DE1069127B

DE1069127B -

Info

Publication number: DE1069127B
Application number: DENDAT1069127D
Authority: DE
Priority date: 1957-07-13
Publication date: 1959-11-19
Also published as: FR1208288A

Description

DEUTSCHES

Durch Erhitzen von Ammoniakwasser in einer Kolonne gelingt es bekanntlich, saure Bestandteile, wie Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd, vollständig aus dem Ammoniakwasser abzutrennen. Bei dieser sogenannten Entsäuerung wird die Kolonne am Boden bis in die Nähe des Siedepunktes des Ammoniakwassers aufgeheizt, während am Kopf der Kolonne gekühlt wird. Diese Kühlung erfolgt im allgemeinen indirekt über Rohrschlangen und in der Regel zusätzlich durch Aufgabe von kaltem, noch nicht entsäuertem Ammoniakwasser und Frischwasser. Je nach dem Grad erreichter Kühlung und der Konzentration des Ammoniakrohwassers entweichen über Kopf der Kolonne ausschließlich saure Schwaden oder solche vermischt mit Ammoniak. Die Zufuhr der Hauptmenge des rohen, nicht entsäuerten Ammoniakwassers erfolgt im allgemeinen in mittlerer Höhe der Kolonne, das entsäuerte Wasser sammelt sich am Fuße der Kolonne. Zufuhr und Abfuhr der Wässer erfolgt stets kontinuierlich. Die abgeführten, heißen Wässer dienen zur Vorwärmung des noch nicht entsäuerten Rohwassers.

Unter erhöhtem Druck, z. B. bei 5, 10 oder 20 atü, verläuft der Entsäuerungsprozeß mit besonders gutem Trenneffekt, also vollständiger als unter Normaldruck. Die Druckkolonne gestattet daher auch eine gute Entsäuerung von verhältnismäßig konzentriertem, z. B. 4- bis 8%igem Ammoniakwasser. Demnach empfiehlt es sich, für die Auswaschung von Schwefelwasserstoff aus Koksofengasen mittels 2- bis 8°/oigem Ammoniakwasser das verbrauchte Waschwasser zu seiner ständigen Regeneration im Kreislauf über einen Druckentsäurer zu führen.

Der Durchführung der Druckentsäuerung stehen aber erhebliche technische Schwierigkeiten entgegen, da im Gegensatz zu einer Niederdruckentsäuerung an den im oberen Kolonnenteil befindlichen Kühlschlangen, also an den Stellen, an denen die aufsteigenden Dämpfe fortlaufend bevorzugt kondensiert werden, bei der Druckentsäuerung ungewöhnlich starke Korrosionen auftreten.

Die Druckentsäuerung von Ammoniakwasser gelingt jedoch ohne Schwierigkeiten, wenn man nach einem bekannten Verfahren die gesamte Kolonne aus besonderem Edelstahl erstellt, in die Kolonne ein etwa 20°/oiges Ammoniakwasser einführt und auf den Kopf der Kolonne zur Kühlung mindestens etwa die gleiche Menge kaltes, sehr schwaches Ammoniakwasser aufgibt. Man nimmt aber bei dieser direkten Kühlung der aufsteigenden Dämpfe eine ganz erhebliche Ver- so dünnung des Ammoniakwassers in Kauf. Wollte man aber diese Art der Kühlung vermeiden, um etwa 4%iges Ammoniakwasser ohne ständige Konzentrierung und \^rerdünnung im Kreislauf über Schwefel-Vorrichtung
zur Entsäuerung von Ammoniakwasser

Anmelder:
Bergwerksverband G. m. b. H.,
Essen-Kray, Dortmunder Str. 151

Dr. Otto Grosskinsky, Dortmund-Kirchhörde, Dr. Georg Huck und Dr. Walter Klempt, Dortmund-Eving, sind als Erfinder genannt worden

wasserstoffwascher und Druckentsäurer zu führen, so müßte man wie bei einer Normaldruckentsäuerung im oberen Teil des Entsäurers mit Hilfe von eingebauten Kühlschlangen indirekt kühlen. Verfährt man in dieser Weise, so kommt es aber gerade an den Kühlschlangen, offensichtlich aus den weiter oben bereits dargelegten Gründen, zu so starken Korrosionen, daß die Kühlschlangen, selbst wenn sie aus hochwertigen Edelstählen erstellt sein sollten, schon naoh kurzer Zeit durch Korrosion völlig zerstört sind.

Diese zunächst unüberwindlich erscheinenden Korrosionsschwierigkeiten bei der Druckentsäuerung von Ammoniakwasser überwindet die Entsäuerungskolonne nach der Erfindung. Sie besteht aus einer für indirekte Dampfbeheizung eingerichteten Druckentsäuerungskolonne, die in ihrem oberen Teil frei von Kühlschlangen od. dgl. gehalten ist, und einer dieser aufgesetzten Niederdruckkolonne mit am Fuße angebrachten Kühlschlangen und einer Abführstelle für die entsäuerten Schwaden. Beide Kolonnen sind vom Kopf der unteren Kolonne zum Fuß der aufgesetzten Kolonne über ein Druckventil 6 miteinander verbunden und besitzen die üblichen Zu- und Ableitungen für Ammoniakwasser sowie Verbindungsleitungen für die Überführung von entsäuertem Wasser von der oberen in die untere Kolonne.

Mit der erfindungsgemäßen Kolonne wird in der Weise entsäuert, daß am Kopf des Druckentsäurers — ohne eine indirekte Kühlung mit Hilfe von Kühlschlangen — eine Temperatur zwischen etwa 70 und 105° C eingehalten und über das Entspannungsventil ein Teil, z.B. etwa 5 bis 15% des dem Druckentsäurer teil zugeführten Ammoniaks dampfförmig gemeinsam mit den heißen sauren Schwaden abgezogen wird,

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Claims

woraufhin der Schwaden in dem Niederdruckentsätirerteil in bekannter Weise in ausschließlich saure Schwaden und entsäuertes Ammoniakwasser aufgetrennt wird. Korrosionen, die bisher die gesamte Druckentsäuerung, sofern sie unter indirekter Kühlung der aufsteigenden Dämpfe betrieben wurde, in Frage stellen, können nicht auftreten, da der Druckteil ohne Kühlschlangen bzw. indirekte Kühlung auskommt, während im Niederdruckteil für die Kühlschlangen Baumaterial verwendet werden kann, das bei nur geringer Druckfestigkeit eine hohe Korrosionsfestigkeit besitzt. • Weiterhin hat die Vorrichtung den Vorteil, daß die stets notwendige Kühlung am Kopf des Niederdruckteils des Entsäurers nur wenig Kühlenergie benötigt, da die Schwaden bereits mit einer Temperatur von durchschnittlich 80° C aus dem unter Überdruck stehenden Teil der Kolonne abgezogen werden und durch ihre Entspannung gleichzeitig eine weitere Abkühlung um etwa 10 bis 30° C erfahren, so daß sie im Niederdruckteil nur um ein geringes Maß weiter abgekühlt werden müssen. Der durch das Entspannungsventil mit den Schwaden aus der Druckkolonne entweichende Ammoniakteil hängt im wesentlichen von der Kopftemperatur des Druckentsäurerteils ab, die sowohl durch seine Höhe und die Abstrahlung nach außen sowie durch die Temperatur des am Kopf dieses Entsäurerteils aufgegebenen Rohwassers und durch zusätzliche Kühlmaßnahmen — auf die weiter unten eingegangen werden soll —■ geregelt werden kann. Dementsprechend kann der Anteil an abziehendem Ammoniak, der tunlichst 20% des ständig in die Druckkolonne eingeführten Ammoniaks nicht übersteigen sollte, auf 30 bis sogar 50% ansteigen. Zufolge der Möglichkeit, im Normal druckentsäur er ausgiebig zu kühlen, kann allemal das in diesen Kolonnenteil überströmende Ammoniak in der Normaldruckkolonne vollständig kondensiert werden, so daß das kondensierte Ammoniak verlustlos in Form eines mehr oder minder entsäuerten Wassers abgezogen, erwünschtenfalls im Kreislauf erneut in die Druckkolonne zurückgeführt und einem nochmaligen Entsäuerungsprozeß unterworfen werden kann. Die Menge des in dieser Weise kreisenden Ammoniaks kann schwanken und bei günstigen Bedingungen bis auf 15% und darunter absinken. Die Entsäuerung ist hinsichtlich des Druckes im Druckentsäurerteil nicht beschränkt. Die gebräuchlichsten Drücke liegen bei etwa 6 bis 15 atü, was einer Bodentemperatur von etwa 150 bis 170° C und einer Kopftemperatur von etwa 70 bis 105° C entspricht. Höhere oder niedrigere Drücke bedingen nur geringfügige Temperaturänderungen nach oben oder unten. Die durch das Entspannungsventil abgeführten Schwaden können im Normaldruckteil indirekt, also über Kühlschlangen, gleichzeitig aber auch durch Aufgabe- von Wasser oder noch nicht entsäuertem Ammoniakwasser entsprechend der bekannten Normaldruckentsäuerung gekühlt werden. Man erhält dann in dem Normaldruckteil der Kolonne mehr oder weniger vollständig entsäuertes Ammoniakwasser, welches sich ausgezeichnet dazu eignet, die heißen Schwaden im oberen Teil des Druckentsäurers auf die notwendige Kopftemperatur herunterzukühlen. Hierzu wird dieses Wasser in der Nähe des Entspannungsventils nach entsprechender Kühlung in die Drucki-ntsäu-erungskolonne eingeführt. Die Kühlung in der Druckentsäuerungskolonne kann auch dadurch unterstützt werden, daß ein Teil des noch nicht entsäuerten Wassers ohne vorherige Aufheizung in der Nähe des Druckventils in den Druckentsäurer eingeführt wird. Die Entsäuerung von Ammoniakwasser mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sei an Hand der Zeichnung noch einmal näher erläutert: Der größte Teil eines 4%igen Ammoniakwassers tritt, vorgewärmt auf etwa 90° C, über Leitung 1 in ίο mittlerer Höhe und am Kopf in den unter 6 bis 8 atü stehenden Druckteil 2 des Entsäurers ein, welcher am Boden indirekt auf 160° C aufgeheizt wird. Über Leitung 3 läuft ein etwa 160° C heißes, entsäuertes Ammoniakwasser ab und dient zum Vorwärmen des Rohwassers im Wärmetauscher 4. Der Abdampf aus der Heizschlange 5 kann zum Abtreiben von Kondensaten u. dgl. ausgenutzt werden. Ein Teil der in der Kolonne gebildeten heißen Schwaden wird mit 95° C über das Ventil 6 in den Normaldruckteil 7 des Entsäurers abgelassen, der mittels Kühlschlangen 8 sowie mit kaltem, über Leitung 9 zugeführtem Rohwasser auf Normaltemperatur gekühlt wird. Die sauren Schwaden verlassen diesen Entsäurer über Leitung 10. Auf den Kopf des Normaldruckentsäurertetls wird zur Auswaschung , , letzter Mengen Ammoniak über Leitung 11 etwas Frischwasser aufgegeben, welches über Leitung 12 abgezogen wird. . Das sich am Boden des Entsäurerteils 7 sammelnde Ammoniakwasser wird über Leitung 13 ab: gezogen, gekühlt und, gegebenenfalls zusammen mit einem Teil des Rohwassers über Leitung 14, auf den Kopf des Entsäurerteils 2 gegeben.' Wird es für diese Kühlung nicht benötigt, so wird es über Leitung 15 mit vorgewärmtem oder noch nicht vorgewärmtem Rohwasser vereinigt, welches über Leitung 1 dem Druckentsäurerteil zugeführt wird. Soll auf den Normaldruckentsäurer verzichtet werden, so ergänzt man das Kreislaufwasser mit Kompressorkondensaten, die im allgemeinen 100 bis 180 g/1 Ammoniak enthalten. Die Zufuhr dieser Kondensate erfolgt über Leitung 16. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entsäuerung von Ammoniakwasser unter Druck, insbesondere zur Entsäuerung des aus einer Schwefelwasserstoffwäsche stammenden ammoniakhaltigen Waschwassers, bestehend aus einer unteren, für indirekte Dampfbeheizung eingerichteten Druckentsäuerungskolonne (2), die im oberen Teil frei von Kühlschlangen od. dgl. gehalten ist, und einer dieser aufgesetzten Niederdruckkolonne (7) mit am Fuße angebrachten Kühlschlangen (8) und einer Ableitung (10) für die entsäuerten Schwaden, wobei beide Kolonnen vom Kopf der unteren Kolonne über eine Leitung und ein Druckventil (6) miteinander verbunden sind und die üblichen Zu- und Ableitungen für Ammoniakwasser sowie Verbindungsleitungen (13, 14 und 15) für die Überführung von entsäuertem Wasser von der oberen zur unteren Kolonne aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daE die Kühlschlangen der Nieder-ν druckkolonne" aus Material geringerer mechanischer Festigkeit, aber hoher chemischer Widerstandsfähigkeit gegenüber den Säureschwaden er- - stellt sind.'

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen