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Verfahren zum Abtreiben von Ammoniak aus ammoniak-
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haltigen Lösungen Zusatz zu Patent ...,, (Patentanmeldung P 27 05
280.8) Gegenstand des Hauptpatentes ..... (Patentanmeldung P 27 05 280.8) ist 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 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 der Schlamm von der Flüssigkeit trennt.
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Das Hauptpatent .... (Patentanmeldung P 27 05 280.8) sieht vor, daß
aus der Trennvorrichtung ein pumpfähiger Schlamm abgezogen und in einer Brennkammer
unter Zufuhr von Heizgas und Luft bei einer Temperatur von 600 bis 12000C, vorzugsweise
800 bis 100000, reduzierend verbrannt wird, worauf die entstandenen Verbrennungsgase
in eine Tauchkammer eingeleitet werden, in der das bei der Verbrennung entstandene
Calciumoxid mittels einer wässrigen Flüssigkeit in Calciumhydroxid umgesetzt wird,
während die entstandenen Brüden einer anderen Verwendung zugeführt werden.
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Bei der reduzierenden Verbrennung von Heizgas und Luft in einem der
Brennkammer angeschlossenen Brenner ist selbst bei einer Luftzahl von 0,6 bis 0,9
die Entstehung von Kohlendioxid nicht zu vermeiden. In der Brenntammer,in die der
Kalkschlamm, der erhebliche Mengen von Wasser enthält, eingedüst wird, kann wegen
der niedrigen Temperatur die C02-Bildung noch gefördert werden. Jedoch konnte festgestellt
werden, daß bei der zur Verwendung kommenden Kurzzeitbrennkammer das Wassergasgleichgewicht,
das
für die C02-Bildung maßgebend ist, bei weit über 10000C eingefroren
ist. Das in die Tauchkammer eintauchende Reaktionsgas enthält je nach Luftzahl und
Brennstoff nur 2 bis 4 Vol. cß Co2.
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Es wurde festgestellt, daß ca. 7 bis 12 * des entstandenen Kohlendioxids
mit der Calciumhydroxid enthaltenden Lösung zu Calciumcarbonat reagiert. Dieses
Calciumcarbonat durchläuft den gesamten Kreislauf und wird im Trennbehälter mit
abgeschieden und erneut auf die Brennkammer gefahren. Dabei stellt sich im gesamten
Kreislauf ein Gleichgewicht ein. Der sich auf diese Weise einstellende Blindwert
des Umlaufes kann bis zu 20 % der sonst erforderlichen Umlaufmenge betragen. Entsprechend
dem umlaufenden Blindwert muß auch die Heizgasmenge erhöht werden. Die dabei freiwerdende
Energiemenge kann nicht bei allen Anwendungsfällen mit gutem Wirkungsgrad genutzt
werden.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, diesen Mangel zu beheben
und den Wirkungsgrad des Verfahrens zu verbessern.
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Ausgehend von dem eingangs erwähnten Verfahren nach dem Hauptpatent
...,, (Patentanmeldung P 27 05 280.8) sieht die Erfindung vor, daß die heißen, bei
der reduzierenden Verbrennung entstandenen Verbrennungsgase in einem Abhitzekessel
auf eine Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur gekuhlt, die aus Calciumverbindungen
bestehenden Stäube in einer Abscheidevorrichtung abgeschieden und daß diese Stäube
in einen Reaktionsbehälter geleitet und mit einer wässrigen Flüssigkeit zur Bildung
einer neuen Reaktionsflüssigkeit in Kontakt gebracht werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die wässrige Flüssigkeit
die zu behandelnde Flüssigkeit ist; dabei wird die in dem Reaktionsbehälter gebildete
neue
Flüssigkeit auf den Kopf der Abtreiberkolonne geleitet.
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Die Erfindung sieht in diesem Fall ferner vor, die aus der Abscheidevorrichtung
ablaufenden heißen Reaktionsgase in einem indirekten Wärmeaustauscher zur Vorwärmung
der wässrigen Ausgangslösung zu benutzen.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung zum Abtreiben von
Ammoniak aus Lösungen, die neben gebundenem Ammoniak auch freies Ammoniak enthalten,
insbesondere Kokereiwässer, bei dem aus der wässrigen Flüssigkeit im oberen Teil
der Abtreiberkolonne zunächst das freie Ammoniak abgetrieben wird, sieht die Erfindung
vor, daß die von dem freien Ammoniak befreite Lösung in den Reaktionsbehälter eingeleitet
wird und die in dem Xeaktionsbehälter gebildete neue Reaktionsflüssigkeit auf den
Kopf des Unterteils der Abtreiberkolonne geleitet wird, während die die Abscheidevorrichtung
verlassenden Reaktionsgase unter dem untersten Boden in das nicht mit Kalk betriebene
Oberteil der Kolonne eingeführt werden.
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In diesem Fall ist die wässrige Flüssigkeit eine teilweise behandelte
Flüssigkeit. Bei dieser Ausführungsform sieht die Erfindung vor, daß die aus der
Staubabscheidevorrichtung austretenden heißen Reaktionsgase in einem indirekten
Wärmeaustauscher zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers herangezogen werden.
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Es hat sich erfindungsgemäß als zweckmäßig erwiesen, die in dem Reaktionsbehälter
entstandenen Brüden direkt in die aus der Kolonne austretende Brüdenleitung einzuführen
und das bei der Kühlung anfallende Gaskondensat in den Reaktionsbehälter zurückzuleiten.
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Die Erfindung sieht ferner vor, daß die afektive mittlere Gasgeschwindigkeit
in dem Abhitzekessel 20 bis 60 m/sek., vorzugsweise 30 bis 50 m/sek., beträgt.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Behandlung von
Kokereiwasser und Figur 2 ein Verfahren zur Behandlung von Wässern, die nur gebundenes
Ammoniak, z.B. Ammoniumsulfat, enthalten.
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Gemäß Figur 1 wird das zu behandelnde Kokereiwasser über die Leitung
1 auf den Kopf des Oberteils 2 der Abtreiberkolonne gegeben. Die aus dem Unterteil
3 der Kolonne aufsteigenden Brüden 4, die auch das in der unteren Kolonne abgetriebene
Ammoniak enthalten, werden über Austauschböden mit dem Kokereiwasser in innige Berührung
gebracht.
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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.
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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 über die Leitung 15 der Kalkschlamm in pumpfähiger Konzentration über die
Pumpe 16 und die Leitung 17 der Brennkammer 18 zugeführt wird. Ueber die Leitung
19 wird das erforderliche Heizgas und über die I;eitung 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 10000G.
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Dabei werden die Calciumkomponenten in Calciumoxid und/ oder Calciumsulfid
und die Schwefelkomponenten in Schwefelwasserstoff umgesetzt. Bei diesem Vorgang
werden
auch an Kalk absorbierte organische Bestandteile, beispielsweise
Teere, Phenole und dergleichen, vergast oder verbrannt.
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Die entstehenden heißen Verbrennungsgase werden über die Leitung 34
dem Abhitzekessel 35 zugeleitet und auf eine Temperatur oberhalb des Taupunktes
gekühlt. Der erzeugte Sattdampf gelangt über die Leitung 29 in das Unterteil 3 der
Abtreiberkolonne. ueber die Leitung 36 fließt das abgekühlte Gas der Staubabscheidevorrichtung
37 zu. Der abgeschiedene Staub gelangt über eine nicht gezeigte Absperrvorrichtung
und die Leitung 42 in den Reaktionsbehälter 7.
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Die Stäube kommen hier mit dem vorbehandelten Wasser in Berührung,
wodurch das Ammoniak durch das Calcium substituiert wird. Das flüssige Reaktionsgemisch
wird aus dem Reaktionsbehälter über die Leitung 8, die Pumpe 9 und die Leitung 10
auf den Kopf des Unterteils 3 der Kolonne geführt, während die sich in dem Reaktionsbehälter
bildenden Brüden, welche aus Ammoniak und Wasserdampf bestehen, über die Leitung
11 in die Brüdenleitung 5 gefahren werden.
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Das die Staubabscheidevorrichtung 37 verlassende gekühlte Gas wird
über die Leitung 38 und 39 entweder in das Oberteil 2 der Abtreiberkolonne als Strippgas
geführt oder über die Leitung 40 in dem Wärmeaustauscher 22 weiter gekühlt und über
die Leitung 41 einer anderen Verwendung zugeführt. Der Wärmeaustauscher 22 kann
entweder der Vorwärmung des zu behandelnden Wassers oder der Vorwärmung des Kesselspeisewassers
dienen. Etwa anfallendes Gaskondensat wird über die Leitung 33 in den Reaktionsbehälter
7 zurückgefahren.
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Auf Figur 2 ist die Anwendung des Verfahrens zur Behandlung von Wässern
beschrieben, die nur gebundenes lnoniak, z.B. Ammoniumsulfat, enthalten. Dabei ist
mit einem
höheren Schwefelwasserstoffanfall bei der reduzierenden
Verbrennung zu rechnen.
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Das zu behandelnde Wasser wird über die Leitung 1 in einem Wärmeaustauscher
22 indirekt durch das heiße Abgas aus der Staubabscheidevorrichtung 37 vorgewärmt
und gelangt über die Leitung 23 in den Reaktionsbehälter 7.
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In diesem Behälter wird die vorgewärmte Flüssigkeit mit dem über Leitung
42 eingefahrenen Calciumhydroxidstaub gemischt und zur Reaktion gebracht. Das Ammoniak
wird hier durch das Calcium substituiert und das freigesetzte Ammoniak kann über
die Leitung 11 in die Brüdenleitung 5 geführt werden.
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Die aus dem Reaktionsbehälter kommende Reaktionsflüssigkeit wird über
die Leitung 8, die Pumpe 9 und die Leitung 24 auf den Kopf der Kolonne aufgegeben.
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Die Kolonne 2 ist einstufig ausgeführt; in den unteren Teil wird über
die Leitung 29 der Strippdampf, der in dem Abhitzekessel 35 erzeugt wird, zugeführt.
Die ammoniakhaltigen Brüden werden am Kopf der Kolonne über die Leitung 5 abgezogen,
wahrend das vom Ammoniak befreite Wasser, das die entsprechenden Calciumverbindungen
enthält, über die Leitung 12 dem Trennbehälter 13 zugeleitet wird.
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Die klare Flüssigkeit wird über die Leitung 14 aus dem Oberteil des
Trennbehälters abgezogen, während der sich in diesem Trennbehälter abgesetzte Schlamm,
z.B. Gips, in pumpfähiger Konzentration über die Leitung 15, die Pumpe 16 und die
Leitung 17 in die Brennkammer 18 gefahren wird. Wie beim vorstehenden Ausführungsbeispiel
erfolgt die Wärmezufuhr durch Verbrennung von Heizgas mit Luft, die über die Leitung
19 und 20 dem Brenner 21 zugeführt werden.
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Bei der Verarbeitung von schwefelsauren Verbindungen be-
trägt
die Reaktionstemperatur in der Brennkammer 18 600 bis 1200, vorzugsweise 800 bis
10000C. Die Reaktionsgase werden wieder über die Leitung 34 dem Abhitzekessel 35
zugeführt und auf eine Temperatur, die über der Taupunkttemperatur liegt, gekühlt.
Durch die Leitung 36 wird das Gas in die Staubabscheidevorrichtung 37 gebracht und
über die Leitung 38 dem Wärmeaustauscher 22 zugeführt.
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Der in der Abscheidevorrichtung anfallende Kalkstaub wird über eine
nicht gezeigte Absperrvorrichtung über die Leitung 42 dem Reaktionsbehälter 7 zugeführt.
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Die abgekühlten Abgase können einer weiteren Verarbeitung zugeführt
werden. Beispielsweise können sie über die Leitung 26 in einer Anlage 27 weiterverarbeitet
werden, bei 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 Anlage 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.
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L e e r s e i t e