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Gewinnung und Reinigung von Kohlensäure aus Gasen von Kläranlagen
Bekanntlich wird sowohl die in Stahlflaschen gehandelte flüssige Kohlensäure als
auch Kohlensäuretrockeneis gewöhnlich künstlich durch Verbrennung erzeugt. Aus dem
primär erhaltenen Gemisch der- Verbrennungsgase wird die hochprozentige Kohlensäure
mittels des bekannten Wasch-und Aus.treibeprozesses gewonnen.
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Die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens ist trotz der umständlichen
Behandlung in der erforderlichen umfangreichen Einrichtung dadurch ,gegeben, daß
die bei der Erzeugung der Kohlensäure frei werdende Wärme. für die Reinigung nutzbar
gemacht werden kann.
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Wenn es sich aber darum handelt, Kohlensäure zu gewinnen und zu reinigen,
die in der Natur bei der Verwesung von Abfall und Ausscheidungsstoffen entsteht,
ist dieses Verfahren ganz unwirtschaftlich, weil die für die Erhitzung der Fottaschenlauge
notwendige Wärme erzeugt werden muß.
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Dieser Fall liegt in den Kläranlagen für die städtischen Abwässer
vor, wo im Faulraum aus dem Schlimm sich ein Gas (Klärgas) -entwickelt, das zu etwa
70 Volumprozent aus Methangas und zu etwa 3o Volumprozent aus. Kohlensäure
besteht.
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Das es sich hierbei um erhebliche Mengen wertvoller Gase handelt,
ist deren Gewinnung und. Verwertung sehr wichtig. In verschiedenen Kläranlagen wird
deshalb das Gas bereits aufgefangen und den Gasanstalten zugeführt. Vielfach wird
es auch verdichtet und in Stahlflaschen gepreßt und so- für den Antrieb von Lastwagen
nutzbar gemacht. Veranlassung dazu gab der große Heizwert des Methangases. Die Kohlensäure,
die etwa 3o 0,1o vom Volumen des Gases für sich beansprucht, vermindert den Heizwert
des Gemisches erheblich.
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Die wirtschaftliche Gewinnung dieser Kohlensäure als reines Gas ist
Gegenstand und Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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In der Zeichnung ist eine Apparatur für dieses Verfahren schematisch
dargestellt. a stellt einen mehrstufigen Verdichter dar, der das Klärgas in Stahlflaschen
pressen soll. Nach der ersten Druckstufe bei etwa 20 atü wird das Gas unten in den
unter gleichem
Druck stehenden Klärgaswäscher b geleitet, in dem
Wasser über den Einbau herabrieselt. Im Gegenstrom wird dabei jedes Gas entsprechend
seiner Löslichkeit und seineih' Druckanteil vom Wasser aufgenommen, die Kohlensäure
in großen Mengen, das Methangas nur wenig. Das nicht gelöste Methangas mit einem
Restgehalt an Kohlensäure entweicht aus dem Kopf des Wäschers b und strömt zur zweiten
Druckstufe des Kompressors a, wo es weiterverdichtet und auf Stahlflaschen gepreßt
wird. Das mit Kohlensäure angereicherte Wasser wird vom Wasserableiter c bei gleichzeitiger
Druckentlastung selbsttätig oben in den Entgaster e befördert, rieselt hier über
den Einbau und gibt die Kohlensäure wieder ab, weil bei dem geringen Druck das Wasser
nur wenig Kohlensäure . zu lösen vermag. Die abgegebene Kohlensäure strömt nun zum
Ausgleicher f, während das entgaste Wasser von der Wasserpumped angesaugt und mit
etwa 2o.atü zu neuem Kreislauf oben in den Klärgaswascher b gepumpt wird.
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Die so gewonnene Kohlensäure hat eine Zusammensetzung von etwa 88
Volumprozent Kohlensäure und etwa i 2 Volumprozent Methangas.
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Um diese Kohlensäure zu reinigen, d. h. vom Methangas zu befreien,
wird sie in einer zweiten Wäsche, der Reinigungswäsche, in derselben Weise behandelt
wie das Klärgas in der ersten zur Gewinnung der Kohlensäure. Der Verdichtergg saugt
die Kohlensäure an und drückt sie mit etwa 2oatü unten in den Kohlensäurewäscher
h. Das über den Einbau dieses Wäschers herab-rieselnde Wasser löst die Gase wieder
-,entsprechend ihrer Löslichkeit und ihrem Druckanteil; diesmal die Kohlensäure
bis auf einen kleinen Rest, vom Methangas jedoch nur sehr wenig. Zur Vermeidung
von Gasverlusten werden jetzt die nichtgelösten Gase, überwiegend Methangas, durch
ein Rückschlagventil RV zurückgeleitet zum Gaseintrittsstutzen des Klärgaswäschers
b.
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Diese Rückleitung mit dem eingebauten Rückschlagventil ist deshalb
von besonderem Vorteil, weil i., wie schon erwähnt, Gasverluste vermieden werden
sollen, 2. der Durchfluß des Klärgases zum Kohlensäurewäscher h verhindert wird,
3. der Druck im Kohlensäurewäscher lt selbsttätig etwas höher eingestellt wird als
der Druck im Klärgaswäscher b. Das mit Gas angereicherte Wasser aus dem Kohlensäurewäscher
k wird nun genau wie in der ersten Wäsche vom Wasserableiteri bei - gleichzeitiger
Druckentlastung zum Entgaser L befördert, hier entgast und von der Pumpe k zu neuem
Kreislauf angesaugt.
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Das befreite Gas, das dabei im Ausgleicher m aufgefangen wird, ist
als gereinigte Kohlensäure anzusprechen, weil es aus etwa 99,5 Velumprozent Kohlensäure
und etwa o,5 Volumprozent Beimengen (hauptsächlich Methangas) zusammengesetzt ist.
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Durch gleiche Behandlung in einer dritten Wäsche (zweite Reinigungswäsche)
ist es möglich, fast chemisch reine Kohlensäure zu gewinnen.
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Die Gewinnung und stufenweise Reinigung der Kohlensäure nach dem vorliegenden
Verfahren beruht auf dem bekannten ungleichen Lösungsvermögen des Wassers für die
im Klärgas vorhandenen Gase, auf der bekannten Steigerung des Lösungsvermögens durch
Druck und der bekannten Anreicherung der Kohlensäure nach jeder Wäsche.
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Die nutzbringende Anwendung dieser drei Faktoren findet ihren Niederschlag
darin, daß der Anteil der Kohlensäure am Gesamtdruck, der im Wäscher b etwa 30%
beträgt, im zweiten Wäscher h schon 88 % ausmacht und daß die Kohlensäure schon
nach der zweiten Wäsche (erste Reinigungswäsche) mit 99,5 Volumprozent für die meisten
Zwecke verwendbar ist.
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Wegen dieser Nutzanwendung, verbunden finit der Rückleitung der nicht
gelösten Gase nach dem vorhergehenden Wäscher, bei gleichzeitiger Anwendung eines
Rückschlagventils RV ist das vorliegende Verfahren neu und für die Gewinnung und
Reinigung der Kohlensäure aus Klärgas besonders geeignet.