DE641267C - Verwendung und Beseitigung des aus den Ammoniakabtreibekolonnen einer Kohlenentgasungsanlage uebergehenden Ammoniak-Wasserdampf-Gemisches - Google Patents

Description

• Verwendung und Beseitigung des aus den Anunoniakabtreibekolonnen einer Kohlenentgasungsanlage übergehenden Anunoniak-Wasserdampf-Gemisches Jahrzehntelang hat man die Abscheidung und weitere Verarbeitung des Ammoniaks bei der Leuchtgasbereitung und Koksgewinnung für sehr erwünscht gehalten, da sich hieraus wertvolle Stickstoffverbindungen herstellen ließen. Allerorts hat sich-deshalb die Gas-und Koksgewinnung darauf eingestellt, das Animoniak bei der Entgasung der Kohle in größtmöglicher Ausbeute zu erzeugen, und die vorhandenen Anlagen sind dementsprechend eingerichtet. Diese Sachlage hat sich durch die Entwicklung der Technik auf einem andern Gebiete erheblich geändert; die Gas-und Kokswerke stehen vor der Tatsache, daß kein Absatz mehr für das in ihren Betrieben in großen Mengen anfallende Ammoniak vorhanden ist; denn die Luftstickstoffindustrie hat die Stickstofferzeugung der Gaswerke und Kokereien in der Wettbewerbfähigkeit eingeschränkt. Längere Zeit schon bemüht sich die Fachwelt, Mittel und Wege zu finden, um von diesem jetzt als Ballast zu betrachtenden Ammoniak freizukommen.
• Diese Versuche erstrecken sich zunächst auf die Beseitigung des Gaswassers an si-ch, die aber unvollkommen bleiben müssen; denn die Mengen sind -- der Aminoniakgehalt des Gaswassers beträgt nur i bis 2 Prozent - ungeheuer groß. So hat man das Gaswasser auf Rieselfelder o. dgl. abgeleitet, wo es sich für Pflanzenkulturen (Weiden) nützlich erweisen kann. Man hat auch versucht, das Gaswasser durch Zersetzung innerhalb der Werkanlagen zu zerstören. Beispielsweise kann es durch Verwendung als Lösch-wasser für- den aus den Kammern gestoßenen Koks, wenigstens teilweise, zersetzt werden; das Aussehen des Kokses leidet jedoch darunter, Man kann auch Brennstoffen in Feuerungen und Einzelgeneratoren Gaswasser zusetzen und es durch darauffolgende Verbrenziung zerstören; aber auch dieser Vorgang erfolgt meist nicht restlos und ist unbequem. Es sind nämlich mit dem Ammoniak so große Wassermengen (Verhältnis i : 5o und i : ioo) zu beseftigen, daß die letzteren nicht bewältigt werden können und den Betrieb stören. Man wird auch das Gaswasser wegen der zu deckenden außerordentlichen Verdampfungswärme und wegen der durch Flüssigbleiben oder Kondensationen hervorgerufenen Materialschäden meist nicht in flüssi-er Form anwenden können; um es aber für seine Beseitigung vorher zu verdampfen, sind ungeheure Wärmemengen erforderlich.
• In der Erken ntnis, daß das aus'den Abtreibekolonnen, selbst ohne Kalkzusatz, anfallende Abwasser ohne Nachteil in die Umgebung abgeleitet werden kann - erforderlichenfalls unter Gewinnung der Phenole -, hat man versucht, nur das aus den Abtreibekolonnen übergehende Ammoniak-Wasserdampf-Geinisch zu anderen Zwecken als zur. Salzgewinnung oder Salmiakgeistherstell t' IP9 zu verwenden und zu beseitigen. So kan4. man ein möglichst wasserdampfarmes Ammo-' nial,- in ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff mittels Katalysatoren verwandeln und mit diesem Gemisch vorteilhaft reine Wasserstoffreaktionen vornehmen. Es ist auch vorgeschlagen worden, das abdestillierende Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch in die Kohlenentgasungsräume der Kammer- oder Retortenöfen zu leiten, wobei es sich über glü- hendem Koks unter Zersetzung dem rohen Kohlengas beimischen soll. Dieses Verfahren hat jedoch viele Schwierigkeiten und Nachteile. Zunächst muß das abdestillierende Ammoliiak-Wasserdampf-Gemisch entsprechend hoch vorerhitzt werden, da es sonst unter Kondensation die Ofenmaterialien angreift. Ferner wird, wie diese-Vorschläge selbst zugeben, nur ein Teil des Ammoniaks aufgespalten, so daß die mit dem rohen Kohlengas anfallenden Ammoniakmengen immer größer werden und das Verfahren schließlich illusorisch wird. Endlich kann dieses Verfahren bei den fast durchweg diskontinuierlich arbeitenden Ofen der Kokereien und Gaswerke nur stundenweise angewendet werden, nämlich am Ende der Garungszeit, wenn ,der Koks genügend heiß ist, um nicht nur das Ainmoniak zu spalten, sondern auch den Wasserdampf in Wassergas umzusetzen. Da das die Abtreibekolonnen verlassende Gemisch etwa einen Teil Ammoniak auf io bis 2o Teile Wasserdampf enthält, ist klar, daß die Umsetzung des Wasserdampfes und, damit auch die Ammoniakaufspaltung sehr unvollkommen sind. Auch sind die Kohlenentgasungseinheiten hierfür sehr klein, so daß man viele Kammern oder Retorten für das Verfahren benutzen muß, wodurch komplizierte Apparaturen und Leitungen erforderlich werden.
• Gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, das die Kololinenapparate verlassende Ammoniak-Wasserdampf-Gernisch und damit auch, da das aus den Kolonnen abfließende und den Sielen zugeleitete Abwasser unschädlich ist, selbst wenn es - bei Nichtanwendung von Kalk - die gebundenen, sog. fixen Ammoniumverbindungen noch enthält, das gesamte Ammoniak- oder Gaswasser restlos und für den Betrieb der Gaswerke und Kokereien besonders wirtschaftlich zu beseitigen, und zwar mit geringsten technischen und betrieblichen Änderungen und mit einfachsten Apparaturen. Das die Abtreibekolonnen verlassende Gemisch von Ammoniak und Wasserdampf - nebst Kohlensäure und Schwefelwasserstoff - wird zwecks Zerlegung in seine Bestandteile und Anreicherung des .Gases mit Wasserstoff durch die glühende 'k hicht von Generatoren geführt. Bei 0 ssc Zentralgeneratoren wird das Ammoniak-Wasserdampf-Geinisch in die Windleitung, bei Wassergasgeneratoren dagegen unmittelbar in die glühende Koksschicht.geleitet. Die Betriebsweise der Generatoren ermöglicht im Gegensatz zur Betriebsweise von Koksöfen eine ständige Zuführung des Ammoniak-Wasserdampf-Gemisches, und die in Generatoren herrschenden Temperaturen gewährleisten eine vollständige Aufspaltung deslÄtne. inoniaks in seine Komponenten.
• Die zum Zerfall des Ainmoniaks benötigte Wärmeinenge ist nur ein zu vernachlässigender Teil des Heizwertes des frei werdenden Wasserstoffes. Will man nur einen Teil des Gaswassers vernichten, so empfiehlt es sich, das sog. schwache Ammoniakwasser (aus Vorlagen usw.), das viele fixe Ammoniumverbindungeil enthält, zu verwenden.
• Besonders wirtschaftlich wird das Verfahren gemäß der Erfindung, wenn ein Teil des in den Kühlmänteln der Generatoren erzeugten Wasserdampfes, der unter Umständen erhitzt wird, zum Vorwärinen des Gaswassers und Abtreiben des ,1#mmoiiial<s benutzt ,vird.
• Das Verfahren unter Benutzung eines Zentralgenerators ist beispielsweise folgendes: In die Abtreibekolonne werden täglich gleichmäßig 30 cbm Gaswasser mit io kg freiem Ammoniakicbm eingeführt, freies Ammoniak insgesamt 300 kg, Dampfverbrauch zum Abtreiben rd. 8 t. Das Verhältnis Ammoniak züi Wasserdampf in dem die Kolonnen verlassenden Gemisch ist etwa i - 2o. Dieses Gemisch wird in die Windleitung eines Drehrostgenerators eingeführt. Der Wind soll bei 55' C mit Dampf gesättigt sein; im Kubikmeter würden dann 148 g Dampf enthalten sein: Der Generator setzt täglich :2ot Koks durch, Luftbedarf 3300 cbm/t, Luftinenge täglich 3300 - 20 = 66ooocbm, hierfür erforderlicher Dampf 66 ooo - 0,000 148 = 9,77 t. Die fehlende Dampfl-nenge wird durch einfachen Zusatz von Kühltnanteldampf in die Windleitung gedeckt. Das den Generator verlassende Gas enthält weniger als i g Aninioniak je i oo cbm. Diese geringe Menge wird im Wascher ausgewaschen. Bei 15t Wasserverbrauch und 4500cbm Gasausbente/t Koks entfallen auf ioocbnl 333kg Wasser. In dem abfließenden Waschwasser sind also nur bis 3 g Ammoniak"'cbm enthalten. Das Ainmoniak bildet nach

  ?NH,-->-N#, + 3H2-2. 10,95 kcal.

  ein Gemisch aus 75 Voltimprozent Wasserstoff und 25 Volumprozent Siickstoff. Es werden 59o cbm Wasserstoff und rd. 197 cbm Stickstoff gebildet mit einem Wärmeinhalt (unterer Heizwert) von 590 - 2570 = 1 5 16 ooo kcal. Zur Spaltung sind erforderlich. Nutzbar gemacht , werden i pa poo kcal. als Gasheizwert. Benötigt we"rde-n'.'etwa Sooo - 6oo> # 4 8oo ooo kcal. als -.'hs#i#t'-daher zweckmäßig, den für das Vorwarii#el'l und Abtreiben erforderlichen Dampf ganz oder soweit wie möglich durch Kühlmanteldampf des Generators zu ersetzen, der ohne Kosten anfällt und der infolge Vorhandenseins von Kühlmänteln, die den lästigen Stochbetrieb vermeiden lassen, sowieso gewonnen wird. Arbeitet man ohne Verwendung von Kühlmanteldampf, so ist es zweckmäßig, mit möglichst hoher Ammoniakkonzentration in dem die Kolonnen verlasseriden Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch zu fahren. Ähnlich kann auch der Dampf aus der Abhitze des Generatorgases zum Abtreiben benutzt werden.
• Vergleicht man die im Heizwert des Wasserstoffs und in der fühlbaren Wärme des erforderlichen Danipfes vorhandenen Wärmemengen, so ersieht man, daß das Verfahren ohne geldiicl-ie Verluste und ohne nennenswerten - Kapitalaufwand, bei geeigneter Dampfausntitzung sogar mit gutem Gewinn, durchzuführen ist.
• Nimmt man eine Unterfeuerung von 18 % Rohkoks, bezogen auf Rohkohle, an, so geben die 2o t Koks das Heizgas für Rohkohle. Beträgt die Ammoniakausbeute 2,7 kg/t kohkohle, so werden aus diesen i i i t Kohle 3oo kg Ammoniak erzeugt, so daß durch das Verfahren gemäß dem Beispiel eine restlose Beseitigung des gesamten anfallenden Aminoniaks oder Gaswassers durchführbar ist. Durch die Erhöhung der Ammoniakkonzentration in demAmmonialz:-Wasserdampf-Gemisch läßt sich diese restlose Zersetzung in jf-tdem Falle leicht erreichen.
• Ob nun bei. gleichzeitiger Einführung von Luft mit dein Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch in den Generator das Ammoniak in seine Komponenten zerfällt und der frei werdende Wasserstoff mit dem überschüssigen Sauer#stoff verbrennt oder den Generator unzersetzt verläßt, bleibt sich in der Wirkung gleich. Im ersten Fall tritt eine Ersparnis an Koksverbrauch im Generator ein, im zweiten Fall wird der Wärmeinhalt des Generatorgases nach Heizwert und Menge verbessert. In beiden Fällen ist somit eine wenn auch kleine Einsparung an Unterfeuerung zu verzeichnen. Sie beträgt etwa I,5%.
• Ähnlich günstig liegen die Verhältnisse beim reinen Wassergasprozeß.
• Nimmt inan an, daß die iii t Rohkohle III-350=-38850cbm Kohlengas ergeben und daß der Wassergaszusatz, bei :25 % im Stadtgas, 12 95o cbni beträgt, so müssen bei einer Wassergasausbeute von i8oo cbm/t kolikoks 7,3 t Koks vergast werden. Beträgt der Danipfzusatz für i cbrn Wassergas 0,7 5 kg, so sind 12 950 - 0,00 075 = 9,7 t Dampf in den Generator zu führen. Es ist also etwa die gleiche Dampfnienge wie für die Unterfeuerung erforderlich. Das gesamte anfallende Ammoniak oder Gaswasser wird zersetzt. Die den Generator verlassenden Gase sind frei von Ammoniak. Hinter die Kolonne kann ein Dampfausgleichbehälter für die Blaseperioden geschaltet werden, oder das Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch wird für die Zeit des Blasens in einen den Kolonnen vorgeschalteten Gaswasserbehälter geleitet, wo es kondensiert und gleichzeitig dur - ch Ab- gabe seiner fühlbaren Wärme und Verdampfungswärtne das zufließende Gaswasser vorwärmt. Die Einsparung an Wärme beträgt hier etwa 4,5 Ill,. Auch hier kann der Dampf aus dem Kühlmantel oder aus der Abhitze des Wassergases oder der Blasegase mit Vorteil zum Vorwärmen und Abtreiben benutzt werden.
• Man kann auch dem Blasewind dieses Gemisch zusetzen, allerdings nur, wenn die Konzentration des Ammoniaks in dem die Kolonne verlassenden Ammoniak-Wasserdarnpf-Gemisch, gegebenenfalls unter Nachschaltung einer Anlage zur Erzeugung von stark verdichtetem Ammotiiak, so hoch wie möglich gehalten wird. Theoretisch sind nach C+02=CO2 und C+O#CO, beide zur Hälfte, und bei 5o0/, Koksabbrand etwa :25 ooo cbm Luft erforderlich. Bei einem Verhältnis Ammoliiak zu Wasserdampf wie i : i würden 3oo kg Wasserdampf mit eingeführt werden, so daß auf i cbm Luft noch nicht einmal etwa 12 g Wasserdampf kommen, die bei der Wärmerechnung kaum ins Gewicht fallen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung und Beseitigung des aus den Ammoniakabtreibekolonnen einer Kohlenentgasungsanlage übergehenden Aiiimoniak-Wasser-dampf-Gernisches unter Zerlegung in seine Bestandteile zur Anreicherung des Gases,- dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch in Generatoren geleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak-Wasserdainpf-Gemisch bei Zentralgeneratoren in die Windleitung geleitet wird. b 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak-Wasserdampf-Gemisch bei Wassergasgeneratoren unmittelbar in die glühende Koks schicbt geleitet wird.