DEST000596MA - Verfahren zum Auswaschen von Ammoniak oder zugleich Ammoniak und Schwefelwasserstoff aus Kohlendestillationsgasen - Google Patents

Description

In neuerer Zeit hat sich bekanntlich für die Behandlung von Wässern mit Karbonathärte, die bei Anwendungen oder Transporten in technischen Vorrichtungen zu festen Absetzungen aus Kalziumkarbonat neigen, die Zusetzung von sehr geringen Mengen Natriumhexametaphosphat (NaPO(sub)3)(sub)6, die sogenannte Phosphatimpfung, weitgehend eingebürgert, um solche Absetzungen von vornherein zu verhüten oder sogar bereits aufgetretene Ansätze wieder loszulösen. Bei den bisher bekannten Anwendungen ist jedoch dieses Mittel durchweg auf solche Fälle beschränkt worden, wo lediglich das Wasser für sich allein durch die jeweils in Frage kommenden Vorrichtungen wie Rohrleitungen, Pumpen, Kühler, Kondensatoren und dgl. transportiert wurde. Dabei hat es sich mitunter auch um solche Fälle gehandelt, wobei neben ursprünglich frischem Wasser im Verlauf der technischen Anwendung Alkali oder Ammoniak zugeführt wurde, welches ohne vorangegangene Enthärtung oder ohne die Zugabe eines Schutzmittels, wie erwähnt, die Karbonatausscheidungen bewirkt. Neu ist demgegenüber die Ausnutzung der besagten Phosphatimpfung für Fälle, wo durch die jeweiligen technischen Vorrichtungen sowohl Wasser als auch gleichzeitig Gas transportiert wird, d.h. in Gaswaschvorrichtungen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß in einem bestimmt gearteten Fall von Gaswaschung, nämlich bei der Auswaschung von Ammoniak oder zugleich Ammoniak und Schwefelwasserstoff aus Kohlendestillations- und ähnlichen Gasen mittels Frischwasser und ammoniakhaltigem Wasser in solchen Waschvorrichtungen mit Austauschelementen, welche kurze Berührungszeiten zwischen dem Gas und dem Wasser ermöglichen, die Zusetzung von Natriumhexametaphosphat zu den Waschwässern vorteilhafte fortschrittliche Wirkungen im Gefolge hat, welche über die bekannten, lediglich mit der Vermeidung oder Beseitigung von Karbonatansätzen verknüpften Wirkungen hinausgehen und für den besagten Fall spezifisch sind. Diese spezifischen neuen Wirkungen bestehen in der günstigen Beeinflussung des Wascherbetriebes und des Auswaschungseffketes, sowohl hinsichtlich des Ammoniaks als auch des Schwefelwasserstoffs, durch das Freihalten der Austauschelemente und Austauschräume der Waschvorrichtung von den sonst unvermeidlichen festen Ansätzen. Praktisch in Betracht kommende Zusatzmengen von Natriumhexametaphosphat sind etwa 0,5 bis 20 g des käuflichen Salzes für 1 m(exp)3 Wasser.

Als Wascher mit den besagten Merkmalen kommen vornehmlich Glockenbödenkolonnen oder Kombinationen von solchen mit entsprechend konstruierten andersgearteten Waschern, z.B. mit Horden- und anderen Füllwerksberieselungswaschern, auch mit rotierenden Waschern in Betracht. Die Bevorzugung solcher Wascher in neuerer Zeit ist auf ihre gedrängte Bauart d.h. ihr beschränktes Gesamtvolumen und ihre darin zum Ausdruck kommenden Intensivwirkung zurückzuführen. Eben dies ermöglichst über auch kurze Berührungszeiten, und diese wiederum verbessern die Auswaschung von Schwefelwasserstoff. Die Auswaschung von Ammoniak bzw. auch Schwefelwasserstoff in solchen Waschvorrichtungen mit nicht enthärtetem Wasser ist betriebspraktisch überhaupt nicht durchführbar, weil die auftretenden und durch die gelösten Stoffe (NH(sub)3, CO(sub)2) begünstigten Ausscheidungen von Karbonaten zu festen Ansätzen führen, welche die engen Austauschräume binnen kurzer Zeit verstopfen. Hiergegen schafft die Erfindung durchgreifende Abhilfe. Bei den früher gebräuchlichen Gaswaschern von großem Gesamtvolumen und reichlichen Durchgangsquerschnitten, z.B. bei umfangreichen, in Mehrzahl vorgesehenen Hordenwaschern, tritt die Verstopfungsschwierigkeit praktisch nicht auf, weil etwaige feste Ansätze sich erst nach langer Zeit, nach Jahren, störend bemerkbar machen, wo man ohnehin mit Erneuerung der abgenutzten Austauschelemente rechnen muß. Derartige großräumige Gaswascher ergeben aber nicht kurze Berührungszeiten mit den aus ihnen resultierenden Vorteilen für den Auswaschungseffekt. Sie bieten daher nicht die Vorteile der Erfindung.

Zur Erläuterung diene die Schilderung einer die Merkmale der Erfindung aufweisenden Waschung mit Hilfe der in der Zeichnung schematisch dargestellten Waschvorrichtung, auf deren Anwendung jedoch das Verfahren durchaus nicht beschränkt ist.

Diese Vorrichtung der Zeichnung ist eine Glockenbödenkolonne a mit einer beschränkten Anzahl, nach der Darstellung im ganzen 12 Glockenböden, in welche Kohlendestillationsgas z.B. aus Koksöfen durch den unteren Rohrstutzen b eintritt, um am obersten Rohrstutzen c auszutreten. Als Waschmittel werden auf den obersten Boden durch den Rohrstutzen d Frischwasser und auf den von unten her gerechneten fünften, eventuell statt dessen auch vierten Boden durch den Stutzen e ein ammoniakhaltiges Wasser z.B. wässriges Kondensat aus der Rohgaskühlung zugeführt. Wenn man beispielsweise die je Stunde durchgeleitete Gasmenge auf etwa 1600 Nm(exp)3 je m(exp)2 Lichtquerschnitt der Kolonne und die oben zugeführte Frischwassermenge auf etwa 0,3 ltr. je Nm(exp)3 Gas, die im unteren Teil bei e zugeführte Ammoniakwassermenge auf etwa 0,45 ltr. je Nm(exp)3 bemißt, so erhält man im unteren bis etwa zum Stutzen e reichenden Kolonnenteil eine solche Beschränkung der mit der Flüssigkeit in Austausch kommenden Ammoniakmenge, daß einerseits in den unteren Kolonnenteil wegen der hier bestehenden kurzen Berührungszeiten der Schwefelwasserstoff zu etwa 60% seiner ursprünglich mit dem Gas herangebrachten Gesamtmenge und im oberen Teil der verhältnismäßig kleine Rest des Ammoniaks praktisch vollständig ausgewaschen wird, ohne daß hier beträchtliche Mengen von Kohlensäure miterfaßt werden, welche im unteren Abschnitt die Schwefelwasserstoffauswaschung beeinträchtigen würden. Es ist hiernach schon einzusehen, daß die ganze Glockenbodenkolonne für die ihr zugewiesene Durchsatzleistung und den gedachten Auswaschungseffekt weder zu klein noch zu groß sein darf, da die zu kleine Kolonne natürlich die verlangte Durchsatzleistung nicht bewältigen bzw. die Auswaschung nur unvollkommen bewirken kann, jedoch die zu große Kolonne nicht mehr für den Waschvorgang wesentliche Kürze der Berührungszeiten sichern würde; dies würde zu einer wesentlich kleineren Auswaschung des Schwefelwasserstoffs, wenn auch zu einer genügend vollkommenen Auswaschung des Ammoniaks führen.

Nimmt man jetzt an, daß durch irgendwelche, aus dem Wasser herrührende Ausscheidungen die Austauschelemente, in diesem Fall die Glocken und Böden in beachtlichem Maße mit festen Ansätzen bedeckt und dadurch die Durchgangswege von Gas und Flüssigkeit beengt oder verstopft würden, so käme dies mindestens auf eine Verkleinerung des Kolonnenaustauschraumes hinaus; darüber hinaus würden aber natürlich vor allen Dingen diese Wege über den Kolonnenquerschnitt in ganz unregelmäßiger Weise verteilt, d.h. ungleichmäßig gemacht werden. Diese Auswirkungen müßten zweifellos mindestens die gesamte Waschwirkung der Glockenbodenkolonne verkleinern, d.h. man würde jedenfalls eine kleinere Menge an Schwefelwasserstoff und außerdem natürlich auch weniger Ammoniak auswaschen, d.h. man müßte auf eine unvollkommene und damit nicht tragbare Entfernung des Ammoniaks rechnen. Dadurch käme aber auch wiederum weniger Ammoniak in den unteren Abschnitt für die Schwefelwasserstoffauswaschung hinein, was diese noch stärker beeinträchtigt.

Nimm man jetzt an, daß man, um solche die Auswaschwirkung verkleinernde Ansätze bis zu einem gewissen Grade zulassen zu müssen, die Glockenkolonne von vornherein größer, als ohne diese Vorsorge notwendig wäre, ausbildet, so wird wiederum, wie oben dargelegt, die Auswaschung des Schwefelwasserstoffs verkleinert, weil die Berührungszeiten überall, jedenfalls aber in dem unteren Auswaschungsabschnitt für den Schwefelwasserstoff vergrößert werden. Dieser Ausweg wäre daher erst recht nicht statthaft. Es käme natürlich hinzu, daß feste Karbonatabsetzungen, wenn sie überhaupt auftreten, dann sich fortschreitend vermehren und verstärken würden, bis eine Säuberung der Waschvorrichtung nicht mehr aufschiebbar wäre, und daß der Betrieb vom Anfangsstadium der Ansatzfreiheit bis zu diesem Endstadium dau- ernd verändert, d.h. verschlechtert würde.

Aus dem vorgeschilderten Beispiel und seinen gedachten Abwandlungen ersieht man die außerordentliche Wichtigkeit des gänzlichen und dauernden Freihaltens einer solchen für die Auswaschung von Ammoniak bzw. von Ammoniak und Schwefelwasserstoff bestimmten Waschvorrichtung von störenden festen Ansätzen und damit die spezifische Bedeutung der Erfindung in diesem Fall.

Die im Zeichnungsbeispiel angenommene Ausbildung der Gaswaschvorrichtung als einheitliche Glockenbodenkolonne ist keine unbedingte Voraussetzung für die Anwendung der Erfindung. Es sind auch andere, mit Austauschelementen ausgestattete und damit Gefährdungen durch feste Ansätze ausgesetzte Vorrichtungen denkbar und anwendbar, wenn sie nur durch ihre Gesamtkonstruktion kurze Berührungszeiten ermöglichen. Allerdings sind Glockenkolonnen für den hier gedachten Zweck am günstigsten wirksam und dadurch am vorteilhaftesten; mindestens gilt dies für den untersten, hauptsächlich dem Schwefelwasserstoff zugewiesenen Waschungsabschnitt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Waschvorrichtung in der vom Gase zuerst betretenen Waschungsstufe als Glockenkolonne mit einer beschränkten Anzahl z.B. 4 bis 6 Böden und in dem vom Rohgas als zweite Waschungsstufe durchzogenen Teil als Horden- oder Füllwerksberieselungswascher auszubilden, der für die ihm hauptsächlich zugewiesene, vollständige Auswaschung des restlichen Ammoniaks gerade ausreichend groß ist.

Claims (2)

1. Verfahren zum Auswaschen von Ammoniak oder zugleich Ammoniak und Schwefelwasserstoff aus Kohlendestillations- und ähnlichen Gasen mittels Frischwasser und ammoniakhaltigem Wasser in solchen mit Austauschelementen ausgestatteten Waschvorrichtungen, welche die Einhaltung von kurzen Berührungszeiten ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschwässer mit sehr kleinen Mengen etwa 0,5 - 20 g/m(exp)3 von Natriumhexametaphosphat versetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschvorrichtungen Glockenbödenkolonnen verwendet werden.