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Verfahren zum Aufarbeiten der bei der Gasreinigung mittels ammoniakalischer
Wässer anfallenden Flüssigkeit Es ist bereits bekannt, ammoniakalische Wässer, wie
sie bei der Reinigung der Brenngase von schwachen Säuren und Ammoniak anfallen,
in einer mit hohem Temperaturgefälle arbeitenden Druckkolonne in der Weise aufzuarbeiten,
daß eine weitgehende Trennung des Ammoniaks und der schwachen Säuren erfolgt und
das Ammoniak in konzentrierter Form gewonnen werden kann. Wird aus den Destillationsgasen
der Kohle mit den schwachen Säuren gleichzeitig das Ammoniak ausgewaschen und soll
dieses bei der Aufarbeitung der Wässer wieder daraus entfernt werden, so genügt
eine Behandlung mittels Erwärmen dafür nicht, vielmehr müssen die sogenannten fixen
Ammonsalze durch Zugabe einer stärkeren Base als Ammoniak erst gespalten werden.
Die hierfür übliche Kalkzugabe ist aber für den Druckbetrieb nicht geeignet. Die
weitgehende Trennung der schwachen Säuren und des Ammoniaks, wie sie die Druckkolonne
ermöglicht, ist für die Bereitstellung einer Flüssigkeit, die zum Auswaschen schwacher
Säuren aus Gasen dienen soll, nicht erforderlich. Es ist zwar bekannt, bei der Gasreinigung
anfallende Flüssigkeiten durch Erwärmen abzutreiben, ein teilweise entsäuertes Wasser
für die Wäsche der schwachen Säuren zurückzugeben und durch Kalkzugabe auch die
fixen Ammonsalze aufzuspalten und so das darin enthaltene Ammoniak zu gewinnen;
in
einer solchen unter etwa Atmosphärendruck arbeitenden Anlage erfordert jedoch die
weitgehende Trennung des Ammoniaks von den schwachen Säuren und die Aufarbeitung
auf Beinerzeugnisse einen außerordentlichen apparativen Aufwand.
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Man hat die Entsäuerung von Ammoniakwasser bereits stufenweise so
durchgeführt, daß das Rohwasser -zunächst mit einem an flüchtigen Säuren angereicherten
Dämpfegemisch behandelt, alsdann in einen blasehähnlichen Entsäurer teilweise von
den flüchtigen Säuren befreit und darauf völlig abgetrieben wurde; die Abtreiberdämpfe
wurden stufenweise gekühlt und dazwischen mit ihrem eigenen Kondensat berieselt,
das dabei die flüchtigen Säuren bindet, und dieses Kondensat wurde dem blasenartig
ausgebildeten Entsäurer neu zugeführt. Die bei der Kühlung gebildeten Dämpfe stellen
dann das Beinammoniak dar. Dieses Verfahren ist sehr umständlich und erfordert neben
dem großen Wärmebedarf einen erheblichen apparativen Aufwand. Man hat ferner auch
schon bei der Gewinnung von flüssigem Beinammoniak aus Gaswasser eine Druckentgasung
angewendet, hierbei aber die Löslichkeit des Ammoniaks in Ammonverbindungen ausgenutzt,
d. h. chemische Mittel für die Stofftrennung verwertet.
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Das Ziel der Erfindung ist, bei der weitgehenden Trennung des Ammoniaks
von den schwachen Säuren unter Benutzung der unterschiedlichen Dampfdrücke dieser
Stoffe, d. h. mit physikalischen Mitteln, die Vorteile der Druckkolonne auszunutzen,
um die bei der Gasreinigung mittels ammoniakalischer Wässer anfallenden Flüssigkeiten
aufzubereiten, dabei aber die in der Druckkolonne zu verarbeitenden Flüssigkeitsmengen
gering zu halten und die Gewinnung des in den fixen Salzen enthaltenen Ammoniaks
durch Kalkzugabe zu ermöglichen. Es werden aus der Waschflüssigkeit, die zum Auswaschen
der schwachen Säuren, gegebenenfalls auch des Ammoniaks aus Brenngasen gedient hat,
mittels Erwärmung in einem Kolonnenapparat das Ammoniak und die flüchtigen Bestandteile
abgetrieben und dabei aus einem tieferen Teil der Kolonne nur teilweise entsäuertes
Ammoniakwasser entnommen, das zur Säurewäsche des Gases zurückgeht; die von den
flüchtigen Ammoniakverbindungen befreite Flüssigkeit wird alsdann mit Kalk versetzt
und das dabei frei werdende Ammoniak ebenfalls abgetrieben und in die Hauptabtreibekolonne
zurückgeführt. Die Erfindung besteht nun darin, die gesamten beim Abtreiben frei
werdenden, schwache Säuren und Ammoniak enthaltenden Dämpfe zu verflüssigen und
alsdann nach genügender Erwärmung einer mit hohem Temperaturgefälle arbeitenden
Druckkolonne zuzuführen, in der Beinerzeugnisse hergestellt werden können, nämlich
ein genügend ammoniakfreies Gemisch von Schwefelwasserstoff mit Kohlensäure, ein
hochprozentiges wasserarmes Ammoniak und ein genügend reines Wasser; von dem aus
der Ammoniakebene der Kolonne abgezogenen Dämpfegemisch, das auf Beinammoniak oder
eine andere Stickstoffverbindung verarbeitet werden kann, wird eine Teilmenge in
das aus dem Abtreiber stammende, für die Säurewäsche des Gases bestimmte, teilweise
entsäuerte Ammoniakwasser eingeleitet, um dessen Ammoniakgehalt immer auf einer
solchen Höhe zu halten, daß eine weitgehende, im allgemeinen selektive Wäsche des
Schwefelwasserstoffes möglich ist.
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In der Zeichnung ist schematisch die Durchführung des Verfahrens der
Erfindung dargestellt. Das zu reinigende Gas tritt durch die Leitung i in einen
Wascher ein, der aus einer größeren Anzahl von Stufen besteht. Die Stufen 2 und
3 dienen der selektiven Auswaschung des Schwefelwasserstoffes, die Stufen 4 bis
9 der Auswaschung des Ammoniaks. Das ammoniakfreie Gas zieht durch die Leitung io
ab. Durch die Leitung i i wird den beiden untersten Stufen eine freies Ammoniak
enthaltende Waschlösung zugeführt. Durch die Leitung 12 tritt in die Stufe 5 Kühlerkondensat,
durch die .Leitung 13 in die oberste Stufe Frischwasser ein. Die Abläufe der Stufen
2 und 4 werden vereinigt und gelangen über den Wärmeaustauscher 15 in den Abtreiber
16. In diesem werden die flüchtigen Bestandteile völlig abgetrieben, während die
Flüssigkeit von Boden zu Boden herabfließt, alsdann wird der Flüssigkeit Kalk zugegeben
und in der Nebenkolonne 17 das dabei frei werdende Ammoniak ebenfalls abgetrieben,
das in den Abtreiber 16 zurückgeht. Von einem mittleren Boden des Abtreibers 16
wird ein weitgehend entsäuertes Ammoniakwasser durch die Leitung 18 abgezogen, das
über den Wärmeaustauscher 15 und über die Leitung i i in die Waschstufe 3 zurückgelangt.
Die Dämpfe des Abtreibers gelangen durch die Leitung i9 in den Kühler 2o und werden
von der Pumpe 2i nach entsprechender Erwärmung in die Druckkolonne 22 eingeführt,
aus der am Kopf durch die Leitung 23 ein Gemisch von Schwefelwasserstoff und Kohlensäure,
aus der Ammoniakebene durch die Leitung 24 angereichertes Ammoniak und am Boden
durch die Leitung 25 abgetriebenes Wasser abgezogen wird. Ein Teil des durch die
Leitung 24 abgezogenen angereicherten Ammoniaks wird durch die Leitung 26 in die
Waschlauge zurückgeführt.
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Die Wirkungsweise des Verfahrens der Erfindung wird durch das nachfolgende
Zahlenbeispiel erläutert Durch die Leitung i tritt stündlich eine Gasmenge von 48
ooo Nm3 ein mit einem Gehalt von 5,7 g N Hs> 40 g C 02 und 8 g H, S im Kubikmeter.
Nach der selektiven Schwefelwasserstoffwäsche ist der Ammoniakgehalt auf 10,7 g
gestiegen, der Kohlensäuregehalt auf 35 g, der Schwefelwasserstoffgehalt auf 2 g
gesunken. Das bei io austretende Gas ist praktisch frei von Ammoniak, der Schwefelwasserstoffgehalt
wird in diesen Stufen praktisch nicht verändert, der Kohlensäuregehalt ist auf 35
g/cbm gesunken.
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Die durch die Leitung i i auf die Stufe 3 aufgegebene Lauge (3o cbm/Stunde)
enthält 33 g N H3, 4 9 C 02 und i g HZ S j e Liter. Der Ablauf
aus
der Stufe 4. des Ammoniakwaschers beträgt 36 cbm/Stunde. Die Abläufe beider Wascher,
die durch die Leitung 14 dem Abtreiber zugeführt werden, ergeben also 66 cbm Lauge
in der Stunde mit einem Gehalt von etwa 22g N H3, 17 g C 02 und etwa 5,5
g H2 S. Durch die Leitung 18 werden dem Abtreiber 16 stündlich 30 cbm Lauge
entnommen mit einem Gehalt von etwa 25 g A? H3, .4 g C OZ und i g H2 S. Durch die
Leitung 26 werden etwa stündliCh 24.o kg Ammoniak zugegeben, so daß die durch die
Leitung i i auf den Schwefelwasserstoffwascher gegebene Lauge die oben angegebene
Zusammensetzung erhält. Durch die Leitung i9 werden in Dampfform dem Kühler 20 folgende
Stoffmengen in der Stunde zugeführt: 6,5 t H20, o,67 t NHs, 0,98 t
C O." 0,33 t H2 S. Die durch die Pumpe 2 1 in die Druckkolonne
beförderte Flüssigkeitsmenge beträgt etwa 8 cbm/Stunde.
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Der Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht also darin, daß nur
ein geringer Bruchteil der aufzuarbeitenden verbrauchten Waschflüssigkeit (bei dem
angegebenen Beispiel 8 cbm von insgesamt 66 cbm Flüssigkeit) zur Druckkolonne gelangt.
Gegenüber einer Arbeitsweise, bei der die Druckkolonne allein zur Herstellung der
für die Schwefelwasserstoffwäsche benötigten Ammoniaklauge dient, besteht der Vorteil
einer erheblich geringeren Abtriebleistung und die Möglichkeit, durch Kalkzugabe
auch die fixen Verbindungen aufzuspalten. Zudem ist es möglich, in einem einzigen
Arbeitsgang die Abläufe der Schwefelwasserstoffwäsche und die der Ammoniakwäsche
gemeinsam aufzubereiten.