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Verfahren zur Gewinnung von technisch reinem Ammoniakstarkwasser aus
Abwässern der Braunkohleschwelungen Die Abwässer der Braunkohleschwelungen werden
zur Zeit nach dem Phenosolvanverfahren entphenolt. Dabei werden die einwertigen
und Teile der mehrwertigen Phenole in Form eines Rohphenolgemisches gewonnen. Der
in den Abwässern enthaltene Ammoniak wird nur zu 30 bis 4011/o entfernt. Davon fallen
20 bis 2511/o in Form eines sehr stark verschmutzten Starkwassers an, der Rest ist
in Abgasen enthalten und wird mit diesem in die Atmosphäre abgeleitet.
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Bei der gegenwärtigen Technologie der Phenosolvananlagen wird das
mechanisch vorgereinigte Abwasser in den der Anlage vorgeschalteten Entsäuerungskolonnen
bei Kopftemperaturen von 85 bis 90° C von gelöstem C02, H.S sowie Rohketonöl weitgehend
befreit, während Ammoniak nur zu 30 bis 401/o abgetrieben wird. Davon gehen 20 bis
251/o in das wäßrige Brüdenkondensat über, dessen Aufarbeitung zu technisch reinem
Ammoniakstarkwasser nicht möglich ist. Eine ausreichende Entfernung des freien Ammoniaks
in den Entsäuerungskolonnen durch Erhöhung der Kopftemperaturen ist zwar möglich,
hat aber zur Folge, daß bei der nachgeschalteten Extraktion der Phenole starke Emulsionen
auftreten, die den Betriebsablauf stören und zu erheblichen Extraktionsmittelverlusten
führen. Das entsäuerte Wasser wird mit C02 begast, um Ammoniak in Ammonbicarbonat
umzuwandeln, anschließend mit Butylacetat extrahiert, das mit Phenolen angereicherte
Lösungsmittel abgetrennt und zu Rohphenol verarbeitet. Das entphenolte Wasser wird
der Wasserkolonne zugeleitet, in der die im Wasser gelösten Anteile an Butylacetat
destillativ entfernt werden. Dabei wird auch ein Teil des freien Ammoniaks abgetrieben.
Das Kondensat wird in Butylacetat und eine wäßrige stark ammoniakhaltige Phase getrennt.
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Die wäßrige Phase wird wegen ihres hohen Gehaltes an gelöstem Butylacetat
im Kreislauf über die Wasserkolonne gefahren, wodurch sich die Ammoniakkonzentration
im entphenolten Wasser und damit die Verseifungsgeschwindigkeit des Butylacetats
erhöhen.
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Es ist ferner bekannt, daß aus dem heißen, im Sumpfteil der Wasserkolonne
anfallenden entphenolten und von Butylacetat befreiten Wasser in einer gesonderten
nachgeschalteten Ammoniakabtreibekolonne freies Ammoniak gewonnen werden kann. Diese
Verfahrensweise erfordert jedoch eine zusätzliche Abtreibekolonne und damit einen
hohen Aufwand an finanziellen Mitteln und beeinfiußt den Ammoniakkreislauf der Wasserkolonne
mit den geschilderten Nachteilen nicht. Zweck der Erfindung ist, die dargelegten
Mängel zu beseitigen und aus den Abwässern der Braunkohleschwelungen ein technisch
und biologisch einwandfreies Ammoniakstarkwasser ohne wesentlichen Invest- oder
Betriebsmittelaufwand zu gewinnen, welches zur Neutralisation von Pyridinschwefelsäure
und als Düngemittel geeignet ist, und daß die restlichen Inhaltsstoffe der Abwässer
biologisch abgebaut werden sowie die Butylacetatverluste vermindert werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Veränderung der Entnahme
der ammoniakhaltigen Brüden und deren Aufarbeitung zu erreichen, daß das Ammoniakstarkwasser
ohne störende Auswirkungen auf den Phenolextraktionsprozeß in möglichst hoher Qualität
und Quantität gewonnen sowie der Ammoniakgehalt und damit der pH-Wert des Abwassers
ohne zusätzlichen Aufwand möglichst weit abgesenkt werden.
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Es wurde gefunden, daß sich die Aufgabe in der Form lösen läßt, daß
die ammoniakhaltigen Brüden im Zuge des Phenosolvanverfahrens dem Kreislauf der
Wasserkolonne (Abtreibekolonne) entnommen, anschließend einer fraktionierten Kondensation
unterworfen und die Kondensate in bekannter Weise zu Ammoniakstarkwasser aufgearbeitet
werden. Die Entnahme kann am einfachsten durch Gewinnung der am Kopf der Wasserkolonne
entweichenden ammoniakhaltigen Brüden erfolgen. Da die Dämpfe über den mittleren
Böden der Wasserkolonne jedoch besonders reich an Ammoniak sind, ist es vorteilhafter,
durch Anzapfen der Wasserkolonne zwischen den betreffenden Böden zumindest einen
Teil dieser Dämpfe als Seitenstrombrüden zu entnehmen. Davon
ausgehend,
ergibt sich als Ausgangspunkt für die Ammoniakstarkwassergewinnung, daß die Entnahme
der ammoniakhaltigen Brüden aus dem Kreislauf der Wasserkolonne der Phenosolvananlage
in Form von Kopf- oder Seitenstrombrüden oder vorzugsweise beider gemeinsam erfolgt.
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Es wurde ferner gefunden, daß sich aus Kopf- und Seitenstrombrüden
bei einer geeigneten Kondensationstemperatur ein wäßriges, butylacetat- und ammoniakarmes
Teilkondensat abtrennen läßt. Deshalb werden diese Brüden entweder gemeinsam oder
getrennt einer fraktionierten Kondensation unterworfen. Die gewonnenen Kondensate
werden in der Form verwertet, daß das bei der fraktionierten Kondensation anfallende
erste Teilkondensat als Dephlegmat auf den Kopf der Wasserkolonne zurückgeführt,
das in der zweiten Kondensationsstufe anfallende Restkondensat in Butylacetat und
konzentriertes Ammoniakwasser getrennt und letzteres zu Ammoniakstarkwasser verarbeitet
wird. Damit wird erreicht, daß die Inhaltsstoffe des ersten Teilkondensats zurückgewonnen
und gleichzeitig die Kopfbrüden der Wasserkolonne aufkonzentriert werden. Das aus
dem Restkondensat abgetrennte Butylacetat wird der Phenolextraktion wieder zugeführt.
Die Verarbeitung des konzentrierten Ammoniakwassers zu Ammoniakstarkwasser geschieht
in bekannter Weise in einer kleinen Hilfskolonne.
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Des weiteren wurde gefunden, daß die aus dem Kreislauf der Wasserkolonne
ausgehaltenen Ammoniakmengen noch gesteigert werden können durch eine Erhöhung des
Ammoniakgehaltes im entsäuerten Wasser, indem die Technologie der Entsäuerung dahingehend
verändert wird, daß zur Gewinnung einer erhöhten Ammoniakmenge aus dem Kreislauf
der Wasserkolonne das wäßrige Brüdenkondensat der Entsäuerungskolonnen als Dephlegmat
auf die Entsäuerungskolonnen zurückgeführt wird. Dabei geht der größte Teil des
in ihm enthaltenen Ammoniaks in das entsäuerte Wasser über, während die enthaltenen
unerwünschten Bestandteile wieder abgetrieben werden.
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Durch das Verfahren der fraktionierten Kondensation der Kopf- und
Seitenstrombrüden der Wasserkolonne wird ein konzentriertes Ammoniakwasser gewonnen,
das aus dem Wasserkolonnenkreislauf ausgehalten werden kann. Damit wird der Ammoniakgehalt
im Aufgabewasser zur Wasserkolonne gesenkt. Dies führt zu einer Verminderung der
Verseifungsverluste an Butylacetat. Das konzentrierte Ammoniakwasser sowie das daraus
leicht erhältliche Ammoniakstarkwasser sind technisch rein.
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Der Ammoniakgehalt des aus der Wasserkolonne ablaufenden Abwassers
wird so weit gesenkt, daß ein einwandfreier biologischer Abbau der restlichen Inhaltsstoffe
vorgenommen werden kann.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden: Eine Wasserkolonne einer Phenosolvananlage wird täglich mit 1920
t auf 86° C vorgewärmtem entphenolten butylacetathaltigen Schwelwasser, das 0,4211/o
Gesamtammoniak (8,1 tato NHg) enthält, beaufschlagt. Die Einspeisung dieses Wassers
in die Kolonne erfolgt in dem oberen Drittel. Gleichzeitig werden in den Sumpf der
Kolonne 96 t Niederdruckdampf mit 130 bis 150° C direkt eingeblasen. Die Kopftemperatur
der Kolonne liegt bei 94° C, die Sumpftemperatur bei 103° C. Am Kopf der Kolonne
werden 47 t und mittels einer Seitenstromentnahme gleichzeitig etwa in Kolonnenmitte
(das dort vorherrschende Verhältnis Ammoniak-Butylacetat ist besonders günstig,
da dort nur noch verhältnismäßig geringe Mengen Butylacetat vorhanden sind) 19 t
ammoniak- und butylacetathaltige Dämpfe abgezogen. Diese werden in einem ersten
Kondensationssystem teilkondensiert, indem die Dämpfetemperaturen um etwa 10° C
gesenkt werden. In dieser Kondensationsstufe fallen insgesamt 36 t wäßriges Kondensat
an, von dem 24 t auf das Kopfprodukt und 12 t auf das Seitenstromprodukt entfallen.
Diese Kondensate werden als Dephlegmat auf den Kopf der Kolonne zurückgeführt In
einem zweiten Kondensationssystem werden die Restdämpfe total kondensiert. Es fallen
30t eines aus Butylacetat und Ammoniakwasser bestehenden heterogenen Kondensates
an, die in einem Scheider getrennt werden. Die dort anfallenden 18 t Ammoniakwasser
mit einem Ammoniakgehalt von etwa 1011/o (1,8 tato NH3) werden aus dem Kreislauf
der Wasserkolonne entfernt und der entsprechenden Nutzung zugeführt, während 12
t praktisch ammoniakfreies Butylacetates in die Phenolextraktion zurückgeführt werden.
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Aus dem Sumpf der Kolonne laufen 1986 t entphenoltes und praktisch
butylacetatfreies Schwelwasser mit einem Ammoniakgehalt von 0,329/o (6,3 tato NI%)
ab.