SU3856A1

SU3856A1 - Method and apparatus for producing high concentration ammonia gas directly from raw ammonia water

Info

Publication number: SU3856A1
Application number: SU3539A
Authority: SU
Inventors: Е.Э. Лидер; Л.Ф. Фокин
Original assignee: Е.Э. Лидер; Л.Ф. Фокин
Filing date: 1925-06-10
Publication date: 1927-10-31

Description

Сыра аммиачна вода коксовых и газовых . заводов содержит обыкновенно весь аммиак, св занный в виде солей различными летучими и нелетучими кислотамм. Преобладающее значение среди кислот, св зывающих амлшак, имеют угольна кислота, а затем сероводород. В тех случа х, когда сыра аммиачна вода перерабатываетс на концентрированную аммиачную воду путем дестилл ции, вообще желательно понизить содержание угольной кислоты и сероводорода , так как в холодное врем при большом содержании углекислого аммони происходит выпадение кристаллов этой соли в хранилищах и Даже в цистернах во врелт перевозки аммиачной воды. Переработка сырой аммиачной воды в цел х получени нашатырного спирта, т.-е. раствора свободного ам.миака в воде, или в цел х получени аммиачного газа высокой концентрации , напри1мвр, дл передачи газа на далекие рассто ни , или дл сгущени в жидикй безводный аммиак также требует удалени кислот.Ammonia cheese raw water coke and gas. factories usually contain all ammonia bound in the form of salts with various volatile and non-volatile acids. Carbonic acid, and then hydrogen sulfide, are the predominant among amlesac-binding acids. In cases where the ammonia water is processed into concentrated ammonia water by distillation, it is generally desirable to lower the content of carbonic acid and hydrogen sulfide, since in cold weather, with a high content of ammonium carbonate, precipitation of crystals of this salt occurs in storage and even in tanks in the vrelt ammonia water transportation. Processing raw ammonia water for the production of ammonia, i.e. a solution of free ammonia in water, or for the production of high concentration ammonia gas, for example, for the transfer of gas over long distances, or for condensation into liquid anhydrous ammonia also requires the removal of acids.

Удаление из сырой аммиачной воды кислот, св зывающих аммиак, выполн етс при насто щем состо нии техники , обычно в два приема, сначала сырую аммиачную воду подвергают нагреванию выше те.мпературы диссоциации углекислого и сернистого аммони в цел х выделени в газообразную фазу смеси углекислоты, сероводорода и аммиака. Про.мыва эт1Г газы водой, можно выделить из них почти весь аммиак, который поглощаетс водой и присоедин етс к сырой аммиачной воде, тогда как углекислота и сероводород удал ютс в отброс. Эта операци выполн етс в аппаратах, называемых диссоциаторами .Removal of ammonia-binding acids from raw ammonia water is performed in the present state of the technique, usually in two steps, first the raw ammonia water is heated above the temperature of dissociation of carbon dioxide and ammonium sulphide to release carbon dioxide into the gaseous phase, hydrogen sulfide and ammonia. Having washed these gases with water, it is possible to extract almost all of the ammonia from them, which is absorbed by the water and added to the raw ammonia water, while carbon dioxide and hydrogen sulfide are removed into the garbage. This operation is performed in devices called dissociators.

Этим методом нельз , однако, удалить всей углекис.тоты и всего сероводорода , и; оставшуюс часть этих кислот приходитс св зывать нелетучими основани ми. Если хот т пол читьThis method cannot, however, remove all carbon dioxide and total hydrogen sulfide, and; the rest of these acids have to be bound by non-volatile bases. If you want to get

концентрированную аммиачную воду, освобожденную от СОо и HjS, то в дестилл ционную аммиачную колонну добавл ют избыточное количество известкового молока или едкого натра по сравнению с тем количестйЬэд, которое необходимо дл разложени , так называемых, «фиксированных солей аммони , т.-е. солей нелетучих или мало летучих КИслот.concentrated ammonia water freed from COO and HjS, then an excess amount of lime milk or caustic soda is added to the ammonia distillation column compared to the amount of bead needed to decompose the so-called "fixed ammonium salts, i.e. salts of nonvolatile or low volatile acids.

В некоторых случа х желательно избежать добавлени в колонный дести лл ционный аппарат таких реагентов , как известковое молоко или едкий натр.In some cases, it is desirable to avoid adding reagents such as milk of lime or caustic soda to the column distillation apparatus.

Работа колонн без извести представй ет вообще много преимуществ, а при круговом процессе экстракцией аммиака из газов ппименение извести совершенно недопустимо. Поэто му возникает необходимость в изыскании других методов удалени той части углекислоты и сероводорода, котора не была выделена в диссоциаторе.The operation of columns without lime presents many advantages in general, and in a circular process of extracting ammonia from gases, the use of lime is completely unacceptable. Therefore, there is a need to find other methods for removing that part of carbon dioxide and hydrogen sulphide that was not isolated in the dissociator.

В предлагаемом способе освобождение перегон ющегос аммиака от примесей углекислоты « сероводорода осуществл етс путе.м св зывани этих кислот также в форме солей, но в качестве основани вместо извести беретс тот же аммиак. При этом предлагаетс выполн ть выделение углекислоты И сероводорода не в жидкой фазе внутри колонного аппарата, как это практикуетс теперь, а в газовой фазе, основыва сь на ТО;М, что при достаточной охлаждении, после того как пары, покидающие колонну, освобождены от больщей части вод ного пара, углекислота и отчасти.сернистый аммоний выдел ютс в холодильниках в виде твердого осадка. Выделение из смеси газов углекислоты и сернистого аммони в твердом состо нии предлагаетс проиэводить, в особо дл этой цели устроенных, конденсаторах, достига таким путем освобождени аммиачного газа от этих нежелательных примесей. И ранее было известно, что при сильном Охлаждении газов, получаемых ГЕри дестилл ции аммкачной воды, в холодильниках по вл ютс твердые осадки, которые забивают трубы и вызывают расстройство в работе всей аппаратуры. Во избежание In the proposed method, the release of distilled ammonia from carbon dioxide hydrogen sulphide impurities is carried out by binding these acids also in the form of salts, but the same ammonia is used as a base instead of lime. It is proposed to release carbon dioxide AND hydrogen sulphide not in the liquid phase inside the column apparatus, as it is now practiced, but in the gas phase, based on TO; M, which, with sufficient cooling, after the vapors leaving the column are freed from portions of water vapor, carbon dioxide and partly ammonium sulphide are released in refrigerators as a solid residue. The separation of carbon dioxide and ammonium sulphide from the gas mixture in the solid state proposes to produce capacitors, especially for this purpose, arranged to achieve this by liberating the ammonia gas from these undesirable impurities. And it was previously known that with a strong Cooling of gases produced by HERIs distilling ammonia water, solid precipitates appear in refrigerators that clog pipes and cause disruption in the operation of all equipment. To avoid

этого не допускают сильното охлаждени в дефлегматорах и примен ют паровые рубащки на трубах, ведущих аммиачный газ к абсорберам. Предлагаемое изобретение пользуетс этим свойством выпадени углекислого аммони из газовой фазы в твердом состо нии дл целей очистки газа. Обыкновенно холодильники не приспособлеЦы дл удалени твердых осадков., накопление которых быстро сокращает интенсивность охлаждени , поэтОМу авторы предлагают специальный аппарат дл осаждени из газовой фазы смеси углекислого и сернистого аммони в твердом состо нии, снабдив его приспособлени ми дл автоматической разгрузки поверхностей охлаждени от накопл ющихс осадкав твердой соли.This is prevented from being strongly cooled in reflux condensers and steam scrubbing is used on pipes leading ammonia gas to the absorbers. The present invention makes use of this property of precipitating ammonium carbonate from the gas phase in the solid state for the purpose of gas purification. Usually, refrigerators do not have the means to remove solid precipitates, the accumulation of which quickly reduces the cooling intensity. Therefore, the authors propose a special apparatus for the deposition from the gas phase of a mixture of carbon dioxide and ammonium sulfide in a solid state, equipping it with devices for automatically unloading cooling surfaces from accumulated sediment. solid salt.

На чертеже фиг. 1 изображает схету расположени аппаратов, фиг. 2- вертикальный разрез предлагаемого аппарата, фиг. 3-то же, горизонтальный разрез, и фиг. 4-схему видоизмененного аппарата.In FIG. 1 shows the layout of the apparatus; FIG. 2 is a vertical section of the proposed apparatus, FIG. 3 is the same horizontal cut, and FIG. 4-scheme of the modified apparatus.

Аппарат дл выделени из газов смеси углекислоты и сероводорода представл ет собою сильный холодильник , устроенный с таки.м расчетом , чтобы обеспечить посто нное осаждение на охлаждающих поверхност х твердых аммонийных солей. Так как твердые осадки не могут удал тьс непрерывно, подобно жидким конденсатам, то детали устройства этого аппарата разработаны с таким расчетом, чтобы обеспечить удаление накопл ющихс твердых примесей, по ВОЗМОЖНОСТИ: НО прерыва процесса очистки газов.The apparatus for separating carbon dioxide and hydrogen sulphide from the gases is a strong cooler, designed with the same calculation to ensure the permanent precipitation of solid ammonium salts on the cooling surfaces. Since solid precipitates cannot be removed continuously, like liquid condensates, the details of the device of this apparatus are designed in such a way as to ensure the removal of accumulated solid impurities according to OPPORTUNITIES: BUT interrupt the gas cleaning process.

Аппарат представл ет металлический резервуар М (фиг. 2 и 3), внутри которого расположены полые, плоские коробки или вертикальные трубы Л , охлаждаемые изнутри током воды. Коробки или трубы располс жены в верхней части резервуара, а под ними имеетс общирное свободное пространство Р, куда периодически сбрасьгеаютс накопившиес отложени твердых солей. Так как наружи1 е стенки xopoojo изолированы, то углеаммиачна соль и сернистый аммоний осаждаютс , главным образом, на охлаждаемых пов ерхност х полых тел, подаешенных в резервуаре М. В каждое из - полых тел пр01вед,ена трубка дл The apparatus is a metal tank M (Fig. 2 and 3), inside which are hollow, flat boxes or vertical pipes L, cooled from the inside by a current of water. Boxes or pipes are located in the upper part of the tank, and under them there is an extensive free space P, where accumulated deposits of solid salts are periodically discharged. Since the outer walls of the xopoojo are insulated, carbonaceous salt and ammonium sulphide are deposited mainly on the cooled surfaces of hollow bodies suspended in tank M. In each of the hollow bodies,

впуска воданого пара. Периодическиsteam intake. Periodically

производитс нагревание одной из коробок в то врем , как остальные продолжают охлаждатьс холодной водои . В результате нагрева стенок слойOne of the boxes is heated while the others continue to cool with cold water. As a result of heating the walls of the layer

отложенной соли на плоской илИ цилиндрической поверхности, потер -.deposited salt on a flat silt or cylindrical surface, loss -.

вший св зь с металлом, вследствие испарени внутреннего сло , обрушиваетс . Как только обнажились металлические поверхности, внутрь полого тела снова впускают холодную воду, чтобы на поверхности мог нарастатьDue to the evaporation of the inner layer, the bond to the metal collapses. As soon as the metal surfaces are exposed, cold water is let in again into the hollow body so that it can build up on the surface.

новый слой отложений. Ток пара переключаетс при этом на соседний элемент, вызьюа следующее обваливание сло . При посто нной работе аппарата в нем всегда имеетс несколько элементов с тонким слоем осадков и несколько элементов гогговых к разгрузке со слоем углеаммиачной соли, достигшим предельнойnew sediment layer. In this case, the steam current switches to the neighboring element, causing the following collapse of the layer. With a constant operation of the apparatus, it always contains several elements with a thin layer of precipitation and several elements of the Goggian to unload with a layer of carbonaceous salt that has reached the limit

толщины.thickness.

Дл более посто нного режима освобождени газовой смеси от углеаммиачной соли рационально устраивать больщое количество охлаждаемых поверхностей , соединенных сери ми так, чтобы охлаждение и нагревание чере Д01вались бы возможно реже. Хот For a more constant mode of freeing the gas mixture from carbonaceous salt, it is rational to arrange a large number of cooled surfaces connected by series so that cooling and heating through D01 would be possible less often. Hot

при нагревании отдельных полых элементов происходит улетучивание некоторого количества диссоциированной углеаммиачной соли, однако, благодар 1 присутствию еще других охлаждаемых поверхностей, пары эти конденсируютс внутри аппарата, и из последнегоwhen individual hollow elements are heated, volatilization of a certain amount of dissociated carbon-ammonia salt occurs, however, due to the presence of still other cooled surfaces, these pairs condense inside the apparatus, and from the latter

выходит аммиак, не содержащий углекисЯоты .ammonia, carbon dioxide-free.

Нижн часть холодильника (фиг. 2) снабжена люком Р дл периодического удалени сброшенных твердых осадков. Эти осадки могут бытьThe lower part of the refrigerator (Fig. 2) is equipped with a manhole P for periodically removing the discarded solid sediments. These precipitations can be

использованы, как сырье, дл получени чистого углекислого аммони или jused as raw material to produce pure ammonium carbonate or j

дл других целей. Но эти же осадкиfor other purposes. But the same rainfall

можно снова переработать на аммиакcan be recycled to ammonia

в той же колонне, если не хот тin the same column if not hot

использовать твсодую соль иначе. Такuse solid salt differently. So

как возвращение твердой соли в колонну вместе coi всей углекислотой и сероводородом не рационально, тоas the return of solid salt to the column together with coi all carbon dioxide and hydrogen sulfide is not rational, then

предварительно необходи.мо удалить возможно большую часть этих примесей в газообр1а1зном состо нш, что легко достигаетс промыванием газообразных продуктов распада твердой соли теплой водой. Этим приемом улавливаетс из газовой смеси почти весь aiMMwaK и увод тс непоглощенные углекислота и сероводо-род. Дл практического выполнени этой задачи к регенерации аммиака, затраченного на св зывание углекислоты и сероводорода , присоедин ют к предлагаемому холодильнику нижнее испарительное отделение. Периодически сваливающиес в него твердые осадки медленно подвергаютс нагреву выше температуры диссоциации, и полученна газова смесь направл етс в промыватель с теплой водой или же пр мо в диссоциатор колонного аппарата. В том и другом случае получаетс водный раствоР аммиака с некоторыми примес ми кислот, а с другой стороны- стру газов, не содержащих аммиака. Таким- образом, регенерируетс весь аммиак и при этом избегаютс отбросы, уменьшающие выход газообразного аммиака из сырой или концентрированной ам.миачной воды.It is necessary to remove as much of these impurities as possible in a gas-permeable state, which is easily achieved by washing the gaseous decomposition products of the solid salt with warm water. By this technique, almost all aiMwa K is recovered from the gas mixture and the non-absorbed carbon dioxide and hydrogen sulfide are removed. To accomplish this task in practice, to regenerate ammonia spent on the binding of carbon dioxide and hydrogen sulfide, a lower evaporative compartment is attached to the proposed refrigerator. The solid precipitates that periodically fall into it are slowly heated above the dissociation temperature, and the resulting gas mixture is sent to a washer with warm water or directly to the dissociator of the column apparatus. In either case, an aqueous solution of ammonia is obtained with some acid impurities, and on the other hand, a stream of gases that do not contain ammonia. In this way, all ammonia is regenerated and waste is avoided, reducing the release of ammonia gas from raw or concentrated ammonia water.

Вместо ОДНОГО аппарата дл выделени сразу углекислоты и сероводорода можно- установить последовательно несколько . Тогда первые из них будут давать преимущественно чистый углекислый аммоний, а последние - смесь солей, богатую сернистым аммонием . Дл насто щего фракц -юнированного осажденИЯ, как показал опыт, нужно примен ть весьма сильное охлаждение .Instead of ONE apparatus for the release of carbon dioxide and hydrogen sulfide at once, it is possible to install several in sequence. Then the former will produce mostly pure ammonium carbonate, and the latter will produce a mixture of salts rich in ammonium sulphide. Experience has shown that a very strong cooling should be used for this fractional deposition.

На фиг. 1 изображена схема устройства дл получени аммиачного газа, содержащего в качестве примеси только вод ные пары, прочие примеси выдел ютс в предлагаемом холодильнике и в прОиМывной колонне, питаемой крепким нашатырным спиртом; цри этом В-диссоциатор. С-аммиачна колонна, D-дефлегматор, А-пре-длагаемый аппарат, F-поглотитель сероводородных и К - абсорбер дл а.ммиёка .FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for producing ammonia gas containing only water vapor as an impurity, other impurities are released in the proposed refrigerator and in a washbasin fed with strong ammonia alcohol; this b-dissociator. C-ammonia column, D-reflux condenser, A-predlagayemy apparatus, F-absorber of hydrogen sulfide and K - absorber for A..m.

Выще было описано устройство дл непрерывной работы аппарата, который посто нно остаетс включенным в цепь движени газа. В некоторых случа х жела гельно устанавливать парные аппараты с переключением газового потока, то на один, то на другой. После того, как первый аппа рат покроетс толстым слоем осадков газ пускают на1 второй а первый превращают в медленно работающий испаритель, откуда выходит стру диссоциированного углекислого и сернистого амчмони , направл емых в лромыватель . При такой комбинации двух аппаратов нет нужды делать приспособлени дл обрущивани нарастающих слоев, ибо осадки продолжительныт нагревом могут быть испарены целиком, пользу сь дл нагре1вани теми же трубками. При этом безразлично , будет ли происходить отложение солей внутри трубок или снаружи , и будут ли трубки вертикальными или горизонтальными. Парное расположение в особенности удобно при высоком содержании примесей в газе. На фиг. 3 нре ставлена схема аппарата , в KOTOipOM охлаждающа жидкость циркулирует в Л1еждутрубно;м пространстве., тогда ка;К аммиачный газ проходит внутри трубок и отлагает осадки на внутренней поверхности последних. Распределение охлаждающей и греющей воды или пара выполн етс при помощи крана О, через который холодна вода , подаетс сразу в п ть секторов междутрубного пространства, тогда как щестой сектор снабжаетс гор чей водой. ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА. 1. Способ получени ам.миачного газа высокой концен1рации непосредственно из сырой ам.мкачной воды, отличающийс тем, что пары аммиака, воды и летучих примесей, выдел ющихс при нагревании сырой амм-иачной воды в колонном аппарате, после пропуска через дефлегматор, подвергают дальнейшему охлаждению ниже температуры диссоциации углекислого и сернистого аммони , в цел х выделени углекислоты и сероводорода в форме твердых отложений углекислого и сернистого а|1У1мони , каковые I отложени периодически удал ют из I конденсаторов и после испарени их, ; полученные газы обрабатывают водой, в цел х улавливани из образовавшейс газовой смеси преимущественно амI миака, который в озвращают в колон- : ный аппарат, тогда как углекислоту и сероводород удал ют в газообразном состо нии. 2. Устройство дл осуществлени способа согласно п. 1, отличающ еес применением вслед за дефлегматоров холодильника с коробчатыми или трубчатыми полыми телами, снабженного подводом не только охлаждающей жидкости, но и пара, в цел х периодического освобождени этих поверхностей от нарастающих отложений твердых аммиачных солей, дл собирани которых предназначена нижн , не зан та часть холодильнща, снабженна люком дл удалени наружу этих осадков и переработки их. 3. Видоизменение устройства согласно п. 2, отличающеес тем, что нижн часть холодильного аппарата состоит из двух камер с задвижкою между ними, из коих нижн камера снабжена подогревател ми дл испарени твердого осадка и трубою дл отвода газообразной смеси в промывной аппарат дл поглощени из этой смеси преимущественно аммиака. 4.Видоизл1еневие устройства согласно п.п. 2 и 3, отличающеес тем, что каждый из холодальных элементов снабжен независимым притоком пара или гор чей воды и цел х ferpeвани только нескольких элемейтов, тогда как остальные продолжают охлаждать газ и выдел ть твердые соли. 5.Видоизменение способа согласно : п. 1, отличающеес применением двух ли нескольких последовательно устаовленных конденсаторов дл фрак- : ионированного осаждени сначала глекислого, а потОМ сернистого ммони .Above, a device for continuous operation of the apparatus has been described, which is permanently included in the gas circuit. In some cases, it is desirable to install paired devices with gas flow switching, then to one, then to another. After the first apparatus is covered with a thick layer of precipitation, the gas is allowed to go to the second and the first is turned into a slow-working evaporator, from which comes a stream of dissociated carbon dioxide and ammonium sulphide sent to the scrubber. With such a combination of the two devices, there is no need to make devices for breaking the growing layers, because the precipitates can be heated by heating completely as a whole, which can be used to heat the same tubes. It doesn’t matter if salt deposits inside the tubes or outside and whether the tubes will be vertical or horizontal. The pair location is especially convenient with a high content of impurities in the gas. FIG. 3 the layout of the apparatus was not set, in KOTOIPOM the cooling fluid circulates in the L1 tube; m space., Then k; K ammonia gas passes inside the tubes and deposits deposits on the inner surface of the latter. The distribution of cooling and heating water or steam is performed by means of a tap O, through which cold water is fed directly into five sectors of the inter tubular space, while the scorching sector is supplied with hot water. SUBJECT OF THE PATENT. 1. A method of producing high-concentration ammonia gas directly from raw ammonia water, characterized in that ammonia, water and volatile impurities evolved when the raw ammonium water in the column apparatus is heated, after passing through a reflux condenser, is further subjected cooling below the dissociation temperature of carbon dioxide and ammonium sulphide in order to release carbon dioxide and hydrogen sulphide in the form of solid carbon dioxide and sulphurous deposits and | 1–1 monium, which I sediments are periodically removed from I capacitors and after their boys, The resulting gases are treated with water in order to trap the predominantly ammonia from the resulting gas mixture, which is recycled to the column apparatus, while carbon dioxide and hydrogen sulfide are removed in the gaseous state. 2. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized by the use of, after dephlegmators of a box-shaped or tubular hollow refrigerator, provided with a supply of not only cooling liquid, but also steam, in order to periodically release these surfaces from increasing sediments of solid ammonium salts, for collecting which is intended the lower, not occupied part of the refrigeration unit, equipped with a hatch for removing these sediments outside and processing them. 3. Modification of the device according to p. 2, characterized in that the lower part of the refrigeration apparatus consists of two chambers with a valve between them, of which the lower chamber is equipped with heaters for evaporating solid sediment and a pipe for draining the gaseous mixture in the washer to absorb predominantly ammonia mixtures. 4. Video device device according to clause 2 and 3, characterized in that each of the cold elements is provided with an independent influx of steam or hot water and the purpose of ferroping only a few elements, while the rest continue to cool the gas and release solid salts. 5. Modification of the method according to: p. 1, characterized by the use of two or several successively installed capacitors for frac-: ionized precipitation, first of the acidic, and sweat of the sulfuric mmonium.

yfyf