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Kolonnenapparat zum Abtreiben von Ammoniak aus Gaswasser. Beim Verarbeiten
des Gaswassers wird bekanntlich das freie Ammoniak durch Erwärmung und das an Chlor
usw. gebundene durch Beimischung von Kalk ausgetrieben. Bei den bisherigen der Gewinnung
von Ammoniak aus Gaswasser dienenden Kolonnenapparaten ist dieser Verschiedenheit
der Arbeitsbedingungen keine Rechnung getragen, die .einzelnen Kolonnen zeigen durchweg
übereinstimmende Konstruktion.
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Außerdem ist man von jeher bestrebt, das Ammoniakwasser möglichst
heiß in den Abtreiber einlaufen zu lassen, weil dadurch der Apparat besser ausgenutzt
wird, aber dieser Heißwassereinlauf hat die unangenehme Folge. daß eine Menge Ammoniakwasser
mechanisch von den austretenden Dämpfen mitgerissen wird. Die Anordnung eines Kühlers,
den die Ammoniakwasserdämpfe nach ihrem Austritt aus der Kolonne durchstreichen,
beseitigt diesen Übelstand nur ganz unvollkommen, denn zu dem mechanisch mitgerissenen
Wasser kommt noch das Kondensat hinzu, und erfahrungsgemäß werden nasse Dämpfe in
einem derartigen Kühler nicht getrocknet. Auch ist eine Kühlung der Ammoniakdämpfe
nach ihrem Austritt aus dem Kolonnenapparat in vielen Fällen nicht vorteilhaft;
hierzu kommt, daß diese Kühlei- sehr teuer und, soweit schmiedeeiserne Rohre verwandt
werden, großem Verschleiß unterworfen sind. Die Wirkung des bei vorliegender Erfindung
angewandten Wasserabscheiders beruht auf dem Prinzip »Umkehr und Stoß«, und der
Wasserabscheider ist innerhalb einer Kolonne so angeordnet, daß letztere in ihrer
Form und Wirkung nicht beeinträchtigt wird.
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Beim vorliegenden Apparat sind die verschiedenen Anforderungen des
Gaswassers berücksichtigt. Während bei den oberen Kolonnen für freies Ammoniak große
Verdampfungsflächen gewählt sind, sind die unteren Kolonnen für gebundenes Ammoniak
so gebaut, daß eine innige Mischung zwischen Kalk und Ammoniakwasser stattfindet.
Diese innige Mischung wird in der sogenannten Kalkmischkolonne vorbereitet. Bisher
war dies eine hohe zylindrische Kolonne, in deren unterem Teile Kalk und Ammoniakwasser
zusammentrafen. Auf dem Wege zum Austritt aus der
Kolonne verlor
es einen großen Teil seines Kalkzusatzes, welcher sich am Boden der Mischkolonne
anhäufte und dadurch nicht zur vollen `'Wirkung kam. Um diesen Übelstand zu vermeiden,
ist beim neuen Apparat die Kalkmischkolonne durch einen schrägen Boden in zwei Teile
geteilt und der obere Teil für die Mischung bestimmt. Auf dem Wege nach oben zum
Überlauf fällt aus dem Gemisch ein Teil des zugesetzten Kalkes wieder aus. Dieser
Kalkniederschlag kann sich nicht in der Kolonne anhäufen, sondern er sinkt an der
schrägen Wand entlang bis zu dem tiefsten Punkt der durch den Boden und die Zylinderwandung
gebildeten Ellipse und wird hier durch das aus dem Tauchrohr strömende zMmmoniakwasser
und eine Dampfdüse immer udeder emporgewirbelt.
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Auf der Zeichnung ist der neue Apparat in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Der dargestellte Apparat besteht aus 24. Kolonnen a mit je zwei
Böden einer Kalkmischkolonne b und einer Kolonne c für die Einführung des Heizdampfes
und den Ablauf des abgetriebenen Ammoniakwassers. Von den 24 Kolonnen sind i_3 für
das Abtreiben des freien und. i i. Kolonnen für das gebundene NH3 bestimmt.
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Das freie NH3 wird durch Erwärmung des Ammoniakwassers entbunden,
während das fixe NH3 durch Einwirkung des Kalkes von seinen chemischen Verbindungen
losgelöst wird. Diese verschiedenen Funktionen sind bei dem neuen Apparat dadurch
ermöglicht, daß, während in der oberen Kolonne das Wasser sich über die ganze Bodenfläche
so ausbreitet, daß. auch die Glocken e vollständig bedeckt sind, in den unteren
Kolonnen das mit Kalk gemischte Wasser nur unmittelbar an den Zackenrändern der
Glocken vorbeiläuft.
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Das bis zum Siedepunkt vorgewärmte Ammoniakwasser läuft bei d (Abb.
3) in die oberste Kolonne a ein, breitet sich über den ga5-izen Boden aus und erhält
so eine große Verdampfungsfläche, die von den Glocken e nicht unterbrochen wird.
Mit der erhöhten Verdampfung hält auch die Entbindung des freien Arnmöniaks gleichen
Schritt, und letztere kommt auch in der obersten Kolonne bereits zur Wirkung, weil
das Wasser mit Siedetemperatur einläuft und sich nicht erst auf seinem Wege zu den
tieferen Kolonnen auf die für die Austreibung des Ammoniaks erforderliche Temperatur
zu erwärmen braucht. Der mit dem Heißwassereinlauf verbundene Übelstand, daß die
aus dem Apparat tretenden Ammoniakwasserdämpfe sehr naß sind, wird durch Wasserabscheider
beseitigt, von denen der eine in der obersten Kolonne und der zweite in der Ammoniakdampfleitung
an der höchsten Stelle angeordnet ist, ferner wird die Sammelleitung oberhalb der
Sättiger durch einen Siphon entwässert.
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Die runden Tauchglocken e ruhen dnzhbar auf einem mittleren Zapfen
e', so daß sich ihre Zackenränder zwecks Reinigung an den Putzöffnungen g vorbei
bewegen lassen. Um zur Erleichterung dieser Bewegung einen Hebel anwenden zu können,
ist die Glocke am Rande mit Zähnen versehen, in deren Lücken der Hebel anzusetzen
ist.
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Die Dampfdurchlässe h in den Böden der oberen Kolonne sind klein und
ihre Ränder niedriger als der überlauf i. Die Verdampfungsfläche der oberen Kolonnen
wird unter jeder Glocke vermehrt um einen Ring, dessen innerer Durchmesser gleich
dem des Dampfdurchlasses und dessen .äußerer Durchmesser gleich dem der Glocke ist.
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Obgleich der obere Rand des Dampfdurchlasses tiefer liegt als' der
Überlauf, kann, solange der Abtreiber in Betrieb ist, das Wasser doch nicht durch
den Dampfdurchlaß ablaufen, denn die Glockenzacken liegen tiefer als der Durchlaßrand,
und der Dampfdruck unterhalb der Glocke verhindert, daß der Wasserspiegel bis- zum-Durchlaßrand
steigt.
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Die Deckel k der Putzöffnungen g bilden zugleich den Überlauf i und
können leicht gereinigt werden. An den letzten Überlauf mündet ein kleines Rohr
zur Entnahme von Proben.
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Durch ein Tauchrohr m tritt das Wasser in die Kalkmischkolonne=b ein.
Letztere ist durch eine diagonale Scheidewand n in zwei gleiche Teile geteilt; die
obere Hälfte dient zur Kalkmischung,. während die untere als Abwasserspeicher fungiert
und deshalb auch einen Vorwärmer o enthält.
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In der Kalkmischkolonne liegt die Mündung des Tauchrohres m unmittelbar
vor der Mündung der Kalkmilchzuleitung p. Es wird sich also bereits an dieser Stelle
eine innige Durchmischung von Kalk und Ammoniakwasser vollziehen. Auf dem Wege nach
oben zum Überlauf g fällt aus dem Gemisch ein Teil des zugesetzten Kalkes wieder
aus. Dieser Kalkniederschlag kann sich nicht in der Kolonne anhäufen, sondern er
sinkt an der schrägen Wand tt entlang bis zum tiefsten Punkte der durch die Diagonale
und die Zylinderwandungen gebildeten Ellipse und wird hier durch .das strömende
Ammoniakwasser und eine Dampfdüse r immer wieder emporgewirbelt. Bei den meisten
Kolonnenapparaten läuft das Abwasser zeitweise dickflüssig und zeitweise ohne eine
sichtbare Spur von Kalkbeimischung ab. Diese Erscheinung war eine Folge des in der
Mischkolonne gebildeten Kalkhaufens, welcher von Zeit zu Zeit zusammenbrach und
dann in konzentrierter
Form vom Wasser abgeführt wurde. Demgegenüber
wird bei dem neuen Apparat eine gleichmäßige und restlose Wirkung des zugesetzten
Kalkes erzielt.
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Durch ein fiberlaufrohr g fließt das Kalkwassergemisch zu den Kalkkolonnen.
Im Gegensatz zu den oberen sind hier die Dampfdurchlässe /t möglichst groß und der
Wasserlauf durch Stege eingeengt, die parallel dem Glockenrand verlaufen. Die L
berläufe i sind niedriger als die oberen Ränder der Dampfdurchlässe h, so daß also
hier die Glocken e nicht unter Wasser stehen.
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Während bei den oberen Kolonnen möglichst große Verdampfungsflächen
wirken, dienen die unteren Kolonnen zur intensiven Kalkmischung. Dies wird dadurch
erreicht, daß das Wasser gezwungen wird, nur an den Glockenzacken vorbeizulaufen,
um hier von den austretenden Dämpfen durcheinandergeworfen zu «-erden; außerhalb
dieses Weges kann das Wasser keine toten Flächen bilden und Kalkschlamm ablagern.
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Die untere Ablaufkolonne c hat ebenfalls einen -schrägen Boden, um
eine Anhäufung von ausgefallenem Kalkschlamm zu verhüten. Im Mittelpunkt des schrägen
Bodens befindet sich eine 'Mulde s, in die das Tauchrohr t mündet und auch der Heizdampf
tt eintritt.
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Das abgetriebene Wasser läuft von dieser Kolonne aus nicht direkt
in die Klärbassins, sondern es wird in die untere Hälfte der Kalkmischkolonne b
geleitet und sammelt sich hier, da es unter Druck steht, bis zu einem Niveauunterschied
von 1,5 bis 2,5 m gegenüber darr Flüssigkeitsstand in der Ablaufkolonne an.
Diese Anordnung hat einesteils den Zweck, durch Raumvergrößerung Schwankungen des
Flüssigkeitsstandes in der Ablaufkolonne zu verringern, dann auch bezweckt sie die
Nutzbarmachung der Abwässerwärme, denn das heiße Abwasser bespült vor seinem endgültigen
Austritt aus dem Apparat noch die jVände des Ammoniakwasservorwärmers o. Vor dem
Verlassen dieses Vorwärtners wird das Ammoniakwasser mittels eines Dampfstrahlerhitzers
auf Siedetemperatur gebracht.
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In \bb. 3 ist die Anordnung des Wasserabscheiders in einer Kolonne
gezeigt.
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Hierbei taucht das Dampfaustrittsrohr in einen am Rande angeordneten
abgegrenzten Raum, der beispielsweise durch eine Tasse y gebildet wird und durch
ein Tauchrohr z mit der darunter befindlichen Kolonne in Verbindung steht.
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Für den Abfl.uß des verarbeiteten Wassers sind zwei Rohrleitungen
x und x' vorgesehen; davon ist die eine, x, an der Spitze des konischen Bodens v
der Kalkmischkolonne angebracht. Durch dieses Rohr x läuft, solange der Apparat
in Betrieb ist, das verarbeitete Wasser mit dem abgeschiedenen Kalkschlamm stäittdig
ab, und der Abfluß wird so reguliert, daß der Flüssigkeitsspiegel in der Abflußkolonne
und damit im unteren Teil der Kalkmischkolonne ganz allmählich steigt. Ist das Niveau
bis zu einem bestimmten Punkt gestiegen, so schließt sich ein elektrischer Kontakt,
und das Schaltwerk u, tritt in Tätigkeit. Es öffnet die zweite an einem höher gelegenen
Punkt des Bodens v mündende Rohrleitung r so lange, bis das Wasser wieder bis =zu
einem bestimmten Punkt gesunken ist.
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Die Wärme des Abwassers und auch der Ammoniakdämpfe kann noch weiter
zur Vorwärmung des Ammoniakwassers ausgenutzt werden, indem- man besondere Wärmeaustausches
an den Apparat anschaltet.