DE809192C - Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Ammoniumbicarbonat im Saettigerbetrieb der Kokereien - Google Patents

Description

• Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Ammoniumbicarbonat im Sättigerbetrieb der Kokereien Die Gewinnung des Ammoniumbicarbonats auf Kokereien wurde bisher in der Weise durchgeführt, daß man in verdichtetes, etwa 17- bis i8o/oiges Ammoniakwasser Kohlensäure einführte, wobei mit fortschreitender Sättigung das Ammoniak in Ammoniumbicarbonat umgewandelt wird. Dieses scheidet sich, sobald die Lösung an Bicarbonat gesättigt ist, ab. Durch weiteres Einleiten von Kohlensäure nimmt der Gehalt an Ammoniak in der Lösung allmählich so weit ab, daß die Lösung für die jeweils herrschende Temperatur an B.icarbonat gesättigt ist, bei 20° z. B. bis auf 4 bis 5 % NH3. Da eine weitere Aufnahme von Kohlensäure nun nicht mehr erfolgt, wird das ausgeschiedene Bicarbonat abzentrifugiert, worauf der Behälter erneut mit verdichtetem Ammoniakwasser beschickt wird. Im allgemeinen werden zur besseren Absorption der Kohlensäure mehrere Behälter hintereinandergeschaltet. Die bei der Neutralisation des Ammoniaks frei werdende Wärme wird durch in die Behälter eingebaute Kühlschlangen abgeführt. Der Umsatz in der Zeiteinheit ist verhältnismäßig gering, da er mit der Abführung der Wärme Schritt halten muß.
• Ein anderer Vorschlag, der auch praktische Anwendung gefunden hat, geht dahin, die Sättigung des Ammoniakwassers mit Kohlensäure in mehreren Kolonnen durchzuführen, in denen die Bicarbonatlösung verschiedenen Sättigungsgrad aufweist. Die Abfuhr der Reaktionswärme wird durch Kühlung zwischen den einzelnen Kolonnenbewirkt. Diese Anordnung in mehrerer Kolonnenstufen bedeutet insofern eine Verbesserung, als durch Zwischenkühlung der Umsatz des Ammoniaks mit Kohlensäure beschleunigt wird. Indessen wird auch durch dieses Verfahren die - kontinuierliche Abscheidung des Ammoniumbicarbonats in einer Sättigungsstufe nicht verwirklicht.
• Die Schwierigkeiten bei dieser Aufgabe liegen in der Abführung der Reaktionswärme, in der Konstanthaltung der Zusammensetzung der Bicarbonatlösung, aus welcher die Abscheidung des festen Salzes erfolgen soll, und schließlich in der Vermeidung von Verkrustungen durch Ausscheidung von Bicarbonat aus der gesättigten Lösung bei der Kühlung. Ferner besteht die Aufgabe, einen möglichst großen Umsatz der Komponenten zu festem Ammoniumbicarbonat, bezogen auf den Sättiger= querschnitt, zu erreichen.
• Es wurde nun gefunden, daß man -die Abführung der Wärme, welche bei der Neutralisation des Ammoniaks mit Kohlensäure in der Sättigerflüssigkeit entsteht, am vorteilhaftesten in der Weise bewirkt, daß man dem Sättigerbad ständig Teile der Lösung entzieht und über einen Kühler in den Sättiger zurückführt. Die Kühlwirkung von etwa in den Sättiger eingebauten Kühlschlangen läßt sich auf diese Weise besonders wirkungsvoll -gestalten, Da die Lösung im Sättiger bei höherer Temperatur an Bicarbonat gesättigt ist, scheidet sie bei Abkühlung im Kühler Salz aus, welches zur Verkrustung des Kühlers Veranlassung gibt, wodurch dessen Kühlwirkung, von unliebsamen Verstopfungen ganz abgesehen, erheblich beeinträchtigt werden würde.
• Erfindungsgemäß läßt sich die Abscheidung von Bicarbonat im Kühler gänzlich vermeiden, wenn man vor Eintritt der dem Sättiger entzogenen Lösungsanteile in den Kühler den Sättigungszustand aufhebt. Hierzu führt man das gesamte oder einen Teil des für die Bicarbonatbildung erforderlichen Ammoniaks der Lösung vor Eintritt in den Kühler zu, wodurch ein Teil das Bicarbonats in das leichter lösliche Ammoniumcarbonat verwandelt wird. Die Lösung kann nun im Kühler unbedenklich gekühlt werden, ohne daß ein Salzausfall zu befürchten wäre, da der Sättigungspunkt der ammon:iakreichen Lösung erst bei wesentlich tieferer Temperatur erreicht ist. Das Ammoniak kann hierbei in Form von verdichtetem Ammoniakwasser, gemischt mit gasförmigem Ammoniak, zugegeben werden, während die restliche Kohlensäure im Sättiger zugeführt wird.
• Statt verdichteten Ammoniaks kann man mit Vorteil auch die Abtreibeschwaden eines Ammoniakabtreibers dem über den Kühler gehenden Teil der Badflüssigkeit zuführen und diese in einem Vorkühler entweder vollständig kondensieren oder nur soweit, als es zur Abführung der Kondensationswärme zur Entlastung des Kühlers notwendig ist.
• Hierbei läßt sich erfindungsgemäß auch durch geeignete Dephlegmation der Abtreiberschwaden das für die Bildung des Bicarbonats erforderliche Ammoniak-Wasser-Verhältnis 1:1 einstellen, indem man die Temperatur am Dämpfeabgang auf 75 bis 8o° einstellt, wenn der Abtrieb unter atmosphärischem Druck erfolgt. Vorteilhaft nimmt man den Abtrieb jedoch unter Druck vor, da man dann auch unmittelbar von verdünntem Ammoniak= wasser ausgehend zu einem Dämpfeschwaden gelangt, in welchem auf 1 Mol NH3 1 Mol oder etwas mehr Wasser entfällt. Arbeitet man beispielsweise im Abtreiber unter einem Druck von 6 atü, so läßt man die dephlegmierten Dämpfe bei einer Temperatur von etwa 12o° abströmen, um ein Dämpfegemisch zu erhalten, in welchem die Bedingung, daß auf 1 Mol NH3 r Mol Wasser entfällt, erfüllt ist. Für die Absorption der Kohlensäure, die zusätzlich zu der für die Bicerbonatbildung mit Ammoniakwasser oder in den Abtreibedämpfen noch fehlenden gegeben werden muß, steht im Sättiger nur eine verhältnismäßig geringe Tauchtiefe zur Verfügung.
• Es wurde nun weiter gefunden, daß man eine gute Absorption der Kohlensäure dadurch erreicht, daß man den Ammoniakgehalt des Sättigerbades auf mehr als ro%, aber nicht höher als 16 bis 17'/0, hält. Auf diese Weise kommt man mit einem geringen Überschuß an Kohlensäure aus. Der geringe Überschuß an Kohlensäure begünstigt zudem den Abtrieb des Schwefelwasserstoffes, der mit dem verdichteten Ammoniakwasser bzw. dem Dämpfeschwaden in den Sättiger gelangt.
• Die Temperatur des Sättigerbades soll im allgemeinen 3o bis 35° nicht übersteigen, es sei denn, daß die Sättigung unter Druck erfolgt. Der über den Kühler gehende Anteil des Sättigerbades soll mit etwa 20° in den Sättiger zurückkehren. Ausführungsbeispiele 1. In einem mit konischem Boden ausgestatteten Sättiger von 3 m Durchmesser, der mit 20 cbm einer an Ammoniumbicarbonat gesättigten Lösung beschickt ist, die 12 % frei titrierbares Ammoniak enthält, werden stündlich 9o cbm C02 bei einer Tauchtiefe von 3 min feiner Verteilung eingeleitet, wobei 12 cbm zusammen mit 16 cbm H.S und 1,5 cbm NH3 den Sättiger verlassen. Vom Sättigerbad, dessen Temperatur rund 30° beträgt, werden stündlich 4,5 cbm über einen Kühler, der mit Wasser von 15' gekühlt wird, abgeführt und kehren mit 20° in den Sättiger zurück. Dem über den Kühler abgezogenen Teilstrom des Sättigerbades werden stündlich 0,3 cbm eines Kondensats zugeführt, welches auf 3o° gekühlt ist und durch Dephlegmation auf einen Gehalt von etwa 3o,4 Gewichtsprozent NH3, 30,4 Gewichtsprozent C02, 7,2 Gewichtsprozent H.S und 32,3 Gewichtsprozent H20 (Verdichtetes Wasser 170 g NH3, 170 g C02, 4o g H.S pro Liter) gebracht wurde. Der gekühlte Anteil des Sättigerbades kehrt mit etwa 2o° in den Sättiger zurück. Das im Sättiger ausgeschiedene Bicarbonat wird laufend mittels Ejektor auf eine Zentrifuge gefördert. Es werden stündlich 420 kg festes Bicarbonat gewonnen.
• 2. Einem Sättiger gleicher Beschaffenheit, wie im ersten Beispiel beschrieben, der mit einer an Amuroniumbicarbonatgesättigten Badflüssigkeit mit einem Gehalt von 15,% frei titrierbarem Ammoniak beschickt ist, werden mit einer Tauchtiefe von 3,5 m in feiner Verteilung stündlich 275 cbm Kohlensäure (95 Volumprozent CO=) zugeführt. Aus dem Sättigerbad entweicht ein Gasgemisch, welches aus 2o cbm C02, 14,5 cbm H2S, 2 cbm NH3 und 14 cbm N2 besteht.
• Zur Abführung der Reaktionswärme werden stündlich 15 cbm des Sättigerbades über einen Kühler geführt und gelangen mit einer um i2° niedrigeren Temperatur in den Sättiger zurück. Dem umlaufenden Anteil des Sättigerbades werden stündlich 42o kg verdichtetes Ammoniakwasser, mit einem Gehalt von rund 210 g NH3, 220 g C02 und 50 g H2S pro kg, sowie 12o kg gasförmiges Ammoniak zugeführt.
• Der Salzanfall beträgt stündlich 95o kg festes Bicarbonat.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: t. Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von @\rnmoniumbicarbonat im Sättigerbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daB man einen Teil der Lösung des Sättigerbades über einen Kühler abzieht, diesem vor Eintritt in den Kühler das im Sättiger für die Bicarbonatbildung erforderliche Ammoniak in Form von entsprechend verdichtetem vorzugsweise kohlensäurehaltigem Ammoniakwasser und/oder gasförmigem Ammoniak zuführt und den über diesen Kühler abgezogenen Teilstrom im Verein mit dem zugeleiteten Ammoniak in den Sättiger zurückführt, während man die fehlende Kohlensäure unmittelbar in den Sättiger einleitet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daB man Ammoniakwasser derart unter atmosphärischem oder Überdruck abtreibt und dephlegmiert, daB in den Dämpfen auf r Mol Ammoniak etwa r Mol Wasserdampf entfällt und diese Dämpfe dein Teilstrom vor Eintritt des aus dem Sättiger abgezogenen Bades in den Kühler, gegebenenfalls nach vorheriger Kondensierung, zusetzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nur so viel Ammoniak vor Eintritt der Lauge in den Kühler zusetzt, daB Verkrustungen in diesem vermieden werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB man die Konzentration an Ammoniak im Sättigerbad über roo% hält.