui se forme depuis le charbon, une eau contenant des gaz dissous est obtenue qui présente la température maximum, la teneur maximum en ammoniac combiné et la teneur minimum en ammoniac libre e, qui peut être amenée immédiatement à la colonne à chaux en vue de l'élimination. D'autre part, les premiers laveurs d'ammoniac sont alimentés par étages; uniquement avec l'eau s'écoulant du dernier laveur de manière que le produit d'évacuation du premier laveur contienne une teneur maximum en ammoniac libre et une teneur minimum en ammoniac combiné.(lette eau de lavage est évacuée vers une simple colonne de distillation après son réchauffage dans un échangeur de chaleur, au moyen de l'eau d'évacuation de la colonne.
D'autres détails de l'invention ressortent du schéma d'une installation pour l'extraction d'ammoniac suivant la figo 2 et, dans ce cas, les parties de l'installation portent les mêmes repères que celles de la fig. 1.
Ainsi qu'il ressort de la fige 2, le circuit de l'eau d'arrosage, constitué: par le barillet du four, par le circuit du gaz, par tous les appareils traversés par le gaz, ensuite par le décanteur à goudron, par l'éliminateur de goudron et par le récipient intermédiaire pour le procédé de lavage servant à éliminer l'ammoniac, reste identique. Par contre, les produits condensés des refroidisseurs 5a, 5b, etc... et 6 sont transmis par la canalisation 21, par l'intermédiaire d'un petit collecteur 22 et par la canalisation 23 au premier refroidisseur de gaz 5a dont le produit d'évacuation s'écoule par les canalisations 2 et 4b directement vers le décanteur à goudron 16, pénètre dans le circuit d'eau d'arrosage et est, de ce fait, mis en contact avec le gaz le plus chaud du barillet du four.
L'eau contenant des gaz dissous est recoltée, maintenant, au tropplein du décanteur à goudron 16 et circule à travers les canalisations 25 et 4c en traversant l'éliminateur de goudron 14, pour pénétrer dans le collecteur 15a duquel la dite eau est pompée à temparature élevée à travers la canalisation 26 vers la colonne à chaux faisant partie de l'usine d'ammoniaque. La
<Desc/Clms Page number 5>
refroidisseur de condensation 15b et l'introduction du produit condensé dans le circuit d'eau de lavage du laveur d'ammoniac sont donc négligés, à part cela le dit circuit reste inchangé. L'eau ammoniacale produite dans le col- , lecteur 11 est pompée à travers la canalisation 20 vers la colonne éliminatri- ce de l'usine d'ammoniaque en vue de l'élimination et sans addition de lait de chaux ou similaire.
De ce fait, on obtient approximativement les concentrations sui- vantes en ammoniac : Une tonne de charbon contient : environ 5,7g NE /1, dont environ 12% sous forme d'ammoniac libre et environ 88% sous forme d'ammoniac combiné, et ce, dans les 125 litres d'eau contenant des gaz dissous obtenus à une température d'environ 70 C l'eau de lavage de tout au plus 65 litres contient ; environ 24 g NH3/1 dont environ 98% sous forme d'ammoniac libre et environ 2% sous forme dammoniac combiné, de manière que l'extraction se présente comme suit: De la totalité de 1'ammoniac extrait, environ 30% sort obtenus lors du refroidissement du gaz, environ 70% lors de l'élimination par lavage; de l'ammoniac combiné, environ 95% sont obtenus lors du refroi- dissement du gaz et de l'ammoniac libre, environ 95% lors de l'élimination par lavage.
Le fait que l'ammoniac libre est extrait presque totalement lors de l'élimination par lavage, c'est-à-dire que les gaz pénètrent avec leur- presque totalité en ammoniac libre dans le laveur d'ammoniac, agit avantagEU- sement également dans un autre sens, par exemple, lorsque le procédé en cir- cuit de l'eau ammoniacale est utilisé pour la désulfuration du gaz. La con- sommation en vapeur et, par conséquent le rendement économique du procédé dé- pendent directement de la quantité d'eau ammoniacale à pomper dans le circuit et cette quantité d'eau ammoniacale dépend à son tour directement de la teneur en ammoniac, c'est-à-dire de la quantité d'ammoniac contenue dans les gaz avant l'élimination par lavage.
Grâce au procédé d'extraction d'ammoniac suivant l'invention, le rendement économique de la désulfuration du gaz est égalemen accru.
La fige 3 représente le procédé connu pour l'élimination de l'am- moniac. L'eau ammoniacale, obtenue suivant le procédé connu d'extraction, et contenant donc l'ammoniac libre et combiné produit lors du refroidissement du gaz dans le laveur d'ammoniac, est amenée en 27 au plateau supérieur 28a de la colonne principale 29 et s'écoule vers le bas depuis le plateau 28a vens le pla- teau 28@etc.. en contre-courant de la vapeur qui s'eleve.Cette,eau ,ammoniacàle quitte la colonne 29 à l'endroit du plateau intermédiaire 30 et s'écoule par la canali- sation 31 vers le décomposeur à chaux 32;
à cet endroit du lait de chaux, ve- nant de la canalisation 33, est ajouté à l'eau ammoniacale et dans le dit dé- composeur également, le mélange constitué par de l'eau ammoniacale et le lait de chaux, est amené à ébullition au moyen de la vapeur amenée par la canalisa- tion 34. De ce fait l'ammoniac combiné est libéré de ses combinaisons chimi- ques.
Le mélange vapeur d'eau-gaz ammoniacaldu décomposeur à chaux monte vers le plateau intermédiaire 30, de celui-ci vers le plateau 28z. de celui-ci vers le plateau 28v. etc... en contre-courant par rapport à l'eau ammoniacale s'é- coulant vers le bas, pour traverser la colonne principale 29. Le mélange eau ammoniacale-lait de chaux s'écoule vers le bas par la canalisation 35 sur le plateau supérieur de la colonne secondaire 36 pour être débarrassé totalement de l'ammoniac pendant son parcours à travers les plateaux 37a, 37b, 37c, etc,. au moyen de la vapeur amenée en contre-courant par la canalisation 38. L'eau d'évacuation est évacuée en 39. La vapeur de la colonne secondaire pénètre par la canalisation 40 sur le plateau intermédiaire 30 de la colonne princi- pale 29.
L'ammoniac éliminé quitte l'installation d'élimination par la cana - lisation 41, avec la vapeur d'eau et les gaz putrides éliminés presque tota- lement dans la colonne principale 29.
Pour le procédé d'élimination de l'ammoniac suivant l'invention il est possible d'utiliser toutes les pièces des appareils de l'installation éliminatrice connue. Pour cette raison ces pièces portent les mêmes référen- ces dans l'illustration schématique représentée à la fige 4. Seuls le nombre et la disposition des plateaux doivent être adaptés aux conditions modifiées.
<Desc/Clms Page number 6>
L'eau chaude contenant des gaz dissous, comprenant presque uniquement de l'ammoniac combiné, s'écoule en 42 dans le but d'éliminer la faible teneur en ammoniac libre, vers le plateau 43a et, de cet endroit, elle traverse un petit nombre de plateaux pour s'écouler par la canalisation 31; ensuite, avec addition de lait de chaux, cette eau s'écoule par la canalisation 33 vers le décomposeur à chaux 32 dans lequel l'ammonia-c combiné est libéré de ses combinaisons chimiques.
Le mélange eau ammoniacale-lait de chaux s'écoule vers le bas, par la canalisation 44 vers la colonne secondaire 36, par les plateaux 37a, 37b, etc... de cette dernière et en contre-courant par rapport à la vapeur pénétrant par la canalisation 38, et est évacué en 39 sous forme d'eau d'évacuation débarrassée d'ammoniac. La vapeur de la colonne secondaire 36 pénètre par la canalisation 40 sur le plateau intermédiaire 30 de la colonne principale 29.
L'eau de lavage froide, chargée presque uniquement d'ammoniac libre hautement concentré, circule à travers la canalisation 45 et l'échangeur de chaleur 46 et pénètre préchauffée en 27 dans la colonne principale 29, sur les plateaux 28a. 28b, etc... de cette dernière et, en contre-courant par rapport à la vapeur montante,, arrive sur le plateau intermédiaire 30, de celuici l'eau de lavage s'écoule vers le bas par la canalisation 47 vers la colon- ne,,,8, sur les plateaux 49a, 49b, etc...de cette dernière et en contre-courant par rapport à la vapeur pénétrant en 50 pour être évacuée par la canalisation 51 et l'échangeur de chaleur 46.
Seule la transmission directe, possible grâce à l'invention, de l'eau chaude contenant des gaz dissous vers la colonne à chaux, ainsi que l'échange de chaleur non-perturbé entre l'eau d'évacuation de la colonne éliminatrice d'eau de lavage et l'eau de lavage à éliminer, permet de réduire la consommation de vapeur de l'usine d'ammoniaque de plus.de la moitié en opposition aux procédés connus. Une réduction additionnelle de la consommation de vapeur est obtenue du fait que le mélange vapeur d'eau-gaz ammoniacal, quittant l'installation d'élimination, présente une forte concentration en ammoniac, donc une plus faible charge de la vapeur.
REVENDICATIONS.
--------------- l. Procédé pour l'extraction de l'ammoniac des gaz de distillation du charbon qui sont arrosés en permanence par de l'eau ammoniacale conduite en circuit fermé dans un barillet et dont l'ammoniac est émiminé partiellenent dans le produit condensé du refroidisseur de gaz, partiellement par le lavag e à l'eau et qui est obtenu ensuite par l'élimination des liquides contenant de l'ammoniac, caractérisé par la combinaison des particularités suivantes : a.- le premier refroidisseur de gaz est arrosé par le produit condensé des autres refroidisseurs et son produit d'évacuation est amené dans le circuit d'eau ammoniacale de l'arrosage du barillet;
b.- une quantité partielle de l'eau ammoniacale, correspondant à la production d'eau depuis le charbon à coke dégazéifié, est soutirée à température élevée du circuit servant à l'arrosage du barillet et l'ammoniac est ensuite immédiatement éliminé en présence de matières telles que du lait de chaux, servant à la décomposition des combinaisons stables de l'ammoniac et en présence de vapeur; c.- l'ammoniac est éliminé du,liquide obtenu par l'élimination par lavage à l'eau de l'ammoniac en négligeant une disposition pour décomposer les combinaisons stables.
<Desc / Clms Page number 1>
PROCESS FOR THE EXTRACTION OF AMMONIA FROM COAL DISTILLATION GASES
AND SIMILAR.
The invention relates to a process for the extraction of ammonia from coal distillation gases and the like in which the ammonia of the gases is absorbed, from the gas sprayed in the furnace barrel, partially by the condensed product of the furnace cooler. gas, partially in a washing installation by means of washing water supplied in countercurrent: the ammonia then being removed from the ammoniacal liquid. Usually the coolant flowing from the barrel is brought to a tar decanter serving for the coarse separation of the tar and the ammoniacal water and the used part of the liquid is then returned in a closed circuit to the barrel.
Tar,'. discharged from the decanter and still containing a large amount of water is introduced with the product '' .. condensed from the gas cooler also containing tar, into a tar eliminator and, after removal of the water. the tar is pumped to a column for further processing.
Ammoniacal water, flowing from the tar eliminator and largely free of tar is conducted, partially in the sprinkling circuit of the barrel to replace the water evaporated in the latter and, partially after appropriate cooling to the first or the first stages of the scrubber serving for washing removal of ammonia for use in these wash water stages. The. The last ammonia fractions of the gases are recovered in the last stage of the ammonia scrubber by means of fresh water.
'Coal distillation gases generally contain large quantities of water in the form of superheated water vapor which originates, on the one hand, from the inherent humidity of the coal and which forms; on the other hand, during the pyrogenic decomposition of coal. During the treatment of the gases, always accompanied by cooling of the latter, this quantity of water is deposited in the form of condensed product, depending on the dew point of the gases.
When the lowest temperature that can be
<Desc / Clms Page number 2>
In the gas cooler, 15 C is taken as a base, approx. 120 to 125 liters of condensed product are deposited per ton of coal d? setting, when the coal has a water content of about 10%. In the known processes, this large quantity of water obtained hot, must be cooled to the lowest temperature of the gas and must again be reheated to the boiling temperature with the fresh water brought to the scrubber. ammonia, which requires a considerable consumption of heat, so as to allow the removal of the ammonia contained in free or combined form in said water.
The proportions, resulting in this case with respect to the quantity of the various liquids in circulation, with respect to the composition of the ammoniacal water flowing towards the eliminator, with respect to the consumption of steam in the eliminator and with respect to to the ammonia content of the vapors removed, are explained in detail in the diagram shown in fig. 1, illustrated a usual installation for the extraction of ammonia,
The hot gases, arriving from the vertical tubes 1 of the furnaces for the production of gas, are introduced at approximately 700 ° C. into the barrel 2 of the furnace and are cooled by spraying with ammoniacal water up to approximately 100 to 120 ° C. irrigation water, containing tar, is brought through pipes 4a and 4b to the tar settling tank 16.
The tar, coarsely removed, flows through line 4c to the tar eliminator 14 and the water, free of tar, is pumped through the line 18a back to the barrel 2 of the furnace. The usual gas coolers 5a, 5b, etc ... are interposed in the main gas pipe 4a leading from the barrel 2 to the gas booster 3 and behind said booster 3 is provided an additional cooler 6 which serves to eliminate the heat of compression produced in the booster 3.
Depending on the solubility of ammonia in water, this solubility which decreases when the temperature decreases in the case of combined ammonia and which increases in the case of free ammonia. the condensed products of the different gas coolers contain very different amounts of combined or free ammonia depending on the temperatures prevailing in the coolers. In the direction of the gas path, the free ammonia content of the condensed products increases and the combined ammonia content decreases.
The condensed products, settling in the coolers 5a, 5b, etc ... and in the additional cooler 6 cross% a collecting pipe 13 and enter the tar eliminator 14 and, from this place, they arrive in a clarifier 15a, following the eliminator 14. The tar deposited in the receptacles 14 and 15a is pumped through the pipe 17 to the place of subsequent treatment, a part of the liquid collected in the clarifier 15a and corresponding to at least to the sprinkling water evaporated in the barrel, is flowed through the pipe 18b to the tar decanter 16.
The residual quantity, corresponding to the quantity of water supplied with the coal and formed therefrom, is carried from the clarifier 15a, through the cooler 15b and the line 19, to the scrubber serving to remove the ammonia.
The gases, coming from the additional cooler 6, enter at a temperature of about 15 ° C into the scrubbers 7a, 7b, etc., serving to remove the ammonia and in which the ammonia remaining in the gases after the cooling. is washed away. To this end, fresh water is brought by means of the pipe 8 into the last washing stage 7c and the discharge product from this stage is brought by a collector 9 to the second stage 7b, from there by a collector 10 to the next floor aht'7a, etc ...
The discharge product from the first stage 7a enters a collector 11.
By means of the overflows 12, provided between the manifolds 9 to 11, it is possible to suitably regulate the quantity and the ammonia content of the washing liquid of the different washing stages. From the collector 11, all of the ammonia water, corresponding to the value of the condensed product arriving through line 19 in the receptacle 10 and that of the fresh water added to the scrubber 7c, is sent to the ammonia plant by pipe 20. The delivery pumps provided in the various pipes for liquids are marked by P.
<Desc / Clms Page number 3>
It is possible to pump approximately 190 liters of ammoniacal water from manifold 11 to the ammonia plant when, per tonne of start-up coal, approximately 125 liters of condensed product is obtained in line 19 and when gases having a temperature of about 15 C
65 liters of fresh water are added to the last washing stage 7c. With an extraction of 2.5 kg NH3 per batch of coal, this water contains approximately 12 g NH3 / l, namely: approximately one quarter in the form of combined ammonia and approximately three quarters in the form of free ammonia.
In this case, the condensed product which is deposited in line 19 contains approximately 4 g NH3 / 1. namely: about 60% as combined ammonia and about 40% as free ammonia; when cooling the gas, about 80% is obtained and when washing NH, 20% free ammonia; when cooling the gas, about 20% is obtained and by washing NH3 80%: therefore, of all NH, about 35% are obtained when cooling the gas and about 65% by washing NH3
From the figures given, which may obviously vary in each particular case in either direction, it appears that the water containing dissolved gases, obtained during the cooling of the gas, contains considerable quantities of ammonia. free.
Before its use as wash water in the ammonia scrubber, this water must be cooled to the required temperature and, later in the ammonia plant, it must be reheated again. at the temperature permitting elimination, which requires a considerable consumption of heat.
A preheating of the ammonia water by means of the hot discharge product of the eliminator, ammoniacal water pumped to the ammonia plant and also comprising the water containing dissolved gases as already mentioned, is only possible in small proportions, since in order to liberate the ammonia contained in the ammoniacal water, it is necessary to use a secondary column, called the lime milk column, in which materials, such as water of lime, causing the decomposition of stable combinations of ammonia, are added in excess to ammoniacal water in the presence of water vapor.
The discharge product of this secondary column therefore contains lime schlammes which are deposited on the walls of the heat exchanger, following the said secondary column, and which considerably hamper the transmission of heat to the heat exchanger. raw water, so that very often this heat exchange has to be neglected.
Due to the low concentration of ammonia in ammonia water (approx.12g / 1 = 1.2%) the ammonia content of the vapor leaving the eliminator is also relatively low and contains at most 12 to 15 %. The vapor used for the removal, usually introduced into an ammonia saturator, therefore contains a multiple of the quantity of ammonia except the form of charge which is found in the discharge volutes of the saturator, called putrid gases.
When these putrid gases, principally hydrogen sulphide and carbonic acid, have to undergo further treatment, for example for the production of sulfuric acid, the large quantities of water vapor contained in the said gases. putrid gases, must be condensed by cooling these gases. For this purpose, considerable quantities of cooling water are required and, owing to the corrosive action of acid gases, it is also necessary to use coolings made of high quality corrosion resistant material.
In addition to a considerable consumption of cooling water, serving to cool the condensed product from about 70 C to about 15 C and also serving to condense the vapor charge of the saturation scrolls, the known process requires, in order to heat all of the water. ammoniacal water from about 15 C to 100 C, considerable amounts of steam, due to the difficulty presented by the heat exchange between the discharge water of the water eliminator and the water ammonia and due to the heavy load in the discharge volutes.
These considerable amounts of steam represent costs such that the extraction of ammonia is often of little economic return due to
<Desc / Clms Page number 4>
@ little is gained from the sale of ammonia. This is where the invention finds its application. The object of the invention is to carry out the cooling of the gas and the lavzge for the removal of ammonia so as to obtain separately, a water containing dissolved gases as hot as possible comprising, if possible, only of the combined ammonia, and that the discharge product of the ammonia scrubber is constituted by ammoniacal water having a maximum concentration and containing, as far as possible, only free ammonia.
Only the water containing very hot dissolved gases is discharged to the lime column, while the discharge product of the ammonia scrubber, hereinafter referred to as washing water, is subjected to simple distillation. Between the discharge water from the wash water eliminator and the wash water to be eliminated it is now possible to carry out a large heat exchange without being hampered by lime schlammes.
Due to the high solubility at low temperatures of ammonia gas in water, it is only necessary to consume in the ammonia scrubber at most the same amount of fresh water as in the known process and, therefore, therefore, it is possible to obtain a smaller quantity of lava water having a considerably higher concentration of ammonia. The very small quantities of combined ammonia contained in the washing water remain in the discharge water of the eliminating column and can be removed without scruple with the said discharge water, after having been used to polish the reheating of the washing water.
According to the invention, all these important advantages are obtained as follows: On the one hand, the condensed products being deposited in the second, third, etc. cooler, in the gas booster and in the additional cooler, are pumped through the first cooler, so the hottest one. In this cooler, the condensed products cause further condensation of water vapor and tar and at the same time are largely freed of their free ammonia content. The discharge product from the first cooler is brought to the sprinkling water conducted to the barrel and is pumped at the same time as this water on the barrel.
By discharging a partial quantity of the irrigation water, a partial quantity corresponding to the water which forms from the coal, a water containing dissolved gases is obtained which has the maximum temperature, the maximum content of combined ammonia and the minimum content. in free ammonia, which can be immediately fed to the lime column for disposal. On the other hand, the first ammonia scrubbers are supplied in stages; only with the water flowing from the last scrubber so that the discharge from the first scrubber contains a maximum content of free ammonia and a minimum content of combined ammonia. (the washing water is discharged to a simple distillation column after reheating in a heat exchanger, using the column discharge water.
Other details of the invention emerge from the diagram of an installation for the extraction of ammonia according to FIG. 2 and, in this case, the parts of the installation bear the same references as those of FIG. 1.
As can be seen from Fig. 2, the sprinkling water circuit, consisting of: the furnace barrel, the gas circuit, all the devices through which the gas passes, then the tar decanter, by the tar eliminator and by the intermediate vessel for the washing process used to remove ammonia, remains the same. On the other hand, the condensed products of the coolers 5a, 5b, etc ... and 6 are transmitted by the line 21, through a small manifold 22 and by the line 23 to the first gas cooler 5a whose product d The evacuation flows through pipes 2 and 4b directly to the tar settler 16, enters the sprinkling water circuit and is, therefore, contacted with the hottest gas from the barrel of the furnace.
The water containing dissolved gases is now collected at the overflow of the tar settler 16 and circulates through the pipes 25 and 4c passing through the tar eliminator 14, to enter the collector 15a from which the said water is pumped to high temperature through line 26 to the lime column forming part of the ammonia plant. The
<Desc / Clms Page number 5>
condensation cooler 15b and the introduction of the condensed product into the washing water circuit of the ammonia scrubber are therefore neglected, apart from that said circuit remains unchanged. The ammoniacal water produced in the header 11 is pumped through the line 20 to the removal column of the ammonia plant for removal and without the addition of milk of lime or the like.
As a result, we obtain approximately the following ammonia concentrations: One tonne of coal contains: approximately 5.7g NE / 1, of which approximately 12% in the form of free ammonia and approximately 88% in the form of combined ammonia, and this, in the 125 liters of water containing dissolved gases obtained at a temperature of about 70 C, the washing water of at most 65 liters contains; approximately 24 g NH3 / l of which approximately 98% in the form of free ammonia and approximately 2% in the form of combined ammonia, so that the extraction is as follows: Of all the ammonia extracted, approximately 30% comes out obtained when cooling the gas, about 70% when removing by washing; of the combined ammonia, about 95% is obtained on cooling of the gas and free ammonia, about 95% on removal by washing.
The fact that the free ammonia is removed almost completely during the washing removal, that is to say that the gases enter with their - almost all free ammonia in the ammonia scrubber, also works advantageously. in another sense, for example, when the ammonia water circuit process is used for gas desulfurization. The steam consumption and therefore the economic yield of the process depend directly on the quantity of ammoniacal water to be pumped through the circuit and this quantity of ammoniacal water in turn depends directly on the ammonia content, c 'that is to say the quantity of ammonia contained in the gases before removal by washing.
By virtue of the ammonia extraction process according to the invention, the economic efficiency of gas desulphurization is also increased.
Fig. 3 shows the known process for removing ammonia. Ammoniacal water, obtained according to the known extraction process, and therefore containing the free and combined ammonia produced during the cooling of the gas in the ammonia scrubber, is brought at 27 to the upper plate 28a of the main column 29 and flows downwards from the plate 28a flows into the plate 28 @ etc .. in countercurrent with the rising steam. This water, ammonia leaves the column 29 at the location of the intermediate plate 30 and flows through the pipe 31 to the lime decomposer 32;
at this point, milk of lime, coming from line 33, is added to the ammoniacal water and in the said decomposer also, the mixture consisting of ammoniacal water and the milk of lime, is brought to boiling by means of the steam supplied by line 34. In this way the combined ammonia is liberated from its chemical combinations.
The water vapor-ammoniacaldu lime decomposer mixture rises to the intermediate plate 30, from the latter to the plate 28z. from it to the 28v plateau. etc ... in counter-current with respect to the ammoniacal water flowing downwards, to cross the main column 29. The ammoniacal water-milk of lime mixture flows downwards through the pipe 35 on the upper plate of the secondary column 36 to be completely free of ammonia during its journey through the plates 37a, 37b, 37c, etc ,. by means of the steam supplied in countercurrent by line 38. The discharge water is discharged at 39. The vapor from the secondary column enters through line 40 on the intermediate plate 30 of the main column 29.
The ammonia removed leaves the removal plant through line 41, with the water vapor and putrid gases removed almost completely in the main column 29.
For the ammonia removal process according to the invention, it is possible to use all the parts of the apparatuses of the known removal installation. For this reason these parts have the same references in the schematic illustration shown in fig 4. Only the number and arrangement of the plates must be adapted to the modified conditions.
<Desc / Clms Page number 6>
The hot water containing dissolved gases, comprising almost only combined ammonia, flows at 42 in order to remove the low content of free ammonia, to the plate 43a and from there it passes through a small number of trays to flow through the pipe 31; then, with the addition of lime milk, this water flows through line 33 to the lime decomposer 32 in which the combined ammonia-c is released from its chemical combinations.
The ammoniacal water-milk of lime mixture flows downwards, through line 44 to the secondary column 36, through the plates 37a, 37b, etc ... of the latter and in counter-current with respect to the penetrating steam through line 38, and is discharged at 39 in the form of discharge water free of ammonia. The vapor from the secondary column 36 enters through the line 40 on the intermediate plate 30 of the main column 29.
The cold wash water, charged almost entirely with highly concentrated free ammonia, circulates through line 45 and heat exchanger 46 and enters preheated at 27 into main column 29, on trays 28a. 28b, etc ... of the latter and, in counter-current with respect to the rising steam ,, arrives on the intermediate plate 30, from which the washing water flows downwards through the pipe 47 towards the colon - ne ,,, 8, on the plates 49a, 49b, etc ... of the latter and in counter-current with respect to the steam entering at 50 to be discharged through the pipe 51 and the heat exchanger 46.
Only the direct transmission, possible thanks to the invention, of the hot water containing dissolved gases to the lime column, as well as the undisturbed heat exchange between the discharge water from the elimination column. wash water and wash water to be removed, reduces the steam consumption of the ammonia plant by more than half as opposed to known processes. An additional reduction in steam consumption is obtained due to the fact that the water vapor-ammoniacal gas mixture, leaving the elimination plant, has a high concentration of ammonia, and therefore a lower steam load.
CLAIMS.
--------------- l. Process for the extraction of ammonia from coal distillation gases which are continuously sprayed with ammoniacal water conducted in a closed circuit in a barrel and the ammonia of which is partially removed in the condensed product of the gas cooler, partially by washing with water and which is then obtained by the elimination of liquids containing ammonia, characterized by the combination of the following features: a.- the first gas cooler is sprayed with the condensed product of the others coolers and its discharge product is brought into the ammoniacal water circuit of the barrel sprinkler;
b.- a partial quantity of ammoniacal water, corresponding to the production of water from the degassed coking coal, is withdrawn at high temperature from the circuit used for watering the barrel and the ammonia is then immediately eliminated in the presence materials such as milk of lime, used for the decomposition of stable combinations of ammonia and in the presence of steam; c.- Ammonia is removed from the liquid obtained by washing the ammonia off with water, neglecting a provision to decompose stable combinations.