DE219771C

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

JVr 219771 KLASSE 26 d. GRUPPE

WALTHER FELD in ZEHLENDORF b. BERLIN.

Verfahren zur getrennten Abscheidung von Teerprodukten, Wasser und Ammoniak aus Gasen.

Zusatz zum Patente 219310 vom 6. März 1906.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Dezember 1906 ab. Längste Dauer: 5. März 1921.

Bei der Weiterausbildung des Verfahrens des Hauptpatents hat es sich gezeigt, daß man die Trennung der einzelnen Gasbestandteile voneinander und besonders die Zerlegung des Teeres in verschiedene Teerprodukte, wie Pech, Schweröle, Mittelöle und Leichtöle, dadurch vornehmen kann, daß man die Behandlung des Gases mit dem auszuscheidenden Bestandteile bei einer Temperatur vornimmt, welche oberhalb des Taupunktes des Gases für den nächst niedriger siedenden Teerbestandteil liegt.

Ferner hat es sich gezeigt, daß man den zur fraktionierten Abscheidung notwendigen Tem-

^f peraturabfall ohne Oberflächenkühlung am

i5^! besten dadurch hervorruft, daß man einen gewissen Teil derjenigen Gasbestandteile in das ■ Gas zurückführt, welche einen niedrigeren Siedepunkt haben als der auszuscheidende Be-/ standteil. Infolge der Einwirkung des heißen Gases wird dieser Bestandteil wieder in Dampfform übergeführt, und durch diese Verdampfung erfährt das Gas eine gewisse Abkühlung, deren Höhe von der Menge des zugeführten, zu destillierenden Gasbestandteiles abhängt. Man hat es dadurch in der Hand, den Temperaturabfall den jeweiligen Verhältnissen gemäß genau zu regeln. Vorausgesetzt ist, daß man höchstens so viel des zu destillierenden Gasbestandteiles in das' heiße Gas zurückführt, wie erforderlich ist, um das Gas mit diesem Bestandteil selbst zu sättigen. Andernfalls würde ein gewisser Teil des letzteren nicht verdampft werden und sich dem auszuscheidenden Bestandteile beimischen.

Bei der Ausführung des Verfahrens kann man folgendermaßen verfahren.--Es sei angenommen, das zu reinigende Gas enthalte 120 g Teer pro Kubikzentimeter. Dieser Teer bestehe aus 15 g festem Kohlenstoff und Asche, 45 g Teerölen mit einem Siedepunkt über 300 ° und etwa 60 g Teerölen mit einem Siedepunkt unter 300 °, .'. darunter etwa 12 g Naphthalin. Bei dieser Zusammensetzung liegt nach angestellten Ermittlungen der Taupunkt des Gases für die Teeröle mit einem Siedepunkt unter 300 ° nahe unter etwa 160^c C, d. h. man kann das Gas auf etwa 160 ° abkühlen, ohne daß sich Teeröle mit einem niedrigeren Siedepunkt als 300° abscheiden. Behandelt man dieses Gas bei einer über 160^c liegenden Temperatur mit go heißem Pech, dessen niedrigster Siedepunkt bei etwa 300 ° liegt, so wird der feste Kohlenstoff (Ruß) zusammen mit solchen Teer ölen ausgeschieden, welche einen Siedepunkt über 300 ° haben. Von diesen hochsiedenden Teerölen bleibt nur eine solche Menge im Gas zurück, welche der Verdampfungstension dieser öle bei 160 ° entspricht.

Das aus den Vorlagen kommende Gas wird durch Isolierung der Vorlagen und der Rohrleitungen möglichst vor Abkühlung unter 160 ° geschützt und tritt in den ersten Wäscher, den

Pechscheider ein. Um örtliche Abkühlungen in den Rohrleitungen zu vermeiden, kann man dem Gase bei seinem Durchgang durch die Rohrleitung eine rotierende Bewegung geben, indem man in der Leitung einen rotierenden Konus oder sonst eine rotierende mechanische Vorrichtung anbringt. Zweckmäßig ist es auch, die Rohrleitung so zu legen, daß der Eintritt in ,den Wäscher deren tiefste Stelle ist, damit

ίο alles in den Vorlagen und Rohrleitungen erhaltene Kondensat in den Wäscher läuft. Als Wäscher eignet sich am besten der in den Patentschriften 188636 und 218991 beschriebene. Es ist zunächst gleichgültig, mit welcher höchsten Temperatur das Gas in den Wäscher eintritt. Tritt es mit 160° in denselben ein, so scheidet sich nur Pech ab, das zu etwa einem Viertel aus Kohlenstoff und zu drei Vierteln aus Teerölen besteht, deren niedrigster Siedepunkt bei 300 ° liegt. Ist die Temperatur wesentlich höher, so erhält man ein Pech, welches reicher an Kohlenstoff und ärmer an Teerölen ist, deren niedrigster Siedepunkt entsprechend hoch.über 300° liegt. Wünscht man indessen ein Pech mit dem angegebenen niedrigsten Siedepunkt von 300 ° zu erhalten, so muß man dafür Sorge tragen, die Temperatur im Wäscher auf im Mittel 160 ° zu erniedrigen. Zu diesem Zweck verwendet man einen Teil des aus dem zweiten Wäscher, dem Schwerölscheider, kommenden Öles. Dieses öl enthält, wie unten noch dargetan wird, auch Teeröle mit Siedepunkten unter 300°. Führt man dieses Öl in den Pechscheider ein, so werden durch das heiße Gas diejenigen öle verdampft, welche einen niedrigeren Siedepunkt als 300° haben, und zwar so viel, daß das Gas mit diesen Ölen gesättigt wird. Durch diese Verdampfung wird die Temperatur des Gases erniedrigt. Diejenigen Bestandteile.des als Kühlmittel verwendeten Öles, welche einen Siedepunkt von 300° und darüber haben, werden nicht verdampft und bleiben in dem Pechscheider zurück; die Ausbeute an Pech wird dadurch gesteigert. Durch Regeln des Zulaufes des Kühlöles läßt sich die Temperatur des Gases derart einstellen, daß ein Pech beliebiger Zusammensetzung erhalten werden kann. Wenn in den Vorlagen oder infolge ungeeigneter Anlage der Zuführungsrohrleitung zu den Wäschern sich durch lokale Abkühlung wasserfreier oder wasserhaltiger Teer von niedrigerem Siedepunkt abscheiden sollte, so kann man auch diesen auf den Pechscheider aufpumpen und durch die Eigenwärme des Gases die öle bzw. das Wasser verdampfen und das Pech aus diesem Teer abscheiden. Sollte die Temperatur des Gases dazu nicht ausreichen, so kann man den Pechscheider, wie auch die anderen Wäscher, mit künstlicher (direkter oder indirekter) Heizung versehen.
Das bei dem obigen Beispiel mit etwa 160 ° aus dem Pechscheider austretende Gas enthält alle Teeröle, welche einen niedrigeren Siedepunkt als 300 ° haben, und außerdem so viel öle von höherem Siedepunkt, als der Verdampfungstension dieser öle bei 160 ° entspricht. Dieses Gas tritt in den zweiten Wäscher, den Schwerölscheider, ein. In diesem läßt man einen weiteren Temperaturabfall eintreten, je nach der Qualität des gewünschten Öles. Schaltet man mehrere Teerölscheider hintereinander, so erhält man für jeden Temperaturabfall eine entsprechende Teerölfraktion. In der folgenden Beschreibung ist angenommen, daß man nur eine Teerölfraktion zwischen 160 ° bis etwa 100^c wünscht. Je nach der Menge der im Gase enthaltenen Öle und je nach deren Verdampfungstension werden bei der angegebenen Gaszusammensetzung in diesem Wäscher öle ausgeschieden, welche einen Siedepunkt von 300 ° bis herunter zu etwa 180 ° haben. Es bleiben die niedriger siedenden Öle im Gas, da deren Gesamtmenge so gering ist, daß das Gas bei 100 ° nicht mit denselben gesättigt ist. Gleichzeitig bleiben so viel der Öle mit einem Siedepunkt über 180 ° im Gase, als deren Verdampfungstension bei der entsprechenden Gas_: temperatur entspricht. Das abgeschiedene öl enthält aber außer den Ölen mit etwa 180 bis 300 ° Siedepunkt auch Öle mit einem Siedepunkt von über 300 °, und zwar diejenige Menge, welche sich entsprechend der niedrigeren Verdampfungstension dieser öle bei dem Temperaturabfall auf 300 von 160° abgeschieden hat. Wenn man diese aus dem Teerölscheider kornmenden Öle ganz oder teilweise in den Pechscheider zurückführt, findet eine weitere Scheidung der verschiedenen Öle statt; diejenigen mit Siedepunkten über 300 ° bleiben im Pech, die mit niedrigeren Siedepunkten verdampfen und reichern das Gas daran an, so daß die Abscheidung im Schwerölscheider entsprechend größer wird. Den in diesem Teerölscheider notwendigen Temperaturabfall erzeugt man ebenso wie im Pechabscheider, indem man die im weiteren Verlauf der Gasreinigung gewonnenen Teeröle mit niedrigerem Siedepunkt in den Teerölscheider zurückführt. Die Scheidung der Teeröle in höher siedende durch Verdampfung der niedrig siedenden unter no gleichzeitiger Abkühlung des Gases vollzieht sich ähnlich, wie dies für den Vorgang im Pechscheider beschrieben ist.

Die Gase treten nunmehr mit einer Temperatur von etwa 100° in den Wasserabscheider ein. In diesem Wäscher vollzieht sich die Wasserabscheidung nach dem im Hauptpatent beschriebenen Verfahren; das Wasser verläßt., den Wäscher heiß und frei von Teer und Am- i moniak. Statt der Aufstellung eines Kühlers {120 hinter dem Wasserabscheider, wie dies im Haupt- j patent vorgesehen ist, kann man auch direkt ;.

Claims

S in den Wasserscheider so viel Frischwasser einführen, wie nötig ist, um das Gas auf etwa 30 ΐ bis 40 ° abzukühlen, wobei das ausgeschiedene Wasser zusammen mit dem Einlaufwasser erhitzt wird. Man kann, um Wasser zu sparen, . einen Teil dieses ablaufenden heißen Kondenswassers kühlen und statt Frischwasser zur Innenkühlung des Gases benutzen. Es genügt, den dazu nötigen Teil des Wassers auf die Te'mperatur abzukühlen, welche das Gas beim Austritt aus dem Wäscher haben soll, d. h. etwa 30 bis 40 °. In dem Wasserscheider scheidet sich ein Teil·derjenigen Teeröle ab, welche in dem Teerölscheider, entsprechend' der Verdampfungstension dieser Öle bei 100 °, in dem Gase zurückgeblieben sind. Dies sind im vorliegenden Falle hauptsächlich Öle mit einem Siedepunkt von etwa 150 bis 200 ° und ein geringer Anteil von Ölen mit höherem Siedepunkt. Diese Öle werden von dem Wasser getrennt und ganz oder teilweise in dem Schwerölscheider zur Kühlung verwendet bzw. teilweise zur Destillation gebracht. Arbeitet man derart, daß das Gas den Wasserscheider mit 400C. verläßt, so befindet sich bei der angegebenen Gaszusammensetzung das Naphthalin teils in dem Produkt des Sehwerölscheiders, teils in demjenigen des Wasserscheiders und teils noch im Gase. Bei einem Naphthalingehalt von 12 g im Kubikmeter Gas liegt nach den angestellten Ermittlungen der Taupunkt des Gases für reines Naphthalin entsprechend dessen Verdampfungstension etwa bei 320C. Tatsächlich ist.aber bei der beschriebenen Ärbeitsweise der Naphthalingehalt geringer, da die ausgeschiedenen öle ein gewisses Lösungsvermögen für Naphthalin haben. Die Verdampfungstension dieser Naphthalinlösungen ist wesentlich geringer als diejenige des reinen Naphthalins. Der Gehalt an Naphthalin hängt daher im wesentlichen von der Natur der ausgeschiedenen Teeröle ab. Die im Wasserscheider abgeschiedenen Teeröle können ihr Lösungsvermögen auf das Naphthalin nicht voll zur GeI-tung bringen, da sie zum Teil mit dem Wasser emulgiert sind, wodurch das Lösungsvermögen der öle beeinträchtigt wird. Es kann deshalb erforderlich sein, vor oder nach der Ammoniakwäsche eine Beseitigung des Naphthalins vorzunehmen. Diese erfolgt am zweckmäßigsten . durch Waschen mit Teer oder auch mit Teerölen. Nimmt man die Auswaschung des Ammoniaks vor der Naphthalinreinigung vor, so ist es wegen der Reinheit der Ammoniakprodukte zweckmäßig, die Ammoniakwäsche bei einer solchen Temperatur durchzuführen, welche etwas höher liegt als die Temperatur der aus dem Wasserscheider austretenden Gase. Wenn die Gase z. B. mit einer Temperatur von 30 ° den Wasserscheider verlassen, so sind sie entsprechend der Verdampfungstension der bereits abgeschiedenen Öle mit diesen Ölen gesättigt. Kühlen sich die Gase demnach in dem Ammoniakwäscher unter diese Temperatur ab, so muß auch gleichzeitig eine, wenn auch geringe, Ölabscheidung eintreten, entsprechend der bei der niedrigsten Temperatür verringerten Verdampfungstension. Hält man die Gase indessen auf der Austrittstemperatur, oder nimmt man die Auswaschung des Ammoniaks bei einer um einige Grad höheren Temperatur vor, so scheiden sich keine Teeröle aus, und die gewonnenen Ammoniakverbindungen sind fast frei von öligen Bestandteilen. Die Auswaschung des Ammoniaks geschieht am besten durch Salzlösungen, eventuell zusammen mit dem Cyan, ζ. B. nach der Patentschrift 151820.. Man kann auch das Ammoniak mit Säuren oder mit Wasser auswaschen. Da die Hauptmenge des Destillationswassers im Wasserabscheider entfernt ist, so erhält man sehr konzentrierte Ammoniaklaugen. Um die zur Ammoniakauswaschung zweckmäßige Temperatursteigerung zu erzielen, kann man entweder das Gas vor dem Eintritt in den Ammoniakwäscher um einige Grad anwärmen oder die Ammoniakwaschflüssigkeit mit einer solchen Temperatur anwenden, welche etwas höher ist als die Gastemperatur. Pa ten τ -Ansprüche:

1. Verfahren zur getrennten Abscheidung von Teerprodukten, Wasser und Ammoniak aus Gasen nach Patent 219310, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Zweck der Zerlegung des Teeres in Pech und Teeröle die Gase mit bereits ausgeschiedenem oder in Ausscheidung begriffenem Pech bei einer Temperatur behandelt, welche oberhalb des Taupunktes derjenigen Teeröle liegt, welche einen niedrigeren Siedepunkt haben, als der niedrigste Siedepunkt des Peches betragen soll, worauf man das Gas zur Abscheidung der Schweröle, der Mittelöle, der Leichtöle und des Wassers fraktioniert so weit abkühlt, daß das Gas bei jeder Fraktion eine Temperatur behält, welche oberhalb des Taupunktes des nächst niedrig siedenden Bestandteiles bleibt, welcher nicht in den abzuscheidenden Bestandteil übergehen soll.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die zur jeweiligen fraktionierten Abscheidung notwendige Temperaturerniedrigung des Gases dadurch hervorruft, daß man so viel der nächst niedriger siedenden Fraktion oder Fraktionen in das Gas einführt, wie erforderlich ist, um beim Verdampfen dem Gase Wärme zu entziehen, ohne den Taupunkt der nächst niedriger siedenden Fraktion zu erreichen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die zur

fraktionierten Abscheidung der Teerbestandteile nötige Temperaturerniedrigung dadurch hervorruft, daß man wasserfreien oder wasserhaltigen Teer in solcher Menge in das Gas einführt, um die Temperatur auf den gewünschten Grad zu erniedrigen und gleichzeitig den Teer unter Verdampfung eines Teiles derJTeeröle bzw. des Wassers in Pech und Teeröle zu zerlegen und letztere eventuät"ZTisämfnen mit dem Wasser wieder in das Gas zurückzuführen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wasserabscheidung unter Einführung einer solchen Menge. Wasser in das Gas und bei einer solchen Gastemperatur vornimmt, daß das Gas einerseits auf die zur Ammoniakauswaschung erwünschte Temperatur abgekühlt wird, und das Wasser andererseits heiß den Wasserabscheider verläßt, wobei man die dem Temperaturabfall entsprechend ausgeschiedenen Teeröle gemeinsam mit dem Wasser auffängt und über dem W^rasser ablaufen läßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Abscheidung des Peches, der Teeröle und des Wassers die Abscheidung des Ammoniaks bei einer Temperatur vornimmt, welche etwas höher ist als die Austrittstemperatur der Gase aus dem vorhergehenden Wäscher, zum Zweck, die Ausscheidung von ölartigen Bestandteilen bei der Ammoniakwäsche aus dem Gase zu vermeiden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasen zur Vermeidung von örtlicher Abkühlung in der Rohrleitung vor Eintritt in den Pechscheider eine rotierende Bewegung gibt. '