DE1026736B

DE1026736B - Apparatus for obtaining ammonia from gas water, in particular coking water

Info

Publication number: DE1026736B
Application number: DEO4040A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Erich H Becker-Boost; Bernhard Arnolds
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1954-12-29
Filing date: 1954-12-29
Publication date: 1958-03-27

Description

Vorrichtung zum Gewinnen von Ammoniak aus Gaswässern, insbesondere Kokereiwässern Gegenstand der Hauptpatentanmeldung O 2695 IVa/12k ist ein Verfahren zum Gewinnen von Ammoniak aus Gaswässern, insbesondere Kokereiwässern, durch Behandeln der Lösung mit einer mindestens angenähert in der Schwebe gehaltenen Ionenaustauschmasse. Dabei soll die Lösung in einem geschlossenen Austauschgefäß mit einer Strömungsgeschwindigkeit von höchstens 10 m/h von unten nach oben durch das Bett der Austauschmasse geleitet werden und diese eine ganz bestimmte Körnung erhalten. Entsprechend der Vorschrift der Hauptpatentanmeldung kann man dann innerhalb des Massebettes einen Gasring erzeugen, dessen Höhe nur einen geringen Bruchteil der Gesamthöhe dieses Bettes beträgt und im Vergleich zu welchem die Masseteilchen sich langsam nach unten bewegen. Dadurch erreicht man bei einigermaßen gleichbleibenden Verhältnissen eine praktisch vollständige Bindung der aus der Lösung abgespaltenen Bestandteile an die Austauschmasse.Device for obtaining ammonia from gas waters, in particular Coking water The main patent application O 2695 IVa / 12k is a process for obtaining ammonia from gas water, in particular coke water, by treatment the solution with an at least approximately suspended ion exchange mass. The solution should be in a closed exchange vessel with a flow rate at a maximum of 10 m / h from bottom to top through the bed of the exchange mass and these are given a very specific grain size. According to the regulation According to the main patent application, a gas ring can then be generated within the mass bed, whose height is only a small fraction of the total height of this bed and compared to which the mass particles move slowly downwards. Through this one achieves a practically complete one with more or less constant conditions Binding of the components split off from the solution to the exchange mass.

Das Verfahren nach der Hauptpatentanmeldung läßt sich, jedoch nicht ohne Nachteile, in Austauschgefäßen üblicher Bauart durchführen, bei denen unterhalb des Massebettes ein Verteilraum und oberhalb dieses Bettes ein mit einer Abflußleitung verbundener Sammelraum für die durchströmende Lösung vorhanden ist.The process according to the main patent application can, however, not Carry out without disadvantages, in exchange vessels of the usual design, in those below of the ground bed a distribution space and above this bed one with a drainage line connected collecting space for the solution flowing through is available.

Feste oder bewegliche horizontale Siebe od. dgl. jeder Art, wie sie vielfach im Sammelraum der bekannten Austauschvorrichtungen angeordnet werden, um die von der Lösung etwa mitgerissenen Masseteilchen zurückzuhalten, schaffen schlechte Betriebsbedingungen, indem sie sich in kurzer Zeit verstopfen. Es werden nämlich stets feinere Teilchen bei der Aufwärtsströmung mitgerissen, und diese setzen sich an der Unterseite des horizontalen Siebes fest. Mit der Zeit bildet sich auf diese Weise eine Art Traube, die wegen der starken hydrodynamischen Kräfte in den Kapillarräumen zwischen den Austauschkörnern sehr fest zusammenhaftet. Der Druckverlust der Lösung in dieser Austauscherschicht ist sehr groß und verursacht erhebliche Betriebsschwierigkeiten. Außerdem können die bei der Reaktion sich bildenden Gase praktisch nicht abziehen, und die Gefahr eines Auseinanderplatzens des Reaktors ist gegeben. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Betriebsverhältnisse stärkeren Schwankungen unterworfen sind und die Lösungsmenge und/oder die Konzentration der Lösung an abzuspaltenden Bestandteilen erheblich schwankt. Denn dabei erhöht sich die Menge der abgespaltenen Gase, auf die Zeiteinheit bezogen, entsprechend, wodurch Masseteilchen aus dem schwebenden Bett mitgerissen werden. Es besteht außerdem die Gefahr, daß infolge des Druckverlustes bei derartigen verstopften, waagerechten Sieben die Lösung nicht mehr durchströmt und in dem Austauschapparat hochsteigt bzw. aus den Entlüftungsleitungen austritt.Fixed or movable horizontal screens or the like of any kind, such as them are often arranged in the collecting space of the known exchange devices to to hold back any mass particles carried along by the solution create bad ones Operating conditions by becoming clogged in a short time. There will be finer and finer particles are entrained in the upward flow, and these settle on the underside of the horizontal sieve. Over time this forms on this Way a kind of grape, because of the strong hydrodynamic forces in the capillary spaces very tightly adhered between the exchange grains. The pressure drop of the solution in this exchange layer is very large and causes considerable operational difficulties. In addition, the gases formed during the reaction can practically not escape, and there is a risk of the reactor bursting apart. This is especially true when the operating conditions are subject to greater fluctuations and the amount of solution and / or the concentration of the components to be split off fluctuates considerably. Because this increases the amount of gases split off related to the unit of time, accordingly, which removes mass particles from the floating Bed being swept away. There is also the risk that as a result of the pressure loss with such clogged, horizontal sieves, the solution no longer flows through and rises in the exchange apparatus or exits the vent lines.

Auch die Verwendung der bekannten Apparaturen zur Aufnahme von Austauschmassen, die in ihrer ganzen Höhe konisch geformt sind, stößt, wenn das vorgenannte Verfahren betrieben werden soll, auf Schwierigkeiten. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Neigungen des die Austauscherschicht umschließenden Reaktorteiles die Flüssigkeit ungleichmäßig durch das Austauscherben strömt und damit ein Durchbruch der zu entfernenden Bestandteile erfolgen kann. Diese Gefahr ist besonders gegeben, wenn man gasabspaltende Flüssigkeiten verarbeitet, wobei die hochsteigenden Gasblasen Flüssigkeitsteilchen mitreißen und so eine ausreichend lange Berührungszeit verhindern.Also the use of the known apparatus for recording exchange masses, which are conical in their entire height, butts when the aforementioned method should be operated on difficulties. It has been shown that with Inclinations of the reactor part enclosing the exchanger layer, the liquid Unevenly flows through the exchanger and thus a breakthrough of the to be removed Components can be made. This danger is especially given when you release gas Liquids are processed, the rising gas bubbles being liquid particles carry away and thus prevent a sufficiently long contact time.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bei welcher diese Nachteile der üblichen Ionenaustauscher insbesondere im Hinblick auf das die Hauptpatentanmeldung betreffende Verfahren mit Sicherheit vermieden werden. Erfindungsgemäß soll der im geschlossenen Austauschgefäß oberhalb des Massebettes vorgesehene Sammelraum in seinem Oberteil als Ringraum mit einem größeren Durchmesser ausgebildet sein, einen zylindrischen oder konischen und vorzugsweise über den normalen Flüssigkeitsspiegel im Austauschgefäß hinausragenden Siebring aufweisen sowie in seinem oberen Teil eine auf den Siebring wirkende Ringbrause, eine absperrbare Entlüftungsleitung und in seinem unteren Teil unterh9 . des Flüssigkeitsspiegels Prallbleche enthalten. Zum Halten des zweckmäßig auswechselbaren Siebringes, der in üblicher Weise aus Maschengewebe od. dgl. besteht, können auf einer Seite dieses Ringes Stützen in Form eines Ringes aus Lochblech,-einzelner Lochplatten od. dgl. vorgesehen sein, die den Abfluß der behandelten Lösung in den Ringraum praktisch nicht behindern.The invention relates to a device in which these disadvantages the usual ion exchangers, especially with regard to the main patent application procedures in question are certain to be avoided. According to the invention collecting space provided in the closed exchange vessel above the ground bed be designed in its upper part as an annular space with a larger diameter, a cylindrical or conical and preferably above the normal liquid level protruding in the exchange vessel Have Siebring as well as in his upper part a ring shower acting on the sieve ring, a lockable vent line and in its lower part underh9. of the liquid level contain baffles. To hold the appropriately replaceable sieve ring, which is made in the usual way Mesh fabric or the like. Can support on one side of this ring in The form of a ring made of perforated sheet metal, individual perforated plates or the like can be provided, which practically do not impede the outflow of the treated solution into the annulus.

Die Vorrichtung nach der Erfindung gewährt den Vorteil, daß die lotrecht oder schwach geneigt liegende Siebfläche sich weit weniger als ein waagerechter Siebteller durch etwa mitgerissene Masseteilchen verstopft, da diese Teilchen zum großen Teil von selbst wieder .von der Siebfläche abfallen oder viel leichter abgespült werden können als von einem waagerechten Sieb. Außerdem vergrößert sich die Siebfläche bei einem Steigen des Flüssigkeitsspiegels selbsttätig. Zum Abspülen der lotrechten oder, bei konischen Siebringen, schwach geneigten Siebfläche dienen die Brauseeinrichtungen, die von üblicher Bauart sein können. Sie werden mit einem tropfbar flüssigen oder gasförmigen Spülmittel beschickt.The device according to the invention grants the advantage that the perpendicular or a slightly inclined sieve surface is far less than a horizontal one Sieve plate clogged by any mass particles that may have been entrained, as these particles lead to a large part of it will fall off the screen surface or will be rinsed off much more easily can be than from a horizontal sieve. In addition, the sieve area is enlarged automatically when the liquid level rises. For rinsing off the vertical or, in the case of conical sieves, slightly inclined sieve surfaces, the shower devices are used, which can be of conventional design. You will be using a liquid or drip charged gaseous detergent.

Der Ringraum und/oder der vorzugsweise abnehmbare Deckel des Austauschgefäßes erhält einen absperrbaren und an die Entlüftungsleitung angeschlossenen Stutzen. Durch diese Leitung kann beim Füllen des Austauschgefäßes mit der zu behandelnden Lösung die verdrängte Luft und späterhin beim Betriebe des Austauschers aus der Lösung abgespaltenes und etwa aus dem Massebett nach oben durchgeschlagenes Gas abgezogen werden. Beim Behandeln schäumender Lösungen dienen die unterhalb des Siebringes im Sammelraum angeordneten Prallbleche od. dgl. zum Zurückhalten des entstehenden Schaumes. Die am Gefäßdeckel angebrachte Brauseeinrichtung dient auch dem Zweck, auf dem Flüssigkeitsspiegel schwimme:.den Schaum niederzuschlagen.The annular space and / or the preferably removable cover of the exchange vessel receives a lockable nozzle connected to the vent line. Through this line, when filling the exchange vessel with the to be treated Solution the displaced air and later when operating the exchanger from the Solution split off gas that has passed upwards from the bulk bed, for example subtracted from. When treating foaming solutions, those below the sieve ring are used baffle plates arranged in the collecting space or the like to hold back the resulting Foam. The shower device attached to the vessel lid also serves the purpose of Float on the surface of the liquid: to knock down the foam.

Das Gehäuse des Ringraumes kann zusammen mit dem Siebring und dessen Stützen sowie dem Gefäßdeckel einen einheitlichen abnehmbaren Baukörper bilden. Dadurch, daß man den von dem Ringraum umgebenen Oberteil des Sammelraumes mit größerem Querschnitt ausführt als das Austauschgefäß in Höhe .des Ma:ssebettes, vergrößert sich die wirksame Siebfläche, während; sich die Strömungsgeschwindigkeit der abfließenden Lösung verringert und von der Lösung aus dem Massebett mitgenommene Teilchen dadurch um so leichter auf dieses Bett zurücksinken können.The housing of the annular space can together with the sieve ring and its Supports and the vessel cover form a single, removable structure. By the fact that the upper part of the collecting space surrounded by the annular space with a larger Cross-section executed as the exchange vessel at the level of the dimensions bed, enlarged the effective sieve area while; the flow velocity of the outflowing Reduced solution and particles entrained by the solution from the mass bed thereby the easier it is to sink back onto this bed.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht, und zwar die in Betracht kommenden Teile eines Ionenaustauschers in unterschiedlicher Ausführung. Es zeigt Abb. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Oberteil eines Ionenaustauschers und in vergrößertem Maßstäbe, Abb. 2 Teile der Abb. 1, Abb. 3 bis 5 je einen der Abb. 1 entsprechenden senkrechten Schnitt des Austauscheroberteils mit Abänderungen von Einzelteilen.Several exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawing, and that the parts of an ion exchanger in question in different ways Execution. Fig. 1 shows a vertical section through the upper part of an ion exchanger and on an enlarged scale, Fig. 2 parts of Fig. 1, Fig. 3 to 5 each one of the Fig. 1 corresponding vertical section of the exchanger upper part with modifications of individual parts.

Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Ionenaustauschvorrichtung wird von der zu behandelnden Lösung in der Richtung von unten nach oben durchströmt. Durch Abstimmung der Körnung der Austauschmasse mit der Strömungsgeschwindigkeit der Lösung erhält man in dem Austauscher 1 ein mindestens angenähert in Schwebe gehaltenes Massebett 2. In dem oberhalb des Massebettes 2 befindlichen Sammelraum 3 für die abfließende Lösung steht diese bis zur Höhe des Spiegels 4. Der Oberteil des Sammelraumes 3 ist .von einem Ringraum 5 umgeben, der einerseits über einen zylindrischen lotrechten Siebring 6 (Abb. 1) mit dem Sammelraum 3 und andererseits mit einer Abflußleitung 7 in offener Verbindung steht. Zum Drosseln oder Absperren der Leitung 7 dient ein Ventil 8, mit dessen Hilfe man die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung einregeln kann. Der aus Maschengewebe bestehende Siebring 6 reicht über den Flüssigkeitsspiegel 4 hinaus und ist leicht auswechselbar an einem konzentrischen Stützring 9 aus Lochblech befestigt. An dem abnehmbaren Deckel 10 des Austauschgefäßes 1 befindet sich eine absperrbare Zuleitung 11 für ein flüssiges, d. h. tropfbar flüssiges oder gasförmiges Medium, das mittels einer Ringbrause 12 od. dgl. mit gegebenenfalls einstellbaren Düsen in den freien Raum 13 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 4 oder gegen den Siebring 6 versprüht werden kann.The solution to be treated flows through an ion exchange device, designated as a whole by 1, in the direction from bottom to top. By matching the grain size of the exchange mass with the flow rate of the solution, an at least approximately suspended mass bed 2 is obtained in exchanger 1 of the collecting space 3 is surrounded by an annular space 5 which, on the one hand, is in open communication with the collecting space 3 via a cylindrical vertical sieve ring 6 (Fig. 1) and, on the other hand, with a discharge line 7. A valve 8 is used to throttle or shut off the line 7, with the aid of which the flow rate of the solution can be regulated. The sieve ring 6, which is made of mesh fabric, extends beyond the liquid level 4 and is attached to a concentric support ring 9 made of perforated sheet metal in an easily exchangeable manner. On the removable cover 10 of the exchange vessel 1 there is a lockable feed line 11 for a liquid, ie drip liquid or gaseous medium, which by means of an annular shower 12 or the like with optionally adjustable nozzles in the free space 13 above the liquid level 4 or against the Siebring 6 can be sprayed.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. 3 bis 5 sind der Übersichtlichkeit halber die Stützen für den Siebring aus der Zeichnung fortgelassen. Bei diesen Ausführungsbeispielen hat der bis zum Flüssigkeitsspiegel 4 mit Lösung gefüllte Sammelraum 3 einen wesentlich größeren Querschnitt als das Austauschgefäß 1 in Höhe des Massebettes 2.In the embodiments according to Fig. 3 to 5 are for clarity the supports for the sieve ring are omitted from the drawing. In these embodiments the collecting space 3 filled with solution up to the liquid level 4 has a substantial amount larger cross-section than the exchange vessel 1 at the level of the ground bed 2.

Abb. 3 zeigt weiterhin die Anordnung eines durch ein Ventil 14 absperrbaren Stutzens 15 am Ringraum 5, der an eine Entlüftungsleitung 16 angeschlossen ist. Eine solche Entlüftungseinrichtung kann gemäß Abb. 4 auch an dem Gefäßdeckel 10 vorgesehen sein, und zwar in der einen und/oder anderen Ausführungsform bei allen Ausführungsbeispielen. Der Sammelraum 3 enthält gemäß Abb. 3 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 4 Prallbleche 17, durch welche entstehender Schaum, mitgerissene Masseteilchen und/oder etwa durchschlagendes Gas zurückgehalten bzw. aus der Lösung abgeschieden werden können. Die Brause 12 dient zum Niederschlagen des auf dem Flüssigkeitsspiegel 4 schwimmenden Schaumes. Die Ionenaustauscher nach den Abb. 4 und 5 enthalten an Stelle eines zylindrischen Siebringes 6 einen nach unten bzw. oben konisch verjüngten Siebring 6a bzw. 6b, wobei der Ringraum 5 der jeweiligen Form des Siebringes angepaßt ist.FIG. 3 also shows the arrangement of a valve 14 that can be shut off Nozzle 15 on the annular space 5, which is connected to a vent line 16. According to FIG. 4, such a venting device can also be installed on the vessel lid 10 be provided, in one and / or other embodiment in all Embodiments. The collecting space 3 contains as shown in Fig. 3 below the liquid level 4 baffle plates 17 through which resulting foam, entrained mass particles and / or for example, penetrating gas can be retained or separated out of the solution can. The shower 12 serves to precipitate the liquid on the liquid level 4 floating foam. The ion exchangers according to Figs. 4 and 5 contain in place a cylindrical sieve ring 6 is a sieve ring tapered conically downwards or upwards 6a or 6b, the annular space 5 being adapted to the respective shape of the sieve ring.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for extracting ammonia from gas water, in particular coking water, according to patent application O 2695 IV a / 12k, with a collecting space provided above the exchanger bed with a discharge line equipped with a shut-off or throttle element, characterized in that the collecting space (3 ) is designed in its upper part as an annular space (5) with a larger diameter, which has a cylindrical or conical and preferably above the normal liquid level (4) extending sieve ring (6), in its upper part an annular shower acting on the sieve ring (12) , a closable vent line (16) and baffle plates (17) in its lower part below the liquid level (4).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sieve ring (6) is easily interchangeable attached to supports that support the Liquid passage do not hinder, e.g. B. on a support ring (9) made of perforated sheet metal.

3. Device according to Claim 1 and 2, characterized in that it is limited by the sieve ring (6) Part of the collecting space (3) has a much larger clear cross-section than the exchange vessel (1) at the level of the 11-cup bed (2) and that the annular space has a conical intermediate piece with the preferably cylindrical exchanger main part communicates. Publications considered: German Patent Specifications No. 669 712, 825 539, 832 596; German patent application B 903 IV b / 12 d; U.S. Patent No. 2,057,887.