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Verfahren zum Vorwärmen von Ammoniakwasser Die Verarbeitung von Ammoniakwasser,
das zumeist als Nebenerzeugnis der Trockendestillation fester Brennstoffe, z. B.
der Kokserzeugung und Leuchtgasherstellung aus Steinkohle, anfällt, ist stets mit
einem Wärmeverbrauch für seine Destillation von erheblicher, die Wirtschaftlichkeit
stark beeinflussender Größe verbunden, besonders dann, wenn z. B. für die Durchführung
der Reinigung des Rohgases erhöhte Mengen von Ammoniak bzw. Ammoniakwasser im Umlauf
gehalten werden und deswegen umständliche Verfahren zur Verarbeitung des Wassers
durchzuführen sind. Dieser hohe Wärmebedarf entspringt hauptsächlich dem Umstand,
daß das bei gewöhnlicher Temperatur anfallende Ammoniakwasser zu seiner vollständigen
Aufarbeitung bis auf die Siedetemperatur dieses Wassers, also beim Arbeiten unter
Atmosphärendruck bis auf etwa ioo° C und bei dem ebenfalls vorkommenden Arbeiten
unter erhöhtem Druck noch beträchtlich höher erhitzt werden muß. Man hat sich daher
auch schon bemüht, diesen hohen Wärmebedarf durch eine Vorwärmung des Ammoniakwassers
mittels kostenloser Wärmequellen zu verringern. Die naheliegende Vorwärmung des
frisch zutretenden Ammoniakwassers durch das heiße abgetriebene Wasser führt auf
betriebliche Umständlichkeiten und Schwierigkeiten wegen des Gehaltes des abgetriebenen
Wassers an Kalk, der zwecks Zersetzung von gebundenem Ammoniak beigegeben wird und,
solange als er noch nicht durch Klärung des Wassers beseitigt ist, das Hindurchleiten
des Wassers durch Wärmeaustauschvorrich-
Lungen stört. In den Betrieben,
in denen das rohe Ammoniakwasser als Nebenerzeugnis anfällt, sind jedoch immer bedeutende
Abwärmemengen der Kohlendestillationsöfen (Koksöfen, Gaserzeugungsöfen, Retortenöfen)
verfügbar. Es ist bekannt, die Feuerungsabwärme solcher Öfen für die Destillation
von Ammoniakwasser und die Wärme der heißen Kohlendestillationsgase zur Erzeugung
von Heißwasser, Wasserdampf u. dgl. auszunutzen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorwärmen von Ammoniakwasser
vor seiner Destillation mittels Wärme der Rohgase der Kohlendestillation. Gemäß
der Erfindung wird das Ammoniakwasser als Kühlmedium durch diejenigen Kühlelemente
(Wärmeaustauschrohre od. dgl.) von mittelbaren Kühlern für Kohlendestillationsrohgase
geleitet, welche den unmittelbar unterhalb des Wassertaupunktes der Rohgase liegenden
Temperaturbereich umfassen, wobei die übrigen Kühlelemente wie üblich gekühlt werden.
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Dieser Wassertaupunkt liegt bei Kokereirohgasen und ähnlichen Kohlendestillationsgasen,
die einen im Verhältnis zur Gasmenge sehr erheblichen Gehalt an Wasserdampf besitzen,
in der Regel nahe bei 8o° C, und gerade der unmittelbar darunter liegende Temperaturbereich
der Rohgase ergibt die Kondensation eines beträchtlichen Anteils des gesamten, überhaupt
durch Gasabkühlung zu entfernenden Wassergehaltes und damit eine starke Konzentration
der Wärmeabgabe in einem engen und zugleich verhältnismäßig hoch liegenden Temperaturbereich.
Praktisch genügt aber eine geringe, meist nur wenige Grad C umfassendeAbkühlung
der Rohgase in diesem Bereich für die Vorwärmung des Ammoniakwassers von gewöhnlicher
Temperatur, etwa 2o° C, bis auf eine dem genannten Wassertaupunkt sehr naheliegende
Temperatur. Dabei ist die aus der besagten Kondensation von Wasserdampf verfügbare
Wärme wegen dieser ihrer besonderen Art erfahrungsgemäß für die mittelbare Wärmeübertragung
an ein anderes Gut besonders günstig geeignet und ergibt hohe Wärmeübertragungsziffern
je Flächeneinheit der Wärmeaustauschelemente. Infolgedessen genügt zur Übertragung
der für den erfindungsgemäßen Vorwärmungszweck notwendigen Wärme ein ausgewählter,
wenig umfangreicher Teil der insgesamt vorhandenen Kühlelemente der Rohgaskühler.
Bei den in der Praxis meist üblichen stehenden Rohgaskühlern mit durchweg waagerecht
liegenden Wasserkühlrohren wird demgemäß zweckmäßig etwa ein einzelnes waagerechtes
Rohrbündel zum Durchleiten des vorzuwärmenden Ammoniakwassers verwendet.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der
Zeichnung in einer schematisch gehaltenen und in den Einzelheiten vereinfachten
Aufrißdarstellung, teilweise im senkrechten Schnitt, wiedergegeben.
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Die Hauptteile der Einrichtung sind ein stehender Rohgaskühler i,
eine Ammoniakdestillierkolonne 2, ein Kondensationskühler 3 für Ammoniakdestillierdämpfe,
ein Sammelbehälter q. und eine Förderpumpe 5 für das Ausgangswasser, und ein Sammelbehälter
6 für fertiges, als Destillat gewonnenes starkes Ammoniakwasser.
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Der Rohgaskühler i ist ein Turm von rechteckigem Grundriß, den das
zu kühlende Rohgas oben durch die Rohrleitung 7 betritt und unten durch die Rohrleitung
8 verläßt. Im Innern dieses Kühlers sind eine größere Anzahl waagerechter, über
den Hauptteil der Kühlerhöhe reichender Rohrbündel 9, io und zwei weitere darüberliegende
Rohrbündel i i und i2 untergebracht. Vor den Köpfen der Rohrbündel sind geeignet
ausgebildete gewölbte Kappen oder Deckel 13, 1.4, 15, 16 und 17 so angebracht, daß
das in die Kappe 13 bei 18 zutretende frische Kühlwasser zuerst das Rohrbündel 9
und dann, entsprechend den eingezeichneten Richtungspfeilen, die weiter folgenden
bis zum Rohrbündel io durchzieht, dann durch die Kappe 15 über die Verbindungsleitung
i9 in die Kappe 16 und durch das oberste Rohrbündel 12 fließt, bis es aus der Kappe
17 durch die Rohrleitung 2o austritt. Gleichzeitig wird erfindungsgemäß das Ausgangsammoniakwasser
aus dem Behälter q. durch die Pumpe 5 über die Druckleitung 2i der linken Kappe
22 des zweitobersten Rohrbündels i i zugeleitet, dann durch dieses hindurch und
über die Kappe 23 in die Abgangsleitung 24 abgeleitet, die es in vorgewärmtem Zustand
in die Ammoniakdestillierkolonne 2 befördert. Es wird bei diesem Beispiel angenommen,
daß das Rohgas durch die Rohrleitung 7 mit einer etwas über seinem Wassertaupunkt
liegenden Temperatur zutritt und im obersten, mit Kühlwasser beschickten Rohrbündel
12 so weit abgekühlt wird, daß es beim Übergang nach dem zweiten, von vorzuwärmendem
Ammoniakwasser durchflossenen Rohrbündel i i gerade seinen Taupunkt, also etwa 8o°
C, erreicht hat. Durch die Kühlwirkung des das Rohrbündel i i durchziehenden und
dabei sich vorwärmenden Ammoniakwassers wird die Temperatur des Rohgases nur um
einige wenige Grad C erniedrigt. Diese Erniedrigung genügt, um in diesem unmittelbar
unterhalb des Wassertaupunktes liegenden Temperaturbereich eine Wasserdampfmenge
von solcher Größe zu kondensieren, daß eine Vorwärmung des Ammoniakwassers von seiner
Zutrittstemperatur, etwa 2o° C, bis auf mindestens 75° C oder noch etwas mehr erreicht
wird. Da die spätere Erhitzung des Ammoniakwassers in der Destillierkolonne 2, bei
einem Betrieb derselben unter atmosphärischem Druck, weiter nur noch bis auf etwa
ioo° C geht, so ist mit dieser Vorwärmung ein bedeutender Anteil des gesamten Wärmebedarfs
für die Verarbeitung des Ammoniakwassers gedeckt. Die Ammoniakdestillierkolonne
2 wird in der üblichen Weise betrieben, daß das zugeführte Ammoniakwasser durch
die unmittelbare Einwirkung von Brausewasserdampf, der bei 25 eingeführt wird, unter
Mitwirkung von Kalk zur Zersetzung des gebundenen Ammoniaks vollständig abgetrieben
wird. Das abgetriebene Wasser verläßt die Kolonne am Fuß bei 26 und wird einer Kläranlage
zugeführt. Die Destillatdämpfe, die im wesentlichen aus einem Gemisch von Ammoniak
und Wasserdampf bestehen, werden aus der Spitze der Kolonne durch
die
Rohrleitung 27 abgeleitet und können einer beliebigen Weiterverarbeitung zugeführt
werden. Im Zeichnungsbeispiel ist angenommen, daß sie in einen unmittelbar wirkenden
Kondensationskühler 3 eingeleitet und zu starkem Ammoniakwasser verdichtet werden.
Dieses Erzeugnis wird durch die Rohrleitung 28 in den Sammelbehälter 6 übergeführt.
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Im Rohgaskühler i ist das dem Vorwärmungsrohrbündel i i im Gasweg
vorgeschaltete ersteRohrbündel 12 entbehrlich, wenn das Rohgas bereits beim Eintritt
7 in den Gaskühler wasserdampfgesättigt ist, d. h., wenn in diesem Zustand seine
Temperatur bereits bei oder nahe dem Wassertaupunkt liegt, was in der Praxis meistens
der Fall ist. Unter solchen Bedingungen wird man zur Vorwärmung des Ammoniakwassers
das oberste Rohrbündel so, wie hierfür geschildert, verwenden. Die Führung des Amoniakwassers
durch dieses Kühlrohrbündel im einzelnen richtet sich natürlich nach den baulichen
und betrieblichen Gegebenheiten; man wird insbesondere in der Regel nicht, wie in
der Zeichnung schematisch dargestellt, einen einheitlichen Weg des vorzuwärmenden
Wassers von der Eingangskappe 22 nach der Ausgangskappe 23 hin durch die Gesamtheit
der parallelgeschalteten Kühlrohre vorsehen, sondern zweckmäßig die sämtlichen Rohre
in mehrere hintereinandergeschaltete Gruppen, die von dem vorzuwärmenden Wasser
in einem mehrfachen Schlangenweg durchzogen werden, unterteilen, damit erhöhte,
den Wärmeübergang begünstigende Durchströmungsgeschwindigkeiten des vorzuwärmenden
Ammoniakwassers gesichert wer den.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die im Beispiel vorausgesetzte
Anwendung von Kühlrohren und eine waagerechte Anordnung derselben beschränkt. Es
können andere Formen und Anordnungen der Kühlelemente angewendet werden, wenn nur
dafür gesorgt ist, daß das zu kühlende Rohgas beim Vorbeiströmen an den für die
Vorwärmung des Ammoniakwassers verwendeten Kühlelementen wesentlich nur den unmittelbar
unterhalb seines Wassertaupunktes liegenden Temperaturbereich durchschreitet.