DE2705280C2

DE2705280C2 - Verfahren zum Abtreiben von Ammoniak aus ammoniakhaltigen Lösungen

Info

Publication number: DE2705280C2
Application number: DE19772705280
Authority: DE
Inventors: Egon Haese; Rolf Dipl.-Chem. Dr. 4630 Bochum Willms
Original assignee: Dr C Otto & Comp 4630 Bochum De GmbH
Current assignee: Dr C Otto & Comp 4630 Bochum De GmbH
Priority date: 1977-02-09
Filing date: 1977-02-09
Publication date: 1982-05-13
Also published as: BE859328A; DE2705280A1; LU79031A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtreiben von Ammoniak aus ammoniakhaltigen Lösungen, die in einer Abtreiberkolonne mit Kalkmilch behandelt werden und aus denen das Ammoniak mit heißem Gas, Dämpfen oder Brücken ausgetrieben wird, während der den Kalkschlamm, Calciumsulfat, unverbrauchtes Hydroxid, Calciumcarbonat und andere Calciumverbindungen enthaltende Bodenablauf aus der Abtreiberkolonne abgezogen und einer Trennvorrichtung zugeleitet wird, in der sich ein pumpfähiger Schlamm von einer klaren Flüssigkeit trennt.

Kokereiwässer enthalten neben anderen Stoffen u. a. freies und gebundes Ammoniak. Zur vollständigen Rückgewinnung des Ammoniaks gehört es seit Jahren zum Stand der Technik, diese Wässer zweistufig zu behandeln. In der Regel wird so verfahren, daß in einer ersten Abtreiberstufe das vorgewärmte Kokereiwasser mit Dampf oder den Brüden der zweiten Kolonne behandelt wird, Die Kokereiwässer treten dabei oben in eine Kolonne ein, durchlaufen eine Anzahl von Austauschböden, wahrend der Dampf oder die Brüden der zweiten Kolonne von unten eingefahren werden. Auf diese Weise werden das freie Ammoniak und sonstige nicht gebundene Komponenten ausgetrieben. Zum Abtrieb des gebundenen Ammoniaks wird dem Ablauf aus der ersten Abtreiberkolonne in der Regel Kalkmilch oder Natronlauge zugesetzt Durch Substitution des Ammoniaks durch Calcium wird das Ammoniak freigesetzt und kann wie in der ersten Kolonne mit Wasserdampf ausgetrieben werden. Der Bodenablauf der Kalkkolonne enthält den Kalkschlamm, Calciumsulfat, unverbrauchtes Hydroxid, Calciumcarbonat und andere Calciumverbindungen. In nachgeschalteten Absetzbehältern wird der Schlamm abgeschieden und nach Trocknung in Deponien eingelagert, ohne wieder verwendet zu werden.

Bei Abwässern, die kein freies Ammoniak, sondern nur gebundenes enthalten, kann einstufig gearbeitet werden. Die Kalkzugabe erfolgt dann am Kopf der Kolonne. Die Verarbeitung des anfallenden KaIk-

-5 Schlammes erfolgt dann wie vorher beschrieben.

Mit den neuerdings gegebenen Auflagen des Umweltschutzes wird die Deponie von Kalkschlamm immer problematischer und teurer. Der Austausch von Calcium durch Natrium bringt keine Lösung, weil dadurch die

Salzfracht der Abwässer wesentlich erhöht wird.

Aus der DE-AS 12 44 747 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Ammoniak aus industriellen Abwässern bekannt, bei dem zunächst das freie Ammoniak abgetrieben und anschließend das gebundene Ammo niak durch Zugabe von Kalk außerhalb der Abtreiber kolonne in Freiheit gesetzt und abgetrieben wird. Die Abtrennung des nicht umgesetzten Kalkes und anderer Feststoffe erfolgt dabei in Absetztanks, wobei die Feststoffe als Schlamm abgezogen werden. Dies ist auch beim Betrieb der aus der DE-PS 15 770 bekannten

Vorrichtung zu^r Zersetzung von Ammoniaksalzen

durch überschüssigen Kalk und zum Abtreiben des freigewordenen Ammoniaks mittels Dampf der Fall.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, die

darin besteht, sowohl eine Deponie des Kalkschlammes als auch eine zusätzliche Belastung der Abwässer zu vermeiden, wird bei den vorstehend erwähnten bekannten Verfahren weder gelöst, noch angesprochen.

Demgegenüber sieht die Erfindung ausgehend von

•40 einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vor, daß der aus der Trennvorrichtung abgezogene, pumpfähige Schlamm in einer Brennkammer unter Zufuhr von Heizgas und Luft bei einer Temperatur von 600 bis 1200° C, vorzugsweise 800 bis 1000° C, reduzierend verbrannt wird, worauf die entstandenen Verbrennungsgase sowie die bei der Verbrennung entstandenen, Calciumoxid enthaltenden Stäube in eine Tauchkammer mit einer wäßrigen Flüssigkeit eingeleitet werden. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung erge ben sich aus den Patentansprüchen 2 und 3.

Der technische Fortschritt gegenüber den bekannten Verfahren ist darin zu sehen, daß es gelingt, eine Deponie des Kalkschlammes sowie eine zusätzliche Belastung der Umwelt zu vermeiden.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. I eine schematische Darstellung des' Verfahrens zur Behandlung von Kokereiwasser und

F i g. 2 ein Verfahren zur Behandlung von Wässern,

μ die nur gebundenes Ammoniak, z. B. Ammoniumsulfat, enthalten,

Gemäß Fig. I wird das zu behandelnde Kokereiwasser Ober die Leitung 1 aiuf den Kopf des Oberteils 2 der Abtreiberkolonne gegeben. Die aus dem Unterteil 3 der

A3 Kolonne aufsteigenden Brüden 4, die auch das in der unteren Kolonne abgetriebene Ammoniak enthalten, werden über Austauschböden mit dem Kokereiwasser in innige Berührung gebracht. Am Kopf der Kolonne

wird über die Leitung 5 das so gewonnene Ammoniak zusammen mit den Brüden abgezogen. Das vorbehandelte Wasser gelangt über die Leitung 6 in die Tauchkammer 7.

Das vom Ammoniak und anderen Komponenten befreite Abwasser wird über die Leitung 12 in einen Trennbehälter 13 gefahren. Die oben ablaufende klare Flüssigkeit wird über die Leitung 14 abgezogen und gegebenenfalls weiteren Verarbeitungen zugeführt, während üb?r die Leitung 15 der Kalkschlamm in pumpfähiger Konzentration über die Pumpe 16 und die Leitung 17 der Brennkammer 18 zugeführt wird. Ober die Leitung 19 wird das erforderliche Heizgas und über die Leitung 20 die Verbrennungsluft in die Brennkammer eingeleitet Der Brenner 21 erzeugt ein heißes Rauchgas, in das der Schlamm fein verteilt eingedüst wird. Die Umsetzung erfolgt zwischen 600 und 1200, vorzugsweise 800 und 1000⁰C Dabei werden die Calciumkomponenten in Calciumoxid und die Schwefelkomponenten in Schwefelwasserstoff umgesetzt Bei diesem Vorgang werden auch an Kalk absorbierte organische Bestandteile, beispielsweise Teere, Phenole und dergleichen, vergast oder verbrannt

Die entstehenden heißen Verbrennungsgase werden in der Tauchkammer 7 mit dem Ablauf des Oberteiles 2 der Abtreiberkolonne in Berührung gebracht Die Tauchkammer ist gleichzeitig Reaktionsbehälter, in dem die Substitution des Ammoniaks durch Calcium erfolgt. Das flüssige Reaktionsgemisch wird aus der Tauchkammer 7 über die Leitung 8, die Pumpe 9 und die Leitung 10 auf den Kopf des Unterteils 3 der Abtreiberkolonne gefahren. Die sich in der Tauchkammer bildenden Brüden werden über die Leitung 11 abgezogen und von unten in den Unterteil 3 der Abtreiberkolonne eingeleitet, der ebenfalls mit Austauschboden oder entsprechend anderen Elemente ausgerüstet ist Durch die innige Berührung der beiden Medien, nämlich der Brüden und des Reaktionsgemisches, wird das freigesetzte, noch im Reaktionsgemisch enthaltene Ammoniak ausgetrieben und gelangt durch die zwischen dem Oberteil inid dem Unterteil der Kolonne befindliche Öffnung in den Oberteil 2 der Abtreiberkolonne.

Auf F i g. 2 ist die Anwendung des Verfahrens zur Behandlung von Wässern beschrieben, die nur gebundenes Ammoniak, z. B. Ammoniumsulfat, enthalten. Dabei ist mit einem höheren Schwefelwasserstoffanfall bei der reduzierenden Verbrennung zu rechnen.

Das zu behandelnde Wasser wird über die Leitung 1 in einem Wärmeaustauscher 22 indirekt durch die heißen Brüden, die aus der Tauchkammer abgezogen werden, vorgewärmt und gelangt über die Leitungen 23 und 25 in die Abtreiberkolonne 2. Die aus der Tauchkammer 7 kommende Reaktionsflüssigkei'. wird über die Leitung 8, die Pumpe 9 und die Leitung 24 dem zu behandelnden Wasser zugegeben und gelangt zusammen mit diesem auf den Kopf der Kolonne 2. Der größte Teil des Ammoniaks wird hier bereits durch das Calcium substituiert.

Die Kolonne 2 ist einstufig ausgeführt Dem unteren Teil der Kolonne wird über die Leitung 29 eine ausreichende Menge Strippdampf zugeführt, der auch durch ein inertes Gas ersetzt werden kann. Die

ίο ammoniakhaltigen Brüden werden 3m Kopf der Kolonne über die Leitung 5 abgezogen, während das vom Ammoniak befreite Wasser, das die entsprechende Calciumverbindung enthält, über die Leitung 12 dem Trennbehälter 13 zugeleitet wird. Die klare Flüssigkeit

is wird über die Leitung 14 aus dem Oberteil des Trennbehälters abgezogen. Ein Teilstrom gelangt über die Leitung 30, die Pumpe 31 und die Leitung 32 zurück in die Tauchkammer 7.

Durch die Leitung 15 wird der aus der Kolonne 2 über die Leitung 12 abgezogene, sich im Trennbehälter 13 absetzende Schlamm, z. B. G^:;.,, in pumpfähiger Konzentration über die Pumpe 16 und die Leitung 17 in die Brennkammer 18 gefahren. Wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Wärmezufuhr durch Verbrennung von Heizgas mit Luft die über die Leitungen 19 bzw. 20 dem Brenner 21 zugeführt werden. Bei der Verarbeitung von schwefelsauren Verbindungen beträgt die Reaktionstemperatur in der Brennkammer 18 800 bis 1200, vorzugsweise 900 bis 1000⁰C. Die Reaktionsgase werden in die in der Tauchkammer 7 befindliche Flüssigkeit eingeleitet und dabei gequencht Die entstehenden Brüden und das Reaktionsabgas, das bei der Verbrennung von schwefelsaurem Calcium Schwefelwasserstoff enthält gelangt über die Leitung 11 in den Wärmeaustauscher 22, in dem ein großer Teil der Kondensationswärme des Wassers an das zu behandelnde Wasser, das durch die Leitung 1 strömt abgegeben wird. Das anfallende Gaskondensat wird über die Leitung 33 wieder der T&uchktmmer 7 zugeführt

Die abgekühlten Abgase können einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Beispielsweise können sie über die Leitung 26 in einer Anlage 27 weiterverarbeitet werden, bsi der es sich um ein oxidativ arbeitendes Waschverfahren, in dem der Schwefelwasserstoff als Elementarschwefel gewonnen wird, oder um ein Claus-Verfahren handeln kann, bei dem in bekannter Weise Elementarschwefel gewonnen wird. Die Aniage 27 kann auch eine Anlage zur Gewinnung von Schwefelsäure sein. Die unschädlichen, aus der Anlage 27 abziehenden Gase werden über die Leitung 28 einer weiteren Verwendung zugeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtreiben von Ammoniak aus ammoniakhaltigen Lösungen, die in einer Abtreiberkolonne mit Kalkmilch behandelt werden und aus denen das Ammoniak mit heißem Gas, Dämpfen oder Brüden ausgetrieben wird, während der den Kalkschlamm, Calciumsulfat, unverbrauchtes Hydroxid, Calciumcarbonat und andere Calciumverbindungen enthaltende Bodenablauf aus der Abtreiberkolonne abgezogen und einer Trennvorrichtung zugeleitet wird, in der sich ein pumpfähiger Schlamm von einer klaren Flüssigkeit trennt, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Trennvorrichtung abgezogene, pumpfähige Schlamm in einer Brennkammer unter Zufuhr von Heizgas und Luft bei einer Temperatur von 600 bis 1200° C, vorzugsweise 800 bis 1000⁰C, reduzierend verbrannt wird, worauf die entstandenen Verbrennungsgase sowie die bei der Verbrennung entstandenen. Calciumoxid enthaltenen Stäube in eine Tauchkammer mit einer wäßrigen Flüssigkeit eingeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkammer als wäßrige Flüssigkeit ein Teil der klaren Flüssigkeit zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ammoniakhaltigen Lösung im oberen Teil der Abtreiberkolonne zunächst das freie Ammoniak abgetrieben wird, während die von dem freien Ammoniak befreite Lösung als wäßrige Flüssigkeit in die Tauchkammer eingeleitet und nach der Umsetzung mit dem hei der Verbrennung entstandenen Calciumoxid auf den Kopf des unteren Teils der Abtreiberkolonue geleitet wird, wobei die in der Tauchkammer entstandenen Brüden als Abtreiberdampf der Abtreiberkolonne zugeführt werden.