DE664931C

DE664931C - Verfahren zur Gewinnung von fluessigem, reinem Ammoniak aus Gaswasser

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Publication number: DE664931C
Application number: DEZ20321D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-07-28
Filing date: 1932-07-20
Publication date: 1938-09-08
Also published as: US1954973A; BE388940A; FR737796A; GB387596A

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von sehr reinem, flüssigem, wasserfreiem Ammoniak aus Ammoniakwässern der Steinkohleindestillation. Man hat bereits zwecks Reinigung des aus Ammoniakwässern, gewonnenen Ammoniaks dasselbe über solche Stoffe, wie Kalk, Soda, Holzkohle u. dgl., geleitet, welche die das Ammoniak begleitenden Verunreinigungen zurückhalten. Dieses Verfahren hat indes die folgenden Nachteile:

i. Die mit den Begleitstoffen, des Ammoniaks beladenen Absorptionsmittel reichern sich, mit empyreumatischen Ölen, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff usw. an und müssen daher nach Ausnutzung ihrer maximalen Absorptionsfähigkeit als wertlose Abfallstoffe aus dem Reinigungsprozeß ausgeschieden und durch neue ersetzt werden.

2. Die Absorptionswirkung der angewandten Stoffe verringert sich kontinuierlich in dem Maße, als die Anreicherung der verunreinigenden Stoffe fortschreitet, so daß die Reinheit der abfließenden Ammoniakgase beständig abnimmt.

3. Die Absorptionsstoffe halten außer den Verunreinigungen auch erhebliche Mengen von nicht wiedergewinnbarem Ammoniak zurück, so daß die Gasausbeute sich verschlechtert.

Man. hat ferner bereits die bekannte Absorptionsfähigkeit von Ammoniumsalzen der Salpetersäure, z. B. des Ammoniumnitrats, benutzt, um Ammoniakgase aufzuspeichern. -Indes hat man diese Mittel noch nicht im Rahmen der kontinuierlichen Gewinnung von Ammoniak aus Ammoniakwässern unter gleichzeitiger Reinigung des Ammoniaks zur Anwendung gebracht.

Es war ferner auch bekannt, daß man die aus konzentrierten Ammoniaklösungen ausgetriebenen Ammoniakgase durch Erwärmen und Kompression verflüssigen kann. Bei diesem Verfahren handelt es sich also um die Erzeugung von flüssigem Ammoniak aus bereits gereinigtem hochkonzentriertem Salmiakgeist, der in diesem Rahmen, die Rolle eines Ammoniakspeichers spielt.

Ferner hat man bereits ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigem Ammoniak aus wasserdampfhaltigen Ammoniakdämpfen in Vorschlag gebracht, bei dem zunächst eine Trennung der Ammoniakdämpfe von den Wasserdämpfen und hierauf die Verflüssigung der Ammoniakdämpfe unter Kühlung erfolgt. Zu diesem Zweck werden die heißen, unter Überdruck stehenden wasserdampfhaltigen Ammoniakdämpfe in eine unter Überdruck stehende Kolonne eingeführt, in der das zur Dephlegmation erforderliche Temperaturgefälle durch Wasserkühlung erzielt wird. Hierauf gelangen die fast wasserfreien Ammoniakdämpfe in einen Kühler, in dem sie verflüssigt werden. Dabei wird zwecks Her-

beiführimg einer vollständigen Trennung in der Kolonne und im Kühler ein Überdruck;, vorteilhaft durch Einleitung von hochgespanntem Wasserdampf, erzeugt, der mindestens die Ammoniakspannung für die Kühlertemperatur etwas übersteigen muß.

Bei diesem Verfahren sind zwischen Kolonne und Kühler entsprechende Vorrichtungen zum Trocknen, z. B. eine Ätzkalk enthaltende Trockenvorrichtung, sowie besondere Apparate zum Entfernen der empyreuniatischen Stoffe eingeschaltet.

Es handelt sich bei diesem bekannten, Apparat im Prinzip also um eine einfache Rückflußsäule, die sich von anderen bekannten Anordnungen dadurch unterscheidet, daß sie. durch den aus dem oberen Verteiler fallenden Kaltwasserregen eine schnellere und wirksamere Kühlung und Trennung des Ammoniaks von dem größten Teil der begleitenden Wasserdämpfe ermöglicht. Die in der Kolonne durch den Wasserregen bewirkte Abkühlung hat aber zur Folge, daß ein beträchtlicher Teil der Ammoniakdämpfe im Kühlwasser und in dem in der Kolonne gebildetein Kondenswasser gelöst wird, ein Vorgang, der noch durch den in der Kolonne herrschenden hohen Druck gefördert wird.

Man ist daher gezwungen, diesem Verfahren besondere Maßnahmen zur Wiedergewinnung des in dem Kühl- und Kondenswasser gelösten Ammoniaks zu treffen. Zu diesem Zweck muß in den unteren Teil des Apparates hochgespannter Wasserdampf eingeleitet werden, durch dessen Einführung das - in dem Kühl- und Kondenswasser gelöste Ammoniak wieder herausdestilliert wird. Die Notwendigkeit der Zuführung dieses hochgespannten Wasserdampfes gestaltet indes die Arbeitsweise der ganzen Anlage wärmewirtschaftlich ungünstig. - Auch müßten wieder besondere druckerzeugende Apparate vorgesehen werden, da sowohl der Ammoniakwasserdampf wie der zusätzlich eingeführte Ί5 Dampf wie auch das Kühlwasser unter Druck in die Kolonne eingeführt werden müssen. Endlich lassen sich bei dem bekannten Verfahren Ammoniakwässer von höherem Verunreinigungsgrad nicht verarbeiten, da der So in den. unteren Teil des Apparates eingeführte Dampf- die Verunreinigungen mitreißen würde, so daß dieselben mit dem Dampf in den Kondensator gelangen könnten.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß die erwähnte Aufgabe der Herstellung sehr reinen, flüssigen, wasserfreien Ammoniaks aus • Ammoniakwässern der Steinkohlendestillation in neuartiger Weise gelöst, ohne daß dabei zur Kompression und Verflüssigung des Ammoniaks bewegliche maschinelle Vorrichtungen und zur Reinigung des Ammoniaks chemische Vorgänge oder Reaktionen in Anspruch genommen werden. Das neue Ammoniakgewinnungs- und Reinigungsverfahren baut sich vielmehr auf dem Absorptionsvermögen gewisser Stoffe, wie Wasser, Ammoniumrhodanid, Ammoniumcyanid usw., für Ammoniak, die beim Erwärmen das Ammoniak aber wieder in- Freiheit setzen, auf. Im einzelnen ist das neue Verfahren zur Gewinnung verflüssigten, reinen Ammoniaks aus Gaswasser durch die Kombination mehrerer Maßnahmen gekennzeichnet, die darin bestehen, daß man zunächst in an sich bekannter Weise durch Destillation und Absorption in Wasser konzentriertes Ammoniakwasser herstellt. Dieses Ammoniakwasser wird ebenfalls in an sich bekannter Weise durch Erwärmen unter Druck entgast und das entweichende Ammoniakgas durch Abkühlen verflüssigt. Das verflüssigte Ammoniak läßt man alsdann unter Druck ohne Wärmezufuhr verdampfen und verflüssigt das Ammoniakgas mittels eines damit in bekannter Weise Lösungen bildenden Ammonsalzes, wie z. B. Ammonrhodanid. Aus dieser Lösung wird das Ammoniakgas durch Erwärmen unter Druck ausgetrieben und durch Abkühlen erneut verflüssigt. Gegebenenfalls können auch in allen Absorptionsstufan dieses Verfahrens Salze angewendet werden, die Lösungen mit Ammoniak bilden. In beiliegender Zeichnung ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung in einer Ausführungsform schematisch dargestellt.

Die Abbildung veranschaulicht das Schema eines Absorptionsprozesses, der sich in erster Phase in Wasser, in einer zweiten darauffolgenden mit Hilfe einer der obenerwähnten chemischen Verbindungen vollzieht.

Nach der Abbildung werden die aus einem ^lo° Steinkohlendestillationsprozeß entstammenden Ammoniakwässer in einer Kalkkolonne 1 destilliert, wie sie in Gasanstalten zur Herstellung von Ammoniumsulfat gebräuchlich ist. Die aus dem oberen Teil der Kolonne ¹⁰S entweichenden Gase werden durch einen aufgesetzten Rückflußkühler 2 abgekühlt.

Das durch die Kondensation entstandene '. Wasser fällt in den Turm zurück, während die Gase bei ihrer Wanderung durch den n° Kühler 3 vollkommen erkalten. Die aus dem Kühler 3 austretenden Gase enthalten Ammoniak, empyreumatische Öle, Spuren von Schwefelwasserstoff, Kohlensäure, Cyanwasserstoffsäure und andere Verunreinigungen. In dieser Zusammensetzung treten die Gase in den Sättiger 4 durch ein im Wasser liegendes Tauchrohr 5. In diesem Sättiger 4 wird alles Ammoniak zurückgehalten, während die nicht absorbierten Gase, die größtenteils atis Luft bestehen, aus dem Äbführungsrohr 6 entweichen.

Claims

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Die in dem Sättiger 4 stattfindende, fast vollständige Absorption des Ammoniaks ist die wichtigste Phase des Verfahrens.

Der Absorptionsprozeß geht unter Wärmeentwicklung vor sich, aus diesem Grunde wird durch eine in einem Kaltwasserkreislauf eingeschaltete Kühlschlange 7 für Abkühlung der Absorptionsflüssigkeit Sorge tragen.
Wenn das in dem Sättiger 4 enthaltene Wasser vollkommen mit Ammoniak gesättigt ist, schaltet man mittels der Hähne 8, 8" und 8' den Sättiger 4 in den Kondensationskreislauf ein und erwärmt ihn mittels Dampf, den man durch, die während der Absorption zur Kühlung dienende Schlange hindurchleitet.

Durch das Erwärmen und Entgasen des Sättigers wird in dem System ein fortschreitend sich erhöhender Druck erzeugt, der so lange wächst, bis die zur Kondensation erforderliche Dampfspannung, die eine Funktion der im Kondensator herrschenden Temperatur ist, erreicht ist. Von diesem Zeitpunkt an tritt das Ammoniak in flüssigem Zustande in den durch Wasser gekühlten Kondensator 9 ein und sammelt sich darauf in dem darunter befindlichen Behälter 10. Das so erhaltene Ammoniak ist indessen noch nicht vollkommen rein, sondern enthält noch kleine Mengen rückständiger Begleitstoffe.

Um das Ammoniak in reinem Zustande zu erhalten, unterwirft man es einer weiteren Destillation', indem man den Behälter 10, in dem das verflüssigte Ammoniak sich angesammelt hat, mit einem zweiten Absorptionsgefäß in Verbindung bringt. Diese Destillation vollzieht sich ohne Wärmeaufwiand, da die V^erdampfungswärme bei dem Aggregatzustand des flüssigen Ammoniaks bereits durch die äußere Umgebung zurückgeführt wird. Der Prozeß läuft so lange, bis das Ammoniak aus dem flüssigen Aggregatzustand in den gasförmigen übergegangen ist.

Hierbei können nun die das Ammoniak verunreinigenden Begleitstoffe, die noch durch die erste Absorptionsphase mitgegangen und nun teilweise mit dem Ammoniak unter SaIzbildung vereinigt und in dem mit übergegangenen Wasser gelöst sind, nicht destillieren oder sich zersetzen, da sie infolge der niedrigen Destillationstemperatur in der Flüssigkeit festgehalten werden. Bei der fortschreitenden, Verdampfung des flüssigen Ammoniaks erhöht sich die Konzentration der zurückbleibenden Lösung, bis nach vollständigem Übergang des Ammoniaks in das Absorptionsgefäß 11 die Verunreinigungen restlos in dem Behälter 10 des Rohammoniaks angesammelt sind. Ist dies in hinreichendem Ausmaß geschehen, so werden die Rückstände durch den Ablaßhahn 13 entfernt, um wieder dem Destillationsprozeß zugeführt zu werden.

Gleichzeitig ist nun das Ammoniak in einem zweiten Absorptionsgefäß 11 aufgenommen worden, welches statt Wasser eines der vorerwähnten Salze enthält. Das Ammoniak ist in diesem Zustande vollkommen rein und wasserfrei und wird von neuem über den Kühler 14 in den Behälter 15 hineindestilliert und darauf kondensiert, um schließlich in die Stahlflaschen 16 eingeführt zu werden.

Die beträchtliche, bei der Verdampfung auftretende Kälte kann gegebenenfalls zur Abkühlung der Lösungen benutzt werden.

Wie bereits erwähnt, haben sich als absorptionsfähige Mittel außer Wasser auch noch z. B. Ammoniumrhodanid, Ammoniumcyanid, Ammoniumnitrat, Ammonium] odid als geeignet erwiesen. Ferner kann man auch mehrere Apparate hintereinander oder parallel aneinanderschalten, um einen kontinuierliehen Arbeitsgang zu ermöglichen.

Ein wesentlicher Vorteil der Arbeitsweise gemäß der Erfindung besteht darin, daß die neue Anlage einen verhältnismäßig sehr kleinen Raum einnimmt, daß dementsprechend die Betriebskosten niedrig sind.

Ferner kommen besondere maschinelle, kraftgetriebene Anlagen, wie Kompressoren, Vergaser, Pumpen u. dgl., in Fortfall, während andererseits Ausbeute und Reinheitsgrad des erhaltenen Ammoniaks unbeschränkt gesteigert werden können.

1¹AT ICNTANS I¹KUC]IE:

ι. Verfahren zur Gewinnung von verflüssigtem, reinem Ammoniak aus Gaswasser, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise durch Destillation und Absorption in Wasser konzentriertes Ammoniakwasser herstellt, dieses too in am sich bekannter Weise durch Erwärmen unter Druck entgast und das entweichende Ammoniakgas durch Abkühlen verflüssigt, ferner das verflüssigte Ammoniak unter Druck ohne Wärmezufuhr verdampfen läßt und das erhaltene Ammoniakgas mittels eines damit in bekannter Weise L^östingen bildenden Ammonsalzes, wie Ammonrhodanid, verflüssigt, aus dieser Lösung das Ammoniak durch Er- _ wärmen unter Druck austreibt und durch Abkühlung erneut verflüssigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in allen Absorptionsstufen, mit Ammoiniakgas Lösungen bil- ■dende Ammonsalze angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen