DE536422C - Gewinnung von Ammoniak und Kohlensaeure getrennt aus ihren gemeinsamen Gemischen - Google Patents

Gewinnung von Ammoniak und Kohlensaeure getrennt aus ihren gemeinsamen Gemischen

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DE536422C
DE536422C DEF69777D DEF0069777D DE536422C DE 536422 C DE536422 C DE 536422C DE F69777 D DEF69777 D DE F69777D DE F0069777 D DEF0069777 D DE F0069777D DE 536422 C DE536422 C DE 536422C
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Germany
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ammonia
carbonic acid
gases
water
washing
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DEF69777D
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Inventor
Dr Rudolf Neubner
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NIKODEM CARO DR
ALBERT R FRANK DR
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NIKODEM CARO DR
ALBERT R FRANK DR
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/26Carbonates or bicarbonates of ammonium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50Carbon dioxide

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Gewinnung von Ammoniak und Kohlensäure getrennt aus ihren gemeinsamen Gemischen Die bekannten Verfahren zur Entfernung von Kohlensäure aus Gasen sind unwirtschaftlich, soweit sie die Kohlensäure durch Waschen mit Lösungen von Kalkmilch, Ätznatron usw. zu erzielen versuchen. Für Verfahren, bei denen Ammoniak anfällt oder verbraucht wird, ist auch die Anwendung von Ammoniak zur Abscheidung der Kohlensäure bereits vorgeschlagen worden. Letztere Verfahren werden technisch aber nur dann durchgeführt, wenn die anfallenden Ammonial'-KOhlensäure-Verbindungen bzw. -Lösungen direkt Verwendung finden, z. B. bei der Darstellung von Ammonsulfat aus Gips.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Trennung der Kohlensäure von Ammoniak: bzw. eine Entfernung von Kohlensäure mittels Ammoniaks aus Gasen dadurch erzielt, daß die in der Druckwäsche vermittels Ammoniaks zurückgehaltene Kohlensäure zweckmäßig kontinuierlich als festes Ammonsalz, z. B. Ammoncarbaminat, gewonnen wird.
  • In zweiter Stufe werden die anfallenden festen Kohlensäure-Ammoniak-Salze zwecks Trennung von Kohlensäure vergast und unter stark vermindertem Druck im Gegenstrom zu Wasser weitergeleitet. Die so erhaltenen kohlensäurehaltigen Ammoniaklösungen werden zwecks Gewinnung von vollständig kohlensäurefreiem Ammoniak entgast und das erhaltene Gasgemisch dann den zu reinigenden Gasen wieder zugeführt, so- daß ein Teil des Ammoniaks und der Kohlensäure ständig einen Kreislauf durchmacht. Falls nicht genügend Ammoniak in den Gasen enthalten ist, muß für die Durchführung des Waschprozesses den kohlensäurehaltigen Gasen so viel Ammoniak zugesetzt werden, das auf t Vol. Kohlensäure mindestens 2 Vol. Ammoniak entfallen. Das Gasgemisch wird mit einer Lösung gewaschen, welche das sich bildende Ammoniumcarbaminat löst und eine Zersetzung des Carbaminats verhindert.
  • Es ist bekannt daß z. B. stark alkoholische oder ammoniakalische Lösungen diesen Bedingungen entsprechen. Enthalten die kohlensäurehaltigen Gase von vornherein einen Ammoniaküberschuß,_ so ist es vorteilhaft, den Druck der Absorptionsgase so zu wählen, daß bei der Wäsche mit ammoniakalischem Wasser der Ammoniakgehalt der Waschflüssigkeit so hoch bleibt, daß :eine Zersetzung des gelösten Carbaminates oder Umwandlung in andere Ammoniak-Kohlensäure-Verbindungen unterbleibt. Diesen Bedingungen genügt eine Konzentration von etwa 25o g Ammoniak im Liter und darüber. Die Absortionslösung sättigt sich dann mit Ammoncarbaminat, ohne einen. merklichen Kohlens.äurepartialdruck aufzuweisen. Die Temperatur der Waschflüssigkeit wird nach oben hin dadurch begrenzt, daß eine Zersetzung des Carbaminats nicht eintreten darf. Die untere Grenze ist durch die Temperatur der Kühlflüssigkeit gegeben, da die Temperatur der Waschflüssigkeit zweckmäßig 2o bis q.0° oberhalb der Kühlflüssigkeitsbempieratur liegen muß, um beim Abkühlen eine genügende Ausscheidung des Carbaminats zu erzielen. Es ist daher zweckmäßig, etwa bei Temperaturen zwischen 4.o bis 65° zu arbeiten.
  • Um die gebundene Kohlensäure meiner für den weiteren. Trennungsprozeß besonders günstigen Form zu erhalten, wird aus der gesättigten Carb@aminatlösung durch Abkühlung festes Carbaminat gewonnen, während die Mutterlauge dem Waschprozeß wieder zugeführt wird, so daß auf diese Weise die gesamte Kohlensäure, als festes Salz gebunden-, gewonnen; wird.
  • Die aus dem - Waschprozeß kommenden kohlensäurefreien Gase enthalten Ammoniak, welches mengenmäßig im Verhältnis zu dem eingeleiteten Ammoniak um den Betrag vermindert ist, welcher zur Ammonca.rbaminätbildung verbraucht wird.
  • Die Entfernung des Ammoniaks aus dem CO2-freien Gasgemisch kann nach den an sich bekannten Verfahren entweder mit Wasser als Ammoniakwasser oder durch Kühlung als flüssiges Ammoniak verfolgen.
  • Die Aufarbeitung des festen Carbamnats erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das feste Ammoncarbaminat verdampft wird und die Gase unter stark vermindertem: Druck im Gegenstrom: mit Wasser berieselt werden. Bei der Wäsche eines solchen oder ähnlichen Gases unter vermindertem Druck, welches auf 2 Vol. Ammoniak etwa i Vol. Kohlensäure enthält, wird neben dem gesamten Ammoniak nur 20 bis 3 o % der Kohlensäure absorbiert, während 7o bis 8o% der Kohlensäure die Wäsche am.moniakfrei durehstreichen. Die Temperatur wird hierbei zweckmäßig niedrig gewählt, um Ammoniakverluste zu vermeiden. Das Verhältnis des Ammoniaks zur Kohlensäure, welches beim Carbaminat 2 Teile Ammoniak zu i Teil Kohlensäure betrug, ist in der nach der Absorption des vergasten Carbaminats mittels Wassers unter stark vermindertem Druck -entstehenden Lösung auf 2 Teile Ammoniak zu o,2 bis o,3 Teilen Kohlensäure gesunken. Der Trennungseffekt beruht auf der nicht zu erwartenden Erscheinung, daß unter stark vermindertem Druck keine oder nur sehr langsame Rekombination des gespaltenen Carbaminats eintritt und durch die geringe Lösungsgeschwindigkeit der Kohlensäure im Verhältnis zu der des Ammoniaks eine Trennung beider Gase möglich geworden ist.
  • Die nur noch wenig Kohlensäure enthaltende Lösung wird auf kohlensäurefreies Ammoniak dadurch verarbeitet, daß aus diesen Lösungen die Kohlensäure und das Ammoniak in bekannter Weise abgetrieben und das nur wenig Kohlensäure jenthaltende Gasgemisch den Frischgasen zugesetzt und erneut der C 02-Druckwäsche zugeführt wird, wobei dann nur so viel Ammoniak. zurückgehalten wird, als der restlichen Kohlensäure zur Bildung von Ammoncarbaminat entspricht. Das überschüssige Ammoniak ist nunmehr wieder in CO2-freier Form in den gewaschenen Gaseng enthalten und wird durch die Schlußwäsche der Gase als kohlensäurefreies Ammoniakwasser wiedergewonnen, während die Kohlensäure als Carbaminat wieder den geschilderten Kreislauf durchläuft.
  • In der beiliegenden Zeichnung isst unter Abb.I .eine beispielsweise Anordnung der Apparatur und Abb. II eine graphische Darstellung des Reinigungs- und Kreislaufprozesses gegeben.
  • Wie aus Abb.I ersichtlich, gelangen die Gase von dem Kompressor in die Kohlensäuredruckwäsche und gehen von dort kohlensäurefrei in den Absorber für Ammoniak, wo das überschüssige Ammoniak als reines Ammoniakwasser abgezogen werden kann. Das Ammoniak kann natürlich auch durch Küh= Jung als flüssiges Ammoniak abgeschieden oder in irgendeiner anderen Form unmittelbar verwertet werden.
  • Das Restgas ist vollkommen frei von Kohlensäure und Ammoniak. Unterhalb der Druckabsorption befindet sich ein Kristalliseur, in dem das feste Salz durch Abkühlung abgeschieden wird, während die Mutterlauge im Kreislauf in die Absorption zurückgeführt wird. Das abgeschiedene feste Salz gelangt in den Frederking-Apparat und wird unter Vakuum vergast. Von diesen Gasen: wird im Absorber unter Vakuum das gesamte Ammoniak neben einem Bruchteil der Kohlensäure absorbiert, während der Hauptbeil der Kohlensäure über die Vakuumpumpe frei von Ammoniak gewonnen wird.
  • Das im Absorber unter Vakuum anfallende C OZ-haltige Ammoniakwasser wird meinem besonderen Abtreiher vergast und von neuem dem Kreislaufprozeß zugeführt.
  • In Abb.II sind die bei Anwendung eines Gasgemisches von 62,5% Ammoniak, 12,50/0 Kohlensäure und 25% Restgasen (H2, N., C O usw.) sich ergebenden Verhältnisse in Form eines Stufendiagramms gekennzeichnet, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die gasförmigen Volumina - auch bei den: festen Salzen - als Maßeinheiten zugrunde gelegt wurden. Der Stundendurchsatz beträgt: 5ooo cbm NH3, Iooo - C02, 250o - Restgas. Das Gasgemisch enthält nach Zugabe des aus dem CO2-armen Ammoniakwasser abgetriebenen Gases mit 260o cbm Ammoniak und 30o cbm Kohlensäure einen Ammoniaküberschuß im Verhältnis zur Kohlensäure von 5,8:r. Bei einer Kompression des Gasgemisches auf etwa 2 atü ist der Ammoni,akpartialdruck bereits so groß, daß beim Waschen dieses Gases im C O2-ZVäscher der Ammoniakgehalt der Waschflüssigkeit nicht unter 25o g Ammoniak im Liter sinkt. Das auf etwa 2 atü komprimierte Gasgemisch mit 1300 cbm C02 bindet bei der Wäsche :entsprechend der Ammoncarbaminatbildung 260o cbm Ammoniak, während das überschüssige Ammoniak, also 5ooo cbm NH3, die Kohlensäurewäsche zusammen mit 250o cbm Restgas von Kohlensäure befreit verläßt und im Ammoniakabsorber als reines Ammoniakwasser erhalten wird.
  • Im C02-Wäscher sind 260o cbm Ammoniak und 130o cbm Kohlensäure als Ammoncarbaminat gelöst und werden als festes Salz (kontinuierlich) abgeschieden. Bei der Destillation dieses Salzes unter stark vermindertem Druck und fraktionierter Absorption werden 230!o Kohlensäure = 30o cbm CO2 zusammen mit 2600 cbm NH3 als C02-armes Ammoniakwasser gewonnen, während i ooo cbm Kohlensäure von der Vakuumpumpe ammoniakfrei, abgesaugt werden.
  • Das C02-arme Ammoniakwass:er wird vergast und das Gasgemisch mit 260o cbm Ammoniak und 30o cbm Kohlensäure den neuen Absorptionsgasen vor der Kompression; wieder zugesetzt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Gewinnung von Ammoniak und Kohlensäure getrennt aus ihren gemeinsamen Gemischen, gegebenenfalls mit indifferenten Gasen-, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase durch Druckwäsche vollständig von der Kohlensäure und in einem zweiten Waschverfahren mit Wasser von dem überschüssigen Ammoniak befreit werden, daß ferner aus der Lauge der ersten Wäsche durch. Kühlung das Ammonsa.lz abgeschieden, dieses feste Salz thermisch zerlegt und das kohlensäurehaltige Zersetzungsgas unter stark verringertem Druck durch Waschen mit Wasser im Gegenstrom vollständig vom Ammoniak befreit wird, und daß aus der dann anfallenden Kohlensäure und Ammoniak enthaltenden Lauge der Niederdruckwäsche die absorbierten Bestandteile entbunden und dem Strom der Ausgangsgase wieder zugeführt werden.
DEF69777D 1929-12-03 1929-12-03 Gewinnung von Ammoniak und Kohlensaeure getrennt aus ihren gemeinsamen Gemischen Expired DE536422C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1294365B (de) * 1958-08-11 1969-05-08 Toyo Koatsu Ind Inc Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Kohlendioxyd und ueberschuessigem Ammoniak

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1294365B (de) * 1958-08-11 1969-05-08 Toyo Koatsu Ind Inc Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Kohlendioxyd und ueberschuessigem Ammoniak

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