DE1592324B2 - Verfahren zur Reinigung eines wasserhaltigen, mit Schwefelwasserstoff verunreinigten Ammoniakgases - Google Patents
Verfahren zur Reinigung eines wasserhaltigen, mit Schwefelwasserstoff verunreinigten AmmoniakgasesInfo
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Description
Es ist bekannt, Gase, die Schwefelwasserstoff und/ oder Kohlendioxid als saure gasförmige Verunreinigungen
enthalten, mit ammoniakalischen Lösungen zu waschen und die ammoniakalische Lösung durch Abtreiben
des sauren Gases für eine erneute Verwendung zu regenerieren. Ein Teil des sauren Gases verbleibt
jedoch in der wieder zu verwendenden Lösung an das Ammoniak gebunden, da die Komponenten
durch Abstreifen oder einfache Destillation nicht ohne Bildung einer Mischung von saurem Gas und
Ammoniak vollständig getrennt werden können. Beim Waschen von Gasen, die bereits außer dem sauren
Gas Ammoniak enthalten, wird das Ammoniak zusammen mit dem sauren Gas in der ammoniakalischen
Lösung aufgenommen. Bei einer Behandlung von Koksofengasen, die H2S und NH3 enthalten, mit
einer ammoniakalischen Lösung wird die erhaltene, gelösten H2S und eine erhöhte Menge an NH3 enthaltende
ammoniakalische Lösung zuerst erhitzt, um einen Hauptteil des H2S als verhältnismäßig reinen
Strom abzutreiben, und die verbleibende Lösung wird dann weiter behandelt, beispielsweise durch Abstreifen
oder Sieden, um die Nettomenge an NH3, die als Gemisch von NH3 mit dem Rest der aufgenommenen
Nettomenge an H2S aufgenommen wurde, abzutreiben, wobei dieses Gemisch auch Wasser enthält. In
gleicher Weise erscheint CO2 als Verunreinigung in
NH3-Strömen bei der Harnstoffherstellung, und bei anderen chemischen Verfahren können sowohl CO2
als auch H2S als verunreinigende Nebenprodukte in einem ammoniakalischen Reagens zugegen sein. In
vielen Fällen wäre es erwünscht, das Ammoniak in reiner Form zu gewinnen oder abzutrennen.
Aus der CH-PS 315 312 ist ein Verfahren zur Reinigung
eines wasserhaltigen, mit wenig Kohlensäure verunreinigten Ammoniakgases bekannt, bei dem das
verunreinigte Ammoniakgas bei Temperaturen unter
i" 0° C im Gegenstromwäscher mit Ammoniakwasser
gewaschen wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird dann, wenn der Kohlensäuregehalt des verunreinigten
Ammoniakgases mehr als 1 % beträgt und das partialdruckmäßig ausgeschiedene Ammoniakwasser
zur Bindung der gesamten Kohlensäure als Carbamat und Carbonat nicht mehr ausreicht, dem Waschturm
eine dem Kohlensäuregehalt des Gasgemisches entsprechende Menge Wasser zugegeben. Abgesehen
davon, daß mit diesem bekannten Verfahren Kohlen-
2«) Säureverunreinigungen und keine Schwefelwasserstoffverunreinigung
entfernt werden, ist es auf Temperaturen unter O0C beschränkt und erfordert daher
laufend einen beträchtlichen Aufwand für Kühlung. Darüber hinaus erfordert es eine sehr sorgfältige au-
ßere Überwachung des absorbierenden Ammoniakwasserstroms, um eine Ansammlung von zuviel saurem
Gas darin zu verhindern.
Mit der zunehmenden Anwendung katalytischer Wasserstoffbehandlungen von Erdölfraktionen fallen
immer größere Mengen an Gemischen von Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Wasser an. H2S und NH3
werden als Nebenprodukte bei der Hydrierung von natürlich vorkommenden organischen Schwefel- und
Stickstoffverbindungen, welche in den meisten rohen
r> Kohlenwasserstoffölen vorkommen, erhalten. Bei einem
kürzlich entwickelten Verfahren wird ein H2S und NH3 enthaltender Kohlenwasserstoffstrom, der
beispielsweise bei der Behandlung eines Öles mit Wasserstoff erhalten wird, unter Bildung einer wäßri-
4» gen Lösung von Ammoniumsulfid oder -bisulfid, die
überschüssiges Ammoniak enthalten kann, mit Wasser gewaschen, und Ammoniak und Schwefelwasserstoff
werden gesondert aus dieser wäßrigen Lösung gewonnen. Bei der Gewinnung von Ammoniak und
4r> H2S wird beispielsweise durch Verdampfen eines Teils
der Lösung, aus der H2S bereits abgetrieben wurde, und teilweise Kondensation der erhaltenen Dämpfe,
was in wiederholten Stufen vorgenommen werden kann, ein ammoniakreiches Gas gebildet. Verfährt
man auf diese Weise, so ist es möglich, Ammoniak mit einem hohen Reinheitsgrad zu erhalten. Es können
jedoch Schwierigkeiten auftreten, wenn die Zusammensetzung der wäßrigen Lösung und als Ergebnis
davon die Zusammensetzung des der partiellen Kondensation unterworfenen Dampfes variieren.
Wenn ein Gas, das hauptsächlich aus Ammoniak besteht und eine geringe Menge an saurem Gas und
Wasser enthält, wesentlich mehr Wasser als saures Gas aufweist, so kann bei der partiellen Kondensation
des Dampfes in dem erhaltenen flüssigen Kondensat in erster Linie das saure Gas entfernt werden. Wenn
jedoch ein derartiges unreines Gas, das hauptsächlich aus Ammoniak besteht, etwa die gleiche Menge saures
Gas wie Wasser oder mehr saures Gas als Wasser enthält, dann kann bei der partiellen Kondensation vorzugsweise
das Wasser entfernt werden, so daß der größte Teil des sauren Gases zurückbleibt und weiterhin
die nicht kondensierten Ammoniakdämpfe verun-
IO
JZt
reinigt. Weitere Reinigungsversuche durch wiederholte partielle Kondensation können zur Bildung
eines fast trockenen Gases und zur Absetzung von festen Salzen des Ammoniaks-und der sauren Gase
führen, die die Anlage und die Rohre verstopfen. Einige dieser Schwierigkeiten können dadurch vermieden
werden, daß man die Temperatur- und Druckbedingungen, bei denen die partielle Kondensation
durchgeführt wird, je nach den relativen Mengen an Wasser und sauren Gasen in dem ammoniakreichen
Gas reguliert, jedoch erfordert dies eine ständige Regulierung, wenn die Zusammensetzung
der Lösung und/oder des Dampfes auf Grund von Unterschieden in der Zusammensetzung des behandelten
Stromes verschieden sind, oder wenn es nicht möglich ist, andere Verfahrensbedingungen konstant
zu halten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem unabhängig von Unterschieden der
relativen Mengen an Schwefelwasserstoff und Wasser in dem unreinen Ammoniakgas ein gereinigtes Gas
erhalten wird, das hauptsächlich aus Ammoniak besteht und nicht mehr als 100 ppm Schwefelwasserstoff
enthält.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Reinigung
eines wasserhaltigen, mit geringen Mengen an Schwefelwasserstoff verunreinigten Ammoniakgases,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das verunreinigte Ammoniakgas in einem Kontaktapparat im
Gegenstrom bei einer Temperatur von 7 ° C und einem Druck von 3,2 atü mit einer konzentrierten wäßrigen
Ammoniaklösung wäscht, die in einem Volumenverhältnis von Ammoniaklösung zu Gas von 3 zu
1 im Kreislauf geführt und die durch Zufuhr von flüssigem Ammoniak, das zum Konstanthalten der Temperatur
in den Kontaktapparat verdampft wird, und durch Zufuhr von Wasser ergänzt wird, wobei ein Teil
der den aus dem Gas entfernten Schwefelwasserstoff enthaltenden Ammoniaklösung abgezogen und durch
Einstellung der Zufuhrgeschwindigkeit des Wassers ein Verhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff
in der Ammoniaklösung von 30 bis 32 Mol Ammoniak pro Mol Schwefelwasserstoff aufrechterhalten wird,
und man aus dem Kontaktapparat ein gereinigtes Gas abzieht und durch Regelung von dessen Abzugsgeschwindigkeit
den Überdruck im Kontaktapparat konstant hält.
Das Molverhältnis von Ammoniak zu sauren Gasen in der Lösung wird konstant gehalten und ist so hoch,
daß bei der Temperatur von 7° C und dem Druck von 3,2 atü der Dampfdruckanteil von Ammoniak
und Wasser vernachlässigt werden kann. Die Einstellung der Zuführungsgeschwindigkeit des Wassers, um
das Verhältnis von Wasser zu Schwefelwasserstoff in der konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung zu
kontrollieren, ist nur möglich, wenn genügend Ammoniak zugegen ist und Druck und Temperatur konstant
gehalten werden. Dadurch, daß das verdampfte Ammoniak bei einem höheren Druck zugesetzt wird,
um die Temperatur durch den Kühleffekt der Selbstkühlung des zugesetzten Ammoniaks zu kontrollieren,
wird sichergestellt, daß eine ausreichende Ammoniakmenge in dem System zugegen ist. Dadurch, daß
der Druck durch Einstellung der Geschwindigkeit, mit der die gereinigten Gase abgezogen werden, kontrolliert
wird, wird sichergestellt, daß nicht zu viel Wasser zugegeben wird. Das heißt, das Wasser zieht Ammoniak
aus dem Dampf, und wenn der Druck nicht regu-
liert würde, könnte zwar das gewünschte Verhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff in der Lösung
erzielt werden, jedoch würde eine zu verdünnte wäßrige Ammoniaklösung erhalten.
Die angegebenen relativen Mengen und Prozentsätze der Komponenten beziehen sich im nachfolgenden,
sofern nicht anderweitig angegeben, auf molare Basis.
Der Kontaktapparat, in dem das verunreinigte Ammoniakgas mit einer konzentrierten wäßrigen
Ammoniaklösung in Berührung gebracht wird, kann aus jeder geeigneten Vorrichtung zur Erzielung einer
innigen Berührung zwischen Flüssigkeit und Dampf bestehen. Die Lösung wird in einem Gefäß, das mit
Füllkörpern oder anderen Einrichtungen für die Verteilung von Dampf und Flüssigkeiten, z. B. Böden
oder Prallwänden, versehen ist, kontinuierlich im Kreislauf mit dem aufwärts strömenden Gas in Berührung
gebracht und davon getrennt.
Die Berührung wird bei einer konstanten Temperatur von 7° C durchgeführt; sie liegt nicht zu nahe
am Gefrierpunkt der Lösung und ist nicht so hoch, daß ein wesentlicher Dampfdruck des Schwefelwasserstoffs
erreicht wird.
Die zum Waschen verwendete konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung enthält Ammoniak und absorbierten
Schwefelwasserstoff und darüber hinaus soviel zusätzliches freies Ammoniak, daß sie bei den Temperatur-
und Druckbedingungen gesättigt ist.
Die konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung wird gebildet aus dem aus dem verunreinigten Gas kondensierten
Ammoniak und Wasser sowie dem daraus extrahierten Schwefelwasserstoff, aus dem flüssigen
Ammoniak, das bei einem höheren Druck zugeführt und in die Kontaktzone verdampft wird, um zur Aufrechterhaltung
der konstanten Temperatur die notwendige Kühlung zu erzielen, und ferner aus dem
Wasser, das mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, die so eingestellt wird, daß in der Lösung das konstante
Molverhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff beibehalten wird. Das angewandte Molverhältnis
von NH3 zu H2S beträgt 30:1 bis 32:1, um
einen gereinigten Ammoniakstrom zu erhalten, der weniger als 100 Gewichtsteile H2S je Million Teile
NH3, berechnet auf trockener Basis, enthält. Dabei werden eine Temperatur von etwa 7 ° C Und ein Druck
von etwa 3,2 atü angewendet.
Das erhaltene gereinigte Gas besteht hauptsächlich aus Ammoniak, das von Schwefelwasserstoff praktisch
gereinigt wurde. Das Gas kann geringe und unterschiedliche Wassermengen enthalten, jedoch wird
das Wasser leicht, beispielsweise durch erneute Destillation oder durch Kompression und partielle Kondensation,
entfernt, wenn ein wasserfreier Ammoniakstrom erhalten werden soll.
Der Schwefelwasserstoff kann durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht vollständig im absoluten
Sinne aus dem Ammoniakgas entfernt werden, jedoch kann die Konzentration des Schwefelwasser-Stoffs
in dem Ammoniak so herabgesetzt werden, daß sie unterhalb der feststellbaren Mindestwerte liegen.
Das Verfahren ist besonders von Wert, wenn ein sehr reines Produkt erwünscht ist, um aus Gasen, die mehr
als 0,1 Gew.-% H2S enthalten, ein Ammoniak zu erhalten,
das nicht mehr als 100 Gewichtsteile H2S je Million Teile auf trockener Basis enthält.
Es ist erwünscht, ein gereinigtes Gas, das hauptsächlich Ammoniak und nicht mehr als 100 ppm
Schwefelwasserstoff enthält, herzustellen. Falls ein sehr reines Ammoniak erwünscht ist, können die geringen
Spuren des sauren-Gases durch Waschen mit Lauge entfernt werden. Ammoniak ist überraschenderweise
in verdünnter Lauge löslich, und es ist daher erwünscht, eine konzentrierte alkalische Lösung für
den Waschvorgang zu verwenden. Die Verwendung einer konzentrierten alkalischen Lösung ist auch erwünscht,
um eine unangemessene Zunahme des Wassergehaltes des gereinigten Ammoniaks zu vermeiden,
und aus dem gleichen Grund wird zweckmäßig beim Waschen mit der Lauge eine niedrige Temperatur angewendet.
Ferner steigt auch die Löslichkeit von Ammoniak in der Lauge mit der Temperatur. Wenn eine
konzentrierte alkalische Lösung bei niedriger Temperatur verwendet wird, besteht die Gefahr, daß die sich
bildenden Alkalisalze des sauren Gases erstarren oder aus der Lauge ausfallen, wodurch die Anlage verstopft.
Diese Schwierigkeit wird leicht vermieden, wenn man den Gehalt an dem sauren Gas in den behandelten
Ammoniakdämpfen konstant und gering hält, so daß der Grad der Ausnutzung der Lauge leicht
verfolgt werden kann. Schwierigkeiten treten auf, wenn die Menge des sauren Gases, die durch die
Lauge aus dem Gas entfernt werden soll, sich von Zeit zu Zeit verändert, besonders, wenn sie periodisch den
Konzentrationsbereich, für den die Anlage vorgesehen war, weit übersteigt.
Ein Teil der wäßrigen Ammoniaklösung, die den aus dem verunreinigten Gas entfernten Schwefelwasserstoff
enthält, muß aus der Kontaktzone abgezogen werden, um ein Stoffgleichgewicht beizubehalten, jedoch
kann dieses Abziehen periodisch oder kontinuierlich vorgenommen werden.
In der Zeichnung ist schematisch ein zweckmäßiges Fließschema und eine Anlage gezeigt, die zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.
Nach der Zeichnung wird in der Leitung 13 durch Vereinigung der verunreinigten Ammoniakströme
aus den Leitungen 11 und 12 ein Strom des verunreinigten Ammoniakgases gebildet, das geringe Mengen
Schwefelwasserstoffgas und Wasser enthält. Das Gas wird in die Kontaktvorrichtung 14 geleitet, die zweckmäßigerweise
oberhalb des Punktes, an dem das Gas eingeleitet wird, eine Schicht aus Füllkörpern oder
Böden zur Verteilung der Flüssigkeit aufweist, und das Gas wird im Gegenstrom, während es durch die
Zone 14 aufsteigt, mit einer konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung in Berührung gebracht, die oberhalb
der Füllkörper durch Leitung 15 eingeführt wird. Die konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung entfernt
das saure Gas aus den aufsteigenden Gasen, so daß in Leitung 16 ein gereinigter Gasstrom erhalten wird,
der hauptsächlich aus Ammoniak besteht und eine geringe Konzentration von weniger als 100 ppm an
Schwefelwasserstoff und eine geringe unterschiedliche
Wassermenge enthält. Die wäßrige Ammoniaklösung, die den aus dem verunreinigten Gas entfernten
Schwefelwasserstoff enthält, wird durch Leitung 17 aus dem unteren Teil der Kontaktvorrichtung 14 abgezogen
und mittels der Pumpe 18 durch Leitung 15 zurückgeführt.
Die zum Kontakt verwendete konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung wird zum Teil aus einem Gemisch
von flüssigem und verdampftem Ammoniak gebildet, das durch Leitung 19 eingeführt wird und durch
Verdampfen von bei einem höheren Druck durch das Ventil 20 zugeführtem flüssigen Ammoniak erreicht
wird. Die Fließgeschwindigkeit durch das Ventil 20 wird in Abhängigkeit von der in der Kontaktvorrichtung
konstant gehaltenen Temperatur reguliert, die ■>
bei TC in der Gasleitung 16 gemessen wird.
Die konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung wird auch zum Teil aus Wasser gebildet, das durch Leitung
21 in die Kontaktvorrichtung 14 eingeführt wird; die Geschwindigkeit des Wassers wird durch das Ventil
22 so reguliert, daß das konstante Molverhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff in der Lösung aufrechterhalten
wird. Ein Teil der konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung, die das aus dem Gas absorbierte
saure Gas enthält, wird durch Leitung 23 abgezogen, und eine Probe davon kann durch Ventil
24' in die Probeleitung 24 abgezogen werden, um darin das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas
zu bestimmen. Die analytische Untersuchung ist mit SA bezeichnet und kann eine Laboranalyse von periodisch
entnommenen Proben oder eine Einrichtung zur kontinuierlichen Analyse von Strömen bedeuten,
bei der die Mengen an Ammoniak und saurem Gas durch kontinuierliches Titrieren oder nach anderen
bekannten Verfahren bestimmt werden.- Die Einstel- {
lung des Ventils 22 erfolgt, wie bei FC gezeigt wird, je nach dem gemessenen Verhältnis entweder automatisch
oder von Hand. Das Ventil wird geöffnet, um die Geschwindigkeit der Wasserzugabe zu steigern,
falls das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas, das in der Probe gemessen wird, geringer ist als das
gewünschte konstante Molverhältnis.
Auf diese Weise ist es möglich, in der Gasleitung 16 einen gereinigten Gasstrom zu erhalten, der hauptsächlich
aus Ammoniak besteht und weniger als 100 ppm an Schwefelwasserstoff sowie eine geringe
Menge Wasser enthält. Die Konzentration des sauren Gases kann so gering sein, daß dieses Gas unter öffnen
des Ventils 26 durch Leitung 25 in die nachfolgend beschriebene Ammoniakkompressionseinrichtung
geleitet werden kann. Häufig ist es erwünscht, die geringe verbliebene Menge an saurem Gas restlos
zu beseitigen, so daß ein Ammoniak erhalten wird, das im wesentlichen keine Verunreinigungen enthält.
In diesem Fall wird der gereinigte Ammoniakgasstrom durch Leitung 27 in die Kontaktzone 28 geleitet, wo /
er mit einer konzentrierten alkalischen Lösung, die ν durch Leitung 29 eingeführt wird, gewaschen wird.
Die Lauge nimmt die geringe Menge an Schwefelwasserstoff auf, wird aus dem unteren Teil der Kontaktvorrichtung
28 durch Leitung 31 entfernt und kann mittels der Pumpe 32 durch Leitung 29 zurückgeführt
werden. Ein Bestand an teilweise verbrauchter Lauge wird in dem System beibehalten, und die Menge an
verbrauchter alkalischer Lösung, die zur Entfernung des absorbierten sauren Gases abgezogen werden
muß, kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durch Leitung 33 abgeleitet werden. Eine entsprechende
Menge an frischer Lauge wird diskontinuierlich oder kontinuierlich durch Leitung 34 zugeführt. Die auf
diese Weise in Leitung 30 erhaltenen, gereinigten Ammoniakdämpfe enthalten kein saures Gas, können
- jedoch je nach den bei dem Kontakt mit der Lauge herrschenden Bedingungen im Vergleich zu dem Gas
in Leitung 16 eine erhöhte Wassermenge enthalten.
Wie bereits angeführt wurde, ist es erwünscht, beim Kontakt mit der Lauge eine möglichst geringe Temperatur
anzuwenden, um Ammoniakverluste in der Lauge auf ein Minimum herabzusetzen, und die Was-
\b
seraufnahme durch die Ammoniakdämpfe ebenfalls auf ein Minimum herabzusetzen, wobei aber andererseits
die Bildung von Feststoffen vermieden werden muß. Außerdem ist es erwünscht, einen niedrigen
Druck anzuwenden, um Ammoniakverluste bei einem ■>
Mindestwert zu halten, jedoch muß dies gegenüber der erforderlichen Kompressionsarbeit ausgeglichen
werden.
Die gereinigten Ammoniakdämpfe aus Leitung 30 oder Leitung 25 werden mit einem zurückgeführten ι«
Ammoniakdampfstrom aus Leitung 37 zusammengebracht und durch Leitung 35 geführt, die einen Kompressor
36 enthält. Die Leitung 37 stellt eine Zweigleitung vom Auslaß zur Ansaugseite des Kompressors
36 dar und enthält einen Kühler 38, um die Ansaug- ι "> gastemperatur zu regulieren und eine Überhitzung der
Vorrichtung zu vermeiden, sowie ein Regelventil 39, das zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten
Ansaugdruckes verwendet wird, wodurch ein im wesentlichen konstanter Druck in der K.ontaktzone
14 beibehalten wird. Dies wird durch PC angezeigt und entspricht dem in der Dampfleitung 16 angezeigten
Druck. Wenn der Druck in der Kontaktzone 14 eine Tendenz zeigt, abzusinken, öffnet sich das Ventil
39 so, daß mehr Gas durch Leitung 37 geführt wird, und der Kompressor arbeitet bei konstanten Ansaugbedingungen
und einem konstanten Bruttodurchsatz, jedoch einem reduzierten Nettodurchsatz. Die Nettomenge
an komprimierten Ammoniakdämpfen in Leitung 40 wird in dem Wärmeaustauscher 41 konden- 3»
siert und als Flüssigkeit in der Trommel 42 gesammelt. Die Flüssigkeit wird durch Leitung 43 abgezogen, von
der ein Teil durch Ventil 20 in Leitung 19 zu.der Kontaktzone 14 abgezweigt wird, während die Nettoproduktion
an gereinigtem Ammoniak durch Leitung 44 i'> gewonnen wird.
Die Variablen Temperatur, Druck und Zusammensetzung der Ammoniakwaschlösung haben unabhängige
und nicht miteinander in Verbindung stehende Wirkungen auf die Zusammensetzung des
gereinigten Gases, und die Kontrolle dieser Wirkungen durch Einstellung der Zufuhr von Wasser und
Ammoniak und des Abzugs der Gase wird gemäß der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Weise vorgenommen.
Wenn zuviel Wasser zugesetzt wird, fällt der Druck leicht ab, da Ammoniak aus dem Dampf extrahiert
wird. Als Reaktion darauf wird weniger Dampf abgezogen, so daß Ammoniak schneller zugeführt als abgezogen
wird, wodurch das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung ansteigt. Als Reaktion
auf das festgestellte höhere Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas wird die Zufuhrgeschwindigkeit des
Wassers herabgesetzt.
Wenn Ammoniak zum Kühlen zu schnell zugesetzt wird, fällt die Temperatur leicht ab, und die Zufuhrgeschwindigkeit
kann automatisch gesenkt werden. Wenn jedoch gleichzeitig auch zu viel Wasser zugeführt
würde, würde dies einen Temperaturabfall verhindern.
Die fortgesetzte Zugabe von zu viel Ammoniak würde einen Druckabfall verhindern. Jedoch
würde das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung notwendigerweise ansteigen, und daher
würde die Zufuhrgeschwindigkeit des Wassers herabgesetzt. Als Ergebnis würde der Druck leicht anstei-
gen, und die Temperatur würde leicht abfallen, was zu einer erhöhten Abzugsgeschwindigkeit des Gases
und einer herabgesetzten Zufuhrgeschwindigkeit des
Ammoniaks führen würde.
Wenn die eingeführten Ströme von Dampf und Wasser so geringe Temperaturen hätten, daß die bei
der niedrigen Temperatur zur Kontrolle erforderliche Menge an eingespritztem Ammoniak nicht ausreichen
würde, das gewünschte hohe Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung zu erreichen, würde
der Druckkontrollpunkt auch nicht erreicht. Dadurch würde mehr Ammoniak in dem System zurückgehalten,
bis die Druckzunahme und das geforderte Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung
erreicht wären. Es wird darauf hingewiesen, daß die Anlage auf diese Weise dann nicht wirksam arbeitet,
wenn das unreine Ammoniakgas zu viel saures Gas enthält. Auch muß die Temperatur in der Kontaktzone
geringer sein als die des zugeführten unreinen Gases.
Wenn nicht genügend Wasser zugesetzt wird, steigt der Druck des Gesamtsystems leicht und es wird mit
erhöhter Geschwindigkeit Gas aus der Kontaktzone abgezogen, wobei der Dampf jedoch mit saurem Gas
verunreinigt ist. Es ist daher notwendig, das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung zu überwachen.
Um zu vermeiden, daß die Reinigung des Ammoniakgases von einem wesentlichen Ausbeuteverlust an
Ammoniak begleitet wird, ist es zweckmäßig, weiteres Ammoniak aus dem Teil der wäßrigen Ammoniaklösung
zu gewinnen, die durch Leitung 23 abgezogen wird. Daher wird diese Lösung durch Leitung 45 in
eine Ammoniakgewinnungseinrichtung geleitet, die als Block 46 gezeigt ist. Für die Gewinnung des Ammoniaks
können verschiedene Verfahren angewendet werden, und die entsprechenden Einzelteile werden
daher nicht gezeigt. Ein besonders zweckmäßiges Verfahren besteht in der teilweisen Verdampfung des
abgezogenen Teiles der Lösung in Leitung 45 durch Erhitzung unter Bildung von ammoniakreichen
Dämpfen, die nur einen kleinen Teil des in dem abgezogenen Teil enthaltenen Schwefelwasserstoffs aufweisen,
und als Teil des verunreinigten Ammoniakgases behandelt werden, was durch Leitung 12 angezeigt
wird. Die Gewinnung von weiterem Ammoniak kann dadurch erreicht werden, daß man den Teil der abgezogenen
Lösung, der beim Erhitzen in Zone 46 nicht verdampft wurde und der den Hauptteil des in der
abgezogenen Lösung enthaltenen sauren Gases enthält, mit Wasser versetzt und das saure Gas aus dem
mit Wasser angereicherten Teil bei einer höheren Temperatur und unter einem höheren Druck abstreift.
Das saure Gas wird durch Leitung 47 gewonnen. Die Zugabe von Wasser zu dem nicht verdampften Teil
der abgezogenen Lösung, um das Abstreifen des sauren Gases daraus zu erleichtern, wird durch Leitung
48 gezeigt. Die Nettowassermenge, die angeführt wird, wird durch Leitung 49 abgezogen.
Der wäßrige Strom der Leitung 48 kann in vielen Fällen aus einer wäßrigen Lösung bestehen, die sowohl
Ammoniak als auch Schwefelwasserstoff enthält, und aus der ammoniakreiche Dämpfe zur erfindungsgemäßen
Behandlung gebildet werden sollen. Daher führt das Abstreifen des sauren Gases aus einem Gemisch
des wäßrigen Stroms 48 und des nicht verdampften Teils der aus der Kontaktzone 14 abgezogenen
und unter Bildung der Dämpfe in Leitung 12 teilweise verdampften Lösung zur Bildung eines wäßrigen
Stromes, der mehr Ammoniak als saures Gas enthält. Dieser Strom kann dann weiter zum Sieden
809 545/5
gebracht und abgestreift werden, um ein Dampfgemisch von Ammoniak, saurem Gas und Wasser zu erhalten,
das bei partieller Kondensation zu ammoniakreichen Dämpfen führt, die mit den Dämpfen in
Leitung 12 vereinigt werden können.
Das nachfolgende Beispiel zeigt die Verfahrensbedingungen, die angewendet werden, sowie eine Materialbilanz,
welche den Grad der Reinigung und Trennung erläutert, der durch die vorliegende Erfindung
erzielt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Gas eingesetzt, das aus mit Schwefelwasserstoff
und Wasser verunreinigtem Ammoniak besteht.
Bei diesem Beispiel wird das Gas bei 38° C und einem Druck von etwas über 3,2 atü eingeleitet und
in dem Kontaktapparat 14 der Zeichnung bei 7° C und einem Druck von 3,2 atü mit einer im Kreislauf
geführten konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung behandelt, deren Verhältnis von Ammoniak zu
Schwefelwasserstoff bei 30 bis 32 MoI Ammoniak pro Mol Schwefelwasserstoff gehalten wird. Die Lösung
wird mit einer Geschwindigkeit von 3 Flüssigkeitsvolumen pro Gasvolumen im Kreislauf geführt. Nachfolgend
wird eine Materialbilanz wiedergegeben, bei der die Stromnummern mit den in der Zeichnung gezeigten
Strömen übereinstimmen.
") Strom-Nr. | Zusammensetzung, kg | H2S | H2O |
NH3 | 4,09 | 2,27 | |
11 | 454,0 | 0,454 | 0,454 |
12 | 69,0 | 4,54 | 2,72 |
, 13 | 523,0 | 1,36 | |
19 | 118,0 | 15,4 | |
21 | 0,045 | 0,454 | |
16 | 572,0 | 5,45 | |
44 | 453,0 | 4,54 | 19,10 |
. 23 = 45 | 69,0 | 4,09 | |
' 47 | 431,3 | ||
48 | — | 449,9 | |
49 | ■ |
Das von H2S freie als Strom 19 zugeführte flüssige
Ammoniak wird durch Behandeln der Dämpfe des Stroms 16 mit einer Lauge von 20° Be bei 21° C erhalten,
wodurch der geringe NH3-Verlust und der leicht erhöhte Wassergehalt beim Nettoprodukt des
Stroms 44 bewirkt wird. Das flüssige Ammoniakprodukt wird bei etwa 38° C und 14 atü gewonnen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Reinigung eines wasserhaltigen, mit geringen Mengen an Schwefelwasserstoff
verunreinigten Ammoniakgases, dadurch gekennzeichnet, daß man das verunreinigte Ammoniakgas
in einem Kontaktapparat im Gegenstrom bei einer Temperatur von 7° C und einem
Druck von 3,2 atü mit einer konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung wäscht, die in einem Volumenverhältnis
von Ammoniaklösung zu Gas von 3 zu 1 im Kreislauf geführt und die durch Zufuhr von flüssigem Ammoniak, das zum Konstanthalten
der Temperatur in den Kontaktapparat verdampft wird, und durch Zufuhr von Wasser ergänzt
wird, wobei ein Teil der den aus dem Gas entfernten Schwefelwasserstoff enthaltenden
Ammoniaklösung abgezogen und durch Einstellung der Zufuhrgeschwindigkeit des Wassers ein
Verhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff in der Ammoniaklösung von 30 bis 32 Mol Ammoniak
pro Mol Schwefelwasserstoff aufrechterhalten wird, und man aus dem Kontaktapparat ein
gereinigtes Gas abzieht und durch Regelung von dessen Abzugsgeschwindigkeit den Überdruck im
Kontaktapparat konstant hält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der Lösung abgezogenen
Teil durch Erhitzen unter Bildung von ammoniakreichen Dämpfen, die nur einen kleinen
Teil der in dem abgezogenen Teil befindlichen Schwefelwasserstoffgase enthalten, teilweise verdampft
und die ammoniakreichen Dämpfe als Teil des verunreinigten Gases behandelt.
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