DE1155426B

DE1155426B - Verfahren zur Herstellung von schwefelwasserstoff- und kohlendioxydfreiem Ammoniak aus schwefelwasserstoff- und kohlendioxydhaltigem Ammoniakwasser

Info

Publication number: DE1155426B
Application number: DEG32771A
Authority: DE
Original assignee: Gelsenkirchener Bergwerks AG
Current assignee: Gelsenkirchener Bergwerks AG
Priority date: 1961-07-21
Filing date: 1961-07-21
Publication date: 1963-10-10
Also published as: GB1017465A; BE620415A; NL280845A

Description

Es ist bekannt, aus kohlendioxyd- und schwefelwasserstoffhaltigen Ammoniakwässern, die beispielsweise beim Waschen von Kohlendestillationsgasen anfallen, das Ammoniak durch Wärmebehandlung in Destillationskolonnen, sogenannten Abtreibern, gasförmig abzutrennen. Dabei werden jedoch alle übrigen im Ammoniakwasser enthaltenen leicht flüchtigen Bestandteile, insbesondere Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd, ebenfalls in den gasförmigen Zustand übergeführt und verlassen die Destillationskolonne gemeinsam mit dem Ammoniak. Soll das so gewonnene gasförmige Ammoniak möglichst arm an Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd sein, so wird dem eigentlichen Abtreibevorgang ein Reinigungsvorgang vorangesetzt. Als solcher kommt beispielsweise eine in der Technik vielfach durchgeführte thermische Entsäuerung in einer Entsäuerungskolonne in Frage.

Die Abtrennung der sauren Bestandteile nach allen diesen Verfahren erfolgt jedoch nicht vollständig, sondern mit einem Effekt, der zwischen etwa 50 und 92% liegt, meist jedoch nicht unter einen Restgehalt im Ammoniakwasser von je etwa 0,5 g H₂S und CO₂ pro Lier hinausgeht. Zur Erzielung eines von diesen Verunreinigungen völlig freien Ammoniaks ist man nach dem heutigen Stand der Technik auf eine Nach-

von Schwefelwasserstoff- und kohlendioxydfreiem Ammoniak aus schwefelwasserstoff-

und kohlendioxydhaltigem Ammoniakwasser

Anmelder:

Gelsenkirchener

Bergwerks -Aktien- Gesellschaf t,

Essen, Rosastr. 2

behandlung des auf die obengenannte Weise »entsäuerten« Ammoniakwassers auf chemischem Wege angewiesen, z. B. auf die Behandlung mit Calcium- oder Eisenhydroxyd oder einer Mischung beider Stoffe, wobei die Verunreinigungen nach folgenden Reaktionsgleichungen entfernt werden:

CO₂ + Ca(OH)₂ H₂S + Ca(OH)₂ 2H₂S+ 2Fe(OH)₃ Fe(OH)₂ + H₂S = CaCO₃ + H₂O

= CaS+2H₂O

= FeS + Fe(OH)₂ + S + 4H₂O

= FeS +2H₉O

Diese Arbeitsweise hat jedoch den Nachteil, daß die Verunreinigungen in Form wertloser und lästiger Feststoffe anfallen und daß sie darüber hinaus einen technisch außerordentlich umständlichen und zeitraubenden Vorgang darstellt.

Es wurde nun gefunden, daß völlig oder nahezu Schwefelwasserstoff- und kohlendioxydfreies Ammoniak aus diese enthaltendem Ammoniakwasser gewonnen werden kann, wenn man die im oberen Teil (B) eines Abtreibers üblicher Bauart aufsteigenden, bei einer Temperatur von 95 bis 98° C gehaltenen Schwaden durch direkte Kühlung allmählich auf 20 bis 30° C abgekühlt und diese Kühlung dadurch bewirkt, daß man einen Teil des im Abtreiber zurückfließenden Kondensats oberhalb der Ammoniakwasserzufuhr abzieht, dieses Kondensat außerhalb des Abtreibers indirekt kühlt und einer höher gelegenen Stelle der auf den Abtreiber gesetzten Kühlstufe (B) wieder zuführt, wobei ein Teil des Kondensats diesem Kreislauf entzogen wird.
Nach einem bekannten Verfahren sollen die in einer Abtreibekolonne aufsteigenden Dämpfe in direktem Wärmeaustausch mit zugeführtem Ammoniakwasser so weit gekühlt werden, daß die den Abtreiber verlassenden Dämpfe eine Ammoniakkonzentration von über 20% aufweisen. Dieses Verfahren bezweckt lediglich eine Herabsetzung des Dampfverbrauches. Bei ihm bleiben sämtliche flüchtigen Verunreinigungen, im wesentlichen Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd, in den Abtreiberschwaden enthalten. Von diesem Verfahren unterscheidet sich das Verfahren gemäß der Erfindung grundlegend dadurch, daß es nicht nur die im aufzuarbeitenden Ammoniakwasser gelösten flüchtigen Bestandteile abtreibt, sondern außerdem die genanntenVerunreinigungen entfernt und somit ein reines Ammoniak liefert. Es ist daher besonders für die Nachreinigung entsäuerten Ammoniakwassers geeignet.

so Bekannt ist auch, das bei der Wäsche von Kohlengasen erhaltene Ammoniakwasser dadurch aufzuarbeiten, daß man es einem Ammoniakabtreiber mit Rückflußkühler zuführt und die in dem Ammoniak-

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abtreiber aufsteigenden Dämpfe einem Schwefel- stoff und kohlendioxydhaltigem Ammoniakwasser aus wasserstoffabtreiber mit darüber angeordneter Wasch- der Kühleinrichtung des Abtreibers abgezogen und in kolonne zuführt. Während der Ablauf des Schwefel- einem Sättiger auf Ammonsulfat verarbeitet werden, wasserstoff abtreibers den Ammoniakabtreiber speist, während das am Kopf der Kühleinrichtung entweifließen die Abläufe des obengenannten Rückflußküh- 5 chende reine gasförmige Ammoniak in einem Kreislers und der obengenannten Waschkolonne über zwei läufverfahren über Gaswäscher, Entsäurer und Abindirekt wirkende Kühler zwei Behältern zu, um dann treiber zum Auswaschen von Schwefelwasserstoff aus als Waschflüssigkeit für das zu reinigende Kohlengas Koksofengas verwendet werden kann, zu dienen. Die demSchwefelwasserstoffabtreiber nach- Die Kreislaufzone kann einem Abtreiber aufgesetzt geschaltete Waschkolonne wird mit Kühlerkondensat io oder innerhalb eines von Haus aus langen Abtreibers des Kohlengases beaufschlagt. Von diesem Verfahren eingearbeitet sein.

unterscheidet sich das vorliegende Verfahren grand- Das Verfahren sei durch folgende Anwendungsbeisätzlich dadurch, daß die den Abtreiber des vorliegen- spiele erläutert, den Verfahrens verlassenden Ammoniakschwaden ¹R ' ' 1 1 (F^- Ή praktisch frei von Schwefelwasserstoff sind, während 15 e sp e ι. ig. j bei dem bekannten Verfahren die die Waschkolonne Einer Kolonne, die aus dem Abtreiber A üblicher des Schwefelwasserstoff abtreibers verlassenden Schwa- Bauart und der Kühlstufe B besteht, wurden bei b den ein Gemisch von Ammoniak und Schwefelwasser- stündlich 30 m³ vorgewärmtes Ammoniakwasser mit stoff darstellen und die den Rückflußkühler des Am- einer Konzentration von 15,3 g NH₃/1, 6,7 g CO₂/1 moniakabtreibers verlassenden Produkte (Dämpfe und 20 und 0,7 g H₂S/1 zugeführt. Während am Fuß des AbKondensat) ein Ammoniakwasser ergeben, das nur so treibers (α) ein Abwasser ablief, das praktisch frei von weit von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd be- Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd freit ist, daß es sich für eine Auswaschung von war, verließen den Kopf der Kolonne bei d stündlich Schwefelwasserstoff aus den Kohlengasen eignet. Bei 180 kg NH₃ mit einer Temperatur von 23° C, wähdem vorliegenden Verfahren dagegen wird eine Auf- 25 rend in der Kühlstufe B stündlich 60 m³ Flüssigkeit trennung des abzutreibenden Ammoniakwassers in umgepumpt wurden. Aus dem Kreislauf wurden bei c einen praktisch schwefelwasserstofffreien Schwaden stündlich 1,4 m³ Flüssigkeit mit 199 g NH₃/1, 143 g und ein Schwefelwasserstoff- und kohlendioxydhaltiges CO₂A und 15 g H₂S/1 abgezogen und einem Sättiger Ammoniakwasser erzielt. zugeführt. Die Temperaturen betrugen: Die Abtrennung des Schwefelwasserstoffs und des 30

Kohlendioxyds von dem den Abtreiber verlassenden ^{Im Sum}P^{f des} Abtreibers A 104 C

Schwaden wird um so vollständiger, je größer das Ver- Am Kopf des Abtreibers A 98° C

hältnis von gelöstem Ammoniak zu der Summe des Am Fuß der Kühlstufe B

gelösten Schwefelwasserstoffs und Kohlendioxyds in (Ablauf des Kreisstromes) 55° C

dem Kondensatkreislauf ist. 35 Am Kopf der Kühlstufe B

Bei Ammoniakwässern, in denen auf 1 Mol fluch- (Zulauf des Kreisstromes) .... 23° C tige Säuren (H₂S, CO₂) mehr als 4 Mol NH₃ kommen,

genügt ein einziger solcher Kreislauf. Ist das Mol- Das am Kopf der Kolonne bei d austretende Am-

verhältnis NH₃: (H₂S + CO₂) kleiner als 4, so sind moniak war praktisch frei von Schwefelwasserstoff

zur restlosen Abtrennung der flüchtigen Säuren zwei 40 und Kohlendioxyd,

oder mehr solcher Kreisläufe erforderlich. Das Tem- ~ . . ₁ __,._..

peraturintervall der gesamten Kühlzone wird zweck- Ii ei spie (. ig. ;

mäßig so aufgeteilt, daß in jeder Kühlstufe, dem Par- Einer Kolonne, die aus dem Abtreiber A üblicher

tialdruck des Wasserdampfes entsprechend, etwa gleich Bauart und den beiden Kühlstufen B₁ und B₂ besteht,

viel Kondensat anfällt. Außerdem wird bei Verwen- 45 wurden bei b stündlich 16 m³ vorgewärmtes Ammo-

dung mehrerer Kühlkreisläufe die durch Kondensation niakwasser mit einer Konzentration von 26,3 g NH₃/1,

in den Kühlstufen anfallende Flüssigkeit zweckmäßig 18,5 g CO₂/1 und 1,8 g H₂S/1 zugeführt. Während

nur am Fuße derjenigen Kreislaufstufe abgezogen, in am Fuß des Abtreibers (α) ein Abwasser ablief, das

der das Verhältnis der in Lösung befindlichen Am- praktisch frei von Ammoniak, Schwefelwasserstoff

moniakmenge zu der Menge der in Lösung befind- 50 und Kohlendioxyd war, verließen den Kopf der Ko-

lichen flüchtigen Säuren am kleinsten ist. lonne bei d stündlich 164 kg NH₃ mit einer Tempera-

Durch Variation der Dämpfetemperatur am Kopf des tür von 27° C, während in den Kühlstufen B₁ und B₂

Abtreibers und in der Kühlzone kann das dem Abtrei- stündlich je 40 m³ Flüssigkeit umgepumpt wurden,

ber zugeführte Ammoniak innerhalb weiter Grenzen Aus dem unteren Kreislauf wurden bei c stündlich

in gasförmiges Reinammoniak einerseits und in mit 55 1,4 m³ Flüssigkeit mit 183 g NH₃/1, 211 g CO₂/1 und

Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd angereichertes 20,5 g H₂SA abgezogen und einem Sättiger zugeführt.

Ammoniakwasser andererseits zerlegt werden. Das in Kühlstufe B₂ anfallende Kondensat wurde

Die Aufarbeitung dieser Flüssigkeit kann in be- durch einen Überlauf kontinuierlich der Kühlstufe B₁

kannter Weise beispielsweise darin bestehen, daß man zugeführt. Die Temperaturen betrugen:

sie allein oder im Gemisch mit rohem Ammoniak- 60 - _c„_m„_{f Aa}„ _Λ u^;u*™ λ ι n^o r<

„ . .. ..., . j , .. , , Imaumpt des Abtreibers A 106 C

wasser einem Entsaurer zuführt und entsäuert, oder „

aber, daß man das in ihr enthaltene Ammoniak in ^{Am Ko}P^{f des} Abtreibet 98 C

einer geeigneten Apparatur, z.B. einem Sättiger, durch Am Fuß der Kühlstufe B₁ Neutralisation mit Schwefelsäure auf Ammoniumsulfat (Ablauf des unteren Kreisverarbeitet, wobei die Verunreinigungen Schwefel- 65 stromes) 50° C

wasserstoff und Kohlendioxyd gasförmig entweichen. Am Kopf der Kühlstufe B₂ Auf diese Weise kann z. B. die gesamte Ammoniak- (Zulauf des oberen Kreisproduktion einer Kokerei in Form von schwefelwasser- stromes) 27° C

Das am Kopf der Kolonne bei d austretende Ammoniak war praktisch frei von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Schwefelwasserstoff- und kohlendioxydfreiem Ammoniak aus diese enthaltendem Ammoniakwasser, dadurch gekennzeichnet, daß man die im oberen Teil (B) eines Abtreibers üblicher Bauart aufsteigenden, bei einer Temperatur von 95 bis 98° C gehaltenen Schwaden durch direkte Kühlung allmählich auf 20 bis 30° C abkühlt und diese Kühlung dadurch bewirkt, daß man einen Teil des im Abtreiber zurückfließenden Kondensats oberhalb der Ammoniakwasserzufuhr abzieht, dieses Kondensat außerhalb des Abtreibers indirekt kühlt und einer höher gelegenen Stelle der auf den Abtreiber gesetzten Kühlstufe (B) wieder zuführt, wobei ein Teil des Kondensats diesem Kreislauf entzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Schwaden in mehreren Kreislaufstufen erfolgt und die abzutrennende Flüssigkeit demjenigen Kreislauf entnommen wird, in dem das Verhältnis der in der Lösung befindlichen Ammoniakmenge zu der Menge der in Lösung befindlichen flüchtigen Säuren am kleinsten ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 351633;
deutsche Patentanmeldung B 14837 IVb/12k (bekanntgemacht am 24. 7.1952).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen