DE510711C - Verfahren zur Reinigung einer zur Erzeugung von Ammoniak im Kreislauf unter Druck durch ein Katalysatorgefaess gefuehrten Stickstoff-Wasserstoff-Mischung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
22. OKTOBER 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JKi 510711 KLASSE 12k GRUPPE

Nitrogen Engineering Corporation in New York

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. April 1928 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines zur Erzeugung von Ammoniak im Kreislauf unter Druck durch ein Reaktionsgefäß strömenden Stickstoff- und Wasserstoff-Gemisches, bei dem das mit den Auf füllgas en eingeleitete, als Verunreinigung anzusehende Kohlendioxyd und Wasserdampf mit dem Ammoniak zur Reaktion gebracht werden. Gewöhnlich enthalten die umlaufenden Gase neben anderen Verunreinigungen noch einen gewissen Betrag an Wasserdampf, der auf den in dem Reaktionsgefäß verwendeten Katalysator schädlich einwirkt und der, wenn wasserfreies Ammoniak erzeugt werden soll, das Erzeugnis verunreinigt. Bei Drucken von über 100 Atm. ist der Wasserdampfgehalt notwendigerweise klein, da er im Gleichgewicht mit den umlaufenden Gasen steht, jedoch wird es für wichtig gehalten, ihn zu entfernen. Diese Entfernung wird im allgemeinen dadurch erreicht, daß man die umlaufende Mischung ausfrieren läßt, indem man sie mit flüssigem, wasserfreiem Ammoniak wäscht oder nach anderen Methoden be-

S5 handelt.

Eine andere Verunreinigung, die schädliche Wirkungen auf den Katalysator ausübt, ist Kohlendioxyd. Daher werden die frischen, der umlaufenden Mischung zugesetzten und das gebildete Ammoniak ersetzenden Gase gewöhnlich soweit wie irgend möglich von diesem Stoff dadurch befreit, daß man die Gase vorher in Natronlauge wäscht oder nach anderen Methoden behandelt.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wurden die derartige Verunreinigungen enthaltenden Auffüllgase an einer zwischen dem Kondensator und dem Katalysatorbehälter liegenden Stelle eingeleitet. Dabei kamen die hauptsächlich aus Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Sauerstoff, Wasserdampf und Stickoxyd bestehenden Verunreinigungen zur Reaktion mit dem gebildeten Ammoniak und lösten sich in ihm, so daß reines Ammoniak nicht unmittelbar erhalten werden konnte. Ein anderer besonderer Nachteil des bekannten Verfahrens bestand darin, daß die Reaktionen zwischen den Verunreinigungen und dem Ammoniak ohne jede Möglichkeit der Überwachung oder Regelung und deshalb zum Teil nicht vollständig erfolgten. Der Grund dafür lag darin, daß das Ammoniak nur dann mit Kohlendioxyd und Wasserdampf eine Reaktion eingeht, wenn alle drei Komponenten gleichzeitig in der erforderliehen Menge vorhanden sind. Der Gehalt

der Auffüllgase an den Verunreinigungen ändert sich aber im Laufe des Verfahrens, weil sich aus dem in den Auffüllgasen ebenfalls enthaltenen Sauerstoff und Köhlenmon-5 oxyd: und dem Wasserstoff bei dem Durchgang durch den Katalysator wieder Wasserdampf und Kohlendioxyd bildet. Also ändert sich fortlaufend die Menge der wesentlichen Verunreinigungen, so daß bestenfalls nur zufällig alle Verunreinigungen zur Reaktion kommen und so aus den Auffüllgasen entfernt werden können.

Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Menge der Verunreinigungen so zu regeln, daß stets die richtigen, zur vollständigen Reaktion erforderlichen Mengen vorhanden sind und insbesondere den Katalysator vor der Einwirkung der Verunreinigungen, insbesondere Wasserdampf, zu schützen, indem diese rechtzeitig entfernt werden. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Kohlendioxyd, das man früher soweit wie möglich: aus den Auffüllgasen zu entfernen suchte, in bestimmter Menge in den Kreislauf eingeführt wird. Dadurch, daß eine genau dem Gehalt an noch nicht mit dem schon in den Auffüllgasen enthaltenen Kohlendioxyd zur Reaktion gekommenen Wasserdampf entsprechende, abgemessene Menge an Kohlendioxyd zusätzlich eingeführt wird, wird es erfindungsgemäß erreicht, allen Wasserdampf und alles Kohlendioxyd zur Bildung von Ammoniumcarbonat nach der Gleichung

2 NH₃ + CO₂ + H₂O = (NHJ ₂CO₃

zur Reaktion zu bringen und diese Verunreinigungen völlig zu entfernen. Erwünscht

4-0 hierfür ist auch der Umstand, daß das gebildete, feste Ammoniumcarbonat mit dem erzeugten flüssigen Ammoniak nicht in Berührung kommt, also nicht gelöst werden kann. Das Ammoniumcarbonat wird aus den umlaufenden Gasen entfernt, vorzugsweise, bevor diese in den Katalysator eintreten. Zu gleicher Zeit nimmt es auch die anderen Verunreinigungen, wie Öl- und Staubteilchen, mit sich fort.

Kohlendioxyd wird vorzugsweise mit den frischen oder Auffüllgasen in vorher bestimmten Mengen hinter der Pumpe, jedoch vor dem Eintritt der umlaufenden Gase in das Reaktionsgefäß, zugeführt. Die zuzusetzende Menge von Kohlendioxyd wird zweckmäßig genau berechnet, so daß sie dem vorhandenen Wasserdampf entspricht, z. B. enthalten auf 100 Atm. Druck verdichtete Gase, die mit Wasserdampf von 20⁰C gesättigt sind, ungefähr 1 Volumteil Feuchtigkeit auf 000 Teile Gas.

Dementsprechend wird auf je 30 000 Teile umlaufendes Gas 1 Teil Kohlendioxyd mit den frischen Gasen zugesetzt, da, wie aus der vorstehenden Gleichung zu ersehen ist, gleiche Volumina Kohlendioxyd und Wasser erforderlich sind, um festes Ammoniumcarbonat zu bilden. Indessen soll in keinem Falle der Gehalt an Kohlendioxyd die Hälfte des in den umlaufenden Gasen an der Einführungsstelle enthaltenen Ammoniak volumen überschreiten, falls die Einführung an einer Stelle erfolgt, wo nur ein Restgehalt an Ammoniak vorhanden ist.

Um jede Schwierigkeit infolge einer etwaigen Verstopfung der Röhren durch das gebildete Ammoniumcarbonat zu vermeiden, ist zweckmäßig in dem Kreislauf der Anlage -an einer Stelle nach dem Eintritt der frischen oder Auffüllgase, aber vor ihrem Eintritt in das Reaktionsgefäß, eine Kammer oder sonstige Raumerweiterung vorgesehen. Diese Kammer kann mit Raschigringen oder anderen Prall- oder Filterkörpern gefüllt sein, welche die festen oder flüssigen Verunreinigungen aus dem Gas ohne Verstopfung des Durchflusses niederschlagen. Ferner wurde gefunden, daß der feste, niedergeschlagene Stoff auch alle anderen festen oder flüssigen Verunreinigungen, die in den umlaufenden Gasen vorkommen, mit sich reißt. Zweckmäßig können zwei solcher Kammern oder Raumerweiterungen parallel geschaltet sein, so daß eine von ihnen gereinigt werden kann, während die andere in Betrieb ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Reinigung einer zur Erzeugung von Ammoniak im Kreislauf unter Druck durch ein Katalysatorgefäß geführten Stickstoff-Wasserstoff-Mischung, bei dem mit den Auffüllgasen eingeleitetes Kohlendioxyd und Wasserdampf mit dem Ammoniak zur Reaktion kommen, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem in den Reaktionsgasen bereits vorhandenen CO₂ Kohlendioxyd in kleinen, vorbestimmten Mengen den umlaufenden Gasen zugesetzt wird, um mit dem in diesen Gasen enthaltenen Wasserdampf und Ammoniak festes Ammoniumcarbonat zu bilden, das aus den umlaufenden Gasen zusammen mit anderen, von Ammoniumcarbonat mitgerissenen Verunreinigungen entfernt wird, so daß die Gase ohne Wasserdampf in den Katalysatorbehälter eintreten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxyd den umlaufenden Gasen mit den frischen oder Auffüllgasen in vorher bestimmten

   Mengen hinter der Pumpe, aber vor ihrem Eintritt in das Reaktionsgefäß ausgesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zusatz von Kohlendioxyd die umlaufenden Gase durch eine Kammer oder eine ähnliche Raiimerweiterung der Kreislaufanlage gehen, in der das feste Ammoniumcarbonat ohne Verstopfung des Gasdurch- to Busses niedergeschlagen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Entstäubungskammern o. dgl. parallel geschaltet sind, so daß eine gereinigt werden kann, während die andere in Betrieb ist.