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Regenerierung der zum Auswaschen von Kohlensäure aus Gasen benutzten
Bicarbonat-Waschlauge Es ist bekannt, Kohlensäure aus Industriegasen durch Auswaschen
mittels Alkalilaugen, Soda- oder Pottaschelösungen oder Gemischen von Soda- und
Pottaschelösungen zu entfernen. Es entstehen dabei mehr oder weniger gesättigte
Bicarbonatlösungen, aus denen die Bicarbonatkohlensäure durch Kohlen oder Erhitzen
auf annähernd ioo° ausgetrieben werden kann, um die Lauge zu regenerieren. Das Regenerieren
nach diesem bekannten Verfahren nimmt jedoch viel Zeit in Anspruch und bedingt einen
hohen Wärmebedarf.
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Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß man die Zeitdauer der Regenerierung
z. B. bei einer Waschlauge, die aus einer an sich bekannten, 290/0 Pottasche und
8% Soda enthaltenden Mischlösung besteht, wesentlich dadurch verkürzen kann,
daß man die Lauge in einer etwa i cm starken Schicht erhitzt.
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Bei einer gegebenen zugeführten Wärmemenge erfordert das Erhitzen
und damit das Regenerieren einer beispielsweise g cm starken Laugenschicht wegen
der größeren Flüssigkeitsmenge längere Zeit, als wenn man die Lauge in einer Schicht
von nur etwa i cm Stärke erhitzt. Es hat sich herausgestellt, daß die Regenerationszeiten
den behandelten Flüssigkeitsmengen keineswegs proportional sind, da sich bei dem
Regenerieren zwei Vorgänge nebeneinander abspielen, nämlich das Erhitzen bzw. Verdampfen
des in der Lösung enthaltenen Wassers und das Zersetzen der. Bicarbonatlösung bzw.
.das Austreiben der Kohlensäure. Mit der Verringerung der Schichtstärke der zu regenerierenden
Lauge kommt man bei einer bestimmten Grenze zu einer Reaktionsdauer, die bei weiterer
Verringerung der Schichtstärke nicht mehr erheblich abnimmt, sondern im wesentlichen
konstant bleibt. Diese Grenze liegt bei einer Laugenschichtstärke von etwa = cm.
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Während die Verdampfung des Wassers aus der Bicarbonatlösung von der
Schichtstärke im wesentlichen unabhängig ist, da sie bei einem gegebenen Druck durch
die zugeführte Wärme bedingt ist, wird offenbar bei einer Schichtstärke von z cm
in der Kohlensäureaustreibung ein Grenzwert erreicht. Es ist daher praktisch wertlos,
die Schichtstärke noch mehr zu verringern, zumal der dadurch bedingte größere Umfang
des Regeneriergefäßes das Verfahren unwirtschaftlich machen würde.
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Im praktischen Betrieb läßt sich dieser Grenzwert natürlich nur mit
beschränkter Genauigkeit erreichen. Man wird also .praktisch vielleicht zu einem
unteren Grenzwert von o,5 cm und einem oberen Grenzwert von etwa 2 cm kommen, zwischen
denen dann der günstigste Wirkungsgrad liegt.
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Es wurde auch gefunden, daß das gleiche günstige, in der Verkürzung
der Reaktionsdauer bestehende Ergebnis bei an sich stärkerer Schicht erzielt wird,
wenn die Wärmezufuhr in einem Abstand von etwa i cm unter der Laugenoberfläche erfolgt,
wenn also z. B. eine in das Regeneriergefäß eingebaute Heizschlange
in
einem Abstand von etwa i cm unter der Flüssigkeitsoberfläche liegt. Die Bemessung
der Schichtstärke auf etwa i cm hat sich auch dann als zweckmäßig erwiesen" wenn
dieWärmezufuhr in an sich bekannter Weise durch unmittelbare Berührung mit Dampf
erfolgt, indem man den Dampf über die Laugenoberfläche hinwegstreichen läßt. Überraschenderweise
hat sich aber ergeben, daß das Regenerieren auch durch unmittelbare Berührung mit
Rauchgasen erfolgen kann. Obwohl diese Gase bereits Kohlensäure enthalten, sind
sie gut verwendbar, um Kohlensäure ans Bicarbonätlösungen auszutreiben. .
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Es ist bekannt, Lösungen durch Erhitzen auf mittels Dampf beheizten
Heizflächen in sehr dünnen Schichten zu verdampfen und dabei die in den Lösungen
gelöst enthaltenen Gase auszutreiben. Hiervon unterscheidet sich das Verfahren gemäß
der Erfindung dadurch, daß das Austreiben von Kohlensäure aus der zum Auswaschen
derselben benutzten Waschlauge bei einer optimalen Schichtstärke dieser von etwa
i cm, d. h. in den Grenzen von 0,5 cm und 2 cm, erfolgt, wodurch bei minimaler Wärmezufuhr
und Wasserverdampfung die optimal kleinste Größendimensionierung der Regenerieranlage
erreicht wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann in kontinuierlichem Betriebe,
z. B. in bekannten Kolonnen oder anderen Wärmeaustauschern, durchgeführt werden,
in -denen die Lauge die einzelnen, meist übereinander angeordneten Abteilungen der
Reihe nach durchströmt. In diesem Falle hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen,
bei ausschließlicher oder zusätzlicher Beheizung mittels heißer Gase und Dämpfe
diese jeder Abteilung der Kolonne gesondert regelbar zuzuführen, da sonst die Lauge
zu_ stark eingedickt wird. Auch beim Regeneieren durch indirekte Beheizung
tritt in den unteren Kolonnenabteilungen eine starke Konzentrierung der Lauge ein,
weil die ausgetriebene Kohlensäure erhebliche Dampfmengen mitreißt. Daher ist es
zweckmäßig, die aus der Kolonne austretenden Dämpfe einem Rückflußkühler zuzuleiten,
der beispielsweise auf die Kolonne aufgesetzt werden kann. Das aus dem Kühler zurückfließende
Kondensat kann dann nach Belieben den - Kolonnen regelbar zugeführt werden, so daß
die Lauge in den einzelnen Abteilungen der Kolonne überall praktisch die gleiche
Konzentration hat. Dies ist sehr wichtig, da bei zu starker Eindickung die Gefahr
von Salzabscheidungen eintritt und bei zu verdünnten Lösungen die einzelnen Abteilungen
der Kolonne schlecht ausgenutzt werden. Es versteht sich von selbst, daß zur Regelung
der Konzentration auch Frischwasser oder vorgewärmtes Wasser oder erwärmtes Kondenswasser
zugeführt werden kann. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Konzentration
der Lauge in den einzelnen Abteilungen der Kolonne können auch über der. Flüssigkeitsschichten
der einzelnen Abteilungen Kühlelemente beliebiger Art, z. B. Kühlschlangen, angeordnet
werden, an denen sich, während die Kohlensäure entweicht, der Wasserdampf kondensiert
und so ohne weiteres das Eindicken der Lauge verhindert. Als Kühlmittel wird dann
vorzugsweise die noch zu regenerierende Lauge durch die Kühlschlangen geführt, was
den Vorteil hat, daß sie dabei für den Regeneriervorgang vorgewärmt wird.
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Wenn man das beschriebene Regenerierverfahren in an sich bekannter
Weise unter Druck ausführt, so ist es erfindungsgemäß möglich, außer der teilweisen
Rückgewinnung der zugeführten Wärmemenge bzw. deren Energie den beim Zersetzen des
Bicarbonates erzeugten Dampf-bzw. Gasdruck nutzbar zu machen. Zweckmäßig wird hierzu
das entstandene Gas-Dampf-Gemisch in einer Arbeitsmaschine entspannt, wobei die
gewonnene Energie zum Komprimieren der ausgetriebenen Kohlensäure ganz oder teilweise
herangezogen wird. Natürlich kann die Ausnutzung des Zersetzungsdruckes des Bicarbonates
in Verbindung mit dem erzeugten Dampfdruck auch dann in der beschriebenen Weise
erfolgen, wenn das Regenerierverfahren unter Druck, z. B. in einem Dampfkessel,
der zur Beheizung. der zu regenerierenden Lauge dient, durchgeführt wird.