DE587585C

DE587585C - Process for the utilization of pure or diluted ammonia

Info

Publication number: DE587585C
Application number: DEG80086D
Authority: DE
Original assignee: AUGUST GUEMBEL
Current assignee: AUGUST GUEMBEL
Priority date: 1931-07-02
Filing date: 1931-07-02
Publication date: 1933-11-06

Description

Verfahren zur Verwertung von reinem oder verdünntem .Ammoniak ,Die Erzeugung von Ammonchlorid Badet bisher allgemein durch direkte Vereinigung von Ammoniak und Salzsäure in gasförmiger oder flüssiger Phase statt. Es werden @entweder Ammoniak- und Salzsäuredämpfe, letztere in wasserfreier oder wasserhaltiger Form, zusammengebracht. Das Ammoxichlorid schlägt sich ;alsdann bei der darauffolgenden Abkühlung 'der Gase in fester Form, nieder. Es kann aber Ammonchlorid auch durch Einleiten von Ammoniak in Salzsäure und darauffolgende Eindunstung der Lösung gewonnen werden. Bei den bekannten Verfahren muß der Gewinnung von Ammonchlorid immer eine besondere Geung oder Beschaffung von Salzsäure vorhergehen, oder ,es müssen Arbeitsbedingungen vorhanden: sein, bei . denen Salzsäure als Nebenprodukt aus ,einem technischen Prozeß, anfällt. Dgbei ist der Betrieb der Ammonchloridg:ewinnung4 außerordentlich- umständlich.Process for the recovery of pure or diluted ammonia, The Production of ammonium chloride bathes so far generally by direct association of Ammonia and hydrochloric acid take place in the gaseous or liquid phase. There will be @Either Ammonia and hydrochloric acid vapors, the latter in anhydrous or water-containing form, brought together. The ammoxyl chloride beats itself out; then with the next one Cooling of the gases in solid form, down. But it can also get through ammonium chloride Introduction of ammonia into hydrochloric acid and subsequent evaporation of the solution obtained will. In the known processes, the recovery of ammonium chloride must always be one special approval or procurement of hydrochloric acid precede, or, there must be working conditions present: be, at. from which hydrochloric acid is a by-product, a technical process, accrues. In addition, the operation of the ammonium chloride recovery4 is extraordinarily laborious.

Es wurde nun gefunden, daß die Einwirkung von Chlor auf Ammoniak, bei der unter Stickstoffbildung Salzsäure entsteht, zur technischen Darstellung von Aznmonchlorid benutzt werden kann. Es bedeutet einen außerordentlichen Fortschritt, daß man nunmehr auf eine besondere Herstellung oder den Bezug von Salzsäure verzichten kann, de man vielmehr nunmehr das in verflüssigtem Zustand leicht zu handhabende Chlor verwenden und verwerten kann; das bei technischen Prozessen als unvermeidliches und schwer - verwertbares Nebenprodukt anfällt. Es werden verfahrensgemäß solche Mengen von Chlor der ammoniakhaltigenGasmischung hinzugefügt, die der zu erzeugenden Ammonchloridmenge ,äquivalent sind. Das Ammoniak kann in reiner Form wie auch verdünnt mit anderen Gasen verwandt werden. Besonders vorteilhaft läßt sich dieses Verfahren bei Nutzbarmachung des Kohlenstickstoffes in Koksofengasen anwenden. Das Chlor wird in allen Fällen in das reine (oder verdünnte gasförmige Ammoniak in geeigneter Weise eingeleitet und mit. dem Gas dabei gemischt. Zweckmäßig findet deine Einwirkung ; des Chlors auf das Ammoniak bei gesteigerter Temperatur statt. Das ,gebildete Ammonchlorid kann alsdann direkt oder in besonderen Räumen aus dem Gas abgeschieden werden.It has now been found that the action of chlorine on ammonia, in which hydrochloric acid is formed with the formation of nitrogen, for technical illustration of aznmonochloride can be used. It means extraordinary progress that you now renounce a special production or the purchase of hydrochloric acid can, de one rather now that which is easy to handle in the liquefied state Can use and recycle chlorine; this is inevitable in technical processes and by-product that is difficult to utilize is obtained. According to the procedure, there will be such Amounts of chlorine are added to the ammonia-containing gas mixture that is to be generated Amount of ammonium chloride, are equivalent. The ammonia can be in pure form as well as diluted be used with other gases. This method can be particularly advantageous apply when utilizing carbon nitrogen in coke oven gases. The chlorine will in all cases in the pure (or dilute gaseous ammonia in a suitable manner initiated and with. mixed with the gas. Your influence is expedient ; of the chlorine on the ammonia instead of at increased temperature. That, educated Ammonium chloride can then be separated from the gas directly or in special rooms will.

Es ist aber auch eine Einwirkung des Chlors auf w ,äßrig gelöstes Ammoniak -möglich.But it is also an action of the chlorine on aqueous solutions Ammonia - possible.

Die Gewinnung des Ammonchlorids nach dem geschilderten Verfahren kann einem Prozeß der bekannten technischen Ammoni,akbindungsverfahreneingegliedert werden. Bei dieser Ausführungsform werden in den ammoniakhaltigen Gasstrom, gegebenenfalls nach entsprechender Reinigung, die in Frage kommenden Mengen Chloreingebracht und reagieren mit den ,äquivalenten Mengen Ammoniak unter Bildung von Stickstoff und Salzsäure. Das Ammonchlorid, das unter Vereinigung der gebildeten Salzsäure mit einem ihr äquivalenten Teil des Ammoi-iaksentstanden ist, wird in geeigneter Weise zur Abscheidung gebracht, worauf das im Gas verbliebene Ammoniak in üblicher Weise an Schwefelsäure im Sättigerverfahren gebunden wird.The extraction of the ammonium chloride by the method described can a process of the well-known technical ammonia binding process. In this embodiment, in the ammonia-containing gas stream, if necessary After appropriate cleaning, the quantities of chlorine in question are introduced and react with the equivalent amounts of ammonia with the formation of Nitrogen and hydrochloric acid. The ammonium chloride that is formed with the union of Hydrochloric acid with an equivalent part of the ammoi-iaks is formed in brought to the deposition in a suitable manner, whereupon the ammonia remaining in the gas is bound in the usual way to sulfuric acid in the saturator process.

In gleicher Weise läßt sich das geschilderte Verfahren mit den übrigen bekannten Verfahrensweisen der Ammoniakbindung, beispielsweise durch Zerstäuben von Säuren oder Säuregemischen oder durch Einspritzen von Säuren in Ammoniak oder ammoniakhaltige Gase oder auf sonstige beliebige Weise, vereinigen bzw. verbinden.The described method can be used in the same way with the others known methods of ammonia binding, for example by atomization of acids or acid mixtures or by injecting acids into ammonia or Combine or combine gases containing ammonia or in any other way.

Es ist ein Verfahren bekanntgeworden, nach dem Ammoniak durch Chlor bei einer Temperatur von 125 bis 175' vollständig in Ammonchlorid übergeführt wird. Bei den hierbei angewandten Temperaturen wird das Chlormolekül durch Hydrolyse mittels Wasserdampfs in Salzsäure und unterchlorige Säure übergeführt, die bei der :erhöhten Temperatur Sauerstoff abspaltet. Die derart entstandene Salzsäure vereinigt sich mit dem Ammoniak, so daß die gesamte Menge des Ammoniaks als Ammonchlorid anfällt.A process has become known according to which ammonia is completely converted into ammonia by chlorine at a temperature of 125 to 175 '. At the temperatures used, the chlorine molecule is converted into hydrochloric acid and hypochlorous acid by hydrolysis by means of steam, which splits off oxygen at the increased temperature. The hydrochloric acid formed in this way combines with the ammonia, so that the entire amount of ammonia is obtained as ammonia chloride.

.Das Verfahren gemäß der Erfindung verzichtet auf die vollständige Überführung des mit dem Chlor reagierenden Ammoniaks in Ammonchlorid, die sich nur bei :einer Temperatur von 125 bis 175' durchführen läßt. Es ist vornehmlich für die Behandlung von ammoniakhaltigen Gasen, wie sie bei der Kohlendestillation anfallen, bestimmt. Es ist besonders überraschend, daß Mischungen aus Chlor, Ammoniak und 'Wasserstoff in technischem Maßstäbe unter Ausschaltung einer Explosionsgefahr zur Umsetzung gebracht werden können, da es bekannt ist, daß sowohl Chlor und Ammoniak wie auch Chlor und. Wasserstoff, beim Vermischen unter Explosion zu reagieren vermögen. Bei der Verbindung des Verfahrens der Erfindung mit der bekannten Bindung des Ammoniaks an andere flüssige Säuren hat man sein ausgezeichnetes Mittel zur Regelung der an die flüssige Säure zu bindenden Ammoniakmenge. Diese Maßnahme ist von besonderer Bedeutung, wenn große Mengen von Kohle verkokt werden und die Bindung des gesamten dabei zwangsläufig anfallenden Ammoniaks an die eine flüssige Säure nicht zweckmäßig lerscheint. Ausführungsbeispiele Beispiel z Es werden in der Stunde to t Kokskohle, berechnet als trockene Kokskohle, verkokt. Diabei werden in der Stunde 3ooo Nm3 Gas erzeugt, mit einem Ammoniakgehalt von zog pro Nm3 (= 3o kg je Stunde). Dem Rohgase, das eine Temperatur von etwa 6o bis r2o° C hat, werden in der Stunde 47,0 kg Chlor zugesetzt. Aus 3o kg N H3 -j- 47,0 kg C12 entstehen hierbei 70,8 kg NH,1Cl+ 6,2 kg N2. Es werden :also etwa 20 % des Ammoniaks zu Stickstoff .oxydiert. Da gleichzeitig je cbm Gas bei einer Temperatur von z. B. 8o° C 293g Wasser je Nm3, bei 20° C dagegen nur noch 17 g je Nm3 enthalten sind, wird bei der nachfolgenden Abkühlung des Gases von z. B. 80 auf 20° C in der Stunde eine Kondensatmenge von etwa goo kg erhalten, in der etwa 71 kg Ammonchlorid gelöst sind. Durch Eindampfen des Kondensats wird hieraus etwa 71 kg Ammonchlorid gewonnen. Beispiel 2 Unter den gleichen Verhältnissen wie nach r werden dem Gase in der Stunde etwa 28 kg Chlor zugesetzt. Mit dieser Chlormenge reagieren 18 kg Ammoniak pro Stunde. Es bilden sich dabei 42,5 kg Ammonchlorid und 3,5 kg Stickstoff, d. h. es werden etwa 11,70/0 des Gesamtammoniaks und :etwa 2o0to des mit Chlor in Reaktion tretenden Ammoniaks zu Stickstoff oxydiert. Bei der Abkühlung des Gases auf 20° C fällt in der Stunde eine Kondensatmenge von etwa 872 kg an, in der etwa 42,5 kg Ammonchlorid enthalten sind. Durch Eindampfen werden daraus 42,5kg trockenes Ammonchlorid gewonnen. Nach der Abführung der Kühlerkondensate verbleiben im Gase noch 12 kg Ammoniak pro Stunde = etwa 4 g Ammoniak je Nm3, aus denen im S,ättiger durch die Einwirkung von Schwefelsäure 46,6 kg Ammonsulfat in der Stunde gewonnen werden. Beispiel 3 Ein mit Raschigringen gefüllter Türm wird mit 5 cbm Ammoniakwasser pro Stunde mit einem Gehalt an freiem Ammoniak von 7 g pro Liter berieselt, das eine Temperatur von etwa 2o bis 4o' C besitzt. Außer dem freien Ammoniak sind noch 2 g gebundenes Ammoniak pro Liter in dem Ammoniakwasser enthalten. Von unten wird dem abwärts strömenden Ammoniakwasser eine Chlormenge von etwa 55,o kg Chlor in der Stunde in feiner Verteilung entgegengeschickt. Das Chlor setzt sich mit dem im Ammoniakwasser gelösten freien Ammoniak um zu 7,2 kg Stickstoff, der gasförmig entweicht, und etwa 82,8 kg Ammonchlorid, das außer dem ursprünglich gebundenen Ammoniak des Gaswassers in dem von dem Turm ablaufenden Ammoniakwasser gelöst ist. Dieses ,enthält also 2 g gebundenes Ammoniak pro Liter und 8,28 g durch die Einwirkung des Chlors gebildetes Ammonchlorid pro Liter. Durch Eindampfen des Wassers werden daraus gewonnen zo2,8kgeirnes Salzes, das zu etwa 86 % .aus Ammonchlorid besteht. Durch Zugabe einer . größeren Menge Chlor als 55,o kg pro Stunde, z. B. von .etwa 65 kg Chlor pro Stunde, kann man erreichen, daß man auch das sogenannte gebundene Ammoniak des Ammoniakwassers, sofern es nicht schon als Ammonchlorid oder Ammonsulfat vorliegt, noch in Arimonchlorid überführt. Zweckmäßig wird man dann dafür Sorge tragen, daß düe Temperatur des auflaufenden Ammoniakwassers etwas höher, z. B. bei etwa 6o bis 8o° C, liegt..The method according to the invention dispenses with the complete conversion of the ammonia reacting with the chlorine into ammonia chloride, which can only be carried out at a temperature of 125 to 175 '. It is primarily intended for the treatment of gases containing ammonia, such as those produced in coal distillation. It is particularly surprising that mixtures of chlorine, ammonia and 'hydrogen on an industrial scale can be made to react with elimination of the risk of explosion, since it is known that both chlorine and ammonia as well as chlorine and. Hydrogen, able to react when mixed with an explosion. Combining the process of the invention with the known binding of ammonia to other liquid acids has an excellent means of controlling the amount of ammonia to be bound to the liquid acid. This measure is of particular importance when large amounts of coal are coked and the binding of all the ammonia that is inevitably produced in the process to the one liquid acid does not appear to be expedient. EXEMPLARY EMBODIMENTS Example z To t coking coal, calculated as dry coking coal, are coked per hour. This produces 3,000 Nm3 of gas per hour, with an ammonia content of drag per Nm3 (= 30 kg per hour). 47.0 kg of chlorine are added per hour to the raw gas, which has a temperature of around 6o to r2o ° C. From 30 kg of N H3 -j- 47.0 kg of C12, 70.8 kg of NH, 1Cl + 6.2 kg of N2 are produced. About 20% of the ammonia is oxidized to nitrogen. Since at the same time per cbm of gas at a temperature of z. B. 80 ° C 293g of water per Nm3, at 20 ° C, however, only 17 g per Nm3 are contained. B. 80 to 20 ° C per hour a condensate amount of about goo kg obtained in which about 71 kg of ammonium chloride are dissolved. About 71 kg of ammonium chloride are obtained from this by evaporating the condensate. Example 2 Under the same conditions as in r, about 28 kg of chlorine are added to the gas per hour. With this amount of chlorine react 18 kg of ammonia per hour. 42.5 kg of ammonia chloride and 3.5 kg of nitrogen are formed, ie about 11.70 / 0 of the total ammonia and: about 2o0to of the ammonia reacting with chlorine are oxidized to nitrogen. When the gas is cooled to 20 ° C, an amount of condensate of about 872 kg is produced per hour, which contains about 42.5 kg of ammonium chloride. By evaporation, 42.5 kg of dry ammonium chloride are obtained from it. After the cooler condensates have been discharged, 12 kg of ammonia per hour remain in the gas = about 4 g of ammonia per Nm3, from which 46.6 kg of ammonia sulfate are obtained per hour in the S, ättiger by the action of sulfuric acid. Example 3 A tower filled with Raschig rings is sprinkled with 5 cbm of ammonia water per hour with a content of free ammonia of 7 g per liter, which has a temperature of about 20 to 40 ° C. In addition to the free ammonia, the ammonia water also contains 2 g of bound ammonia per liter. From below, an amount of chlorine of about 55.0 kg of chlorine per hour is sent in finely divided form towards the ammonia water flowing downwards. The chlorine and the free ammonia dissolved in the ammonia water are converted to 7.2 kg of nitrogen, which escapes in gaseous form, and about 82.8 kg of ammonia, which, in addition to the ammonia originally bound in the gas water, is dissolved in the ammonia water draining from the tower. This contains 2 g of bound ammonia per liter and 8.28 g of ammonia formed by the action of chlorine per liter. By evaporating the water, about 2.8 kg of pure salt are obtained, about 86% of which consists of ammonium chloride. By adding a. larger amount of chlorine than 55, o kg per hour, z. B. of. About 65 kg of chlorine per hour, one can achieve that the so-called bound ammonia of the ammonia water, if it is not already in the form of ammonium chloride or ammonium sulfate, is still converted into arimony chloride. Appropriate care will then be taken to ensure that the temperature of the accumulating ammonia water is somewhat higher, e.g. B. at about 6o to 8o ° C.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the utilization of pure or diluted Ammonia and chlorine with the formation of ammonium chloride by introducing chlorine into the where appropriate, ammonia present in aqueous dissolved form or the ammonia-containing ones Gases, in particular column distillation gases, characterized in that the introduction, useful as a preliminary stage in the extraction of ammonium salts by means of other liquids Acids as hydrochloric acid, takes place under conditions in which a part of the existing Ammonia and the introduced chlorine hydrogen chloride gas or hydrochloric acid are formed.