DE1138747B - Vorrichtung zur Gewinnung von Ammoniak in Form von Ammonsalzen - Google Patents

Description

Vorrichtungen zur Gewinnung von Ammoniak in Form von Ammonsalzen aus Gasen, insbesondere Kohlendestillationsgasen, sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Neben anderen sind solche bekannt, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Sprühsättiger mit Gaseintritt und nachgeschaltetem, unter dem Sprühsättiger angeordnetem und zugleich als Auffangbehälter für die zumeist saure Sprühflüssigkeit dienendem Kristallisationsgefäß bestehen, wobei im Sprühsättiger die Sprüheinrichtungen angeordnet und eine Pumpe sowie ein Leitungssystem zum Umpumpen der Sprühflüssigkeit zwischen dem Kristallisationsgefäß und der Sprüheinrichtung vorgesehen sind. Bei den bekannten Vorrichtungen zur Gewinnung von Ammoniak aus Gasen erfolgt im allgemeinen die Behandlung des Gasstromes mit der Sprühflüssigkeit im Gegenstrom, während der Gasstrom selbst mit oder ohne Umlenkungen als lineare Strömung geführt ist. Unter linearer Strömung wird hierbei verstanden, daß eine klassische Wirbel- oder Drallströmung, wie sie z. B. in einem Zyklon auftritt, nicht verwirklicht ist. Im einzelnen ist es dabei bekannt, den Gasstrom in den Sprühsättiger unten einzuführen, um ihn entgegen der Sprühflüssigkeit in einem kaminartig ausgeführten Teil des Sprühsättigers nach oben einem Austritt zuzuführen (USA-Patentschriften 2 599 067 und 2 688 533). Auch ist bekannt, den Sprühsättiger zylindrisch auszuführen und einen ebenfalls zylindrischen Einbau vorzusehen, der von dem eintretenden, beim Eintritt sich aufteilenden Gasstrom von beiden Seiten, d. h. etwa um je 180°, umströmt wird, bis das Gas an der der Gaszuführung gegenüberliegenden Seite aufsteigt und über Hilfseinrichtungen in den weiteren Sprühsättigerinnenraum eingeführt wird (deutsche Patentschrift 827 457 und deutsche Auslegeschrift 1 066 565). Hierbei ist in dem genannten Ringraum ebenfalls eine praktisch lineare Strömung verwirklicht, wenn sie im einzelnen auch halbkreisförmig und dabei schräg nach oben verläuft, denn auch eine solche Strömung ist keine Drallströmung. Dabei wird in diese lineare Strömung im Gegenstrom oder auch im Querstrom die Sprühflüssigkeit über Düsen eingeführt. Bei einer Ausführungsform (deutsche Patentschrift 827 357) ist über den Sprüheinrichtungen eine Kammer vorgesehen, in die der Gasstrom tangential eintritt, so daß sich in dieser Kammer ein Wirbel oder Drall bildet. In diesen Wirbelstrom hinein erfolgt jedoch kein Eindüsen von Flüssigkeit, und die beschriebene Maßnahme dient lediglich dazu, mitgerissene Sprühflüssigkeit über Zentrifugalwirkung abzuscheiden.

Zwar werden den beschriebenen Vorrichtungen zur Vorrichtung zur Gewinnung von Ammoniak in Form von Ammonsalzen

Anmelder:

William Gustav Adolf Schulze,
Ontario, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. H. Idel

und DipL-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwälte,

Essen, Kettwiger Str. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 4. Mai 1959 (Nr. 811 326)

William Gustav Adolf Schulze, Ontario, Calif.

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Gewinnung von Ammoniak aus Gasen, die mit einem Sprühsättiger arbeiten, andere Typen, bei denen das Gas die Behandlungsflüssigkeit mittels Tauchröhren u. dgl. durchströmt, wobei in dem Behandlungsbehälter durch eine tangentiale Einführung des Gases oder durch entsprechend angeordnete Rührwerke eine Wirbelströmung gebildet wird (deutsche Patentschriften 692457, 725 025 und 894 689, belgische Patentschrift 429 902), zuweilen vorgezogen, jedoch sind diese Vorrichtungen noch verbesserungsfähig in bezug auf den erreichten Adsorptionsgrad und damit auch in bezug auf den Reinheitsgrad des behandelten Gases. Diese Verbesserung ist Aufgabe der Erfindung. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Ammoniak aus Gasen, insbesondere Kohlendestillationsgasen, in Form von Ammonsalzen, bestehend aus einem Sprühsättiger mit Gaseintritt und nachgeschaltetem, unter dem Sprühsättiger angeordnetem und zugleich als Auffangbehälter für die Sprühflüssigkeit dienendem Kristallisationsgefäß, mit im Sprühsättiger angeordneter Sprüheinrichtung und einer Pumpe mit Leitungssystem zum Umpumpen der Sprühflüssigkeit zwischen Kristallisatiohsgefäß und Sprüheinrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen als Wirbelkammer ausgebildeten Sprühsättiger mit einer den Sprühsättiger umgebenden Ringkammer und tangentialer Gas-

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rinnen 12 mit Sprühschlitzen 13 im Rinnengrund besteht. Die Sprüheinrichtung kann jedoch auch so aufgebaut sein, wie es die Fig. 2 und 3 zeigen, daß mit unterschiedlichen Radien eine Anzahl von Düsen mit einem bestimmten Abstand voneinander kreisförmig in dem Sprühsättiger angeordnet sind. Dabei sind, wie die Figuren zeigen, die Sprühdüsen 14 entweder in Strömungsrichtung oder entgegen der Strömungsrichtung mit ihrer Austrittsöffnung angeordnet.

zuführung, deren Kammerinnenwände mit einer Vielzahl von längs des Umfanges nebeneinanderliegenden, mit Drall erzeugenden Leitvorrichtungen ausgerüsteten Gaseintrittsöffnungen versehen sind, wobei über der Wirbelkammer eine Sprüheinrichtung angeordnet ist.

Im einzelnen läßt sich die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen. So kann man die Sprüheinrichtung aus ringförmigen, im Querschnitt keilförmigen Verteilerrinnen mit Sprühschlitzen im Rinnen- io Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind zusätzlich in dem grand aufbauen, es besteht aber auch die Möglichkeit, Leitungssystem 5 ein Separator 15 für die anfallenden die Sprüheinrichtungen aus in Strömungsrichtung des Kristalle und ein Erhitzer 16 für die zum Sprühsättiwirbelnden Gases sowie gegebenenfalls auch entgegen ger 1 zurückgeführte Sprühflüssigkeit vorgesehen. Wie der Strömungsrichtung des wirbelnden Gases arbeiten- die Fig. 1 und 2 zeigen, ist in dem Gasaustritt 17 den Sprühdüsen aufzubauen. In diesem Falle kann 15 eine Leitung 18 mit Düse 19 eingebaut, über die regedie Sprühflüssigkeit je nach dem gewünschten Effekt nerierte Mutterlauge in den Sprühsättiger 1 aufge- und den Betriebsverhältnissen die Wirbelung unter- geben wird und durch die eventuell mitgerissene Sprühstützen oder hemmen. flüssigkeitströpfchen noch zusätzlich niedergeschlagen Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind werden. Das Kristallisationsgefäß 3 ist mit einem vor allem darin zu sehen, daß eine wesentliche Ver- 20 Überlauf 20 versehen, der den Flüssigkeitsstand in besserung des Absorptionsgrades und damit des Rein- diesem Gefäß regelt. Außerdem weist der Sprühsätheitsgrades des zu behandelnden Gases erreicht wird. tiger unterhalb des zentralen Gasaustritts 17 einen Die Ausbildung des Sprühsättigers als Wirbelkammer Konus 21 auf, der das Mitreißen von Tropfen im Unbedingt spiralförmige Stromfäden der behandelten terdruckkern des Wirbels verhindern soll und als Leit-Gase bei hoher Geschwindigkeit, während im Kreuz- 25 blech dient. Der Durchschnittsquerschnitt der Gasstrom oder Gegenstrom dazu die Flüssigkeit eintritt, eintrittsöffnungen 11 ist über Blenden 22 mit entsprewas beim Eindüsen zu hohen Relativgeschwindigkei- chenden Öffnungen verstellbar, so daß diese auf einten zwischen Gas und Sprühflüssigkeit und damit gün- fache Weise den Verhältnissen anpaßbar sind, stigen Bedingungen für den Stoffaustausch führt. Ins- Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgenbesondere bei in den wirbelnden Gasstrom mit und 30 dermaßen: NH₃-haltige Gase, wie Koksofengase, tregegen die Strömungsrichtung eingespritzter Sprühflüs- ten über den Gaseintritt 2 in die Ringkammer 7 ein sigkeit wird ferner durch Tropfenkollision ein Zer- und von hier über die in der Kammerinnenwand 8 platzen der Tropfen erzielt, so daß die Oberflächen vorgesehenen Gaseintrittsöffnungen 11 in den Sprühder zur Verfügung stehenden Sprühflüssigkeit ver- sättiger. Dabei wird dem Gas über die Leitvorrichtung größert und neue Absorptionsflächen frei werden. Im 35 10 eine erhöhte Geschwindigkeit und eine bestimmte übrigen wird dem Tropfen der Sprühflüssigkeit über Strömungsrichtung erteilt, die innerhalb des Sprühden Gasstrom in dessen Richtung eine Bewegung er- sättigers 1 zu einer Drall- oder Wirbelströmung führt, teilt, die eine vorteilhafte Vergrößerung der Verweil- Beim Passieren der Wirbelkammer durchdringt und zeit bedingt und zu der von Naßzyklonen her be- mischt sich das wirbelnde Gas schnell mit mehreren kannten sauberen Ausscheidung selbst kleinerer Trop- 40 konzentrisch herunterfließenden schleierartigen Ströfen mit dem absorbierten Stoff führt. Im folgenden men von säurehaltiger gesättigter Diammonphoswird die erfindungsgemäße Vorrichtung an Hand von
Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Vertikalschnitt,

Fig. 2 entsprechend der Fig. 1 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 einen Horizontalschnitt nach der Linie A-H der Fig. 2.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung besteht 50 fcristallisationsgefäßes ansammelnde Kristallbrei wird aus einem als Wirbelkammer 6 ausgebildeten Sprüh- mittels der Pumpe 4 abgezogen, und nach dem Aussättiger 1 mit Gaseintritt 2 und 9 und nachgeschalte- scheiden der Kristalle wird die Sprühflüssigkeit über tem, unter dem Sprühsättiger 1 angeordnetem und zu- das Leitungssystem 5 den Sprühdüsen 14 bzw. den gleich als Auffangbehälter für die Sprühflüssigkeit die- Verteilerrinnen 12 wieder zugeführt. Wie die Fig. 2 nendem Kristallisationsgefäß 3 sowie im Sprühsätti- 55 und 3 zeigen, sind insbesondere die Düsen in Form ger 1 angeordneter Sprüheinrichtung und Pumpe 4 eines inneren und äußeren Düsenringes angeordnet, mit einem Leitungssystem 5 zum Umpumpen der Auf seinem spiralförmigen Wege kommt das Gas zu-Sprühflüssigkeit zwischen Kristallisationsgefäß 3 und nächst mit dem äußeren Sprühdüsenring in Berüh-Sprüheinrichtung. Der Sprühsättiger 1 ist als Wirbel- rung, dessen Düsen in Strömungsrichtung angeordnet kammer ausgebildet und mit einer den Sprühsättiger 1 60 sind. Bei dieser Anordnung wird dem Gas über die umgebenden Ringkammer 7 versehen. Die Kammer- austretende Sprühflüssigkeit eine zusätzliche Geinnenwand oder die Kammerinnenwände 8 sind mit schwindigkeit in Strömungsrichtung erteilt. Auf seieiner Anzahl von Gaszuführungen 11 versehen, die nem weiteren spiralförmigen Wege wird das nunmehr längs des Umfanges des Sprühsättigers 1 angeordnet mit Sprühflüssigkeit angereicherte Gas in dem Bereich und mit Drall erzeugenden Leitvorrichtungen 10 aus- 65 des inneren Düsenringes abgedrängt, dessen Düsen gerüstet sind. Über der Wirbelkammer 1 ist die Sprüh- der Strömungsrichtung des Gases entgegengerichtet einrichtung angeordnet, die nach der Fig. 1 aus ring- sind. Durch diese Maßnahme treffen die mitgeführten förmigen und im Querschnitt keilförmigen Verteiler- Tropfen mit einer hohen Relativgeschwindigkeit auf

phatlösung aus der Sprüheinrichtung oder wird mit der aus den ringförmig angeordneten Düsen austretenden Sprühflüssigkeit in innige Berührung gebracht. 45 Dabei wird aus dem Gas das Ammoniak absorbiert und gelangt als übersättigte Lösung in das Bad des Kristallisationsgefäßes 3. In dieser übersättigten Lösung im Bad bilden sich und wachsen die Diammonphosphatkristalle. Der sich am Boden des konischen

die vom inneren Düsenring ausgesprühten Tropfen auf, wodurch unzählige und heftige Kollisionen der Tropfen erzielt werden, die ein Zerplatzen und somit ein Spalten der Tropfen bewirken und dabei den innigen Kontakt zwischen Gas und Sprühflüssigkeit erhöhen. Wenn das Gas den Bereich des Gasaustritts erreicht hat, wird es über den Konus 21 in diesen hineingeleitet, im Gasaustritt selbst werden durch die Düse 19, die große Tropfen versprüht, die vom Gas mitgerissenen Sprühflüssigkeitströpfchen aus diesem ausgewaschen. Durch die Führung des Gasstromes wird das darunterliegende Bad gleichzeitig zu einer Rotationsbewegung gezwungen, wodurch die unreifen, kleineren Kristalle zu einem schnellen Wachstum angeregt werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Gewinnung von Ammoniak aus Gasen, insbesondere Kohlendestillationsgasen, in Form von Ammonsalzen aus einem Sprühsättiger mit Gaseintritt und nachgeschaltetem, unter dem Sprühsättiger angeordnetem und zugleich als Auffangbehälter für die Sprühflüssigkeit dienendem Kristallisationsgefäß, mit im Sprühsättiger angeordneter Sprüheinrichtung und einer Pumpe mit Leitungssystem zum Umpumpen der Sprühflüssigkeit zwischen Kristallisationsgefäß und Sprüheinrichtung, gekennzeichnet durch einen als Wirbelkammer (6) ausgebildeten Sprühsättiger (1) mit einer den Sprühsättiger umgebenden Ringkammer (7) und tangentialer Gaszuführung (9), deren Kammerinnenwände (8) mit einer Vielzahl von längs des Umfanges nebeneinanderliegenden, mit Drall erzeugenden Leitvorrichtun-(10) ausgerüsteten Gaseintrittsöffnungen (11) versehen sind, wobei über der Wirbelkammer (6) eine Sprüheinrichtung (12 bis 14) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung aus in Strömungsrichtung des wirbelnden Gases sowie entgegen der Strömungsrichtung des wirbelnden Gases arbeitenden Sprühdüsen (14) besteht.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung aus ringförmig angeordneten, im Querschnitt keilförmigen Verteilerrinnen (12) mit Sprühschlitzen (13) im Rinnengrund besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 894 689, 827 357,
025, 692457;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 066 565;
belgische Patentschrift Nr. 419 902.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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