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Trennung von Kohlensäure und Ammoniak Es sind bisher wenige Verfahren,
bekanntgeworden, die eine Abtrennung von Kohlensäure aus Ammoniak oder ammoniakhaltigen
Gasen ermöglichen. Diese Arbeitsweisen. sind entweder ziemlich umständlich oder
sie ergeben keine ausreichende Trennung.
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Zur Abscheidung von Kohlensäure aus Gasgemischen kann man bekanntlich
so verfahren, daß - man die Gase bei niedriger Temperatur mit aliphatischen Aminen,
insbesondere Oxalkylaminen, oder deren: Lösungen wäscht, wobei die Waschflüssigkeiten
durch Erhitzen unter Austreibung der Kohlensäure wieder regeneriert werden. Für
die Abtrennung von Kohlensäure aus Ammoniak oder ammoniakhaltigen Gasgemischen ist
dieses Verfahren aber nicht brauchbar, denn neben der Kohlensäure werden auch erhebbliche
Mengen Ammoniak von den Aminen absorbiert, selbst wenn diese nicht mit Wasser verdünnt
angewandt werden, so daß bei der Regenerierung der Waschflüssigkeit stets Gemische
von Kohlensäure und Ammoniak erhalten werden: Bei der Entfernung saurer Gase aus
Gasgemischen durch Auswaschen mittels Aminen hat man auch bereits vorgeschlagen,
Polyaminoalkohole zu verwenden und dabei gegebenenfalls bei Temperaturen bis zu
7o° in der Absorptionsstufe zu ,arbeiten, um die Spanne zwischen Absorptions- und
Regenerationstemperatur zu verringern und auf diese Weise den Wärmeverbrauch für
die Regeneration herabzusetzen. Einerseits finden sich hier aber keinerlei Hinweise
auf einen Am@moniakgehalt der Gase, anderseits könneni unter den genannten Bedingungen
Amine für die Trennung von Kohlensäure und Ammoniak nicht benutzt werden, insbesondere
dann: nicht, wenn sie in üblicher Weisse in Form ihrer wäßrigen Lösungen zur Anwendung
kommen. Die Amine nehmen. dann stets noch recht erhebliche Mengen Ammoniak auf,
so daß eine befriedigende Trennung von Kohlensäure und Ammoniak nicht möglich ist.
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Es wurde gefunden, d,aß eine Abtrennung von Kohlensäure aus Ammoniak
oder ammoniakhaltigen Gasen in einfacher Weise unter Verwendung gewisser aliphatischer
Amine dann möglich ist, wenn man bei Temperaturen arbeitet, die nur wenig unIerhalb
der Temperatur der Kohlensäureabspaltu.ng aus den Carbonaten der Amine liegen. Es
hat sich nämlich gezeigt, daß ;gewisse aliphatische Amine mit Kohlensäure Verbindungen
eingehen, die auch bei Temperaturen, bei denen die Amine keine wesentlichen Mengen
Ammoniak mehr aufnehmen, noch beständig sind und erst bei noch höheren Temperaturen,
z. B. bei i oo bis t i o' oder noch höher, unter Kohlens.äureabspaltung zersetzt
werden. Mit Aminen dieser Art kann man also die Kohlensäureabsorption
bei
beträchtlich erhöhten Temperaturen durchführen, bei denen Ammoniak bis auf einen
unbedeutenden Rest nicht mehr von der Naschflüssigkeit aufgenommen wird. Das vorliegende
Verfahren besteht also darin, daß man das Gas mit aliphatischen Aminen oder deren
Lösungen, die absorbierte Kohlensäure erst bei hoher Temperatur wieder abgeben,
behandelt, ui,d zwar bei erhöhten Temperaturen ob:rhalb -,o-, die aber unterhalb
der Temperatur der Kohlens.äureabspaltung aus den Carbonaten der Amine liegen.
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Behandelt man in dieser Weise ein Gemisch aus Ammoniak und Kohlensäure,
so erhält man iooo.üiges Ammoniakgas. Zur Gewinnung der Kohlensäure und Regenerierung
des Amins braucht die mit Kohlen, säure gesättigte Lösung nur um wenige Grade über
den Zersetzungspunkt des Carbonats erhitzt zu werden, wobei man einen Kohlensäurestrorn
erhält, dem nur wenige Prozent Ammoniak beigemischt sind, die auf bekamrte Art herausgewaschen
werden können.
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Für das vorliegende Verfahren kommen z. B. 1Ionobtitanolamin und llonooxäthyläthylendiamin
in Frage; besonders geeignet sind Monopropanolamin und JIonoäthanolamin. Dagegen
eignen sich z. B. Diäthanolamin, Dipropanolamin und asymmetrisches Dioxäthyläthylendiamin
nicht. weil ihre Carbonate schon bei ziemlich niedrigen Temperaturen. Kohlensäure
abgeben.
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Das vorliegende Verfahren eignet sich auch für die Behandlung solcher
Gasgemische, die neben Ammoniak und Kohlensäure noch andere Gase enthalten, wie
Wasserstoff, Sauerstoff oder Kohlenoxyd. Diese gehen zusammen mit dein Ammoniak
durch die Waschflüssigkeit hindurch und können von diesem z. B. durch Auswaschen
des Ammoniaks mit Wasser abgetrennt werden. Auch ein etwaiger Feuchtigkeitsgehalt
derartiger Gasgemische stört die Trennung -nicht. Er bleibt im Amin zurück, das
erforderlichenfalls durch Destillation entwässert werden kann. Damit wird gleichzeitig
eine Trocknung der Gase bewirkt.
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Das vorliegende Verfahren kann bei beliebigen Drucken, z. B. bei Atmosphärendruck
oder auch unter stark erhöhtem Druck, durchgeführt «-erden. Die Temperatur bei ;der
Auswaschung des Gases muß so hoch sein, daß das Amin keine wesentlichen Mengen Ammoniak
aufnimmt.
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Das Verfahren kann z. B. bei der Aufarbeitung von Schmelzen, i%ie
sie bei der Herstellung- von Harnstoff aus Ammoncarbamat unter Druck anfallen, Anwendung
(-finden. Die Umsetzung des Animoncarbamats geht hierbei bekanntlich nur bis zu
etwa 5oüio. Das nicht umgesetzte Ammoncarbamat oder -carbonat muß daher in .einem
heißen Kompressor wieder komprimiert werden, um erneut zur Reaktion gebracht zu
werden. Statt dessen kann jetzt eine Trennung des nicht umgesetzten Ammoniak-Kohlensäure-Gemisches
nach vorliegendem Verfahren vorgenommen werden, und die Kompression der Komponenten
bei erneuter Verwendung kann in ungeheizten Kompressoren erfolgen.
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Beispiel i In 8oo Gewichtsteile auf io5 bis i io° erhitztes Monopropanolamin
wird ein Gasgemisch aus i 5o Gewichtsteilen Ammoniak und Zoo Gewichtsteilen Kohlensäure
eingeleitet. Aus der Flüssigkeit entweicht ein kohlensäurefreies Ammoniakgas. Hierauf
wird die Flüssigkeit zur Gewinnung der Kohlensäure und Regenerierung des Prop.anolamins
auf etwa 115" erhitzt; bei dieser Temperatur setzt die Kohlensäurcentwicklun.g ein.
Sie wird durch langsames Erwärmen bis auf i.lo° beendet. Gleichzeitig mit der Kohlensäure
entweichen kleine Mengen (2 bis 50;0) Ammoniak, die in der Flüssigkeit zurückgehalten
waren. Sie lassen sich leicht aus der Kohlensäure herauswaschen.
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Durch Verwendung mehrerer Waschgefäße kann die Trennung der Gase fortlaufend
gestaltet werden. Beispiel 2 In i 5oo Getvichtsteile auf 12o bis 125° erhitztes
Monoäthanolamin wird ein Gemisch von i So Gewichtsteilen Ammoniak und 22o Gewichtsteilen
Kohlensäure eingeleitet.
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Aus der Flüssigkeit entweicht kohlensäurefreies Ammoniakgas. Hierauf
wird die Flüssigkeit zur Regenerierung auf 135° erwärmt, wo die Kohlensäure.entwicklung
.einsetzt, und dann allmählich auf 16o° erhitzt. Die entweichende Kohlensäure enthält
3 bis 6% Ammoniakgas. Beispiel 3 In einem Druckgefäß i (vgl. die beiliegende Zeichnung)
wird,ein unter einem Druck von ioo bis iioatü stehendes Gemisch von 65o Gewichtsteilen
Ammoniak und 20o Gewichtsteilen Kohlensäure durch 1500 Gewichtsteile Monopropanolamin
geleitet, das durch ein Heizbad 2 auf 95 bis ioo° erwärmt wird. Durch Regeln der
Ventile 7 und 3 wird im Gefäß i ein Druck von 35 atü aufrechterhalten. Durch die
Rohrleitung.1 entweicht nur gasförmiges, völlig kolileiisäu.rc: freies Ammoniak,
das im Wasserkühler 5 gekühlt und im D.ruckgefii.ß 6 in einer IMen,ge von 39.1 Gewichtsteilen
in flüssiger Form infällt. lach Schließung der Ventile 7 und S
senkt
man dann bei gleichbleibender Tamperatur des Heizbades 2 durch Öffnen des Ventils
3 den Druck im Gefäß 1 von; 35 atü auf o atü und erhält dadurch weitere 2I6 Gewichtsteile
Ammoniak in Gasform. Diesem sind 3 Gewichtsteile Kohlensäure beigemengt; das Ammoniakgas
ist also 9S,So,'oig.
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Durch Steigern der Temperatur im Gefäß 1 auf I15 bis 15o° entweichen
nunmehr 165,5 Gewichtsteile Kohlensäuregas, dem 1,25 Gewichtsteile Ammoniak beigemengt
sind, entsprechend 99o,'oige;r Kohlensäure.