DE3128591A1 - "METHOD FOR OBTAINING AMMONIA FROM PROCESS FLOWS" - Google Patents
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Dipl.-lng. R Grupe . Dipl.-lng. B. PellmannDipl.-Ing. R group. Dipl.-Ing. B. Pellmann
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8000 München 28000 Munich 2
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17.JuIi 1981 DE 1332 /case 187817 July 1981 DE 1332 / case 1878
USS Engineers and Consultants, Inc.USS Engineers and Consultants, Inc.
Pittsburgh,USAPittsburgh, USA
Verfahren zur Gewinnung von Ammoniak aus Prozeßströmen Process for the recovery of ammonia from process streams
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Ammoniak aus Ammoniak und saure Gase enthaltenden Prozeßströmen.The invention relates to a method for obtaining ammonia from ammonia and containing acid gases Process streams.
Ammoniak wurde bisher aus Ammoniak und saure Gase enthaltenden Gasströmen gewonnen, indem das Ammoniak in einer wäßrigen Lösung von Ammoniumphosphat, absorbiert wurde. Die Lösung absorbiert einen überwiegenden Teil des Ammoniaks und einen kleinen Teil der sauren Gase. Ammoniak wird von der Lösung abgestreift und die Lösung im Kreislauf geführt. Das Ammoniak und der Wasserdampf, die den Ammoniakabstreifer verlassen, werden kondensiert und zu einer Kolonne für die Ammoniakanreicherung geleitet. Solche Verfahren sind in den US-PSS 2 797 148, 3 024 090, 3 186 795, 3 718 731 und 4 060 591 beschrieben; solche Verfahren sind zur Behandlung von Prozeßströmen, wie Kokereigas und Überkopfdämpfe aus Ammoniakdestillierapparaten, die bei der Rückgewinnung von Ammoniak aus Abwasser verwendet werden, geeignet. Zur Behand-Ammonia was previously obtained from gas streams containing ammonia and acidic gases by converting the ammonia in a aqueous solution of ammonium phosphate, was absorbed. The solution absorbs a major part of the ammonia and a small part of the acid gases. Ammonia is stripped from the solution and the solution is circulated. That Ammonia and the water vapor leaving the ammonia wiper, are condensed and sent to a column for ammonia enrichment. Such procedures are in the U.S. Patents 2,797,148, 3,024,090, 3,186,795, 3,718,731 and 4,060,591; such procedures are for treatment from process streams such as coke oven gas and overhead vapors Ammonia stills used in the recovery of ammonia from wastewater are suitable. For treatment
VIII/rsVIII / rs
Deutsche Biink (München) KIo nt'1,1070 Drcsdnei Bank (München) KIo 3W044 Postscheck (München) KtO 670-43-804Deutsche Biink (Munich) KIo nt'1,1070 Drcsdnei Bank (Munich) KIo 3W044 Postscheck (Munich) KtO 670-43-804
3- 3- DEDE
lung von beiden Prozeßströmen wurde vorgeschlagen,, zunächst ■ j die Ammoniumphosphatlösung mit dem Kokereigasstrom in Berührung zu bringen und anschließend die Lösung mit den ammoniakreichen Ammoniakabtriebdämpfen in Berührung zu bringen. Diese Verfahrensweise ist in den US-PSS 3 f24 090 A und 3 186 795 beschrieben. Eine der Aufgaben bestand darin, die sauren Gase aus der Ammoniumphosphatlösung zu entfernen. Jedoch wurden im allgemeinen die sauren Gase von der Absorptionslösung nicht entfernt. Daher werden in den meisten technischen Anlagen derzeit die. Ammoniakdestillierdämpfe mit dem Kokereigasstrom vor der Absorptionsstufe einfach vereinigt. Die ammoniakreiche Ammoniumphosphatlösung wird mittels einer getrennten Heizquelle zur Abstreifung der sauren Gase erhitzt.development of both process streams was proposed initially ,, ■ the ammonium phosphate solution j to be contacted and then bring the solution to the ammonia-rich ammonia vapors driven in contact with the coke oven gas flow. This procedure is described in US-PSS 3,024,090 A and 3,186,795. One of the tasks was to remove the acidic gases from the ammonium phosphate solution. However, in general, the acid gases were not removed from the absorbent solution. Therefore, in most technical systems, the. Ammonia distillation vapors simply combined with the coke oven gas stream before the absorption stage. The ammonia-rich ammonium phosphate solution is heated by means of a separate heating source to strip off the acidic gases.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Rückgewinnung von Ammoniak aus einem Gasstrom und einem Abwasserstrom, wobei beide Ströme Ammoniak und saure Gase enthalten, indem man Alkali zu dem AbwasserstromThe invention is a method for recovering ammonia from a gas stream and a Wastewater stream, both ammonia and acidic streams Gases contained by adding alkali to the sewage stream
™ hinzusetzt, den so behandelten Strom einer Destillation mit Dampf unterwirft, einen heißen ammoniak-haltigen Dampfstrom aus der Destillationsstufe abzieht, den Gasstrom durch eine wäßrige Absorptionslösung von Ammoniumphosphat leitet, den heißen ammoniak-haltigen Dampf-™ is added to the thus treated stream of a distillation with steam, withdraws a hot ammonia-containing steam stream from the distillation stage, the gas stream through an aqueous absorption solution of ammonium phosphate conducts the hot ammonia-containing steam
■" strom durch die Absorptions lösung zur Abstreif ung der sauren Gase von der Absorptionslösung leitet und die Absorptionslösung zur Ammoniakabstreifung von der Lösung erhitzt.■ "current through the absorption solution for stripping the directs acid gases from the absorbent solution and the absorbent solution to stripping ammonia from the Solution heated.
Die Erfindung wird anschließend unter BezugnahmeThe invention is hereinafter referred to
auf die beiliegende Zeichnung erläutert, die eine graphische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.explained to the accompanying drawing, which is a graphic representation of a system for carrying out the invention Procedure shows.
Ein Ammoniak und saure Gase enthaltender Gasstrom,A gas stream containing ammonia and acidic gases,
beispielsweise Kokereigas, wird durch Leitung 101 am Boden .'< eines Absorbers 102 eingeführt. Die Gase steigen durch *,for example coke oven gas, is passed through line 101 at the bottom. '< an absorber 102 introduced. The gases rise *,
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den Absorber im Gegenstrom zu dem absteigenden Sprühnebel der Absorptionslösung innerhalb des Absorbers 102 auf. Die Absorptionslösung ist eine wäßrige Lösung von Ammoniumphosphat.the absorber in countercurrent to the descending spray of the absorption solution within the absorber 102. The absorption solution is an aqueous solution of Ammonium phosphate.
Die Gase verlassen den Absorber 102 durch die Leitung 103, die im wesentlichen frei von Ammoniak sind. Die mit Ammoniak angereicherte Lösung strömt aus dem Boden des Absorbers in eine Kammer 104 über, indem der '0 Kontakt mit einem heißen ammoniak-haltigen Dampfstrom erfolgt. Ein Teil des ammoniak-haltigen Dampfstromes kondensiert und wird in der Lösung absorbiert, wobei die Lösung an Ammoniak weiter angereichert wird, und sie auf ihren Siedepunkt erhitzt wird. Die in der Lösung absor- ^5 bierten sauren Gase werden durch diese Erhitzung abgetrieben und durch den nichtkondensierten Teil des Dampfes aufgetragen. Zur Erreichung des Siedens kann notwendigenfalls Dampf oder eine andere Heizquelle verwendet werden, um die aus dem heißen ammoniak-haltigenThe gases leave the absorber 102 through line 103, which are essentially free of ammonia. The ammonia-enriched solution overflows from the bottom of the absorber into a chamber 104 by the '0 Contact with a hot stream of steam containing ammonia he follows. Part of the ammonia-containing vapor stream condenses and is absorbed in the solution, the solution being further enriched in ammonia, and it up their boiling point is heated. The acid gases absorbed in the solution are driven off by this heating and applied by the uncondensed portion of the steam. To achieve boiling can If necessary, steam or another heating source can be used to remove the hot ammonia-containing
u Dampfstrom stammende Heizquelle zu ergänzen. Die Kammer 104 kann innerhalb des Absorbers 102 wie gezeigt eingebaut sein,oder sie kann als ein getrennter Behälter vorliegen, zu dem die reiche Lösung aus der Bodenstufe des u to supplement the heating source coming from the steam flow. The chamber 104 can be incorporated within the absorber 102 as shown, or it can be present as a separate container to which the rich solution from the bottom stage of the
Absorbers 102 gepumpt wird.
25Absorber 102 is pumped.
25th
Aus der Kammer 104 strömt die reiche Lösung durch die Leitung 105 zu einem Ammoniakabstreifer 106,in dem die Lösung zum Dampf, der beispielsweise am Boden durch die Leitung 108 eingeführt wird, im GegenstromFrom the chamber 104, the rich solution flows through line 105 to an ammonia stripper 106, in the solution to the steam, which is introduced for example at the bottom through line 108, in countercurrent
absteigt und hierdurch sein absorbierter Ammoniak abgestreift wird. Wasserdampf und Ammoniak verlassen den Kopf des Abstfeifers 106 durch die Leitung 107.descends and thereby its absorbed ammonia is stripped off. Water vapor and ammonia leave the Head of scraper 106 through line 107.
Die heiße, regenerierte Magerlösung fließt von dem Boden des Abstreifers 106 durch die Leitung 109 zur Wiederverwendung in den Absorber 102 aus.The hot, regenerated lean solution flows from the bottom of the scraper 106 through line 109 to the Reuse in the absorber 102.
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Das Abwasser, das eine verdünnte Lösung.von Ammoniak,The wastewater, which is a dilute solution of ammonia,
sauren Gasen, gebundenen Ammoniumsalzen und organischen Materialien, beispielsweise aus einer . Kokereianlage oder einer anderen Kohleumsetzungsanlage enthält, fließt durch die Leitung 110 in einen Destillierapparat 111, in dem das in freier Form vorliegende Ammoniak abgetrieben wird (nachstehend kurz Freidestillierapparat genannt) und in dem ein aufwärtsströmendes Abstreifmedium mit flüchtigeren Komponenten der Lösung angereichert wird. Das Abstreifmedium kann ein kondensierbares Gas oder ein nichtkondensierbares Gas, beispielsweise Dampf, Luft, Wasserstoff, Stickstoff oder Methan oder eine Kombination von von diesen Gasen sein. Das Abstreifmedium kann durch Verdampfung der Flüssigkeit oder durch Einblasen eines Gases oder eines Dampfes in den Destillierapparat oder durch eine Kombination von diesen erzeugt werden. Das' Abstreifmedium wird im allgemeinen Dampf sein. Der Überkopfdampf, der den Freidestillierapparat 111 durch die Leitung 112 verläßt, wird einen Hauptanteil des Abstreifmediums, beispielsweise Dampf und im wesentlichen die gesamten sauren Gase und freies Ammoniak aus dem Abwasser aufweisen. Eine Leitung 113 führt den Überkopfdampf zu der Leitung 101. Die Bodenflüssigkeit aus dem Freidestillierapparat 111 strömt durch die Leitung 115 und wird mit Alkali, beispiels weise Kalk oder Natriumhydroxid in einem Behälter 116 vermischt. Diese alkalibehandelte Flüssigkeit wird danach durch die Leitung 117 zu einem Destillierapparat 118 geleitet, in dem Ammoniak abgetrieben wird, das vorher in gebundener bzw. fixierter Form vorlag (nachstehend als fixierter Amrnoniakdestill ierapparat bezeichnet). In diesem Destillierapparat wird der durch Alkali, freigesetzte Ammoniak aus der Flüssigkeit durch Dampf ausgetrieben, der durch die Leitung 119 eingeblasen wird und ein Überkopfstrom aus Ammoniakdampf und Wasserdampf wird über die Leitung 120 entfernt. Die Bodenflüssigkeit wird aus dem fixierten Destillierapparat 118 durch die Leitung 126 entfernt. Der Überkopfdampf, der im wesentlichen frei von saurenacid gases, bound ammonium salts and organic Materials, for example from a. Coking plant or contains another coal conversion plant, flows through line 110 into a still 111 in which the ammonia present in free form is driven off (hereinafter referred to as free distillation apparatus for short) and in an upward flowing stripping medium is enriched with more volatile components of the solution. The stripping medium can be a condensable gas or a non-condensable gas, for example steam, air, hydrogen, nitrogen or methane, or a combination of these gases. The stripping medium can be removed by evaporation the liquid or by bubbling a gas or vapor into the still or through a Combination of these can be generated. The 'stripping medium will generally be steam. The overhead steam that exiting free distiller 111 through line 112, a major portion of the stripping medium, e.g. Have steam and essentially all of the acidic gases and free ammonia from the wastewater. One Line 113 carries the overhead vapor to line 101. Bottom liquid from free distiller 111 flows through line 115 and is treated with alkali, for example lime or sodium hydroxide in a container 116 mixed. This alkali treated liquid is then passed through line 117 to a still 118, in which ammonia is driven off, which was previously in a bound or fixed form (hereinafter referred to as fixed Ammonia distiller). In this still the ammonia released by alkali is expelled from the liquid by vapor, which is caused by line 119 is injected and an overhead stream of ammonia vapor and water vapor is over the line 120 away. Bottom liquid is removed from fixed still 118 through line 126. The overhead vapor, which is essentially free of acidic
C. ΌΕ C. ΌΕ 13321332
Gasen ist, strömt durch die Leitung 120 zur Kammer 104, in der er zur Erhitzung der Bodenflüssigkeit aus dem Absorber 102 zum Sieden, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird. Gegebenenfalls strömt ein Anteil der Überkopfdämpfe aus dem Freidestillierapparat 111 durch die Leitung 114 zur Vermischung mit den Überkopfdämpfen aus dem fixierten Destillierapparat. Gegebenenfalls kann ein Anteil der Überkopfdämpfe aus dem fixierten Destillierapparat durch die Leitung 121 strömen und die darin enthaltene Wärme kann verwendet werden, indem entweder die Dämpfe unmittelbar zu dem Freidestillierapparat 111 hinzugesetzt werden oder indem sie durch einen Wärmeaustauscher 122 geleitet werden. Im Falle, daß der Wärmeaustauscher verwendet wird, strömt die Flüssigkeit vom Boden des Freidestillierapparats durch die Leitung 123 durch den Wärmeaustauscher 122 und zurück zum Freidestillierapparat 111 durch die Leitung 124. Irgendwelche nichtkondensierten Dämpfe aus dem fixierten Destillierapparat strömen vom Wärmeaustauscher 122 durch die Leitung 125 zur Vereinigung mit den Dämpfen aus dem fixierten Destillierapparat, die in der Leitung 120 strömen. Es ist wesentlich, daß ein Hauptteil- der zu der Kammer 104 strömenden Dämpfe aus dem fixierten Destillierapparat kommt, die nicht den Freidestillierapparat 11 passiert haben, so daß die Konzentration von sauren Gasen in den Ammoniakdestillierdämpfen, die mit der reichen Flüssigkeit in der Kammer 104 in Berührung kommen, ausreichend niedrig ist, so daß die sauren Gase in der reichen Lösung in der Kammer 104 von der LösungGases, flows through line 120 to chamber 104, in which he used to heat the bottom liquid from the absorber 102 is used for boiling as described above. If necessary, a portion of the overhead vapors flows from the free distiller 111 through line 114 for mixing with the overhead vapors from the fixed Still. Optionally, some of the overhead vapors from the fixed still can pass through the conduit 121 flow and the heat contained therein can be used by either the vapors directly can be added to the free distiller 111 or by passing them through a heat exchanger 122 will. In the event that the heat exchanger is used, the liquid flows from the bottom of the free distiller through line 123 through heat exchanger 122 and back to free distiller 111 through line 124. Any non-condensed vapors from the fixed still flow from heat exchanger 122 through line 125 for association with the vapors from the fixed still in the line 120 stream. It is essential that a major portion of the vapors flowing to chamber 104 be from the fixed The still comes that are not the free still 11 have happened so that the concentration of acid gases in the ammonia distillation fumes that come with the rich liquid in chamber 104 is sufficiently low that the acidic gases in the rich solution in chamber 104 from the solution
abgestreift werden können.
30can be stripped off.
30th
Die Ammoniakdämpfe aus dem fixierten Destillierapparat besitzen eine merklich höhere Ammoniakkonzentration als der Gasstrom und einen niedrigen Gehalt an sauren Gasen, vorzugsweise unter etwa 200 ppm. Der Ammoniakgehalt vonThe ammonia fumes from the fixed still have a noticeably higher ammonia concentration than the gas stream and a low content of acid gases, preferably below about 200 ppm. The ammonia content of
diesen Ammoniakdämpfen aus dem fixierten Destillierapparat liegt typischerweise bei etwa 10 bis 40 Vol.-%.these fixed still ammonia vapors are typically about 10 to 40 percent by volume.
- }■· DE 1332 -} ■ · DE 1332
•j Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet ein• j in the context of the present invention means a
fixierter Ammoniakdestillierapparat bzw. Ammoniakabtreiber einen Destillierapparat, bei dem der Zufuhrstrom mit einem starken und nichtflüchtigen Alkali, beispielsweise Natriumhydroxid oder Calciumhydroxid alkalisch gemacht wird, so daß der pH-Wert der Flüssigkeit bei über etwa 9,5 überall in dem Destillierapparat gehalten wird. Ausreichend Alkali (anders als Ammoniak) ist in der Zufuhr vorhanden, so daß der Bodenstrom vorzugsweise einen pH-Wert von 9,5 - 12,0 und vorzugsweise im Bereich von 10,0 - 11,0 aufweist. Der fixierte Ammoniakdestillierapparat kann der einzige Destillierapparat in solchen Verfahren sein, wo die Zufuhr vor der Destillation alkalisch gemacht wird, oder er kann der zweite Destillierapparat in denjenigen Verfahren sein, wo freies Ammoniak zuerst mit sauren Gasen abdestilliert wird und die Bodenströme aus dem Frei-Ammoniakdestillierapparat alkalisch gemacht und in einem zweiten oder fixierten Ammoniakdestillierapparat redestilliert werden.fixed ammonia distiller or ammonia expeller a still in which the feed stream is containing a strong and non-volatile alkali such as sodium hydroxide or calcium hydroxide is made alkaline so that the pH of the liquid is above about 9.5 anywhere is held in the still. Sufficient alkali (other than ammonia) is present in the feed so that the bottom stream preferably has a pH of 9.5-12.0 and preferably in the range of 10.0-11.0. Of the Fixed ammonia still can be the only still in such processes where the feed is made alkaline prior to distillation, or it can be the second still in those processes be where free ammonia is first distilled off with acidic gases and the bottoms streams from the free ammonia still made alkaline and redistilled in a second or fixed ammonia still will.
Bei Anwendung der Erfindung ist es nun möglich, die sauren Gase von der ammoniak-angereicherten wäßrigen Ammoniumphosphatlösung aus dem Absorber abzustreifen, ohne daß ein spezieller Wärmeaustauscher benötigt wird oder Dämpfe aus den- Ammoniakabstreifer verwendet werden. Der fixierte Destillierapparat arbeitet unter stark alkalischen Bedingungen, welche der Flüchtigkeit der sauren Gase stark entgegenwirken, und daher werden die Dämpfe aus dem fixierten Destillierapparat einen niedrigen Gehalt von sauren Gasen aufweisen. Daher sind im Rahmen der Erfindung die Dämpfe aus dem fixierten Destillierapparat Dämpfe von irgendeinem Destillierapparat, der eine stark alkalische Zufuhr aufnimmt;unabhängig davon, ob der Frei-Destillierapparat ganz oder teilweise mit einer getrennten Heizquelle arbeitet oder nicht.Using the invention, it is now possible to strip the acid gases from the ammonia-enriched aqueous ammonium phosphate solution from the absorber without the need for a special heat exchanger or vapors from the ammonia scraper. The fixed still operates under highly alkaline conditions which greatly counteract the volatility of the acidic gases, and therefore the vapors from the fixed still will have a low acidic gas content. Thus, within the scope of the invention, the vapors from the fixed still are vapors from any still receiving a highly alkaline feed ; regardless of whether the free still works wholly or partially with a separate heating source or not.
Selbst wenn es keinen Frei-Destillierapparat gibt, 1^d der gesarate, freies und fixiertes Amnoniak enthaltende Zufuhr-Even if there is no free still, 1 ^ d of the total supply containing free and fixed ammonia
strom, beispielsweise mit Natriumhydroxid oder Kalk alkalisch gemacht wird, wirdelectricity, for example with sodium hydroxide or lime alkaline is made, is
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der Uberkopfdampf wenig saure Gase aufweisen und erfindungsgemäß verwendbar sein.the overhead vapor have little acidic gases and according to the invention be usable.
Es ist bevorzugt, daß im wesentlichen der gesamte, heiße ammoniak-enthaltende Dampfstrom aus dem fixierten Ammoniakdestillierapparat stammt. In Abhängigkeit von den relativen Mengen des Dampfes aus dem fixierten Destillierapparat.und der aufzuheizenden und von sauren Gasen zu reinigenden ammoniak-reichen Phosphatlösung, kann es notwendig sein, den Dampf aus dem fixierten Destillierapparat mit Dampf aus dem Frei-Destillierapparat oder mit Wasserdampf zu ergänzen. Es ist jedoch wichtig, daß die Konzentration an sauren Gasen in dem Dampfstrom, der mit der reichen Ammoniumphosphatlösung in Berührung gebracht wird, ausreichend niedrig gehalten wird, damit das Abstreifen der sauren Gase von der Lösung erfolgen kann.It is preferred that substantially all of the hot ammonia-containing vapor stream from the fixed Ammonia still comes from. Depending on the relative amounts of steam from the fixed Distillation apparatus. And those to be heated and of acidic Gases to be purified ammonia-rich phosphate solution, it may be necessary to use steam from the fixed still with steam from the free still or to be supplemented with steam. However, it is important that the concentration of acid gases in the Steam stream that with the rich ammonium phosphate solution contacted is kept sufficiently low to allow the acid gases to strip off from the solution can be done.
Die Absorptionslösung in dem Absorber hat vorzugsweise eine Temperatur von etwa 35 bis 60 0C und insbesondere etwa 45 bis 60 0C. Die Temperatur kann jeüoch bis zu etwa 100 0C heraufgehen. «The absorbing solution in the absorber preferably has a temperature of about 35 to 60 0 C and in particular about 45 to 60 0 C. The temperature can go up jeüoch up to about 100 0 C. «
Die Absorptions- und Abstreifstufen können bei verschiedenen Drucken durchgeführt werden. Im allgemeinen wird die Absorption bei dem verfügbaren Gasdruck durchgeführt. Das Abstreifen wird vorzugsweise bei einem Druck zwischen etwa 7,03 bis etwa 21,1 kg/cm2 absolutThe absorption and stripping steps can be carried out at different pressures. Generally the absorption is carried out at the available gas pressure. The stripping is preferably absolute at a pressure between about 7.03 to about 21.1 kg / cm 2
durchgeführt.
30carried out.
30th
Die wäßrige Ammoniumphosphatlösung weist im allgemeinen eine Konzentration an Ammoniumphosphat von etwa 10 % bis zur Sättigung auf. Eine Konzentration von etwaThe aqueous ammonium phosphate solution generally has an ammonium phosphate concentration of about 10% to saturation. A concentration of about
25 bis 40 % ist bevorzugt.
3525 to 40% is preferred.
35
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |