DE76130C - Verfahren und Apparat zur Gewinnung reiner Kohlensäure aus Feuerungs- und Ofengasen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das den Gegenstand dieser Erfindung bildende Verfahren beruht darauf, dafs das mit anderen Gasen vermischte kohlensaure Gas von einer Lösung von kohlensaurem Alkali aufgenommen und durch Erhitzen der so gewonnenen Bicarbonatlauge wieder entlassen wird. Dasselbe besteht darin, die kohlensä'urehaltigen Gase mit der Alkalicarbonatlauge behufs Sättigung dadurch in innige Berührung zu bringen, dafs man die Lauge in einer bestimmten Schichthöhe auf eine gröfsere Anzahl waagrecht über einander angeordneter Siebboden vertheilt erhält, durch deren feine Oeffnungen die kohlensäurehaltigen Gase unter Druck von unten nach oben zu streichen gezwungen werden, derart, dafs die zunehmende Sättigung der Alkalicarbonatlauge sich unter stufenweise zunehmendem Gasdruck vollzieht.

Die durch Sättigung der Monocarbonatlauge mit Kohlensäure gewonnene Bicarbonatlauge wird bei diesem Verfahren behufs Austreibung der Kohlensäure durch Kochen fortgesetzt in den oberen Theil eines ebenfalls mit waagrecht über einander liegenden Siebboden versehenen Thurmes, welcher zweckmäfsig auf dem nach Art eines Dampfkessels gebauten Kochkessel errichtet ist, übergeführt, so dafs die durch Kochen der Bicarbonatlauge erzeugten Wasserdämpfe und die hierbei frei werdende Kohlensäure gezwungen sind, von unten nach oben durch die feinen Oeffnungen der die Lauge in bestimmter Schichthöhe haltenden Siebboden des Thurmes zu streichen. Auf ihrem Wege durch die auf den Siebboden stehenden Schichten der Bicarbonatlauge, welche durch Ueberlaufrohre von oben nach unten die sämmtlichen Siebboden passirt, werden die Wasserdämpfe condensirt, die Kohlensäure aber vermag vom oberen Theil des Thurmes nach dem Gasometer unter einem Druck zu entweichen, welcher etwas höher ist als der Atmosphärendruck, während im Kochkessel und unteren Theile des Thurmes ein die Summe der Flüssigkeitsschichten auf den Siebboden entsprechender höherer Druck herrscht. Hierdurch aber wird erreicht, dafs die im oberen Theile des Thurmes in kaltem Zustande fortgesetzt einströmende Bicarbonatlauge auf ihrem Wege über die Siebboden allmälig erwärmt wird und den gröfsten Theil der aufgenommenen Kohlensäure bereits abgegeben hat, wenn dieselbe mit einer die Verwendung höherer Wärmegrade zulassenden Spannung im Kochkessel anlangt, so dafs eine sehr wirksame Wärmeausnutzung stattfindet. Die ausgekochte Alkalicarbonatlauge wird aber, bevor sie zur Abkühlung gelangt und als Monocarbonatlösung wieder im Sättigungsprocefs Verwendung findet, noch in einem geschlossenen Behälter mittelst eines Rührwerkes gepeitscht, wodurch dieselbe abgekühlt und von einem Theile der mit ihr mechanisch oder lose gebundenen Kohlensäure, welche von hier aus durch einen Kühler unmittelbar nach dem Gasometer entlassen werden kann, befreit wird. Da die zurückbleibende Monocarbonatlösung im abgekühlten Zustande wieder, wie

erwähnt, im Sättigungsprocefs verwendet wird, so vollzieht sich ein vollständiger Kreislauf, welcher naturgemäfs zur Verbilligung des Verfahrens beiträgt.

Nach dem Vorstehenden ist also das neue Verfahren eine besondere Ausführungsform des bekannten Natriumcarbonatabsorptionsverfahrens, dessen Grundidee es z. B. mit dem in der Patentschrift Nr. 62268 beschriebenen Verfahren gemeinsam hat; dagegen sind die Ausführungen und hierfür zu benutzenden Einrichtungen der beiden Verfahren ganz wesentlich von einander verschieden.

Während nämlich das wesentliche Merkmal des durch Anspruch 1. jenes Patentes gekennzeichneten Verfahrens darin besteht, das Auskochen der Bicarbonatlösung in zwei von einander verschiedenen Stadien, nämlich zuerst ohne Druckerhöhung durch Beheizung mittelst der im zweiten Stadium abgehenden Gase und dann unter Druckerhöhung bei directer Beheizung des Kochers vorzunehmen, erfolgt nach dem neuen Verfahren die Entgasung der Bicarbonatlauge in der Weise, dafs das aus ihr beim Erhitzen frei werdende Gemenge von Dampf und Kohlensäure unter von unten nach oben abnehmendem Druck die ihr in einem mit Siebböden versehenen Thurme entgegenströmende frische Bicarbonatlösung vor deren Eintritt in den Kochkessel durchstreicht und darauf die Lauge in einem mit Rührwerk versehenen Behälter vor ihrer wiederholten Benutzung vollends ausgetrieben wird. Dadurch aber, dafs die Sättigung der Monocarbonatlösung bei dem vorliegenden Verfahren ebenfalls in einem mit Siebböden versehenen Thurm erfolgt, durch welchen die kohlensäurehaltigen Gase von unten nach oben streichen und somit in innigste Berührung mit der Lauge gebracht werden, findet eine wirksamere Reinigung der Kohlensäure von den beigemengten Gasen als bei dem Verfahren des Patentes Nr. 62268 statt.

Entsprechend diesen Verschiedenheiten der Aufnahme- und Abgabeprocesse zwischen Lauge und Kohlensäure sind auch die Einrichtungen für das ältere und die für das neue Verfahren wesentlich von einander verschieden, was durch einen diesbezüglichen Vergleich mit dem auf beiliegender Zeichnung dargestellten Apparat der Erfinder ohne Weiteres erkannt werden kann.

Die kohlensäurehaltigen Gase werden durch einen Kühler J und Rohre c in den Behälter K¹ gedrückt, auf welchem der durch waagrecht über einander angeordnete Siebböden k in eine gröfsere Anzahl Abtheilungen zerlegte Thurm K errichtet ist. Die von der Pumpe E durch den Kühler JV und Rohre i gedrückte Monocarbonatlauge wird von der oberen Abtheilung des Thurmes K aus durch die in Näpfe Ar² tauchenden, vorzugsweise am unteren Ende sich verengenden Ueberlaufrohre k¹ bezw. durch die seitlichen Rohre η (oder durch beide gleichzeitig) über die Siebböden vertheilt, und da ihr durch die feinen Oeffnungen der letzteren die kohlensäurehaltigen Gase von unten entgegengeführt werden, so gelangt sie als Bicarbonatlauge im Behälter K¹ an. ■ Die auf ihrem Wege durch die Laugenschichten auf den Siebböden nicht absorbirten permanenten Gase 'entweichen durch ein Sicherheits- bezw. Spannungsregelungsventil χ und Rohr d ins Freie.

Die Gröfse und Zahl der konisch gebohrten Siebbodenöffnungen sind so bemessen, dafs dieselben unter dem Druck der Gase im Behälter K¹ die Flüssigkeitssäule, welche auf den Siebböden stehen soll, zu halten vermögen. Es ist ersichtlich, dafs infolge der beschriebenen Anordnung der Druck der Gase im Thurm K von unten nach oben hin stufenweise abnimmt und je nach der Stellung der Belastung des Ventils χ in der oberen Abtheilung gleich dem Atmosphärendruck oder nur ein wenig höher als derselbe ist. Die grofse Zahl der feinen Siebbodenöffhungen ermöglicht ferner eine sehr innige Berührung der kohlensäurehaltigen Gase mit der Alkalicarbonati auge und somit eine vollständige Absorption der Kohlensäure, die um so ausgiebiger sich gestaltet, je gröfser der Druckunterschied im Behälter K^L und in der oberen Abtheilung des Thurmes K ist.

Im Behälter K¹ wird zweckmäfsig eine in die Bicarbonatlauge eintauchende Wand W angebracht, welche unterhalb des Flüssigkeitsspiegels durchlocht ist, um die durch das Rohr c einströmenden kohlensäurehaltigen Gase in der Alkalicarbonatlauge zu vertheilen und gegebenenfalls schon einen Theil der mitgeführten Kohlensäure an letztere abzugeben.

Die sich in der beschriebenen Weise im Behälter K¹ ansammelnde Bicarbonatlauge wird mit Hülfe einer Pumpe F durch das Rohr / in die obere Abtheilung des in ähnlicher Weise wie der Thurm K mit Siebböden a, Ueberlaufrohren a¹ bezw. α? versehenen Thurmes A, welcher vorzugsweise unmittelbar auf dem feuerbeheizten Kochkessel A¹ steht, gefördert. Die innere Anordnung und Einrichtung des Thurmes A und seiner Siebböden entsprechen im wesentlichen denjenigen des Thurmes K. Die Gröfse urid Zahl der Siebbodenöffnungen richten sich nach dem Druck, unter welchem das Auskochen der Lauge im Kessel A stattfinden soll. Die Umwandlung der mit Kohlensäure gesättigten Bicarbonatlauge in Monocarbonatlauge unter gleichzeitiger Austreibung der Kohlensäure durch Erhitzen geschieht in diesem Apparat unter stufenförmig von unten nach oben hin abnehmendem Druck, und zwar derart, dafs in der oberen Abtheilung des Thurmes die hineingepumpte kalte Lauge auf

ihrem Wege nach dem eigentlichen Kochkessel bjereits erhitzt wird und die dadurch frei werdende Kohlensäure durch die Rohre a°, den Kühler B und das Filter C nach dem Gasometer D oder unmittelbar für den weiteren Gebrauch abgeführt wird. Auch in dieseih Apparat herrscht im oberen und unteren Theil ein Druckunterschied, welcher der Summe der Flüssigkeitshöhen auf den Siebboden entspricht.

Aus dem Kochkessel A wird die ausgekochte Alkalicarbonatläuge durch das Rohr b, dessen Durchgangsweite mittelst eines Ventils b geregelt werden kann, in den mit Rührwerk H¹ versehenen geschlossenen Behälter H übergeführt. Die beim Durchrühren der Lauge entlassene und mit ihr mechanisch oder lose gebundene Kohlensäure ' wird durch die Rohre g und einen Kühler L nach dem Gasometer D geleitet. Die Monocarbonatlauge aber wird aus dem Behälter H durch die Rohre h und den Kühler M mittelst der Pumpe E abgesaugt und, wie eingangs erwähnt, durch den Kühler N in die obere Abtheilung des Absorptionsthurmes K geleitet, so dafs die Lauge ihren Kreislauf von neuem beginnt.

Die in jedem einzelnen Siebboden des Thurmes A angebrachten Ueberlaufrohre a¹ gleichwie die nöthigenfalls an deren Stelle tretenden oder gemeinschaftlich mit ihnen vorhandenen äufseren Ueberlaufrohre a- sind am oberen offenen Ende vorzugsweise weiter als am unteren, durch die Laugenschicht auf den Siebboden geschlossenen Ende zu nehmen. Ihre Durchgangsweite mufs so bemessen sein, dafs die gröfste durch das Rohr f zugefUhrte Flüssigkeitsmenge von einer Abtheilung des Thurmes in die andere und durch das Syphonrohr a³ in den Kochkessel übergeleitet werden kann, ohne dafs die Höhe der Flüssigkeitsschichten, welche allein abhängig ist von den im Thurm herrschenden Druckunterschieden, die obere Mündung der Ueberlaufrohre nicht völlig zu schliefsen vermag. Zur Regelung der Spannung in den einzelnen Abtheilungen des Thurmes A dient ein vom Kochkessel ausgehendes senkrechtes Rohr y, dessen seitlich abzweigende, durch Ventilejr¹ regelbare Rohrejr² mit dem Gfasraum einer jeden Abtheilung des Thurmes in Verbindung stehen. In ähnlicher Weise lassen sich auch die Spannungen in dem Thurm K des Sättigungsapparates regeln, falls dieses als wünschenswerth sich herausstellen sollte. Durch zweckmäfsig angeordnete Manometer, Schaugläser und Flüssigkeitsstandszeiger lassen sich die Vorgänge in den einzelnen Theilen des Apparates und der Verlauf der einzelnen Vorgänge des Verfahrens mit Leichtigkeit beobachten, so dafs ausreichende Gewähr für einen regelrechten Betrieb gegeben ist.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Verfahren zur · Gewinnung reiner Kohlensäure aus Feuerungs- und Ofengasen mittelst Natriumcarbonats, darin bestehend, dafs die Absorption' in einem Thurme unter stufenweise von unten nach oben abnehmendem Druck und die Entgasung der Bicarbonatlauge in der Weise erfolgt, dafs das aus ihr beim Erhitzen frei werdende Gemenge von Dampf und Kohlensäure unter von unten nach oben abnehmendem Druck die ihr in einem mit Siebboden versehenen Thurme _ entgegenströmende frische Bicarbonatlösung vor deren Eintritt in den Kochkessel durchstreicht, worauf die Lauge in einem geschlossenen Behälter vor ihrer wiederholten Benutzung durch Rühren vollständig entgast wird.
2. 2. Zur Ausführung des unter i. gekennzeichneten Verfahrens eine Anordnung und Verbindung von Apparaten in der Weise, dafs der zur Sättigung der Monocarbonatlösung bestimmte Thurm K mit waagrecht über einander angeordneten Siebboden k, Ueberlaufröhren A:¹ ... bezw. n, dem Entlastungsventil χ und dem Sammelbehälter K¹ versehen ist, der zur Entgasung der im letzteren sich ansammelnden Bicarbonatlösung dienende, in gleicher Weise eingerichtete Thurm A direct auf den Dampfkessel A¹ angebracht ist und mit diesem durch Heberrohr a³ in Verbindung steht, und der zur - Austreibung des letzten Restes bestimmte geschlossene Behälter H mit Rührwerk H¹ ausgestattet ist, während die Ableitung der reinen Kohlensäure zum Gasometer von A und H durch Rohre a⁰ g erfolgt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.