DE493777C - Verfahren zur Abscheidung von Ammoniak aus den unter hohem Druck stehenden Reaktionsgasen der synthetischen Darstellung von Ammoniak - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Abscheidung von Ammoniak aus den unter hohem Druck stehenden Reaktionsgasen der synthetischen Darstellung von Ammoniak.

Bisher werden zwei Wege beschritten:

1. die Abscheidung des Ammoniaks als wasserfreies, flüssiges Ammoniak und

2. die Abscheidung als eine wässerige Lösung von Ammoniak in Rieseltürmen mittels eingepreßtem Wasser nach dem Gegenstromprinzip.

Jedes dieser beiden Verfahren hat seine besonderen Vor- und Nachteile.

Das erste Verfahren erfordert besondere und kostspielige Kühlvorrichtungen, liefert aber andererseits ein sehr geeignetes Erzeugnis sowohl hinsichtlich der Behandlung als auch als ausgezeichnete Quelle für gasförmiges Ammoniak. Das zweite Verfahren der Ab-

ao scheidung des Ammoniaks als wässerige Lösung erfordert das Einspritzen von sehr großen Mengen unter hohem Druck stehenden Wassers in den Rieselturm, da die zu behandelnden Reaktionsgase allgemein unter dem

as ursprünglichen hohen Katalysedruck stehen. Die stärkste mit diesem Verfahren erzielbare Lösung, die bei gewöhnlichen Temperaturen und Drücken stabil ist, enthält 35°/,, NH₃. In einer derartigen Lösung ist das Ammoniak in einem relativ verdünnten Zustande. Aber nichtsdestoweniger findet diese Flüssigkeit geeignete Anwendung beispielsweise bei der Herstellung von Ammoniumsalzen, die im allgemeinen in Lösung geschieht.

Die Erfindung ermöglicht nun, verschiedene Vorteile jedes dieser beiden bekannten Verfahren der Abscheidung von Ammoniak zu erreichen und gleichzeitig eine erhöhte Wirtschaftlichkeit und Verringerung der Kosten bei dem Arbeitsvorgang zu erzielen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung lehnt sich an das zweitgenannte bekannte Verfahren, arbeitet also in Rieseltürmen mittels eingepreßtem Wasser nach dem Gegenstromprinzip. Das Neue besteht aber darin, daß die Gase bei einer nicht unter Umgebungstemperatur liegenden Temperatur in dem Turm mit nur so wenig Wasser von im wesentlichen Umgebungstemperatur in Berührung gebracht werden, daß eine hochkonzentrierte Lösung mit einem etwa 50- bis 7oprozentigen Ammoniakgehalt gebildet wird. Auf diese Weise werden über 50 °/₀ der Kosten für das Einspritzen des notwendigen Wassers erspart und auch besondere, Energie verbrauchende Kühleinrichtungen unnötig

gemacht. Die hochkonzentrierte Lösun, kann dann, während sie sich noch unter hohem Druck befindet, gesammelt und durch Reduzierventile in einen Aufnahmebehälter S abgelassen werden, in dem sie in bekannter Weise durch Entspannung im wesentlichen reines Ammoniakgas entwickelt. Es verbleibt alsdann die bei gewöhnlichen Temperaturen und Drücken stabile Lösung mit einem 35-prozentigen Ammoniakgehalt.

Das entwickelte reine Ammoniakgas kann in bequemer Weise zum Mischen mit Luft vor der Oxydierung zu Stickstoffoxyden unter nachfolgender Gewinnung von Salpeterig säure verwendet oder in einem Absorptionsturm unter Atmosphärendruck und von Wasser absorbiert werden, so daß eine gegebenenfalls auch 35prozentige Lösung entsteht, die mit der aus dem abscheidenden Rieselturm nach Entwicklung des Ammoniakgases verbleibenden 35prozentigen Lösung gemischt wird. Beide Lösungen könnten naturgemäß auch beliebig verdünnt werden.

Bei der Erzeugung einer Lösung von 50 °/₀ Stärke oder darüber in dem Rieselturm könnte es scheinen, als ob eine übermäßige Ammoniakmenge mit dem Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch entweichen und so in den katalytischen Kreislauf zurückkehren würde. Allgemein gesprochen ist es nun aber wünschenswert, daß nicht mehr als 0,5 °/₀ Ammoniak nach den Konvertern zurückkehrt, da, w-enn eine größere Menge als diese in den Synthesegasen vorhanden ist, der Nettoertrag an Ammoniak leidet. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Herstellung einer 50prozentigen Lösungsflüssigkeit die aus dem Rieselturm in Gegenstrom mit ersterer entweichende Ammoniakmenge nur ungefähr 0,3 °/₀ der ganzen Gasmischung beträgt.

Die Möglichkeit der Herstellung einer 50- bis 7oprozentigen Ammoniaklösung gemäß der Erfindung ohne Kühlung weder der in den Rieselturm eintretenden Reaktionsgase noch des in ihn eintretenden Wassers ist um so überraschender, wenn, man den Einfluß der Temperatur auf Lösungen solcher Stärke betrachtet. Es wurde jedoch gefunden, daß eine Lösung von 50 °/₀ Stärke den Turm bei einer niedrigeren Temperatur als eine unter entsprechenden Bedingungen erzeugte Lösung von 25 °/₀ verläßt. Die Auslaßtemperatur einer 5oprozentigen Lösung beträgt nämlich nur 45 ° C, im Gegensatz zu einer Auslaß temperatur von 69⁰C einer 25prozentigen Lösung. Eine unmittelbare Folge dieser Erscheinung ist, daß eine Soprozentige Lösung gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden kann. Hätte sich die naheliegende Erwartung, daß, je weniger Wasser für die Absorption im Rieselturm verwendet wird, desto höher die Auslaßtemperatur der Lösung sein müsse (wie es tatsächlich für geringe Konzentrationen zutrifft), erfüllt, so wäre es unmöglich gewesen, eine 5oprozentige Lösung herzustellen, da der Partialdruck des Ammoniaks über einer solchen Lösung schon bei 69⁰ C 12 Atm. beträgt, also etwas höher ist als der Partialdruck des Ammoniaks in den eintretenden Reaktionsgasen, aus denen das Ammoniak ausgeschieden werden soll. Die Tatsache, daß die Auslaßtemperatur der Lösungen von 50 bis 70 °/₀ Stärke niedriger ist als diejenige der 25prozentigen Lösung, ist eine Folge der Tatsache, daß in dem Verfahren gemäß der Erfindung der größte Teil der Absorption in den oberen Regionen des Rieselturmes stattfindet, während, wenn verdünntere Lösungen hergestellt werden, die Absorption in der Hauptsache am Boden des Turmes stattfindet. Dies ergibt sich auch aus einem Vergleich der Gastemperaturen im Oberteil des Turmes. Bei Herstellung einer 5oprozentigen Lösung beträgt diese Temperatur 53° C und bei Herstellung einer 25prozentigen Lösung 40⁰ C.

Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsmöglichkeit für die Ausübung des neuen Verfahrens. Ammoniakalische Gase aus den Konvertern gelangen durch A in den Unterteil eines Rieselturmes X, in den Hochdruckwasser von oben eingespritzt wird. Die Wassermenge wird so geregelt, daß eine Ammoniakiiüssigkeit von ungefähr 50 % Stärke gebildet wird, und unter diesen Bedingungen entweicht sehr wenig Ammoniakgas durch B zusammen mit dem unveränderten Stickstoff und Wasserstoff. Infolge der exotherm!sehen Lösungswärme des Ammoniakgases wird die in X gebildete Flüssigkeit warm und, wenn es gewünscht wird, daß danach in Y sowenig Ammoniakgas wie möglich gebildet, d. h. daß das Ammoniak lediglich als Lösung gewonnen werden soll, kann die aus X abfließende Flüssigkeit in einer Schlange D gekühlt werden. Geeignete äußere oder andere Kühleinrichtungen können, wenn erforderlich, für den Turm X vorgesehen werden. Wenn beabsich- "» tigt wird, Ammoniakgas zur unmittelbaren Verwendung als solches zu gewinnen, wird naturgemäß die Kühlung bei D weggelassen; denn die Erzeugung von Gas wird durch eine höhere Temperatur begünstigt. Die Flüssigkeit gelangt durch eines oder mehrere Reduierventile E in den Ablaßbehälter Y, wo das Ammoniakgas verdampft und durch das Rohri⁷ abgeleitet wird, um entweder unmittelbar als Gas verwendet oder nach einem weiteren Apsorptionsturm Z geleitet zu werden, der unter Atmosphärendruck betrieben

wird. Wenn das Gas aus der in Y eintretenden Flüssigkeit verdampft, so fällt die Temperatur des Systems, und die Entwicklung von NH₃ verlangsamt sich.
Demgemäß muß, wenn mehr Gas gefordert wird, die kalte Flüssigkeit erwärmt werden. Die Wärmeaufnahme von E nach Y ist das genaue· Gegenstück der Wärme, welche in dem Turm X erzeugt wird, und demgemäß

ίο könnte die Flüssigkeit in Y durch Ausnutzung dieser Wärmequelle auf der normalen Temperatur erhalten werden. Es ist jedoch bequemer, den Behälter Y, wenn notwendig, mit Hilfe einer durch Dampf beheizten Schlange G zu erwärmen. Wenn dann Y auf der gewöhnlichen Temperatur erhalten wird, wird die darin verbleibende Flüssigkeit ungefähr 35 % NH_:! enthalten, und von der ganzen in X absorbierten Ammoniakmenge wird die Flüssigkeit ungefähr die Hälfte darstellen, während das Y verlassende Gas den übrigen Teil bildet. Selbst wenn keine Erhitzung von Y stattfindet, so wird immer noch ungefähr 10 °/₀ des gesamten Ammoniaks als Gas entwickelt, und es verbleiben dann 90 ⁰/„ des ganzen Ammoniaks in Lösung unter Atmosphärendruck und natürlich bei einer herabgesetzten Temperatur. Diese Flüssigkeit kann mit Wasser zur Herstellung eines jeden gewünschten Lösungsgrades vermischt werden, welcher im allgemeinen unterhalb 35 "/,, liegen wird, da bei Lösungen eines größeren Prozentgehaltes der Druck des Ammoniaks eine Atmosphäre überschreitet.

Was die Verwendung von Wasser zum Waschen der Gase betrifft, so soll darin die Verwendung von verdünntem Ammoniak enthaltenden Lösungsflüssigkeiten einbegriffen sein, die auf diese Weise auf die volle Stärke gebracht werden können.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Abscheidung von Ammoniak aus den unter hohem Druck stehenden Reaktionsgasen der synthetisehen Darstellung von Ammoniak in Rieseltürmen mittels eingepreßtem Wasser nach dem Gegenstromprinzip, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase bei einer nicht unter Umgebungstemperatur liegenden Temperatur in dem Turm mit nur so wenig Wasser von im wesentlichen Umgebungstemperatur in Berührung gebracht werden, daß eine hochkonzentrierte Lösung mit einem etwa 50- bis 7oprozentigen Ammoniakgehalt gebildet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen