DE2107910B2 - Verfahren zur Verbrennung von Ammoniumsulfat - Google Patents
Verfahren zur Verbrennung von AmmoniumsulfatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Verbennung von Ammoniumsulfat zu Schwefeldioxid, Wasserdampf
und Stickstoff.
F.ine Reihe von chemischen Verfahren, wie z. B. verschiedene Verfahren zur Herstellung von Caprolaclam,
sind mit einem Zwangsanfall von Ammonium- «ulfat (NHj)2SO., verbunden, für das praktisch keine
Verwertungsmöglichkeit besteht. Die Verwendung als !Düngemittel ist in den Ländern, wo dieses Salz in
großen Mengen anfällt, nicht mehr möglich.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 229 995 isi es bereits bekannt, aus Ammoniumsulfat bei 3M) bis
C Ammoniak abzuspalten und das entstandene Ammoniumhydrogensulfat durch Reduktion bei etwa
bis 550 C in Schwefeldioxid und Animnniumsulfat
zu spalten. Dieses Verfahren gestattet auch die Wiedergewinnung von Ammoniak und ist daher geeingct,
wenn man auf die Rückführung von \mmoniak in den vorgeschalteten Prozeß Wert Ic;1!.
Aus den deutschen Patentschriften 1 199 243 und 1206 404 ist die Spaltung ammoniumsulfathahiger
Abfallschwefelsäure bei Temperaturen oberhalb 900 C bekannt, wobei das in der Säure gelöste Ammonium-Ion
im wesentlichen zu Stickstoff und Wasser verbrannt wird, so daß ein praktisch sticko.xidfreies SO2-haltiges
Gas entsteht. Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise zur Verbrennung von Abfallseh v.efelsäuren,
die bei der Herstellung von Acrylaten anfallen.
ίο Die deutsche Auslegeschrift 1 246 693 beschreibt die
Verbrennung einer stark schwefelsauren, Ammoniumsulfat und Ammoniumhydrogensulfat enthaltenden
Abfall-Lösung aus der Herstellung von Methylmelhacrylat.
Der Säureüberschuß dieses Einsatzstoffes bewirkt, daß das Ammoniak im Ofenraum festgehalten
wird und begünstigt so die Oxydation des Ammoniaks zu Stickstoff. Dagegen wird Ammoniumsulfat als /ur
Herstellung von Schwefelsäure unbrauchbarer Rohstoff qualifiziert, da das Ammonium dazu neigen soll,
sich mit dem Sulfat wieder zu \ereinigen. so daß sich
niedrige SO2-Ausbeuten ergeben sollen. Außerdem
soll Ammoniumsulfat auch zur Stickoxxd-Bildung neigen und deshalb zu einer unreinen Schwefelsäure
führen.
Außerdem ist es aus der deutschen Auslegeschrift 1 467 005 bekannt, die bei der Amminoakwäsche des
Endgases von Sehwefeisäurekontakianlagen anfallenden,
hauptsächlich Ammoniumsulfit und daneben Ammonsulfat enthaltenden Waschlösungen in den
Ofen einzudüsen, in dem das SO.,-haltige Gas für die
Schwefelsäureherstellung erzeugt wird. Rückschlüsse auf die Verbrennung von Ammoniumsullat unter Bildung
von Schwefeldioxid lassen sich hieraus nicht ziehen, da wegen des überwiegenden Gehaltes dieser
Lösungen an 4wertigem Schwefel im wesentlichen nur eine Ammoniak-Oxydation notwendig ist. während
bei der Ammoniumsuifat-Verbrennung auch der gesamte
Schwefel zur 4wertigen Stufe reduziert werden muß.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in
der Schaffung eines Verfahrens /ur Verbrennung von festem Ammoniumsulfat, das bei verschiedenen Prozessen,
beispielsweise bei der Caprolactam-HerstelluiiL. zwi'.ngläufig in größeren Mengen anfällt
Es wurde nun gefunden, daß Ammoniumsulfat in Schwefeldioxid, Wasserdampf und Stickstoff gespalten
wird, wenn man erfindungsgemäß das feste feinteilige Ammoniumsulfat bei Temperaturen zwischen NOu und
1250 C zusammen mit einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff verbrennt und dabei in den aus dem Verbrennungsraum
austretenden Gasen eine Sauerstoffkonzentration /wischen I und 10 Volumprozent einhält
Unter diesen Bedingungen verbrennt das Ammoniumsulfat
bzw. das gegebenenfalls intermediär gebildete Ammoniak und Ammoniumhydrogensulfat
vollständig zu Schwefeldioxid, Wasserdampf und Stickstoff, ohne daß merkliche Mengen Mickoxide gebildet
weiden. Das gebildete Verbrennungsgas kann in geeigneter Weise, beispielsweise durch Kontaktkatalvsc
zu Schwefelsäure oder Oleum, weiter verarbeitet werden.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Ammoniumsulfat his auf eine Korngröße
/wischen 0,01 und 1.0 mm. insbesondere zwischen 0.02 und 0.2 nun. gemahlen. Eine derartige I-~c in zerkleinerung
gestattet eine gleichmäßige Eintragung des Ammoniimisiilfai'. in den \ erbrennur.gsraum und ein.,
schnelle Verbrennung der einzelnen Sulfatteilchen.
Vorzugsweise wird das Ammoniumsulfat bei einer Temperatur zwischen 950 und 1150 C verbrannt. In
diesem Temperaturbereich verläuft die Verbrennung in der Weise, daß in dem Verbrennungsgas weder
Ammoniak noch Stickoxide in merklicher Menge auftreten. Zweckmäßigerweise wird dabei in den aus dem
Verbrennungsraum austretenden Gasen eine O„-Konzentration
zwischen 2 und 5 Volumprozent eingehalten.
Es ist weiterhin vorgesehen, daß das feinteilige Ammoniumsulfat mit einem Luftstrom in den Verbrennungsraum
eingeblasen wird. Bei einem zylinderförmigen Verbrennungsraum wird aus Ammoniumsulfat
beispielsweise axial von einer Stirnseite her eingeblasen, während die Brenner in der Mantelfläche
radial oder tangential in den Verbrennungsraum gerichtet angeordnet sind. Diese Ammoniumsulfat-Einblasung
ist sowohl bei stehendem Verbrennungsofen von der Decke her als auch bei liegendem Ofen von
*iner Stirnseite her möglich. Selbstverständlich können
Ammoniumsulfat-Einblasung und Brenner auch in gnderer Weise zueinander angeordnet sein, wenn gewährleistet
ist, daß die Ammoniumsulfat-Teilchen in die Verbrennungszone des Ofens gelangen.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Ammoniumsulfat mit einer Luftmenge von 0,1 bis 0,5 Nm^
Luft kg Ammoniumsulfat in den Verbrennungsraum eingeblasen wird. Bei dieser Beladung ist eine
gleichmäßige Zuführung des Sulfats in die Verbrennungszone gewährleistet, ohne daß schon durch die
Einblasung unnötig viel Luft in den Verbrennungsraum gelangt. Die eigentliche für die Verbrennung erforderliche
Luft wird hiervon getiennt an den Brennern zugeführt. Zur besseren Hinlenkung des Ammoniumsulfat-Teilchenstroms
/ur Verhrennungszone ist es zweckmäßig, daß das feinteilige Ammoniumsulfat
(durch eine in den Verbrennungsraum hineinragende Lanze der Hamme zugeführt wird. Die Lanze kann in
den Verbrennungsraum mehr oder weniger weit eingeführt werden, so daß entsprechend ihrem Streubereich
die gesamte Verbrennungszone gleichmäßig mit Ammoniumsulfat beaufschlagt wird. Dabei kann
es sich als zweckmäßig erweisen, die lanze zur Vermeidung vorzeitiger Ammoniak-Abspaltung zu kühlen.
Der Luftstrom zur Förderung des Ammoniumsulfats kann zur Verbesserung der Wärmewittschaft wie auch
zur Vergleiehsmäßigung der Sulfatförderung \orgewärmt
werden, wobei jedoch ein genügender Temperaturabstand von dem Zersetzungsbereich des Ammoniumsulfats
eingehalten werden soll. Zweckmäßigerweise wird man den Förderluftstrom nur auf eine
Temperatur bis zu 200 C vorwärmen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in dem Verbrennungsraum zugleich
Schwefel verbrannt. Hierdurch wird der SO2-Gehalt
des Verbrennungsgases aufgestärkt, und es werden Schwefel-Verluste ausgeglichen. Im übrigen wird man
als kohlenstoffhaltigen Brennstoff zweckmäßigerweise ein schwefelreiches Heizöl einsetzen, um so einen für
die Köntaktkatalyse brauchbaren SO,-Gehalt im Verbrennungsgas
zu erreichen. Auch andere schwefelhaltige Abfallstoffe, wie z. B. organische Verbindungen
und/oder Ammoniumverbindungen enthaltende Abfallschwefelsäuren können mitverbrannt werden.
Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht beispielsweise aus einer Hauptverbrennungskammer
und einer sich an diese anschließende Nachverbrennungskammer. Beide zylinderför-
jo mige Verbrennungskammern sind vertikal angeordnet
und an ihren unteren Enden miteinander verbunden. Der Gasstrom geht vom Oberteil der Hauptverbrennungskammer
abwärts, vom Unterteil dieser Kammer durch den Verbindungskanal in die Nachverbrennungskammer
und in dieser wieder aufwärts. Ein Teil der Verbrennungsluft kann in der Nachverbrennungskammer
zugeführt.
Andere Ofenarten sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls brauchbar. So ist
es beispielsweise möglich, die Ammoniumsulfat-Verbrennung in einer einzigen Verbrennungkammer mit
horizontaler Achse durchzuführen.
Die Einblasung des Ammoniumsulfats braucht nicht in axialer Richtung zu erfolgen, sondern ist auch
tangential möglich. Die Eingabe des Sulfats ohne Förderluft, beispielsweise durch geeignete Fallrohre
von der Decke eines senkrecht stehenden Ofens, ist möglich, wenn eine gleichmäßige Beaufschlagung der
Verbrennungszone gewährleistet ist. Die Zufuhr des Ammoniumsulfats zu den Fallrohren kann durch
geeignete Dosiervorrichtungen, beispielsweise Zellenräder erfolgen.
Die Eingabe des Ammoniumsulfats in den gegebenenfalls vorgewärmten Förderluftstrom erfolgt in
regelbarer Weise beispielsweise mit Hilfe einer Schnekke, eines Zellenrades oder ähnlicher einstellbarer
Dosierorgane.
Ausführungsbeispiel
In einem durch Verbrennung von Heizöl auf 105u C gehaltenen
Ofen werden stündlich etwa 1972 kg \mmoniumsulf;.t, 12,2 kg Schwefel und etwa 226 kg Heizöl verbrannt.
Die Verbrennungsluft für das Heizöl wird auf etwa 500 C vorgewärmt. Die Heizölverbrennung erfolgt
mit einem Luftüberschuß von 1,84. Das Ammoniumsulfat w ird vor der Eingabe in den Förderluftstrom auf
eine Korngröße unter 0,1 mm gemahlen und in einer Menge von 2,5 kg je Nm3 Förderluft mit Hilfe einer
Förderschnecke in diese eindosiert.
Das etwa 1040 C heiße Verbrennungsgas wird nach Passieren eines Abhitzekessels, in dem Dampf mit
55 atü erzeugt wird, weiter gekühlt, mit Luft versetzt und getrocknet. Man erhält stündlich etwa 5850 N,;i
trockenes Gas mit etwa 5,9 Volumprozent SO2, 4,0 Volumprozent CO2, 8,8 Volumprozent O2 und
81,3 Volumprozent N2. Dieses Gas kann in bekannter
Weise zu Schwefelsäure verarbeitet werden. Man erhält stündlich etwa 1500 kg H2SO1
Claims (9)
1. Verfahren zur Verbrennung von Ammoniumsulfat zu Schwefeldioxid, Wasserdampf und Stickstoff,
dadurch gekennzeichnet, daß
das feste feinteilige Ammoniumsulfat bei Temperaturen zwischen 800 und 1250 C zusammen mit
einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff verbrannt und dabei in aus dem Verbrennungsraum austretenden
Gasen eine Sauerstoffkonzentration zwischen 1 und 10 Volumprozent eingehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ammoniumsulfat bis auf eine Korngröße zwischen 0,01 und 0,5 mm gemahlen
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniumsulfat bei
einer Temperatur /wischen 950 und 1150 C verbrannt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den aus dem Verbrennungsraum
austretenden Gasen eine O2-Konzentration
zwischen 2 und 5 Volumprozent eingehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das feinleilige Ammoniumsulfat
mit einem Luftstrom in den Verbrennungsraum emgeblasen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbrennungsraum
zugleich Schwefel verbrannt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Ammoniumsulfat
durch eine in den Vc: hrennungsraum hineinragende Lanze der Flamme zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderk.fistrom
auf cine I emperatur bis /u 200 C vorgewärmt w ird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniumsulfat
mit einer Luftmenge von 0,1 bis 0,5 N in'·1 Luftkg
Ammoniumsulfal in den Verbrennungsraum cingeblasen wird
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |