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Verfahren zur Trennung -von Ammoniak von Kohlensäure und bzw. oder
Schwefelwa#sserstoff Es ist bekannt, daß man Gäswasser, wie es z.B. bei der trockenen
Destillation von Kohlen erhalten wird, dadurch in# seine Bestandteile zerlegen kann,
daß man es auf etwa -8o bis go' erhitzt, wobei Kohlensäure und bzw. oder SchWefehvasserstoff
von der Flüssigkeit abgegeben werden, während das Ammoniak gelöst bleibt. Man erhält
dabei eine an Ammoniak angereicherte Flüssigkeit, die in üblicher Weise abgetrieben
wexden kann und bei der Kondensation der entweichenden Dämpfe eine wäßrige, Ammoniak
enthaltende Lösung liefert, deren Gehalt an Ammoniumcarbonat und bzw. oder -sulfid
gegenüber dem ursprünglichen Gaswasser wesentlich niedriger ist. Eine vollständige
Trennung ist aber auf diesem Wege nicht möglich.
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Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise Ammoniak von Kohlensäure
und 'bzw. oder Schwefelwasserstoff trennen kann, wenn man ein Gemisch dieser Stoffe,
das auch Wasserdampf und beliebige Mengen inerter Bestandteile enthalten kann, bei
Temperaturen von etwa 7o bis ioo' mit wäßrigen ZD Lösungen von Salzen der Alkalien
oder Erdalkalien behandelt, wobei die Kohlensäure und bzw. oder der Schwefehvasserstoff
aus der Flüssigkeit entweicht, während das Ammoniak in ihr zurückbleibt. Das Ammoniak
kann dann erforderlichenfalls durch eine anschließende Destillation abgetrieben
werden. Als geeignete Salzlügungen kommen solche in Frage, die Kohlensäure und bzw.
oder Sch-wefel-,vasserstoff bei den in Frage kommenden Temperaturen nicht binden,
wohl aber Ammoniak aufnehmen. ErdalkaIisalze sind bei Anwesenheit von Kohlensäure
nicht brauchbar. Beispielsweise seien Lösungen von Ammoniumnitrat, Ammoniumrhodanid,
Ammoniumsulfat, Kaliumnitrat, Calciumchlorid, Calciumnitrat und Magnesiumehlorid
genannt-.
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Die zu behandelnden, Ammoniak und Kohlensäure und bzw. oder Schwefelwasserstoff
enthaltenden Gemische- werden zweckmäßig durch Erhitzen wäßriger Lösungen gewonnen,
die diese Stoffe enthalten, beispielsweise aus Gaswasser. Die Gemische werden zweckmäßig
in Waschtürmen oder Kolonnen mit
der Waschflüssigkeit in Berührung
gebracht,' in deren unterem Teil eine erhöhte Tempera.-tur von z. B. 70 bis
go# aufrechterhalten. wird. Dann 'gibt man die Waschflüssig40 auf den oberen Teil
der Waschvorrichtä-'L!ie.' zweckmäßig gekühlt auf, so daß sie beim Herabfließen
in der Waschvorricht x9 langsam erwärmt. Erforderlichenfalls kann man in der Waschvorrichtung
für eine Kühlung der herabfließenden Flüssigkeit sorgen, beispielsweise durch den
Einbau von Kühlern in die Waschvorrichtun- oder dadurch, daß man die Flüssigkeit
aus der Kolonne abführt, in einem gesonderten Kühler kühlt und sie dann erneut wieder
in die WaschvQrrichtung einführt.
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Die aus der Waschvorrichtung entweichenden Gase (Kohlensäure und bzw.
oder Schwefelwasserstoff, gegebenenfalls neben inerten Bestandteilen) enthalten
nur noch geringe .Mengen Ammoniak, das durch eine Nachwäsche mit Wasser -oder verdünntem
Gaswasser leicht entfernt werden kann. Die hierbei gebildete, Ammoniumearbonat und
bzw. oder -sulfid enthaltende Lösung kann zusammen mit Gaswasser in der besehriebenen
Weise verarbeitet werden.
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Man kann das Ammoniak als Gas ge--%%.-innen, indem man die Flüssigkeit,
die aus dem unteren Teil der Waschvorrichtung abfließt -, durch Erhitzen auf höhere
Temperatur von Ammoniak befreit. Unter Umständen enthält hierbei das Ammoniak noch
geringe Mengen von Kohlensäure und bzw. oder Schwefelwasserstoff, die, durch Waschen
mit Wasser oder Ammoniakwasser entfernt werden können. Hierbei bildet sich eine
Lösung von Ammoniumcarbonat und bzw. oder -sulfid, die ebenfalls zusammen mit frischein
Gaswasser verarbeitet werden kann.
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Das Verfahren kann bei beliebigem Druck ausgeführt werden. In der
Regel wird man bei etwa Atmos2härendruck arbeiten.
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Es ist bekannt, Gasgemische, die Ammoniak und Kohlens#äure und bzw.
oder Schivefehvasserstoff enthalten, mit festen Salzgemengen, insbesondere solchen
von Calciumsulfat und Calciumphosphat, zu behandeln. Hierbei tritt aber keine Trennung
des Ammoniaks von der Kohlensäure und bzw. oder dem Schwefehvasserstoff ein. Auch
hat man derartige Gasgemis'che schon mit wäßrigen Lösungen von S#Izen. -, wie Natriumchlorid,
Kaliumsulfat, Kaliumcarbonat oder Calciumchlorid, behandelt. Eine Trennung in dem
angegebenen Sinne wurde aber nicht erzielt, da man nicht erkannt hat, daß zu diesem
Zweck die Anwendung erhöhter Temperaturen von etwa 70 bis 100 # notwendig
ist.
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Man hat die Trennung des Ammoniaks von Kohlensäure und bzw. oder Schwefelwasserstofi
zwar schon mit wäßrigen Flüssigkeiten-, -wie Wasser oder Gasmasser, durchgeführt,
doch hat sich diese Arbeitsweise nicht einbürgern können, da die Trennung nur sehr
unvollständig verläuft-, #vie der nachstehend beschriebene Vergleichsversuch zeigt.
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C, ZD Beispiel Man leitet stündlich io cbm eines Gaswassers mit ioio
Ammoniak, o,8c,'o Schwefel-%%,asserst&ff und o,40,'o Kohlensäure über die Leitung
i, den Wärmeaustauscher 2 und die 4.eitun-3 in eine Abtreibekolonne4, in der die
Flüssigkeit über Raschigringe herabrieselt und dabei mit stündlich i.5t Dampf behandelt
wird. Es entweicht ein Gemisch von Ammoniak, Kohlensäure und Schwefelwasserst(>ff
mit Wasserdampf, das im Kühler 5
auf etwa 5o bis 70' gekühlt wird.
Das hier kondensierte Wasser fließt in die Abtreibekolonne4 zurück. Aus dem oberen
Teil des Kühlers 5 entweicht durch die Leitung 6 ein Gemisch aus etwa
i4o cbm Ammoniak, 57 cbm Schwefelwasserstoff und 22cbn-1 Kohlensäure, das
in das untere Ende des Waschturmes7 eingeführt wird. Hier wird durch eine Heizschlange
eine Temperatur von etwa 8o' aufrechterhalten. In den oberen Teil des Turmes wird
durch die Leitung8 stündlich o -, 5 cbm einer 2oprozentiggen wäßrigen Lösung
von Arnmonnitrat eingeführt. Die Kohlensäure und der Schwefelwasserstoff entweichen
aus dem Waschturm durch die Leitungg, während das Ammoniak von der Lösung aufgenommen
und durch die Leitung io über die Pumpe i i und die Leitung 12 in die Kolonne
13 geführt wird. In dieser wird eine Temperatur von ioo" aufrechterhalten,
wobei das Ammoniak gasförmig durch die Leitung 14 entweicht. Es enthält nur 2#,o
Kohlensäure und Schwefelwasserstoff und gelangt zurEntfernung dieser Verunreinigungen
in einen Wäscher 15, wo es mit Wasser gewaschen wird. Das durch die Leitungg
abziehende b
Gemisch von Kohlensäure un d SchwefelwasserstG£f enthält
20jo Ammoniak und wird von diesem im Wäscher 16 mittels Wasser befreit. Die aus
den Wäschern 15 und 16
abziehenden Flüssigkeiten gelangen über die
Leitung 17 in den Strom des zu behandelnden Gaswassers. Die praktisch ammoniakfreie
Flüssigkeit, die aus dem unteren Ende der Kolonne 13 durch die Leitung iS abfließt,
gelangt über die Pumpe ig und den Kühler 2o in die Leitung8 und dient dann erneut
zur Abtrennung des Ammoniaks im Waschturm 7.
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Verwendet man dagegen an Stelle der Ammoniumnitratlösung Wasser als
Waschflüssigkeit, so enthält das durch die Leitung 14 entweichende Ammoniak 2o0!o
Kohlensäure und
Schwefelwasserstaff und das durch die Leitung
9 abziehende Gemisch von Kohlensäure und Schwefelwasserstüff 200j14 Ammaniak.