-
Verfahren zur Kühlung der Brüden der Ammoniaksättiger der Kokereien
Die Herstellung des Ammonsulfates aus den Kokereigasen erfolgt bei dem sogenannten
indirekten Verfahren bekanntlich in der Weise, daß von dem im Kokereigas enthaltenen
Ammoniak zunächst ein Teil bei der Gaskühlung in die dabei anfallenden wäßrigen
Kondensate und der im gekühlten Gas verbliebene Teil durch Waschen des Gases mit
den gekühlten Kühlerkondensaten und mit Frischwasser in eine wäßrige Lösung, das
sogenannte Gaswasser, übergeführt werden. Gleichzeitig lösen sich in diesem Gaswasser
außer anderen, der Menge nach unbedeutenderen Gasbestandteilen im besonderen auch
Schwefelwasserstoff und Kohlensäure, mit denen das Ammoniak mehr oder weniger feste
Verbindungen bildet. Beispielsweise kann z m3 Gaswasser enthalten 12,6
kg= 16,6 Nm3 N H3, 2,4. kg = 1,58 Nm3H.=S und 8,5 kg = 4.,32 Nm3C02, d. h.
insgesamt 22,5 \m3 Gase.
-
Durch Behandeln des Gaswassers im sogenannten Abtreiber mit Wasserdampf
im Gegenstrom und mit Kalkmilch werden das Ammoniak wie auch Schwefelwasserstoff
und Kohlensäure wieder ausgetrieben und zusammen mit einem Teil des Abtreiberdampfes
dem sogenannten Sättiger zugeführt. Liegt beispielsweise der Taupunkt dieser Abtreiberschwaden
bei 93° C, so werden neben den 22,5 Nm3 Gasen aus r m3 des obengenannten Gaswassers
63 kg Wasserdampf dem Sättiger zugeführt.
-
Im Sättiger wird das Wasserdampf-Gas-Gemisch mit Schwefelsäure behandelt,
und zwar in einer sauer gehaltenen, kochenden, konzentrierten Lösung von Ammonsulfat
in der Weise, daß unmittelbar kristallisiertes Ammonsulfat ausgeschieden wird. Zur
Beeinflussung der Korngröße des Salzes wird vielfach in das Bad Luft eingeblasen.
Die nicht mit Schwefelsäure reagierenden Gase, also in der Hauptsache Schwefelwasserstoff,
Kohlensäure und Luft, verlassen den Sättiger unverändert, aber entsprechend den
im Sättiger herrschenden Temperaturen mit einer sehr hohen Sättigung an Wasserdampf.
Werden beispielsweise 7 m3 Luft je Kubikmeter des obengenannten Gaswassers eingeblasen,
so daß aus dem Sättiger 1,58 Nm3 H2 S -1- 4,32 1\7m3 C 02 -I- 7 Nm3 Luft, d. s.
zusammen
i2,9 Nm3 Gase, entweichen, und wird der Taupunkt der Sättigerschwaden,
der sogenannten Faulgase, mit etwa 96° C ermittelt, so sind in diesen etwa 74kg
Wasserdampf enthalten. Um die Faulgase ,veiterhin ausnutzen zu können, um insbesondere
den Schwefelwasserstoff beispielsweise einer Verbrennung zwecks Gewinnung von Schwefelsäure
zuführen zu können, ist es infolgedessen unerläßlich, die Gase von diesem Begleitdampf
zu befreien, was am zweckmäßigsten durch eine entsprechende Abkühlung geschieht.
-
Infolge der großen Aggressivität der genannten Gase, die durch den
hohen Feuchtigkeitsgehalt und die hohe Temperatur noch besonders verschärft wird,
bestehen erhebliche Werkstoffschwierigkeiten für die Konstruktion der erforderlichen
Kühlapparate. Da die normalen Behälterbaustoffe versagen, ist man gezwungen, zu
kostspieligeren Materialien zu greifen"d.ie den Kühlvorgang empfindlich verteuern.
Da man wegen der hohen Anlagekosten die Kühlflächen so klein wie möglich hält, muß
man große Temperaturdifferenzen anwenden; die erhebliche in den Gasen enthaltene
Wärmemenge wird praktisch vernichtet, außerdem aber eine große Kühlwassermenge aufgewendet,
was erhebliche Kosten erfordert.
-
Um diese Übelstände zu vermeiden und gleichzeitig den Wärmeinhalt
der Faulgase für den Arbeitsprozeß selbst nutzbar zu machen, wird gemäß vorliegender
Erfindung der mittelbare Wärmeaustausch durch eine Gegenstromwäsche ersetzt, wobei
als wärmeaufnehmende Flüssigkeit das Gaswasser selbst benutzt wird, aus dem die
Faulgase stammen. Da dieses Gaswasser zum Zwecke seiner Befreiung von Schwefelwasserstoff,
Ammoniak und Kohlensäure mittels Wasserdampf abgetrieben werden muß, und zwar bei
einer Endtemperatur von rund ioo° C, bedeutet die Übertragung der Wärme der Faulgase
auf das zuströmende kalte Gaswasser eine entsprechend große Wärmeersparnis beim
Abtreiben.
-
Entweichen beispielsweise mit den Faulgasen j'e Kubikmeter des obengenannten
Gaswassers 74. kg Wasserdampf mit einem Wärmeinhalt bei etwa 96° C von 47 aoo kcal
und wird dieser Dampf in Wasser von zo° C übergeführt, so kann mit der frei werdenden
Wärme das Gaswasser um etwa 46° C, also von 2o auf 66° C, vorgewärmt und der Dampfverbrauch
des Abtreibers um etwa 70 kg reduziert werden. Darüber hinaus aber ist die
für diese Arbeitsweise erforderliche Apparatur sowohl räumlich als auch materialmäßig
-der Kühlung durch die Wand außerordentlich überlegen, da bei der Wärmeübertragung
z. B. in einer Füllkörpersäule diese praktisch unangreifbar ist und dabei billiges
keramisches Material verwendet werden kann. Infolgedessen ist man in der Lage, eine
sehr große Wärmeübertragung der Oberfläche anzuwenden, so daß man das wärmeaufnehmende
Medium praktisch beinahe vollständig auf die Temperatur der Faulgase anwärmen kann.
Je nach dem Gehalt .des Gaswassers an Schwefelwasserstoff und Kohlensäure schwankt
natürlich der Wärmeinhalt der sogenannten Faulgase, so daß ihre Wärme nicht immer
zu der erstrebenswerten, höchstmöglichen Erwärmung der ganzen Gaswassermenge ausreicht.
In solchen Fällen ist es zweckmäßig, nicht die gesamte Gaswassermenge zum Wärmeaustausch
zu benutzen und sich mit einer mittleren Anwärmtemperatur zu begnügen, sondern für
den unmittelbaren Wärmeaustausch nur eine solche Menge an Gaswasser zu benutzen,
daß dessen Temperatur auf vorzugsweise 9o° C, wenn möglich darüber, ansteigt. Diese
Maßnahme ist zweckmäßig, um eine Aufnahme von Schwefelwasserstoff und Kohlensäure
durch das Gaswasser zu verhindern, wozu die angeführte Endtemperatur erforderlich
ist. Infolgedessen kann eine allgemein gültige Regel für das Verhältnis der Gaswassermenge
zu der der Faulgase nicht angegeben werden. In der Praxis wird man die Verhältnisse
so wählen, daß keine oder möglichst wenig Faulgase von dem anzuwärmenden Gaswasser
aufgenommen werden.
-
Nennenswerte N H,-Verluste können auf dem Brüdenwascher nicht eintreten,
da die Faulgase den Wascher mit der Temperatur des auflaufenden Gaswassers verlassen.
-
In der Abbildung ist die Sulfatgewinnungsanlage einschließlich Brüdenwascher
schematisch dargestellt.
-
Das Gaswasser fließt aus einem Stapelbehälter i der Pumpe z zu. Diese
drückt es in Leitung 3. Über Regulierschieber 4. und Leitung 5 wird so viel Gaswasser
auf den Brüdenwascher 6 gegeben, daß das von diesem ablaufende Wasser 9o° C und
darüber heiß ist. Der restliche Teil des insgesamt abzutreibenden Gaswassers gelangt
über Regulierschieber 7 und Leitung 8 unmittelbar zum Abtreiber 9. Die Pumpe io
fördert das vorgewärmte Gaswasser über Leitung i i ebenfalls auf den Abtreiber 9,
und zwar unterhalb des kalten Gaswassereinlaufes. Bei 1a tritt Dampf in den Abtreiber.
Das abgetriebeneWasser läuft bei 13 ab. DieAbtreiberschwaden gehen durch Leitung
14 in den Sättiger 15, die -Sättigerbrüden durch Leitung 16 in den Unterteil
des Brüdenwaschers 6. Die kalten Faulgase entweichen durch Leitung 17.