DE606384C - Verfahren zur Reinigung von Gasen fuer die Ammoniaksynthese - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung der Synthesegase bei der Ammoniakhochdrucksynthese zwecks Beseitigung der geringen Kohlendioxydmengen, die in dem, wie weiter unten angegeben, vorgereinigten Gas enthalten sind, das der Hochdrucksyntheseanlage zugeführt wird.

Es wurde gefunden, daß, besonders wenn man die Ammoniakhochdrucksynthese bei Strömung des Gases in geschlossenem Kreislauf ausführt, d. h. wenn man dem Frischgas, mit welchem die Anlage gespeist wird, die Gase zusetzt, die bei dem Leiten über die Kontaktmasse teilweise in Ammoniak umgesetzt und darauf von der Hauptmenge des darin enthaltenen xAmmoniaks befreit wurden, sich an der Mischungsstelle der beiden Gasströme ein fester Niederschlag bildet, der von der Verbindung der in dem Frischgas enthaltenen Kohlendioxydspuren mit den geringen, in dem Kreislaufgas enthaltenen Ammoniakmengen herrührt. Dieser Niederschlag, der sich selbst dann noch bildet, wenn das Frischgas Kohlendioxyd in einer Menge enthält, die zu gering ist, um die Hochdrucksynthese zu beeinträchtigen, verstopft die Rohrleitung mit der Zeit, wodurch ein Dauerbetrieb erschwert wird.

Ein bekanntes Mittel, um diesem Nachteil abzuhelfen, besteht darin, daß man die Vorreinigung des Frischgases beispielsweise in bestimmter Weise durch "Waschen mit Hilfe flüssigen Ammoniaks (britische Patentschrift 231 417) oder durch Einwirkung von Alkalimetallen bzw. Alkaliamiden im festen oder geschmolzenen Zustand oder auch, 'im Lösungszustand sehr weit treibt. Diese Verfahren sind jedoch kostspielig und stehen wegen des erforderlichen Aufwandes an Vorrichtungen und Betriebsmitteln in keinem Verhältnis zu der Geringfügigkeit der Kohlendioxydmengen, die zu entfernen sind.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, diesen Nachteil in einer bezüglich der Maßnahmen und Vorrichtungen sehr einfachen und wirtschaftlichen Weise zu· beseitigen. Das zur Anwendung kommende Verfahren besteht darin, daß man in dem unter hohem Druck stehenden Gas, mit welchem die Anlage für die Ammoniaksynthese' gespeist wird, eine genügende Wasserdampfmenge beläßt, damit das bei der späteren Kondensation dieses Dampfes gebildete Wasser das" gesamte Ammoncarbonat in dem Augenblick, da dasselbe durch Reaktion des Kohlendioxyds mit dem zugeführten Ammoniak und dem Wasserdampf des Gases gebildet wird, im gelösten Zustand mitreißt. Dabei wird nicht nur erreicht, daß Verstopfungen durch das entstandene Ammoncarbonat vermieden werden, sondern auch, daß das auf Ammoniakkatalysatoren, bekanntlich vergiftend wirkende Kohlendioxyd des Frischgases durch die Menge Wasserdampf ersetzt wird, die den jeweiligen Druck- und Temperaturverhältnissen entspricht. Diese Menge Wasserdampf ist bei den in Frage kommenden Hochdrucken und verhältnismäßig tiefen Kondensationstempera-

türen so gering, daß man von einer nachträglichen Entfernung des Wasserdampfes ab_: sehen kann, ohne daß die üblichen Ammoniakhochdruckkatalysatoren an ihrer Wirksamkeit wesentlich einbüßen. Mit dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung wird also erreicht, daß eine gegebenenfalls störend wirkende Menge Kohlendioxyd durch eine nichtstörend wirkende Menge Wasserdampf ersetzt wird.

Ein praktisches Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens besteht darin, daß man in das unter hohem Druck stehende und noch heiße Gas, das aus dem Kompressor bzw. aus dem Reinigungsrohr austritt, in welchem das Kohlenoxyd vor der Katalyse entfernt wird, eine Ammoniakgasmenge einbläst, die der zu entfernenden Kohlendioxydmenge reichlich entspricht, worauf man die Kondensation des Wassers durch Kühlen bis auf etwa Raumtemperatur bewirkt; das sich bildende Ammoncarbonat bleibt gelöst und ist gleichzeitig mit dem Kondenswasser leicht aus dem Kondenstopf zu entfernen. Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich somit grundsätzlich sowohl hinsichtlich des verfolgten Zweckes als auch der Ausführung von einem bekannten Verfahren zur Entfernung von Wasserdampf aus einem zur Ammoniaksynthese bestimmten Gasgemisch, nach welchem Kohlendioxyd und Wasserdampf dem Gasgemisch in solchen Mengen zugefügt werden, daß festes Ammoncarbonat sich bildet und niederschlägt. Desgleichen unterscheidet sich das vorliegende Verfahren in bezug "auf die Menge des zu entfernenden Kohlendioxyds und der Durchführungsart von einem anderen , bekannten Verfahren, gemäß welchem eine beträchtliche Menge Kohlendioxyd aus einem Gasgemisch durch Waschen mit einer von außen eingeführten Ammoniakflüssigfceit entfernt wird.

Bei der Ausführung der Ammoniakhochdrucksynühese in einem geschlossenen Kreislaufsystem verwendet man zweckmäßig als Ammoniakquelle zwecks Durchführung vorliegenden Verfahrens einen Teil des im Kreis-. laufsystem umlaufenden, zum Kontaktrohr zurückströmenden Gases selbst, da dieses auch nach der üblichen Ausscheidung des gebildeten Ammoniaks stets etwas nicht entferntes Ammoniak enthält.

In beiliegender Zeichnung ist eine diesem letzteren Fall entsprechende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt. '

A bezeichnet das Frischgasvorreinigungsrohr, durch welches das Kohlenoxyd durch katalytische Reduktion in Methan verwandelt wird; bei dieser Umsetzung des Kohlenoxyds bildet sich jedoch fast immer eine sehr geringe. Kohlensäuremenge als Nebenreaktion der Reinigungsreaktion nach der Gleichung

2 CO -j- 2 H₂ = CH₄ -j- CO₂. ■

B bezeichnet den Wasserkühler des Reinigungsrohres, C den zugehörigen Abscheider; D ist das Ammoniaksyntheserohr, an welches sich ebenfalls der zugehörige Kühler E mit dem zugehörigen Abscheider F für flüssiges Ammoniak anschließt; die Pumpe, durch welche das nicht gebundene Gas wieder in den Kreislauf zurückgeschickt wird, ist mit G bezeichnet.

Letzteres Gas, das durch G gefördert wird und etwas Ammoniak enthält, gelangt nach// und vermischt sich dort mit dem gereinigten, aus dem Wasserabscheider C tretenden Frischgas. Durch das mit einem Einstellhahn X versehene Ableitungsrohr/ wird ein geringer Teil des in den Kreislauf zurückgeschickten Gases entnommen, den man bei Y dem noch heißen, aus dem Reinigungsrohr A tretenden Gas noch vor Abkühlung dieses Gases in dem Kühler B zusetzt. Dieses in dieser Weise mit Ammoniak versetzte Frischgas gelangt in den Kühler B, und unter dem Einfluß der Temperatur bildet sich das Ammoncarbonat, das jedoch sofort durch das sich gleichzeitig kondensierende Wasser aufgelöst wird. Die gebildete Flüssigkeit wird durch das Wasser in den Wasserabscheider C mitgenommen, aus welchem die gesammelte Lösung nach außen abgezapft wird. Das auf diese Weise von dem Kohlendioxyd befreite Frischgas ist dann nicht mehr imstande, an der Stelle H, wo sich dasselbe mit dem Hauptteil des in den Kreislauf zurückgeschickten Gases vermischt, Verstopfungen hervorzurufen.

Statt nach Y könnte das ammoniakhaltige Gas auch, wie plunktiert dargestellt, nach Z geleitet werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von Gasen für die Ammoniaksynthese von dem in ihnen bei der Umwandlung ihres Koblenoxydgehaltes in Methan in geringer Menge entstandenen Kohlendioxyd, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Gas, das aus dem Umwandlungsapparat austritt, vor Abscheidung des entstandenen Wassers mit Ammoniakgas versetzt wird.

2. Ausführungsform, des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ials Ammoniakquelle ein Teil des zum Kontaktrohr zurückströmenden Kreislaufgases verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen