DE2333518B2 - Verfahren zur Entfernung des Ammoniaks aus Gasen - Google Patents

Verfahren zur Entfernung des Ammoniaks aus Gasen

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Description

Die Erfindung betrifft e!n Verfahren zur Entfernung des Ammoniaks aus Gasen durch :'■ uswaschen mit einer anorganischen Säure, Erhitzung des gebildeten Ammoniumsalzes bei einer Temperatur, bei der der Stickstoff und Wasserdampf als Verbrennungsprodukte anfallen, und Rückführung der Säure in den Waschkreislauf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Waschverfahren so auszugestalten, daß die für die Regenerierung der Waschflüssigkeit erforderlichen schwefeldioxidhaltigen Gase gewonnen werden können.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß als anorganische Säure Ammoniumhydrogensulfit dient, das bei der Wäsche in Ammoniumsulfit umgewandelt wird und daß die Ammoniumsulfit-Lösung durch Behandlung mit schwefeldioxidhaltigen Gasen zu Ammoniumhydrogensulfit regeneriert wird, wobei die für die Regenerierung der Waschflüssigkeit erforderlichen schwefeldioxidhaltigen Gase in der Weise gewonnen werden, daß ein Teilstrom der Ammoniumsulfit-Lösung abgezogen und unter Gewinnung von SO2
und N2 verbrannt wird.
Das britische Patent 8 29 859 betrifft ein NH3-Waschverfahren, bei dem das Ammoniak mit einer Ammoniumhydrogensulfat-Lösung ausgewaschen wird. Es ist ferner eine Regenerationsstufe vorgesehen, in der das bei der Wäsche entstandene Ammoniumsulfat in seine ursprünglichen Bestandteile, nämlich Ammoniak und Ammoniumhydrogensulfat, aufgespalten wire1 Das NHj wird zurückgewonnen, die regenerierte Waschiösung geht in den NH3-Wascher zurück.
Das Verfahren besteht also aus einer Absorptionsund einer Desorptionsstufe, in der die mit Ammoniak beladene Waschlösung durch Abspalten des NH3 in den unbeladenen Zustand zurückversetzt wird.
Eine totale Spaltung der Waschlösung und des absorbierten NHj erfolgt bei dem bekannten Verfahren nicht, d. h. neben NH3 treten keine weiteren gasförmigen Spaltprodukte auf.
Im Gegensatz dazu wird bei dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung Ammoniumhydrogensulfit als Waschiösung benutzt. Diese Lösung wäscht das Ammoniak unter Bildung von Ammoniumsulfit (NH^SOj aus. Die Regenerierung der Waschiösung erfolgt durch Verbrennung eines Teilstromes unter Gewinnung von SO2 und N2, wobei das SO2 die beladene Waschiösung zu Ammoniumhydrogen^ulfit regeneriert Die Praxis hat gezeigt, daß, wenn man einen Endwert
des Ammoniakgehaltes im gereinigten Gas von 1 bis 2 g/100 m3 anstrebt, die Konzentration des Ammoniumbisulfits in der Waschiösung bei 15 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 20 und 30 Gew.-%, liegen sollte.
Für die im Reaktor vorzunehmende Verbrennung des
Teilstroms der Ammoniumbisulfitlösung empfiehlt sich eine Aufkonzentration auf etwa 70 bis 80 Gew.-%. Diese
J5 kann durch Wasserentzug der Lösung erreicht werden, indem die Lösung mit heißen Gasen in Berührung gebracht wird. Als heiße Gase können die SCVhaltigen Verbrennungsgase dienen, bevor sie in die Regenerierstufe eingeleitet werden.
Die fühlbare Wärme der Verbrennungsgase des Reaktors, die eine Temperatur von 900 bis 10000C haben, wird zweckmäßig zunächst in einer Wärmerückgewinnungsanlage, z. B. einem Dampferhitzer, ausgenutzt. Dabei werden die Gase, die neben dem Schwefeldioxyd insbesondere Wasserdampf und Stickstoff enthalten, auf 300 bis 5000C, vorzugsweise auf 350 bis 4500C, abgekühlt und mit dieser Temperatur einer Einrichtung zur Eindickung der der Verbrennung zuzuführenden Waschiösung zugeführt.
>o Die Summe der im Ammoniakwasser, im Regenerierwascher und im Reaktor, in dem die Verbrennung erfolgt, ablaufenden Reaktionen, entspricht der Verbrennung des Ammoniaks nach folgenden Gleichungen:
NH3-Wascher:
SO2-Wascher:
Verbrennung:
2 (NH4)HSOj+2 NH3
2 (NH4J2SO3 + 2 SO, + 2H2O
2 (NH4)HSO,+ 3/2 O2 2 (NH4J2SO3
4(NH4)HSO3
Summe:
2 NH3+3/2 O2
Die Einleitung von Bisulfit in die Verbrennungseinrichtung bringt den großen Vorteil, daß saures Bisulfit in hohem Maße in Wasser löslich ist, was sich günstig auf den Verbrauch des Heizmediums auswirkt.
Das neue Verfahren hat den besonderen Vorteil, daß die Verbrennungsprodukte nicht in den Waschkreislauf zurückgeführt werden, also keine Verdünnung und Heizwertminderung des zu reinigenden Gases erfolgt.
-N2+ 3 H2O
Die Zeichnung stellt schematisch den Verfahrensgang dar:
Über die Leitung 1 tritt das zu reinigende Gas in den Ammoniakwascher 2 ein und verläßt ihn vom Ammoniak befreit über die Leitung 3. Der Ammoniakwascher ist mit geeigneten Einbauten für den Stoffaustausch, z. B. Austauschboden, ausgerüstet. Durch die Leitung 4 wird frische Ammoniumbisulfitlösung auf den
Kopf des Waschers 2 gefahren. In dieser Leitung ist auch ein Kühler 5 eingebaut, der einen Teil der im Kreislauf entstehenden Reaktionswärme an ein Kühlmittel, z. B, Wasser, abführt. Über die Stoffaustauschböden wird diese Lösung mit dem Ammoniak des Gases in Berührung gebracht, wobei Ammoniumsuifit entsteht. Aus dem Unterteil des Waschers 2 wird die Lösung über die Leitung 6, in die die Pumpe 7 eingeschaltet ist, auf den Kopf des SO2- Waschers 8 gefahren.
In diesem Wascher wird die Ammoniumsuifitlösung mit SO2-haItigen Verbrennungsabgasen, welche über die Leitung 9 unten in den Wascher 8 eingespeist werden, in Kontakt gebracht Die Verbrennungsabgase verlassen den Wascher über die Leitung 10 ins Freie. Auch dieser Wascher enthält geeignete Stoffaustauscheinrichtungen. Die am Sumpf der Kolonne ablaufende Ammoniumbisulfitlösung gelangt über die Leitung 4 und die Pumpe 10 und den Kühler 5 wieder auf den Ammoniakwasser.
Aus der Leitung 4 wird ein Teilstrom der Lösung abgezweigt, der gerade so groß ist, daß er die Produktion an Ammoniumbisulfit enthält üieser Teilstrom wird über die Leitung 12 in die Queiicheinrichtung 13 gefahren.
Diese Einrichtung besteht aus einem senkrechten Rohr, in das über mehrere Düsen die Lösung aus der Leitung 12 nach unten eingespritzt wird. In gleicher Richtung wird auch das zu quenchende, etwa 300 bis 5000C heiße Verbrennungsgas aus der Leitung 14 geführt. Das Quenchenrohr ist unten erweitert, so daß Gas und Flüssigkeit bei Temperaturen von 80 bis HO0C voneinander getrennt werden können. Aus der Erweiterung wird oben das Gas abgezogen und über die Leitung 9 in den SOrWascher 8 geführt, während die auf 80 bis 90 Gew.-% eingedickte Bisulfitlösung über die Leitung 15, in die die Pumpe 16 eingeschaltet ist, auf den Reaktor 17 gedrückt wird.
Dem Reaktor wird das Heizmedium, das auch das zu behandelnde Gas sein kann, über die Leitung 18 und die Verbrennungsluft über die Leitung 19 zugeführt Zwischen 900 und 1000°C wird das Ammoniaksalz in Stickstoff, Wasserdampf und Schwefeldioxyd umgesetzt
Das Verbrennungsabgas verläßt den Reaktor über die Leitung 20. In der Wärmerückgewinnungseinrichtung 21, die ein Abhitzekessel zur Erzeugung von Dampf und/oder ein Vorwärmer für Verbrennungsluft sein kann, werden die Verbrennungsabgase auf 300 bis 5000C, vorzugsweise auf 350 bis 4500C, abgekühlt. Die Leitung 14 bringt das abgekühlte Verbrennungsabgas auf den Quencher 13.
Das vorgeschlagene Verfahren bem tzt die Schwefelverbindung als Träger des Ammoniaks. Normalerweise ist dieser Schwefelkreis in sich geschlossen.
Durch geringe Verluste, die abhängig sind von der Ausk-jung der Anlage, z. B. Temperatur am Kopf der Absorber, Kolonnenhöhe usw., ist es notwendig, sehr geringe Mengen an Schwefelverbindungen dem Kreislaufzuzusetzen.
Zweckmäßig geschieht dies in Form von Schwefelsäure. Dieser Zusatzschwefel kann an jeder beliebigen Stelle des Kreislaufes eingegeben werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Entfernung dss Ammoniaks aus Gasen durch Auswaschen mit einer anorganischen Säure, Erhitzung des gebildeten Ammoniumsalzes bei einer Temperatur, bei der Stickstoff und Wasserdampf als Verbrennungsprodukte anfallen, und Rückführung der Säure in den Waschkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Säure Ammoniumhydrogensulfit dient, das bei der Wäsche im Ammoniumsulfit umgewandelt wird und daß die Ammoniumsulfit-Lösung durch Behandlung mit schwefeldioxidhaltigen Gasen zu Ammoniumhydrogensulfit regeneriert wird, wobei die für die Regenerierung der Waschflüssigkeit erforderlichen schwefeldioxidhaltigen Gase in der Weise gewonnen werden, daß ein Teilstrom der Ammoniumsulfit-Lösung abgezogen und unter Gewinnung*'on SO2 und N2 verbrannt wird.
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzkonzentration der Waschflüssigkeit 15 bis 40 Gew.-% beträgt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Reaktor zur Verbrennung gelangende Salzlösung durch Einleitung heißer Gase auf 70 bis 80 Gew.-% aufkonzentriert wird.
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