DE2646804C3 - Verfahren zur Gewinnung von reinem Ammoniak aus Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden Gasgemischen - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von reinem Ammoniak aus Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden Gasgemischen

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DE2646804C3
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Description

Gas befindliche Kohlendioxid enthält. Das nicht kondensierte Gas stellt weitgehend reines Ammoniak dar.
Die beschriebene Aufarbeitung der Lösungen hat den Nachteil, daß das erhaltene Ammoniak noch gewisse Restmengen an Kohlendioxid enthält, die z. B. bei der Kompression des Ammoniaks zu unerwünschten Carbamatabscheidungen in den Zwischenkühlern des Verdichters führen können und daher entfernt werden müssen. Ferner werden sich auch bei der anschließen- ig den Verflüssigung Carbamatabscheidungen bilden, die sich im Ammoniak-Tank absetzen und in Pumpen zu Störungen Anlaß geben können. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Aufarbeitung liegt darin begründet, daß konzentrierte Carbamatlösungen beim Abkühlen leicht festes Carbamat ausscheiden, was zu Verstopfungen in den Wärmeaustauschern und Rohrleitungen führen kann und daß der Energiebedarf relativ hoch ist, da zunächst Ammoniak und Kohlendioxid vollkommen desorbiert werden müssen und der bei der Gewinnung der Ammoncarbamatiösung wieder kondensierte Anteil bei der Rückführung in die Absorptionsstufe erneut vollkommen verdampft werden muß.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen zur Gewinnung von Ammoniak aus Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden Gasgemischen durch teilweise Absorption des Gasgemisches in einem Lösungsmittel unter inniger Vermischung und bei Verweilzeiten von maximal 0,1 see, anschließender Trennung des nichtabsorbierten Gasgemisches und der erhaltenen Lösung und Desorption der Ammoniak im Oberschuß enthaltenden Lösung, das die oben aufgezeigten Nachteile bei der Desorption vermeidet.
Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß in einer ersten Desorptionsstufe (13) maximal nur das im Überschuß über ein Molverhältnis von 3 Teilen Ammoniak zu 1 Teil Kohlendioxid vorhandene Ammoniak durch Erwärmen ausgetrieben und aus dem ausgetriebenen Ammoniak das mitgerissene Kohlendioxid mit freies Ammoniak enthaltenden Lösungen ausgewaschen (14) wird, daß die verbleibende Lösung aus der ersten Desorptionsstufe (13) in einer zweiten Desorptionsstufe (12) weitgehend von Ammoniak und Kohlendioxid befreit w.i-d, das ausgetriebene lösungsmittelhaltige Gas (2) zusammen mit frischem Gasgemisch (1) erneut der Absorption (7, 8) zugeführt und die aus der zweiten Desorptionsstufe (12) abgezogene Sumpflösung (10) als Lösungsmittel bei der Absorption (8) eingesetzt wird.
Als Gase, die der erfindungsgemäßen Behandlung unterzogen werden können, eignen sich grundsätzlich alle Gase, die Kohlendioxid und Ammoniak, gegebenenfalls neben anderen Bestandteilen, wie Stickstoff, Wasserstoff oder andere Inertgase enthalten. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen voll zur Geltung, wenn die Gasgemische wenigstens 5 Volumenprozent Kohlendioxid und wenigstens 10 Volumenprozent Ammoniak enthalten. Das Verfahren eignet sieh dementsprechend für die Aufarbeitung von bo Gasen, wie sie z. B. bei der Harnstoff-Synthese und insbesondere bei der Melamin-Synthese aus Harnstoff anfüllen, wobei letztere etwa 5 bis 40 Volumenprozent Kohlendioxid und 95 bis 60 Volumenprozent Ammoniak enthalten.
Als Lösungsmittel eignen sich grundsätzlich alle Lösungsmittel, die ein gutes Lösevermögen für Ammoniak haben, wie insbesondere Wasser bzw. wäßrige Lösungen, die ggf. bereits Ammoniak und Kohlendioxid als Ammoniumcarbamat bzw. -carbonat gelöst enthalten können, aber auch organische Lösungsmittel, wie insbesondere mehrwertige Alkohole, z. B. Äthylenglykol und Glycerin.
Die Temperatur, bei der die Absorption stattfindet soll zweckmäßig möglichst niedrig sein. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß um so weniger Kohlendioxid gelöst wird, je tiefer die Temperatur ist. Nach unten ist die Temperatur einerseits dadurch begrenzt, daß noch keine Feststoffe auskristallisieren und andererseits dadurch, daß es noch gelingt, das Verfahren in wirtschaftlich vertretbarem Maße durchzuführen, so daß zweckmäßig die Temperatur des Lösungsmittels beim Verlassen der Absorptionsstufe — 5° C nicht unterschreitet Andererseits wird man zweckmäßig eine obere Temperaturgrenze von 5O0C nicht überschreiten. Vorzugsweise arbeitet man in einem Temperaturbereich von 10 bis 40° C. Diese Temperaturangaben beziehen i-..h jeweils auf die Temperatur des Lösungsmittels been Verlassen der Absorptionszone
Um eine möglichst weitgehende Trennung zu erzielen, soll die durch die Absorptionsstufe umgewälzte LösiMgsmittelmenge möglichst in dem untersten Bereich gehalten werden, der durch die obengenannten Ablauftemperaturen bestimmt wird, anderenfalls man eine erhöhte Absorption des Kohlendioxids in Kauf nehmen muß.
Bei der Absorption der Gase unter Begrenzung der Verweilzeit auf maximal 0,1 see wird das Ammoniak gegenüber dem Kohlendioxid in verstärktem Maße gelöst, so daß das nicht absorbierte Gas gegenüber dem Eingangsgas an Kohlendioxid angereichert ist, während im Lösungsmittel eine Anreicherung des Ammoniaks stattfindet.
Wenn man einer solchen Absorptionsstufe eine zweite und eventuell auch eine dritte Aosorpxionsstufe nachschaltet, kann eine praktisch vollständige Absorption des Ammoniaks erreicht und ein erheblicher Teil Jes Kohlendioxids in weitgehend ammoniakfreier Form abgetrennt werden. Vorteilhaft werden bei Anwendung mehrerer Absorptionsstufen Gasgemisch und Lösungsmittel im Gegenstrom zueinander geführt
Die die Absorptionsstufe: verlassene Lösung, deren Temperatur maximal 500C, vorzugsweise 10 bis 400C, beträgt, soll ein Molverhäitnis von Ammoniak zu Kohlendioxid von mindestens 4:1 aufweisen und enthält etwa 5 bis 12 Gew.-% Ammoniak und 2 bis 6 Gew.-% Kohlendioxid.
Die Lösungen gelangen nun in eine erste Desorptionsstufe, wo das Ammoniak bei Temperaturen von 75 bi. 900C nur so weit desorbiert wird, daß das Molverhältnis Ammoniak zui Kohlendioxid nicht unter 3,0, vorzugsweise nicht unter 3,3, fällt Nach oben sollte das Molverhältnis nicht über 3,8, vorzugsweise nicht über 3,6, liegen.
Das desorbierte Ammoniak wird anschließend mit wäßrigen, freies Ammoniak enthaltenden Lösungen in ein oder mehreren Stufen gewaschen, um es von etwa mitgerissener Kohlensäure 211 befreien. 8e; der Verwendung von Ammoniakwasser kann dieses durch Auflöser eines Teiles des Produkt-Ammoniaks in Wasser hergestellt werden Man muß dabei jedoch den Nachteil von erheblichen Mengen abzuführender Lösungswärme in Kauf nehmen. Benutzt man reines Wasser zum Auswaschen des Kohlendioxids, so sinkt wegen der Verdünnung der Ammoniakpartialdruck der Lösung ab,
wodurch der [Energiebedarf des Verfahrens beträchtlich erhöht und die Ausbeute bei der Desorption abgesenkt wird. Besonders zweckmäßig wird jedoch als Waschflüssigkeit ein Teilstrom der zu desorbierenden Losung, die überschüssiges, freies Ammoniak enthält, eingesetzt. Überraschenderweise treten bei dieser Verfahrensweise keine Einbußen in der Ammoniak-Ausbeute auf. d. h. die Ausbeute an Ammoniak ist, bezogen auf die Gesamtmenge aus der Summe beider Teilströme an eingesetzter zu rlesorbiercndcr Lösung bei gleichem Kncrgiccin sat/ gleich der Ausbeute, wie sie erbalten wird, wenn die Gesamtmenge der zu desorbierenden Lösung direkt in die Dcsorptionsstufe gelangt. Im Vergleich zur Verfall rensweise, in der die gesamte zu desorbierende Lösung in die Dcsorptionsstufe gegeben und zum Auswaschen des Kohlendioxids am Kolonnenkopf Wasser oder Ammoniakwasser zugesetzt wird, ist die erfindiingsgeeine entsprechende Menge Ammoniak im Bereich von 2,3 bis 8,8 Gew.-°/o. Aus diesem Grundt muß der Ammoniak- und Kohlendioxid-Gehalt in einer zweiten Desorptionsstufe weiter erniedrigt werden. Man kann die Lösung weitgehend desorbieren, jedoch ist ein Ammoniakgehalt von bis zu 4 Gew.-% NIIi und bis zu 3 Gew.-°/n COi in der desorbierten lösung, die wiederum der Absorptionsstufe zugeführt wird, zulässig, ohne daß die Absorption hierdurch nachteilig beeinflußt wird. Die Desorption in der zweiten Stufe erfolgt bei höheren Temperaluren als in der ersten Desorptionsstufe und /war im Bereich von 87 bis 98"C. Das desorbierte, aus Ammoniak, Kohlendioxid und Lösungsmitteldämpfen bestehende Gas wird mit Frischgas vereinigt und kehrt in den Prozeß zurück.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand der Figur am Beispiel einer Anlage mit zweistufiger
uiiiui' Aiutriiswcisc aus ciicigciiM-Mcti vjttinucfi gimsiiger, weil kein zusätzliches Lösungsmittel in das S\stern gelangt und daher weniger Energie und kleinere Kolonnenabmessungen benötigt werden und nicht wie bei der Verwendung von Ammoniakwasser (bei der Herstellung aus dem Produkt-NHj) zusätzliche Lösungswärme abgeführt werden muß. Dadurch kann die Desorption in technisch einfacherer und vorteilhafterer Weise ausgeführt werden. Weil bei dieser Arbeitsweise das Verhältnis der Teilströme der zu desorbierenden Lösung auf den Kopf der Waschkolonne und auf die Desorptionskolonne überraschenderweise in weitem Bereich variiert werden kann, ohne daß sich die Ausbeuten oder die benötigten Energiemengen wesentlich ändern, kann die Kohlendioxid-Konzentration in der obersten Waschstufc κι einfacher Weise durch die richtige Wahl dieses Verhältnisses so gering gehalten werden, daß dampfdnickmäßig das im Gleichgewicht stehende Ammoniak-Gas keinen meßbaren Kohlendioxid-Anteil enthält. Die Menge der auf den Kopf der Waschstufe aufgegebenen Lösung beträgt in der Regel IO bis 30% der Menge der zu desorbierenden Lösung. Die Temperaturen in der Waschstufe betragen 35 bis 50" C. vorzugsweise 40 bis 45° C.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Auswaschen des Kohlendioxids aus dem Ammoniak in mehreren, z. B. zwei Stufen durchzuführen. In der der Desorption unmittelbar folgenden Waschstufe können bei beispielsweise zweistufiger Behandlung in Abhängigkeit von der Konzentration der zu desorbierenden Lösung höhere Temperaturen von 50 bis 80=C. vorzugsweise von 55 bis 65°C, eingehalten werden, bei Kohlendioxidkonz_-ntrationen in der Waschlösung von 4 bis 20 Gew.-%. In jedem Fall ist aber in der letzten Stufe eine Temperatur von 35 bis 50, vorzugsweise 40 bis 45° C, einzuhalten.
Bei einer zwei- oder mehrstufigen Kohlendioxid-Wäsche ist es bei gleicher Trennleistung der Kolonne energetisch besonders günstig, die der Desorption unmittelbar folgende Waschstufe adiabatisch zu betreiben.
In jedem Fall sollte der Kreislauf der Waschflüssigkeit in der letzten Waschstufe so eingestellt werden, daß der Kohlendioxidgehalt 12 Gew.-%, vorzugsweise 6 Gew.-%, bei Sättigung bezüglich des Ammoniakgehaltes bei den genannten Temperaturen von 35 bis 50cC nicht übersteigt
Die Waschlösung wird nach Passieren der einzelnen Waschstufen in die erste Desorptionsstufe geleitet
Die die erste Desorptionsstufe verlassende desorbierte Lösung enthält noch das gesamte Kohlendioxid und
'\0\Or[JllOM UMU /WCIMUHgCl' TTdSt-MC UCS (.1CMn UlCI ICM Ammoniaks näher erläutert:
Das zu trennende Gasgemisch 1, z. B. das Abgas einer Melamin-Anlage, wird nach Vermischung mit dem durch Desorption aus einer in den Prozeß zurückkehrenden dünnen Carbamatlösung gewonnenen Ammoniak-Kohlendioxid-Wasserdampf-Gemisch 2 über Leitung la in eine erste Absorptionsstufe 7 eingeführt. Das nicht absorbierte Gas gelangt in eine zweite gleichartige Absorptiu.-iisstufe 8. Aus dieser wird ein Abgas erhalten, das aus weitgehend ammoniakfreiem Kohlendioxid besteht.
Als Absorptionsmittel wird übe. die Leitung 10 eine wäßrige Lösung, die aus dem Sumpf der zweiten Desorptionsslufe 12 kommt, in die zweite Absorptionsstufe eingeführt. Eine entsprechende Menge Absorptionslösung gelangt von dieser Absorptionsstufe über Leitung 16 in die erste Absorptionsstufe 7. Die hier anfallende überwiegend Ammoniak enthaltende Lösung gelangt in den Desorptionsteil der Anlage.
Über Leitung 5 wird ein Teil der zu desorbierenden Lösung auf den Kopf der obersten COy Waschstufe 15 geführt. Der andere Teil wird in einem Wärmetauscher 17 durch die aus der zweiten Desorptionsstufe 12 in die zweite Absorptionsstufe zurückkehrende Lösung 10 aufgewärmt und über Leitung 4 auf die Desorptionsstu fe 13 aufgegeben. Der Inhalt der als Kolonne ausgebildeten Desorptionsstufe wird über den Umlaufverdampfer 19 auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt, die je nach Konzentration der zu desorbierenden Lösung im Bereich von 75 bis 900C liegt. Die desorbierten Gase, welche vorwiegend aus Ammoniak, daneben aus CO2 und Wasserdampf bestehen, gelangen über einen Zwischenboden in die untere COrWaschstufe 14 und von dort in die obere CO7-Waschstufe 15, an deren Kopf ein reines kohlendioxidfreies Ammoniak 6 anfällt das noch Wasserdampf enthält und in bekannter Weise getrocknet und durch Verdichtung verflüssigt werden kann. Der Wasseranteil wird dann zweckmäßigerweise in einem Kühler 28 kondensiert und über Leitung 27 in die Kolonne zurückgeführt Die COrKonzentration der an Ammoniak gesättigten Lösung des Waschkreislaufs der Waschstufe 15 wird durch die Menge des Teilstroms 5 der zu desorbierenden Lösung so eingestellt daß das mit der Lösung dampfdruckmäßig im Gleichgewicht befindliche Ammoniak-Gas keine meßbaren Kohlendioxid-Anteile mehr enthält Der anfallende Rücklauf geht über Leitung 25 in die untere CO2-Waschstufe 14 und von dort über Leitung 26 auf die Desorptionsstufe 13. Die Lösung der unteren COrWaschstufe 14 ist eine an
Ammoniak bei der entsprechenden Temperatur gesättigte Lösung und enthält je nach Konzentration der zu desorbierenden Lösung und zugeführter Sumpfenergie etwa 4 bis 20 Gew.-% Kohlendioxid. Die Lösungen in den Waschkreisläufen, in denen jeweils ein intensiver Stoff- und Wärmeaustausch stattfindet, werden über die Küiiivir 20 und 21 umgepumpt und gekühlt. Der in Kolonne 14 anfallende Rücklauf 26 gelangt in die Desorptionsstufe 13.
Bei adiabatischer Betriebsweise der d\iv Desorptions- ι ο stufe 13 unmittelbar folgenden Waschstufe entfällt der Kühler 20. Diese Betriebsweise ist energetisch besonders günstig, da die sonst im Kühler 20 abgeführte Wärmemenge durch den Umlaufverdampfer 19 wieder zugeführt werden müßte.
Der Sumpf der ersten Desorptionsstufe, der das gesamte in die Desorption eingebrachte Kohlendioxid enthalt, geiangi üucf Leitung 9 in einen Wärmetauscher 18, wird dort von der die zweite Desorptionsstufe 12 verlassenden Sumpflösung 10 vorgewärmt und auf den Kopf der zweiten Desorptionsstufe 12 geführt. Die Desorption der Lösung in der als Kolonne ausgebildeten Desorptionsstufe 12 erfolgt durch den Umlaufverdampfer 22 bei Temperaturen im Bereich von 87 bis 98°. Der Sumpf der Kolonne 12 gelangt über Leitung 10 in 2Ί die zweite Absorptionsstufe 8. Das aus Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf bestehende Gas geht über Leitung 2 zusammen mit dem frisch ankommenden Gas 1 in den Prozeß zurück.
üa die zu trennenden NHj-COj-Gasgemische in der » Praxis meist zusätzlich Wasserdampf enthalten und somit mehr Wasser in den Prozeß gelangt als über die Gasausgänge ausgetragen wird, kann überschüssiges Wasser in Form von Sumpflösung der zweiten Desorptionsstufe 12 über Leitung 11 ausgeschleust werden.
Die in den Beispielen genannten Mengen beziehen sich auf den stündlichen Durchsatz. Sämtliche Prozent-Angaben sind Gewichts-Prozente.
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Beispiel 1
In einer Anlage, wie sie in der Figur schematisch dargestellt ist, wird ein in der Hauptsache aus Ammoniak und Kohlendioxid bestehendes Gasgemisch eingeführt. Das Gas setzt sich zusammen aus 3177 kg «5 Ammoniak, 3776 kg Kohlendioxid und 297 kg Wasserdampf. Vor Eintritt in die erste Absorptionsstufe wird diesem Gas aus der Desorptionsstufe 12 ein Gasgemisch zugeführt, das aus 1551 kg Ammoniak, 1496 kg Kohlendioxid und 1343 kg Wasserdampf besteht Das so erhaltene Gemisch wird in der ersten Absorptionsstufe 7 mit einer Lösung in Berührung gebracht, die Ober die Leitung 16 aus der zweiten Absorptionsstufe 8 entnommen ist Die Mischdauer beträgt ca. 2/100 Sekunden. Die Lösung wird fiber den Kühler 23 in einer stündlichen Menge von 200 m3 umgepumpt Das Abgas aus der ersten Absorptionsstufe 7 geht zur weiteren Trennung in die zweite Absorptionsstufe 8. In der zweiten Absorptionsstufe wird die Absorptionslösung über den Kühler 24 in einer stündlichen Menge von ca. 200 m3 umgepumpt Auch hier wird eine Mischdauer von ca. 2/100 Sekunden eingestellt Das Abgas dieser Stufe (Leitung 1) besteht aus 3772 kg Kohlendioxid, 106 kg Ammoniak und 75 kg Wasserdampf.
Die aus der zweiten Absorptionsstiife ablaufende es Lösung gelangt, wie schon beschrieben, in die erste Absorptionsstufe. Die dort anfallende wäßrige Lösung, bestehend aus 10,1 Gew.-% Ammoniak und 4,1 Gew.-% Kohlendioxid entsprechend einem Molverhältnis von NHj zu CO2 wie 6,4 :1, wird zu einem Teil, der 1365 kg Ammoniak, 554 kg Kohlendioxid und 11 596 kg Wasser enthält, über Leitung S auf den Kopf der obersten COj-Waschstufe 15 der ersten Desorptionsstufe 13 geführt. Der andere Teil, der aus 5122 kg Ammoniak, 2077 kg Kohlendioxid und 43 493 kg Wasser besteht, wird in einem Wärmetauscher 17 durch die aus der zweiten ebenfalls als Kolonne ausgebildeten Desorptionsstufe 12 in die zweite Absorptionsstufe zurückkehrenden Lösung 10 auf 70°C aufgewärmt und über Leitung 4 auf die Desorptionsstufe 13 aufgegeben. Der Inhalt dieser als Kolonne ausgebildeten Desorptionsstufe wird über den Umlaufverdampfer 19 auf die für die Desorption erforderliche Temperatur von ca. 83°C aufgeheizt. Die Sumpflösung, die aus 3423 kg Ammoniak (5,6%), 2631 kg Kohlendioxid (4,3%) (Mol-Verhältnis NHjZi; CQ, = 337 :!)und55 076 kg Wa«?rhesiehi und die gesamte Menge des mit der Lösung eingebrachten Kohlendioxids enthält, gelangt über Leitung 9 in einen Wärmetauscher 18, wird dort von der die zweite Desorptionsstufe 12 verlassenden Sumpflösung 10 auf 93°C vorgewärmt und auf den Kopf der zweiten Desorptionsstufe 12 geführt.
Die Desorption der Lösung in der Kolonne 12 erfolgt durch den Umlaufverdampfer 22 bei ca. 98"C und schwachem Überdruck von 14 bar (absolut), der durch die Druckverluste der einzelnen Stufen der Anlage gegeben ist. Der Sumpf der Kolonne 12, der noch 33% Ammoniak und 2,0% Kohlendioxid enthält, gelangt über Leitung 10 und die Wärmetauscher 18 und 17 in die zweite Absorptionsstufe 8. Das aus Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf bestehende Gas geht, wie bereits beschrieben, über Leitung 2 zusammen mit dem frisch ankommenden Gas 1 in den Prozeß zurück.
Die Desorption in der ersten Desorptionsstufe 13 erfolgt im Abtriebsteil der Kolonne bei Normaldruck und einer Sumpf temperatur von ca. 83° C. Die desorbierten Gase, welche vorwiegend aus Ammoniak, daneben aus Kohlendioxid und Wasserdampf bestehen, gelangen über einen Zwischenboden in die untere CO2-Waschstufe 14 und werden dort in engen Kontakt mit der Waschlösung gebracht, die über den Kühler 20 mit einer stündlichen Menge von 120 m3 umgepumpt wird und nach Vereinigung mit dem Rücklauf 25 aus der oberen Waschstufe in die Kolonne zurückkehrt. Der Kühler wird so betrieben, daß die aus diesem Kolonnenteil abfließende Lösung eine Temperatur von ca. 59° C hat Die Lösung enthält ca. 16 Gew.-% NH3 und ca. 11 Gew.-% CO2. Der Rücklauf geht über Leitung 26 in die Desorptionsstufe 13 zurück. Das die untere COrWaschstufe verlassende Gas wird über einen weiteren Zwischenboden der oberen COrWaschstufe 15 zugeführt und dort in engen Kontakt mit der Waschiösung gebracht, die ebenfalls mit einer stündlichen Menge von 120 m3 über den Kühler 21 umgepumpt wird. Der Kühler 21 wird so betrieben, das das Ammoniak-Gas am Kopf der Kolonne eine Temperatur von ca. 42° C aufweist Der anfallende Rücklauf besteht hauptsächlich aus der Menge der zu desorbierenden Lösung, die am Kopf der COVWaschstufe 15 aufgegeben wird, und zusätzlich aus geringen Mengen an kondensiertem Wasser mit gelöstem NH3 und CO2. Er wird über Leitung 25 in den Lösungskreislauf der unteres COrWaschstufe 14 geführt Die aus dem Kolonnenteil 15 abfließende Lösung ist eine an "Ammoniak gesättigte Lösung und enthält ca. 22% NH3 und ca. 5% CO2. Am Kopf der Kolonne wird über
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Leitung 6 ein Gas abgezogen, das aus 3366 kg Ammoniak und 249 kg Wasserdampf besteht und kohlendioxidfrei ist.
Die über die Leitung 6 am Kopf der Kolonne ausgetragene Wassermenge wird mit Hilfe eines Kühlers 28, z. B. eines Zwischenkühlers einer Ammoniak-Verdichtungsanlage über Leitung 27 teilweise auf die Kolonne IS zurückgeführt. Die Lösung 27 besteht bei 6 bar und 40° C aus 234 kg Wasser und 302 kg darin gelösten Ammoniaks. Das den Kühler 28 verlassende NH3-GaS enthält somit nur noch 0,5% Wasserdampf und besteht aus 3064 kg Ammoniak und 15 kg Wasser.
Beispiel 2
Eine Anlage, wie sie in der Figur schematisch dargestellt ist, wird wie in Beispiel I beschrieben betrieben, jedoch mit folgenden Abänderungen:
Die Desorption in üci cisici! als Kolonne ausgebildeten Desorptionsstufe 13 erfolgt bei einer Sumpftempe- sparnis von 10% im Vergleich zu Beispiel 1.
ratur von ca. 82°C. Die untere CO2-Waschstufe 14 wird adiabatisch betrieben, so daß der Kühler 20 entfällt. Die aus diesem Kolonnenteil abfließende Lösung, die über Leitung 26 als Rücklauf auf die Desorptionsstufe 13 zurückgeht, enthält ca. 16% NH3 und ca. 9% CO2 bei ca. 60° C. Das die untere COj-Waschstufe verlassende Gas gelangt, wie in Beispiel 1 beschrieben, in die obere CO2-Waschstufe 15. Der Kühler 21 wird ebenfalls wie in Beispiel 1 beschrieben betrieben. Die aus dem Kolonnenteil IS abfließende Lösung enthält jedoch ca. 22% NHi und ca. 4% CO2. Die Sumpflösung, die aus der ersten Desorptionsstufe 13 über Leitung 9 in die zweite Desorptionsstufe 12 gelangt, enthält 5,9% NH3 und 4,3%CO2(MolverhältnisNH3ZuCO2 = 3,55 :1).
Die Desorption in der zweiten Desorptionsstufe 1? erfolgt wie in Beispiel I beschrieben und führt zu einer Sumpfkonzentration von 3,3% NH3 und 2,0% CO2.
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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Gewinnung von Ammoniak aus Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden Gasgemischen durch teilweise Absorption des Gasgemisches in einem Lösungsmittel unter inniger Vermischung und bei Verweilzeiten von maximal 0,1 Sekunden, anschließender Trennung des nichtabsorbierten Gasgemisches und der erhaltenen Lösung und Desorption der Ammoniak im Oberschuß enthaltenden Lösung durch Erhitzen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Desorptionsstufe (13) maximal nur das im Oberschuß über ein Molverhältnis von 3 Teilen Ammoniak zu i Teil Kohlendioxid vorhandene Ammoniak durch Erwärmen ausgetrieben und aus dem ausgetriebenen Ammoniak das mitgerissene Kohlendioxid mit freies Ammoniak enthaltenden Lösungen ausgewaschen
(14) wird, daß die verbleibende Lösung aus der ersten Desorptionsstufe (13) in einer zweiten Desorptionsstufe (12) weitgehend von Ammoniak und Kohlendioxid befreit wird, das ausgetriebene Iösungsmittelhaltige Gas (2) zusammen mit frischem Gasgemisch (1) erneut der Absorption (7, 8) zugeführt und die aus der zweiten Desorptionsstufe (12) abgezogene Sumpflösung (10) als Lösungsmittel bei der Absorption (8) eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teilstrom (4) der zu desorbiertijden Lösung direkt in die Desorptionsstufe (13) eingeführt wird up/, der restliche Teilstrom (5) zum Auswaschen des in der ersten Desorptionsstufe (13) mit dem Amnr-niak ausgetriebenen Kohlendioxids eingesetzt wird, bevor er der Desorptionsstufe (13) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Desorptionsstufe (13) bei Temperaturen von 75 bis 900C betrieben wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Desorptionsstufe (12) bei Temperaturen von 87 bis 98°C betrieben wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der zweiten Desorptionsstufe (12) abfließende Sumpflösung (10) noch einen Restgehalt von bis zu 4 Gew.-% Ammoniak aufweist
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auswaschen des Kohlendioxids bei Temperaturen von 35 bis 50° C vornimmt.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auswaschen des Kohlendioxids aus den in der ersten Desorptionsstufe (13) ausgetriebenen Ammoniak in mindestens zwei Stufen (14,15) durchführt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der der Desorptionsstufe (13) unmittelbar folgenden Wasehstufe (14) eine Temperatur von 50 bis 800C und in der letzten Wasehstufe
(15) eine Temperatur von 35 bis 50°C eingehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der Desorptionsstufe (13) unmiltrlbar folgende Wasehstufe (14) adiabatisch betrieben wird.
Bei der Synthese von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxid und bei der Synthese von Melamin aus Harnstoff falien Ammoniak und Kohlendioxid enthaltende Gasgemische an, die zur Ausnutzung des Ammoniaks, welches der wertbestimmende Bestandteil ist, einer erneuten Verwendung zugeführt werden müssen. Diese Verwendung kann z. B. in einer Rückführung des Ammoniak/Kohlendioxid-Gemisches in die Harnstoff-Synthese bestehen. Hierzu wird das Gasgemisch in Wasser absorbiert und die so gewonnene Carbamatlösung in den Harnstoff-Reaktor 2ingeführt Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß das zusätzlich eingebrachte Wasser den Umsetzungsgrad im Harnstoff-Reaktor vermindert.
Eine andere Möglichkeit zur Verwendung des Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden Gases besteht in der Umsetzung des Ammoniaks mit Säuren oder sauren Lösungen unter Gewinnung von Ammoniumsalzen. Eine solche Arbeitsweise ist technisch relativ leicht durchzuführen, führt aber zu einer zwangsweisen Kopplung zwischen der Salzerzeugung und dem Verfahren, bei welchem das Gasgemisch anfällt
Um von einer solchen Kopplung frei zu bleiben, ist es erstrebenswert, das Ammoniak aus dem Gasgemisch abzutrennen und in reiner, vorzugsweise flüssiger Form zu gewinnen, so dßQ es in üblicher Weise gelagert und zu beliebigen Zwecken wieder eingesetzt werden kann.
Ein Verfahren, das das Ziel einer vollständigen Trennung anstrebt, ist in der deutschen Auslegeschrift 15 92 349 beschrieben. Dieses Verfahren wird so durchgeführt, daß aus dem Gasgemisch zunächst mittels einer ammoniakreichen Ammoncarbonat-Lösung Kohlendioxid absorbiert wird, daß die erhaltene Lösung anschließend bei Atmosphärendruck so weit wie möglich in an sich bekannter Weise unter fraktionierter Desorption in der Wärme von gelöstem Ammoniak befreit und das Ammoniakgas aufgefangen wird, worauf nach an sich bekannter Methode in einer anderen Kolonne aus der verbleibenden, konstant siedenden Ammoncarbonat-Lösung durch Destillation unter erhöhtem Druck und unter Aufgabe einer geringen Menge Wasser am Kopf der Druckkolonne reine Kohlensäure abgetrennt und aufgefangen wird, wobei der aus einer ammoniakreichen Ammoncarbonat-Lö sung bestehende Rückstand in die Kohlendioxid-Ab sorption zurückgeführt wird.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß für die Trennung des Gises in seine Bestandteile erhebliche Energiemengen bei relativ hohen Temperaturen benö tigt werden, da die Abtrennung des Kohlendioxids unter Druck bei 120 bis 170° C durchgeführt werden muß.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wird gemäß dem in der DE-OS 23 17 603 beschriebenen Verfahren ein Ammoniak und Kohlendioxid enthaltendes Gasgemisch in einer Absorptionszone innig mit einem Lösungsmittel unter Einhaltung von Verweilzeiten von maximal 0,1 see vermischt und anschließend nichtabsorbiertes Gasgemisch und Lösungsmittel voneinander getrennt Hierbei erhält man eine Lösung in der das Ammoniak
so gegenüber dem Kohlendioxid angereichert ist. Die Aufarbeitung dieser Lösungen erfolgt in der Weise, daß man zunächst das gesamte bei der Absorption von dem Lösungsmittel aufgenommene Ammoniak und Kohlendioxid wieder desorbiert und das erhaltene Gasgemisch
ft'i aus Kohlendioxid, Ammoniak und Lösungsmitteldampf abkühlt. Durch Kondensation des Lösungsmitteldampfes erhält man eine konzentrierte Lösung von Ammoniumcarbamat, die das gesamte im desorbierten
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