-
Verfahren und Vorrichtung zur Auswaschung von Gasen
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswaschung von Gasen mit Flüssigkeiten.
Die Auswaschung von Gasbestandteilen eines Gasgemisches mit lösenden Flüssigkeiten
ist bekannt. Man verwendet dazu besondere Waschtürme als Waschvorrichtung. Ist die
Konzentration der auszuwaschenden Waschbestandteile erheblich und die I,ösungswärme
bzw. die daraus folgende Temperaturerhöhung dementsprechend groß, so verwendet man
gemäß der bisher bekannten Technik gekühlte Waschtürme oder man kühlt die aufzugebenden
Waschf-lüssigkeiten bzw. Gase seweit vor. daß die auftretende Erhöhung der Temperatur,
hei der die Waschung erfolgt, sich in erträglichen Grenzen hält. Ein weiteres Mittel
zur Vermeidung erhehlicher 'I'emperaturanstiege ist die 6rhöhung der Waschmittelmenge,
was die Konzentration des auszuwaschenden Gasbestandteils im Waschmittel erniedrigt
und daher nicht erwünscht ist.
-
Demgegenüber bringt das neue Waschverfahren sowie die neue Vorrichtung
zur Ausführung des selben einen völlig neuen Gesichtspunkt in die Praxis der Gaswaschung.
-
Erfindungsgemäß verwendet man Regeneratoren, die periodisch umgeschaltet
werden, wobei in einer Periode der Regenerator als Waschturm dient, in einer zweiten
Periode derselbe Regenerator durch ein Kühlmittel auf dessen Temperatur rückgekühlt
wird.
-
Es arbeitet also beispielsweise von einem Regeneratorpaar jeweils
der eine Regenerator als Waschturm bei steigender mittlerer Temperatur, während
der andere gleichzeitig rückgekühlt wird. las zu waschende Gas strömt also im Wechsel
jeweils durch einen der beiden Regeneratoren von
unten nach oben
einer von oben aufgegeheiien Waschflüssigkeit entgegen. Wenn unbegrenzte Kühlmittel
zur Verfügung stehen, wie z. B. Wasser, kann dieses in einmaligem Durchlauf durch
den rückzukühlenden Regenerator verwendet werden.
-
Das gilt besonders dann, wenn der Waschvorgang bei oder oberhalb der
normalen Kühlwassertemperatur verläuft. Wenn dagegen nur hegrenzte Kühlmittelmengen
zur Verfügung stehen, ist es zweckmäßig, dieselben im Kreislauf zu führen und das
im rückzukühlenden Regenerator angewärmte Kühlmittel außerhalb desselben wieder
auf die gewünschte Temperatur zu kühlen.
-
Als Kühlmittel können kalte oder rückgekühlte oder verdampfende Flüssigkeiten
oder gekühlte Gase Verwendung finden.
-
Die kalte oder rückgekühlte Flüssigkeit ist zweckmäßig von derselben
Art wie das Waschmittel. dadurch wird eine gegenseitige Verunreinigung beider Flüssigkeiten
vermieden und das Verfahren vereinfacht. l)ie Regeneratoren wärmen sich im Verlaufe
des Waschvorganges auf eine bestimmte mittlere Teml)eratur an. Wie bei Regeneratoren
üblich, wird mau zweckmäßig die Regeneratoren umschalten, bevor die Temperatur am
Gasaustrittsende merklich ansteigt.
-
Die Kühlmittelmenge bzw. -geschwindigkeit ist so bemessen, daß gleichzeitig
mit der Anwärmung der Speichermasse beim Waschvorgang die Speichermasse in dem anderen
rückzu-kühlenden Regenerator wieder auf die Ausgangstemperatur heruntergekühlt werden
kann.
-
Die Ausführung des Verfahrens sei durch ein Beispiel zunächst für
eine Waschung bei Normaltemperatur beschrieben: Ein Gas mit einem höheren Ammoniakgehalt,
z. B. umgesetztes Ammoniaksynthesegas, wird durch Wasser als Waschmittel von seinem
ammoniakgehalt befreit. 1 m Kreislauf geführtes Kühlwasser kühlt jeweils den nicht
als Waschturm arbeitenden Regenerator wieder auf seine Ausgangstemperatur zurück.
Als Speichermassen dienen Schüttmassen oder Horden.
-
Als Horden sind z. B. Speichereinsätze aus enggewickelten, z. 13.
geriffelten Metallbändern zu verstehen. Es ist aber auch möglich. die Regeneratoren
mti Böden auszustatten. die eine große Masse und auf diese Weise eine erhebliche
Wärmespeicherfähigkeit aufweisen. Zweckmäßig verwendet man in solchen Fällen schwere
gegossene Böden. die billig hergestellt werden können.
-
Die Einrichtung für die Ausführung dieses Verfahrens ist durch die
Figur beschrieben, in der 2 und 3 die beiden periodisch umschaltbaren Regeneratoren
bezeichnen. 14 ist der Rückkühler für das im Kreislauf geführte Kühlmittel und 15
die Umlaufpumpe für dieses. Das auszuwaschende Rohgas wird hei i zugeführt und geht
zunächst während einer f>eriode über das Umschaltventil 12, anschließend durch
den Regenerator 2 über die mit Waschmittel im Gegenstrom herieselten Horden oder
Schiittkörper und verläßt die Einrichtung, gegebenenfalls über Umschaltung 13. bei
19. unter Umständen kann diese Umschaltung 13 wegfallen.
-
Das Waschmittel wird l)ei 16 zugeführt und tritt in der dargestellten
Schaltperiode über Umschaltventil 4 in den oberen Teil des Regenerators 2 ein, nimmt
in demselben die auszuwaschenden Bestandteile auf und verläßt den Regenerator über
Umschaltventil 8 und Leitung 17 als beladenes Waschmittel. Die Rückkühlung der l)ei
der Waschung angewärmten Speichermasse vollzieht sich gleichzeitig in dem anderen
Regenerator 3, in den z.
-
Kühlwasser geführt und durch leitung 18, die Pumpe 15, Kühler 14,
sowie UTmschaltventile 7 und 11 im Kreislauf gefördert wird, nachdem es von der
Speichermasse Wärme aufgenommen hat. Diese Wärme wird in dem Kühler 14 wieder an
Kühlwasser abgegeben, das l)ei 20 zu- und bei 21 abgeführt wird. Soblad die mittlere
Temperatur des Regenerators 2 während der Auswaschung des Gases einen hestimmten
anstieg aufweist. werden die Ventile 4 bis 13 umgeschaltet. Das Rohgas geht darauf
über das umgestellte Ventil 12, Regenerator 3, Ventil 13 und Leitung 19. das Waschmittel
über Leitung 16 und Ventil 5 dem (ias entgegen durch den gleichen Regenerator 3
und tritt über Ventil 9 und Leitung 17 aus. Das Kühlwasser wird in den anderen Regenerator
2 über das Ventil 6 ein-und ül>er Ventil 10 und Leitullg 1 (9 wieder heraus-und
im Kreislauf geführt. Nach erneuter Umschaltung wird wieder verfahren wie oben hereits
beschrieben.
-
Die Einrichtung gestattet es, trotz der hohen auftretenden Lösungswärme
infolge der hohen Löslichkeit des Ammoniaks im Wasser mit annähernd der theoretischen
Mindestmenge an Wasser zu waschen, da die auftretende Lösungswärme von der vorher
gekühlten Speichermasse aufgenommen wird.
-
In gleicher Weise vorteihaft Ist das beschriebene Verfahren für die
Waschung von Gasen mit Bestandteilen, die sich mit dem Waschmittel chemisch umsetzen.
An Stelle der Lösungswärme mul3 also in diesem Fall die chemische Reaktionswärme
al)-geführt werden. Ein Beispiel einer derartigen Waschung ist die Umsetzung des
Kohlensäuregehaltes eines Gasgemisches mit ammoniakwasser. Die Ausführung ist im
Prinzip clem vorbeschriebenen Beispiel gleich.
-
Handelt es sich um schwieriger auszuwaschende Gasbestrandteile. wie
z. B. Schwefelwasserstoff im Erdgas oder Kohlensäure im synthesegas (bis zu 300/0
Kohlensäure oder mehr). so verwendet man vorteilhaft ein tiefgekühltes uiid tiefgefrierendes
Waschmittel, wie z. B Methanol. l)er Kühler 14 wird in diesem Fall mit einem gasförmigen
oder flüssigen oder verdampfenden Kältemittel beschickt, welches das im Kreislauf
geführte Kühlmittel, das z.B. auch aus Methanol bestehen kann. auf die gewünschte
tiefe Temperatur herunterkühlt.
-
Es kann zweckmäßig sein. diese die Hauptgasbestandteile auswaschende
Vorrichtung so zu betreiben. daß noch cill kleiner nnausgewaschener Rest im Gas
verbleibt. I)ieser kann z. B. in einer nachgeschalteten Waschsäule v >llends
entfernt
werden. Da eine merkliche Lösungswärme in diesem Fall nicht
auftritt wegen den auszuwaschenden kleinen Mengen, kann auf eine regeneratorähnliche
Einrichtung verzichtet werden und die Auswaschung in einer normalen unter Umständen
in bekannter Weise gekühlten Waschsäule erfolgen.
-
Die geschilderte Gesamteinrichtung bietet durch die Möglichkeit der
Verwendung kleiner Waschmittelmengetl den Vorteil eines geringen Energie-I) edarfs
und kleiner Abmessungen für die Apparaturen.
-
Oh die Auswaschung mit oder ohne Druck erfolgt. hängt von den Erfordernissen
des Betriebes bzw. dem Druck des zu behandelnden Rohgases ab. Das geschilderte Verfahren
ist jedoch bei erhöhtem Druck besonders zweckmäßig, da bekanntlich die Löslichkeit
des auszuwaschenden Bestandteiles proportional mit dem Druck steigt, was bei den
bisherigen Verfahren eine im Verhältnis zur Waschmittelmenge größere Wärmeentwicklung
und Temperaturerhöhung bedingen würde, die unter der Wirkung der Speichermasse beim
Verfahren der Erfindung nicht eintritt.
-
PATENTANSPSRÜCHE: Verfahren zur Auswaschung von Gasen mit Flüssigkeiten,
dadurch gekennzeichnet, daß man periodisch umschaltbare Regeneratoren verwendet.
die in einer Periode als Waschturm dienen. 11 der anderen Periode durch ein Kühlmittel
gekühlt werden.