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" PROCEDE DE RECUPERATION DE L'AMMONIAC CONTENU DANS LES EAUX A FORTE TENEUR EN AMMONIAC.
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Lors du refroidissement et de la purification de gaz de distillation de houille, on obtient, comme on le squit, des eaux .contenant de l'ammoniac, qui peuvent
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8tre'traitéés,pQ sépare l'eau ammoniacale concentrée, 1 \< ;.>'fil>.. 1¯'"" . ..)-:""" qwpontient' environ 2Û 'à 25$ d t âuaonip cye . Outre de l'ammo- , (, ''.-'-''''''' .. , , i : 0'''. J:.. "'"iJ:--;k en général environ 6% de H-S et 8 à 12% de C0i@, P6SpOCÙement sous forme de sulfure - ..-, '1: '\'t . ammoniqÍ1e et de carbonate &l8onique. La récupération "' - . - 'g( 1µg=ce'µ , , ì% , ' )j , ;j ,i . d'ammoniac pur'. souaf forme galeuse dans cette eau ammonia- . '- 1:J:;\-,:;.:: n ,.;;';f; 1 ;:'l' 1 <1: l J-l '. } u,2 ... z, " ..., i.' ' "'" cale n'est posà161ë/"do "ùàìére' éconôsiqtiex que par désaci- dification sous'déspïëssi.onsrftrés élevées de 40 à 60 at- mosphères et par séparation ultérieure de 1'eau désacidifiée.
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..".f....-""'/'" .¯< . "-"l"""""'t:"":<""";<;\""::::'': ':" Il est évident que l'on ne travaille pas volontiers dans '."..'' ' - < . " .j , ':.., ., s ; , . t '''1"'" des colonnes souS'de. pressions aussi "éles, d'autant .. => ''' ,<i , ' plus que des températures élevéesd'environ 200 C doivent
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être appliquées, tandisque 1'aggressivité de l'eau ammo- niacale à des températures aussi élevées exige des précau- tions particulières. Les frais au point de vue énergie et matière ne sont donc pas en relation favorable avec le but poursuivi.
Pour la désacidification d'eaux ammoniacales peu concentrée, il suffit d'utiliser des colonnes de désacidi- fication permettant des pressions allant jusqu'à environ 10 atmosphères. De telles colonnes sont matériellement bien contrôlables. Dans une telle colonne, l'acide sulfhydrique serait entièrement éliminé d'une eau contenant environ 4 à
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8% draoni.eta, mais il n'en ocrait pas de 3me de la tota- lité du co2, dont au maximum 1/3 environ s'échapperait en tête de la colonne, même dans le cas où l'eau ammoniacale est faiblement concentrée.
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La présente invention résoud le problème de la récupération d'ammoniac pur sous forme gazeuse dans des eaux à forte teneur en ammoniac, en utilisant des colonnes soumises à des pressions pouvant atteindre environ 10 at- mosphères et en faisant usage du fait connu qu'une eau ammoniacale peu concentrée est plus facile à désacidifier à des pressions de 5 à 10 atmosphères. L'invention apporte cependant, pour le reste, une solution entièrement nou- r velle au problème en question. Elle est basée sutout sur le fait que 1' effet de désacidification , en ce qui concerne la séparation du co2, ne dépend que de la teneur en ammoniac des solutions et est surout indépendante de leur teneur absolue en CO2.
Ceci signifie, par exemple, que la désacidification d'une eau ammoniacale à 10% à une pression de 10 atmosphère conduit toujours à une eau aamo- niacale contenant environ 3% de CO2, quelle que soit la teneur initiale en CO2. L'invention est également basée sur la constatation que l'eau ammoniacale fortement concentrée est à même, au cours d'un lavage, d'absorber encore des quantités appréciables de CO2.
On a constaté que l'on peut obtenir, sans diffi- cultés particulières, de l'ammoniac pure à partir d'eaux fortement ammoniacales de cokeries OU de solutions de com- position analogue, lorsqu'on procède comme suit: a) On déasacidifie l'eau ammoniacale sous des pressions allant jusqu'à 10 atmosphères, après l'avoir diluée dans une mesure telle que, lors de la désacidification, en plus d'une partie du CO2, la quasi-totalité de l'acide sulfhy- drique est chassée de l'eav ammoniacale; b) on sépare l'eau ammoniacale partiellement désacidifiée en (a) de la manière habituelle et on fait passer les vapeurs contenant du NH3 et du CO2 dans un laveur;
c) on lave les vapeurs avec l'eau fortement ammoniacale des- tinée à la désacidification ou avec une partie de cette
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eau, pour absorber le CO2 encore contenu dans les vapeurs venant du séparateur, et d) on dilue l'eau fotement ammoniacale menant en totalité ou en partie du laveur de vapeurs, de préférence, avec l'eau chaude déchargée du séparateur.
Le procédé suivant l'invention permet d'obtenir un effet remarquable, en ce qui concerne l'élimination du co2, sans emploi de dispositifs non encore éprouvés. Malgré la dilution de l'eau fortement ammoniacale jusqu'au double de son volume, ou au-delà, le travail reste parfaitement économique, car, comme on l'a signalé, lors d'une désacidi- fication à une pression de 50 atmosphères, il faut compter avec des frais de vapeurs très élevés, qui sont plus élevés que les frais entraînés par la manipulation de quantités plus grandes de liquide. Le procédé suivant la présente invention permet de travailler à des pressions de 10 à 15 atmosphères seulement. Par ailleurs, on peut, grâce à des échangeurs de chaleur, maintenir aussi faible que possible les besoins totaux en vapeur d'eau.
En général, on obtient des résultats remarquables, lorsqu'on dilue une eau contenant 20 à 25% d'ammoniac jusqu'à une teneur en ammoniac d'environ 7 à 10%. A des concentra- tions plus élevées, par exemple à une teneur en ammoniac de 10 à 15%, l'absorption du CO2, lors du lavage des vapeurs venant du séparateur, peut devenir insuffisante.
Par ailleurs, la consommation de vapeur augmente fortement, +lors de la désacidification et de/séparation avec des con- centrations croissantes dans l'ammoniac de l'eau ammoniacale, car il faut alors utiliser dd plus grandes quantités d'éner-
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gies de décomposition et dt6raïsporation, Par ailleurs, une trop forte dilution de l'eau fortement ammoniacale augmenterait également, dans une mesure indésirable, la consomma-
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. 'f ... ,/' ( .. ".., 1; . ;, .", : .. f -t'...: tion de vapeur d' au, .pouri.1a d.ésacidi:fica.j;i .'et pour le F'.. '.-r .1.: 1'"'.th'-'dlt..A' o'", 1 ,I'S.r :1 'I "'1J'" ""t. .J,(5t.. ï ,... .t j;;"' 'I processus "de sél/Ààl±là$@)µààilààiàÀléeô';2Àaétités, ; ';':Y:"'/"::Í:. "'.w, ,'..:..tYKt;:
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de liquide devraient alors être réchauffée*. Par ailleurs, il faudrait ausai disposer d'un appareil de désacidifica- tion et d'un séparateur de plus grande capacité. Un point de reperd intéressant ppur déterminer la dilution optimum est la séparation de l'acide sulfhydrique dans la colonne de désacidification. Il convient de diluer l'eau fortement ammoniacale dans une mesure exactement telle que, lors de la désacidification, la totalité de l'acide sulfhydrique soit pratiquement chassée.
Le procédé suivant l'invention sers décrit davan- tage en référence à la figure unique du dessin oi-annexé, qui montre schématiquement une installation pour l'exécu- tion du procédé suivant l'invention.
Le dispositif de désacidification sous.pression 1, est constitué, comme d'habitude, d'une colonne munie d'organes de répartition dans sa partie inférieure et dans sa partie médiane, ainsi que de cerpentins de refroidisse- ment dans sa partie supérieure. L'eau ammoniacale est introduite par les conduites 2 et 3, tandis que de l'eau franche servant à refroidir les vapeurs ascendantes et à faire refluer l'ammoniac est introduite dans la colonne par une conduite 4. Les vapeurs quittent la colonne de désacidification par une conduite 5 munie d'une soupape 6.
La colonne peut être chauffée indirectement, par exemple par les serpentins 7, ou également directement.
L'eau partiellement désacidifiée est amenée de la partie inférieure de la colonne 1, par une conduite 8 dans un séparateur 9, qui travaille directement avec de la vapeur d'eau, comme il est d'usage. La conduite 10 indique que l'on peut utiliser pour le séparateur la vapeur d'eau provenant du chauffage indirect du dispositif de désacidification.
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La conduite 11 sert à évacuer l'egu résiduaire pratiquement exempte de NH3 EC de CO2. Les vapeurs sépa- rées quittent le séparateur 9 par une conduite 12,sont refroidie* jusqu'à 50-70 c et traversent le laveur 13, qui est avantageusement refroidi indirectement dans sa partie supérieure, par exemple par un serpentin de refroi- disscment 14. Le* vapeur*, qui sont à présent uniquement constituées d'ammoniac et d'un peu de vapeur d'eau, quit- tent le laveur par une conduite 15. Les traces de H2S peuvent être séparées de l'ammoniac au cours d'un second lavage à l'aide d'eau ammoniacale ou de lessive alcaline.
L'eau fortement ammoniacale est ramenée par la conduite 16, en totalité ou en partie, on passant par le laveur 13, au dispositif de désacidification 1. L'alimen- tation du laveur 13 a lieu par une conduite 17, tandis que l'évacuation se fait par une conduite 18 , qui débouche dans la conduite 16. Pour diluer l'eau fortement ammonia- oale , une conduite 19 est branchée sur la conduite 11, cette conduite 19 débouchant également dans la conduite
16. On prévoib de préférence, aux endroits où deux cou- rants de liquide sont réunis des mélangeurs. L'eau ammo- niacale diluée est finalement pompée dans le dispositif de désacidification 1, par une pdmpe 20.
Lors de la désacidification d'une eau fortement ammoniacale de cokerie contenant 20% de NH3, 10% de
CO2 et 4% de H2S, on obtient le bilan suivant , en faisant passer environ 40% de cette eau dans 1- laveur 13 et on eav diluant fortement ammoniaoiale au moyen d'eau venant du séparateur, jusqu'à 3 fois environ son volume. L'eau en- trant dans le dispositif de désacidification contient 8% de NH3, 6% de C02 et 1,4% de H2S. Après la désacidification à une pression de 8 atmosphères, cette eau contient 7,9% d'ammoniac, 2,5% de CO2 et 0,08% de H2S. Elle est com- plètement séparée dans la colonne 9, en sorte que le liquide
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évacué du séparateur ne contient plus que 0,01% d'ammoniac, tandis qu'il ne contient plus de tout de CO2, ni de H2S.
A partir de 1 m3 d'eau fortement ammoniacale traitée, on obtient, après le séparateur, une vapeur contenant 227 kg de NH3 et 72 kg de CO2. Cette vapeur est lavée dans le laveur 13 avec 0,4 m3 d'eau fortement ammoniacale, ce qui permet de séparer la,totalité de l'anhydride carbonique, de l'ammoniac. La vapeur évacuée du laveur 13 contient 27,3% de NH3 et 28% de CO2. Ainsi, dans le laveur 13, une petite quantité d'ammoniac est entraînée par lavage à l'aide d'eau fortement ammoniacale. Après mélange avec l'eau brute, la concentration de l'eau fortement ammo- niacale est de 23% de NH3, 17,5% de CO2 et 4% de H2S.
L'exemple précédent montre que l'on peut, grâce à l'invention, obtenir sans difficulté de l'ammoniac à 100% à partir d'eau fortement ammoniacale. Il faut encore remarquer, - et ceci ressort clairement de la description précédente, - que le procédé peut varier en ce qui concerne les concentrations des solutions aux différents stades du procédé et en ce qui concerne les conditions de la désacidi- fication, de la séparation et du lavage subséquent, dans certaines limites.
. REVENDICATIONS.
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"PROCESS FOR RECOVERING THE AMMONIA CONTAINED IN WATERS WITH A HIGH AMMONIA CONTENT.
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In the cooling and purification of hard coal distillation gas, water containing ammonia is obtained, as is squit, which can
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8treated, pQ separates the concentrated ammoniacal water, 1 \ <;.> 'Fil> .. 1¯' "". ..) -: "" "qwcontains 'about 2Û' at 25 $ dt âuaonip cye. Besides ammonia, (, ''.-'- '' '' '' '..,, i: 0' ''. J: .. "'" iJ: -; k in general about 6% HS and 8 to 12% C0i @, P6SpOCÙement in the form of sulphide - ..-,' 1: '\' t. ammonia and carbonate & l8onique. The recovery "'-. -' g (1µg = ce'µ,, ì%, ') j,; j, i. of pure ammonia'. in this ammonia- water. '- 1: J:; \ -,:;. :: n,. ;;'; f; 1;: 'l' 1 <1: l Jl '.} U, 2 ... z, ".. The wedge is only placed in the economy by deacidification under high pressure from 40 to 60 atmospheres and subsequent separation of the deacidified water.
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to be applied, while the aggressiveness of ammoniacal water at such high temperatures requires special care. The costs from an energy and material point of view are therefore not in a favorable relationship with the aim pursued.
For the deacidification of weakly concentrated ammoniacal waters, it suffices to use deacidification columns allowing pressures of up to approximately 10 atmospheres. Such columns are materially well controllable. In such a column, the hydrogen sulphide would be completely removed from a water containing about 4 to
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8% draoni.eta, but it does not ocher a third of the total co2, of which at most approximately 1/3 would escape at the top of the column, even in the case where the ammoniacal water is weakly concentrated.
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The present invention solves the problem of recovering pure ammonia in gaseous form from water with a high ammonia content, by using columns subjected to pressures of up to about 10 atmospheres and making use of the known fact that a Low concentration ammoniacal water is easier to deacidify at pressures of 5 to 10 atmospheres. The invention, however, provides for the rest an entirely new solution to the problem in question. It is based above all on the fact that the deacidification effect, with regard to the separation of the CO2, depends only on the ammonia content of the solutions and is above all independent of their absolute CO2 content.
This means, for example, that deacidification of 10% ammoniacal water at 10 atmosphere pressure always results in ammoniacal water containing about 3% CO 2, regardless of the initial CO 2 content. The invention is also based on the finding that highly concentrated ammoniacal water is able, during washing, to still absorb appreciable quantities of CO 2.
It has been found that it is possible to obtain pure ammonia without any particular difficulty from strongly ammoniacal water from coking plants OR from solutions of similar composition, when the following procedure is carried out: a) Deaacidification ammoniacal water under pressures of up to 10 atmospheres, after having diluted it to such an extent that, during deacidification, in addition to a part of the CO2, almost all of the hydrogen sulfide is driven out of ammoniacal av; b) the partially deacidified ammoniacal water in (a) is separated in the usual manner and the vapors containing NH3 and CO2 are passed through a scrubber;
c) the vapors are washed with strongly ammoniacal water intended for deacidification or with part of this
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water, to absorb the CO2 still contained in the vapors coming from the separator, and d) the slightly ammoniacal water leading in whole or in part from the vapor scrubber is diluted, preferably with the hot water discharged from the separator.
The process according to the invention makes it possible to obtain a remarkable effect, as regards the elimination of co2, without the use of devices which have not yet been tested. Despite the dilution of the strongly ammoniacal water up to twice its volume, or more, the work remains perfectly economical, because, as has been pointed out, during deacidification at a pressure of 50 atmospheres , it is necessary to reckon with very high vapor costs, which are higher than the costs incurred by handling larger quantities of liquid. The process according to the present invention makes it possible to work at pressures of only 10 to 15 atmospheres. Moreover, it is possible, by means of heat exchangers, to keep the total water vapor requirements as low as possible.
In general, remarkable results are obtained when water containing 20 to 25% ammonia is diluted to an ammonia content of about 7 to 10%. At higher concentrations, for example at an ammonia content of 10 to 15%, the absorption of CO 2 when washing the vapors from the separator may become insufficient.
In addition, the steam consumption increases sharply, + during deacidification and / separation with increasing concentrations in ammonia from the ammoniacal water, because it is then necessary to use dd larger quantities of energy.
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Moreover, too much dilution of the strongly ammoniacal water would also increase, to an undesirable extent, the consumption.
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of liquid should then be reheated *. In addition, it would also be necessary to have a deacidifier and a separator of greater capacity. An interesting point of loss for determining the optimum dilution is the separation of hydrogen sulfide in the deacidification column. The strongly ammoniacal water should be diluted to an extent exactly such that, during deacidification, practically all of the hydrogen sulphide is removed.
The process according to the invention is further described with reference to the single figure of the accompanying drawing, which schematically shows an installation for carrying out the process according to the invention.
The underpressure deacidification device 1 consists, as usual, of a column provided with distribution members in its lower part and in its middle part, as well as cooling rings in its upper part. Ammoniacal water is introduced through lines 2 and 3, while free water serving to cool the rising vapors and to reflux the ammonia is introduced into the column through line 4. The vapors leave the deacidification column by a pipe 5 provided with a valve 6.
The column can be heated indirectly, for example by the coils 7, or also directly.
The partially deacidified water is brought from the lower part of column 1, through line 8 into a separator 9, which works directly with water vapor, as is customary. Line 10 indicates that the water vapor from the indirect heating of the deacidification device can be used for the separator.
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Line 11 serves to evacuate the waste egg which is practically free of NH3 EC CO2. The separated vapors leave separator 9 through line 12, are cooled * to 50-70 c and pass through scrubber 13, which is advantageously cooled indirectly in its upper part, for example by a cooling coil 14. The * vapor *, which now consists only of ammonia and a little water vapor, leaves the scrubber through line 15. Traces of H2S can be separated from the ammonia in the process. 'a second wash using ammoniacal water or alkaline washing powder.
The strongly ammoniacal water is returned through line 16, in whole or in part, passing through the washer 13, to the deacidification device 1. The washer 13 is fed through a line 17, while the evacuation is effected by a pipe 18, which opens into the pipe 16. To dilute the strongly ammonia-oal water, a pipe 19 is connected to the pipe 11, this pipe 19 also opening into the pipe
16. Mixers are preferably provided at places where two streams of liquid are joined. The diluted ammoniacal water is finally pumped into the deacidification device 1, by a pump 20.
When deacidifying strongly ammoniacal coking plant water containing 20% NH3, 10%
CO2 and 4% of H2S, we obtain the following balance, by passing about 40% of this water in 1- scrubber 13 and we dilute strongly ammoniaiale with water coming from the separator, up to about 3 times its volume . The water entering the deacidifier contains 8% NH3, 6% CO2 and 1.4% H2S. After deacidification at a pressure of 8 atmospheres, this water contains 7.9% ammonia, 2.5% CO2 and 0.08% H2S. It is completely separated in column 9, so that the liquid
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discharged from the separator contains only 0.01% ammonia, while it does not contain any CO2 or H2S.
From 1 m3 of highly ammoniacal treated water, after the separator, a vapor is obtained containing 227 kg of NH3 and 72 kg of CO2. This vapor is washed in the scrubber 13 with 0.4 m 3 of strongly ammoniacal water, which makes it possible to separate all of the carbon dioxide from the ammonia. The vapor discharged from the scrubber 13 contains 27.3% NH3 and 28% CO2. Thus, in the scrubber 13, a small amount of ammonia is washed away with the aid of strongly ammoniacal water. After mixing with raw water, the concentration of strongly ammoniacal water is 23% NH3, 17.5% CO2 and 4% H2S.
The preceding example shows that it is possible, by virtue of the invention, to obtain 100% ammonia without difficulty from strongly ammoniacal water. It should also be noted - and this is clear from the preceding description - that the process can vary as regards the concentrations of the solutions at the various stages of the process and as regards the conditions of the deacidi- fication, of the separation. and subsequent washing, within certain limits.
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