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Verfahren zur Reinigung von Gasen, die Schwefelwasserstoff, Kohlensäure
und gegebenenfalls Ammoniak enthalten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung
von Gasen, die neben Schwefelwasserstoff auch Kohlensäure und gegebenenfalls Ammoniak
enhalten, durch Auswaschen mit Wasser in Gegenwart ausreichender Mengen Ammoniak
bei gewöhnlicher Temperatur, wobei dieses Auswaschen in einer ersten Stufe während
einer so kurzen Berührungszeit zwischen Gas und Waschflüssigkeit erfolgt, daB praktisch
keine Kohlensäure durch die Flüssigkeit aufgenommen wird, während das Gas in einer
zweiten Waschstufe ebenfalls bei gewöhnlicher Temperatur durch Waschen mit Wasser
oder Gaswasser in an sich bekannter Weise von Ammoniak befreit wird. Bei diesem
Verfahren kann man für die Anwesenheit genügender Mengen Ammoniak in der ersten
Gaswaschstufe dadurch sorgen, daB man dieser Stufe freies Ammoniak aus anderer Quelle
als aus den bei der Gasreinigung anfallenden Flüssigkeiten oder aber ein Gemisch
von Ammoniak und Kohlensäure, das auch noch Schwefelwasserstoff enthalten kann,
zuführt oder daß man, wenn das zu reinigende Gas genügend Ammoniak enthält, auf
eine Zuführung von Ammoniak zur ersten Waschstufe überhaupt verzichtet. In der zweiten
Waschstufe kann man das Ammoniak aus dem Gas auch mit Hilfe von Säuren oder wäBrigen
Lösungen saurer Stoffe entfernen.
Weiterhin kann man in der zweiten
Stufe das im Gas verbleibende Ammoniak durch schwerflüchtige, schwache anorganische
oder organische Säuren entfernen, deren Ammoniumsalze in wäßriger Lösung in der
Hitze gespalten werden. Dabei kann man in der Weise arbeiten, daß man die in der
ersten Stufe gebildete Flüssigkeit oder die aus ihr beim Erhitzen entweichenden
Dämpfe mit den schwer flüchtigen schwachen Säuren behandelt und dadurch in schwache
gasförmige Säuren einerseits und Ammoniak andererseits zerlegt und die schwer flüchtigen
Säuren sowohl für diese Zerlegung als auch für die Auswaschung des Gases in der
zweiten Stufe benutzt.
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Bei dieser Arbeitsweise ist es vorteilhaft, das zur vollständigen
Auswaschung des Schwefelwasserstoffs benötigte Ammoniak in flüssiger, gasförmiger
oder gelöster Form an verschiedenen Stellen in die Waschvorrichtung einzuführen,
bevor das Gas von dem Schwefelwasserstoff befreit ist.
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Bei der praktischenDurchführung dieserArbeitsweisen verfährt man in
der Regel derart, daß man sowohl die erste als auch die zweite Gaswaschstufe mitWasser
oder Gaswasser oder wäßrigen Flüssigkeiten ähnlicher Zusammensetzung durchführt,
die hierbei gewonnenen wäßrigen Lösungen erhitzt, so daß Ammoniak. Schwefehvasserstoff
und Kohlensäure daraus entweichen, und diese Dämpfe nun mit Hilfe von schwach organischen
Säuren, die Ammoniak in der Kälte zu binden vermögen und von ihm durch Erhitzen
wieder befreit werden können, in Schwefelwasserstoff und bzw. oder Kohlensäure einerseits,
Ammoniak andererseits zerlegt. Ein Teil des so gewonnenen Ammoniaks wird dann erforderlichenfalls
in die erste Gaswaschstufe zurückgeführt, um dort für das Vorhandensein der notwendigen
Ammoniakmenge zu sorgen. Wenn man hierbei die in der ersten Stufe nicht benötigte
Menge Ammoniak in Form einer konzentrierten Lösung von Schwefelammonium und bzw.
oder Ammoniumcarbonaten gewinnen will, muß man die zuvor abgetrennten schwachen
gasförmigen Säuren, nämlich Schwefelwasserstoff und bzw. oder Kohlensäure einerseits
und das Ammoniak andererseits wieder zusammenführen und zu einer wäßrigen Lösung
verdichten.
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Es wurde nun gefunden, daß man bei der geschilderten Arbeitsweise
konzentrierte Lösungen von Schwefelammonium und bzw. oder Ammoniumcarbonaten wesentlich
einfacher gewinnen kann, wenn man aus den wäßrigen, Ammoniak und Schwefelwasserstoff
und gegebenenfalls Kohlensäure enthaltenden Waschflüssigkeiten die genannten Stoffe
durch Erhitzen austreibt und einen Teil der gebildeten Dämpfe, dessen Ammoniakgehalt
zur ersten Stufe der Gaswaschung zurückgeführt werden soll, durch chemische Trennung
in Ammoniak einerseits, Schwefelwasserstoff und gegebenenfalls Kohlensäure andererseits
zerlegt, während man den anderen Teil der Dämpfe nach Zusatz der bei der Zerlegung
der ersten Teils entweichenden Menge Schwefelwasserstoff und gegebenenfalls Kohlensäure
zu einer konzentrierten Lösung von Schwefelammonium und gegebenenfalls Ammoniumcarbonaten
verdichtet.
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Hierbei wird nur eine so große Menge der Dämpfe in Ammoniak einerseits
und schwache gasförmigeSäuren andererseits zerlegt, wieAmmoniak in der ersten Waschstufe
über die im Gas ohnehin enthaltene Menge hinaus benötigt wird. Die Anlage für die
genannte Zerlegung kann also entsprechend kleiner sein als bei der bisher üblichen
Arbeitsweise, da sie nicht mehr diejenigen Mengen Ammoniak und schwacher gasförmiger
Säuren zu zerlegen braucht, die ohnehin zu konzentrierten Lösungen der Ammonsalze
der schwachen gasförmigen Säuren kondensiert werden sollen. Entsprechend ist auch
der Energieverbrauch für die genannte Zerlegung geringer.
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Darüber hinaus hat die Arbeitsweise noch den Vorteil, daß gleichzeitig
auch die vom Ammoniak abgetrennten schwachen gasförmigen Säuren durch das verbleibende
Ammoniak mitgebenden werden können, obwohl im Vergleich zu der Menge der schwachen
gasförmigen Säuren die in der Anlage entbehrliche Menge Ammoniak, d. h. die Menge
Ammoniak, die nicht wieder zur Gasreinigung zurückgeführt werden muß, in der Regel
kleiner ist als dem stöchiometrischen Verhältnis zu den schwachen gasförmigen Säuren
entspricht.
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Beispiel (vgl. die Zeichnung) Stündlich werden 5ooo cbm Kokereigas,
das neben 1,2 % Cyanwasserstoff im Kubikmeter 6 g Ammoniak, io g Schwefelwasserstoff
und 50 g Kohlensäure enthält, im Kühler i auf etwa 2a° gekühlt. Dabei -werden
stündlich 1,7 cbm Gaswasser gebildet, das sich im Behälter 2 sammelt. Das gekühlte
Gas gelangt durch einen mit Glockenböden ausgestatteten Wäscher 3, der von oben
durch die Leitung q. mit stündlich 1,5 cbm Wasser und durch die Leitung 5 mit stündlich
etwa 3,5 cbm eines Gaswassers berieselt wird, das in der unten beschriebenen Weise
gewonnen wird. Der Glockenbodenwäscher ist so bemessen, daß das Gas weniger als
i Sekunde mit der Waschflüssigkeit in Berührung bleibt. Die aus dem Wäscher 3 abfließende
Flüssigkeit sammelt sich im Behälter 6. Das Gas gelangt nunmehr mit einem Gehalt
von etwa 6 g Ammoniak, o,6 g Schwefelwasserstoff und 47 g Kohlensäure im Kubikmeter
in die Waschtürme 7 und 8, wo es bei einer Berührungszeit von etwa 11/2 Minuten
von seinem Ammoniakgehalt befreit wird. Als Waschflüssigkeit Bienenstündlich 2,8
cbm Wasser, das bei g auf den Waschturm 8 aufgegeben wird. Die aus diesem Waschturm
abfließende Flüssigkeit sammelt sich im Behälter io und gelangt von dort bei i i
in den Waschturm 7. Aus diesem sammelt sich die Flüssigkeit im Behälter 12. Von
dort fließt sie in die Mischvorrichtung 13, wo durch Zuführung von Ammoniak aus
der Leitung 14 ihr Ammoniakgehalt auf etwa 3 % erhöht wird. Sie gelangt dann bei
5 in den Wäscher 3. Dem Waschturm 7 wird gleichzeitig bei ii über die Leitung Zia
das im Behälter 2 sich
sammelnde Gaswasser zugeführt. Das gereinigte
Gas verläßt die Waschvorrichtungen bei 15. Es enthält neben Spuren Ammoniak im Kubikmeter
nur etwa o,5 g Schwefelwasserstoff und etwa 38 g Kohlensäure. Es kann nun
in beliebiger Weise von Benzol und dem restlichen Schwefelwasserstoff gereinigt
werden, und zwar sowohl unter gewöhnlichem als auch unter erhöhtem Druck, z. B.
bei dem Druck der Ferngasleitung.
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Aus dem Behälter 6 gelangen stündlich etwa 6 cbm einer wäßrigen Flüssigkeit
mit etwa 1o5 kg Ammoniak, 47,5 kg Schwefelwasserstoff und 6o kg Kohlensäure auf
den Abtreiber 16, wo die Flüssigkeit durch bei 17 zugeführten Dampf erhitzt wird.
Die aus dem Abtreiber abfließende Flüssigkeit gibt in einem Wärmeaustauscher 18
ihre Wärme an die zufließende kalte Lösung ab. Sie kann dann bei 19 abgeleitet und
gewünschtenfalls von dort bei q. bzw. 9 auf die Waschvorrichtungen 3 bzw. 8 aufgegeben
werden. Die im Abtreiber 16 entstehenden Dämpfe werden in dem Dephlegmator 2o auf
etwa 6o bis 70° gekühlt. Hiernach wird der Gasstrom bei 21 geteilt. Der eine Teil,
z. B. etwa 3o0/0 der gesamten Dämpfe, gelangt in einen Kühler 22 und wird dort zu
einer konzentrierten wäßrigen Lösung verdichtet, die sich im Behälter 23 sammelt
und deren Menge stündlich etwa 28o kg beträgt. Sie enthält etwa 2o0/0 Ammoniak,
etwa 17% Schwefelwasserstoff und etwa 21 °/0 Kohlensäure. Der andere Teil der Dämpfe
gelangt von 21 in eine Waschvorrichtung 24 und wird dort mit stündlich 1,5 cbm einer
zwischen 21o und 28o° siedenden Xylenolfraktion gewaschen. In dieser Vorrichtung
wird durch Kühlung oder Erhitzung mittels der Schlange 25 eine Temperatur von etwa
3o bis q.0° aufrechterhalten. Der Schwefelwasserstoff und die Kohlensäure entweichen
durch die Leitung 26 und werden ebenfalls dem Kühler 22 zugeführt. Das mit Ammoniak
beladene Xylenol gelangt über die Rohrleitung z7 in die Wiederbelebungskolonne 28,
wo sie mittels der Heizvorrichtung 29 auf Zoo bis 12o° erwärmt wird. Das Ammoniak
entweicht in die Leitung 14 und wird durch diese der Mischvorrichtung 13 zugeführt.
Das vom Ammoniak befreite Xylenol gelangt in einen Kühler 30 und von dort
wieder in die Waschvorrichtung 24 zurück. Würde man in der bisher üblichen Weise
die gesamten aus dem Abtreiber 16 entweichenden Dämpfe in Ammoniak einerseits, schwache
gasförmige Säuren andererseits zerlegen, so benötigt man stündlich 2,1 cbm Xylenol
und für den Betrieb der Waschvorrichtung 24 mit der Wiederbelebungskolonne28 entsprechend
größere Energiemengen. Außerdem müßte dann zur Vereinigung des Schwefelwasserstoffs
und der Kohlensäure mit einem Teil des Ammoniaks eine besondere Absorptionsanlage
vorgesehen werden.