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Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von Ammoniumsulfid in wäßriger
Lösung zu Ammoniumsulfat Die Erfindung betrifft Verbesserungen und Ausgestaltungen
des aus der Patentschrift 342 623 bekanntgewordenen Verfahrens und eine für diesen
Zweck geeignete Vorrichtung. Dieses bekannte Verfahren besteht darin, Ammoniumsulfid
in wäßriger Lösung, während diese sich in einem druckfesten Gefäß befindet, dadurch
zu Ammoniumsulfat umzuwandeln, daß man die Lösung in der Wärme mit sauerstoffhaltigen
Gasen, z. B. Luft, unter erhöhtem Druck behandelt. Die Grundlage der vorliegenden
Erfindung ist die neue Erkenntnis, daß die Durchführung eines solchen Verfahrens
bedeutsame technische und wärmewirtschaftliche Vorteile ergibt, wenn die Reaktion
kontinuierlich bewirkt und die Temperatur im Reaktionsraum mittels einer geregelten
Abfuhr der überschüssigen Reaktionswärme auf einer bestimmten Höhe gehalten. wird.
Bei dieser erfindungsgemäßen -Durchführungsweise des Verfahrens wird. unter Ausnutzung
des hohen: Gasdrucks und der hohen Temperatur mit Hilfe der
frei werdenden
sehr betr&chtlZChen. .Reaktionswärme das Ergebnis herbeigeführt, daß: ein wesentlicher
Teildes mit der Snlfidlösung. eingeführten Wassers in den miteingeführten Gasstrom'
hinein verdampft: und 'da. durch der wertvolle vorieü.erzielt, wird" daß die. als
Erzeugnis erhaltene Arnmöniumsulfatlösung schon im Reaktionsraum eine. Konzentration.
erhält, die nicht weit vom Auskristallisieren verbleibt und dadurch inu noch geringe
Aufwendungen zum völligen Eindampierierfordert. Bei der besagten kontinuierlichen
Durch" führung ist nämlich die den Reaktionsraum durchsetzende wäßrige Lösung in
.jeder Phase mit einem gleichzeitig hindurchgefiilAen Gasstrom in Berührung;
der
am Eitstrift aus-einem Gemisch von Sauerstoff und anderem, inertem Gas besteht,
beim Austritt noch dieselbe inerte Gasmenge und etwaigen restlichen Sauerstoff enthält.
Nun ist.nach.bekannten physikalischen Gesetzen die von einem- Gasstrom äußerstens
nämlich bis zur Wassersättigung aufnehmbare WasserdampfmengevonderTemperatur und
dem Volumen des Gases, das wiederum durch die Gasmenge und den Gasdruck bestimmt
ist, abhängig. Bei der erfindungsgemäßen Regelung der Temperatur im Reaktionsraum
ist es daher, weil die eingeführten Mengen der Lösung und des Gases wegen der kontinuierlichen
Durchführungsweise dauernd in einem zahlenmäßig festen Verhältnis stehen und natürlich
auch der Gasdruck btw. das Gasvolumen konstant sind, immer möglich, die Entziehung
von Wasser aus der Lösung als Dampf, der in den Gasstrom hineingeht, bis zu einer
bestimmten Grenze und damit auch bis zu einer@bestimmten Endkonzentration der Lösung
bei ihrem Austritt zu treiben, natürlich so lange, als die verfügbare Reaktionswärme
für diesen Umsatz ausreicht, was aber bei geeigneten Verhältnissen für die Konzentration
der Ausgangslösung, die Temperatur und den Druck im Reaktionsraum durchaus gesichert
werden kann. .Diese Einregelung und Sicherung der Endkonzentration der erhaltenen
Ammoniumsulfatlösung ist aber für die Handhabung und Weiterverarbeitung derselben
von ausschlaggebender Bedeutung. Es ist klar, daß eine schwache Endkonzentration,
d. h. eine zu starke Verdünnung des Ammoniumsulfats mit Wasser das schließlich erforderliche
Eindampfen bis zum festen Salz erschwert, verumständlicht und verteuert, daß aber
andererseits eine zu hohe Endkonzentration die Gefahr birgt, daß durch Auskristallisieren
von festem Salz vor oder bei dem Austritt der Lösung aus dem Reaktionsraum Verstopfungen
und Betriebsstörungen entstehen.
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Die zum Wesen des Verfahrens gehörigen Einregelangen können durch
verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen desselben geschaffen werden.
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Da nach den vorstehend gebrachten Darlegungen das Maß der Wasserverdampfung
im Reaktionsraum sowohl von der Temperatur als auch von dem Gasdruck abhängig ist,
so besteht eine vorteilhafte Durchführungsweise darin, die Temperatur und den Druck
im Reaktionsraum zueinander so einzustellen, daß als Ergebnis der damit bestimmten
Wasserverdampfung die erhaltene Ammohiumsulfatlösung eine nicht weit vom Auskristallisieren
verbleibende Konzentration behält.
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Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, daß die
Sauerstoffkonzentration des eingeführten Gases atif eine passende Höhe eingestellt
wird. Dies kann ebensowohl in einer Erhöhung der Sauerstoffkonzentration durch Zufuhr
von reinem oder angereichertem Sauerstoff etwa in einem Strom von Lrnft hinein,
als auch in einer Verminderung der Sauerstoffkonzentration, z. B. von Luft, mittels
Zufuhr von inertem Gas, etwa Stickstoff, Kohlensäure od. dgl., zum Gasstrom bestehen.
Insbesondere die Zufuhr von Kohlensäuregas kann beispielsweise damit gegeben' sein,
daß als Ausgangslösung von Ammoniumsulfid ein schwefelwasserstoffhaltiges Ammoniäkstarkwasser
genommen wird, - in welchem schon bei seiner Herstellung eine gewisse, mit dem Ammoniakrohwasser
eingeführte Kohlensäuremenge ,belassen .wird. . Es ist klar, daß eine Veränderung
der Sauerstoffkontentration des eingeführten Gases die benötigte Menge und damit
auch das Volumen -desselben verändert, das für das Maß der Wasserverdampfung mitbestimmend
ist.
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Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Temperatur im Reaktionsraum dadurch geregelt, daß ein Teil der Reaktionswärme
durch die Begrenzungswände des Reaktionsraumes auf eine. wärmeaufnehmende im Sieden
befindliche Flüssigkeit, z. B. Wasser, übertragen wird, deren Temperatur durch Regelung
des Druckes des aus ihr entstehenden Dampfes beeinflußf wird. Da bei jeder siedenden
Flüssigkeit die Temperatur und der Dampfdruck in fester Beziehung zueinanderstehen,
ergibt die Regelung des Druckes eine entsprechende Beeinflussung der Temperatur.
Diese Regelung des Druckes ist aber,, als eine rein mechanische Aufgabe, mit einfachen
Mitteln bequem durchzuführen; so daß auf diesem Wege die Regelung der Temperatur
der Flüssigkeit keine Schwierigkeit macht. Nun ist aber klar, daß für das Maß des
aus dem. Reaktionsraum durch seine Begrenzungs@ wände abzuführenden Teils der Reaktionswärme
die auf der wärmeaufnehmenden Außenseite herrschende Temperatur der Flüssigkeit
eine wesentliche und bestimmende Rolle spielt, so daß mit deren Dampfdruckregelung
auch das Maß der im Reaktionsraum selbst für die Wasserverdampfung verfügbar bleibenden
Reaktionswärme bestimmt wird.
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Die Wärmeübertragung einfach durch die Begrenzungswände selbst würde
auch durch die Anwendung einer als Wärmeträger dienenden nicht verdampfenden Zwischenflüssigkeit,
z. B. hochsiedenden Oles, zu ersetzen sein, welche die abzuführende Wärme zunächst
durch diese Wände aufnimmt und durch andere Wände an die schließlich die Wärme aufnehmende
siedende Flüssigkeit weitergibt. In diesem Falle müssen das Reaktionsgefäß und das
Siedegefäß nicht notwendigerweise räumlich zusammengebaut sein.
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Bei der geschilderten Ausführungsform der Regelung der Wärmeabfuhr
aus dem Reaktionsraum durch wärmeübertragene Begrenzungswände hindurch an die wärmeaufnehmende
siedende Flüssigkeit kann zur weitergehenden Regelung die Wirksamkeit dieser Wärmeübertragung
durch Veränderung der von siedender Flüssigkeit und Dampf berührten Wandflächenanteile
eingestellt werden. Hierzu wäre beispielsweise das Mittel geeignet, das Verhältnis
der fron der siedenden Flüssigkeit und ihrem Dampf berührten Wandflächenanteile
durch Veränderung des Höhenstandes des Flüssigkeitsspiegels passend einzustellen.
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Bei der geschilderten Regelung des im Reaktions-' raum wirksam bleibenden
Anteils der Reaktionswärme wird der nach außen abgeführte Teil derselben in Dampf,
z. B. Wasserdampf, von erhöhtem Druck und entsprechend hoher Temperatur verwandelt.
Dieser Dampf kann nach einem weiteren Erfindungs= gedanken als Heizdampf für Nutzzwecke
verwendet werden, am vorteilhaftesten zum Eindampfen 'der im
Verfahren
erhaltenen Ammoniumsulfatlösung. Dadurch wird nicht nur überhaupt die vertügbare,
im ganzen genügend große Reaktionswärme für den gesamten Verfahrensablauf, d.li.
bis zur Schlußphase des Erhaltens von festem Ammoniumsulfat ausgenutzt, sondern
es wird außerdem eine geeignete zweckmäßige Aufteilung dieser Reaktionswärme in
die beiden Phasen der Wasserverdampfung im Reaktionsraum und der Eindampfung der
durch die chemische Umwandlung erhaltenen Ammoniumsulfatlösung erreicht. Dies vergünstigt
die Lösung der Teilaufgabe, daß, wie oben dargelegt, die aus dem Reaktionsraum austretende
Ammorniumsultatlösung eine für den glatten Betriebsverlauf bestens geeignete Konzentration
erhält.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschilderten
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsraum aus stehenden rohrförmigen
druckfesten Elementen gebildet wird, durch deren Innenräume die umzusetzenden Reaktionsstoffe
kontinuierlich von oben nach unten geführt werden und deren umgebender Außenraum
einen Dampfkessel für die wärmeaufnehmende Flüssigkeit bildet. Diese Vorrichtung
ermöglicht sowohl in dem Innenraum der rohrförmigen Elemente das Durchführen der
Reaktion zusammen mit der geschilderten Wasserverdampfung in den Gasstrom hinein
als auch die Reglung der Innentemperatur mittels Wärmeabfuhr durch die Begrenzungswände
der Elemente an die im Außenraum, d. h. im Dampfkessel gehaltene wärmeaufnehmende
Flüssigkeit.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Gesamteinrichtung,
welche auch die Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufweist, ist in der
Zeichnung durch eine schematisch gehaltene Aufrißdarstellung, teilweise im senkrechten
Schnitt, wiedergegeben. Das Verfahren wird an Hand dieser Zeichnung als ein Ausführungsbeispiel
nachstehend näher beschrieben.
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Die zur Durchführung der Reaktion dienende Vorrichtung i besitzt das
stehende druckfeste Gehäuse 2 uröd im Innern senkrechte Rohre 3, die von dem oberen
Rohrboden 4 und dein unteren Rohrboden 5 gehalten werden. Durch diese beiden Rohrböden
wird ein oberer Kopfraum 6 und ein unterer Fußraum 7 abgeteilt. Die Innenräume der
Rohre 3 sind mit einer Füllkörpermasse 8, die auch katalytisch wirken kann, zum
Verteilen und Austauschen der hindurchrieselnden wäßrigen Lösung und des hindurchziehenden
Gasstromes angefüllt. Der die Rohre 3 umgebende Außenraum bildet einen Dampfkessel,
in welchem sich Wasser 9 und darüber Wasserdampf io befindet; der Wasserspiegel
hat die Höhenlage ii. Der Dampfkessel ist mit einem außenliegenden Flüssigkeitsstandrohr
12 versehen. Sein Dampfraum io besitzt das Dampfabgangsrohr 13 mit dem druckhaltenden
Ventil 4; dieses ist als ein selbsttätiges Druckregelungsventil ausgebildet, das
seinen Impuls durch die angeschlossene Rohrleitung 15 von dem im Dampfabgangsrolii
13 bzw. im Dampfkesselraum herrschenden Druck empfängt. Hinter dem Ventil 14 schließt
sich die Dampfleitung 16 an, welche den erzeugten Dampf weiterführt. An den Wasserraum
ist unten die Speisewasserzufuhr 17 angeschlossen, durch welche das Speisewasser
mittels der Druckpumpe 18 zugeführt wird; ein Ventil ig-'kann ebenfalls zur Druckregelung
dienen, die auch selbsttätig erfolgen kann. Der obenliegende Kopfraum.6 der Vorrichtung
i ist mit der Zufuhrrohrleitung 20 und der Verteilbrause 29 für die in das Verfahren
einzuführende Ammoniumsulfidlösung und mit der Gaszufuhrleitung 21 für das unter
erhöhtem Druck zuzuführende sauerstoffhaltige Gas versehen. Die Flüssigkeitszufuhrleitung
20 ist an die Druckseite der Druckpumpe 22 angeschlossen, welche die Flüssigkeit
durch ihre Saugleitung aus dem Vorratsbehälter 23 entnimmt. Die Gaszufuhrleitung
21 ist an die Druckseite des zweistufigen Kompressors 24 angeschlossen. Die Saugleitung
25 des Kompressors hat offene Verbindung mit der Außenluft und außerdem ein Zufuhrrohr
26 mit Regelventil 27 für Sauerstoff, der aus einem Druckbehälter 28 entnommen
werden kann. Der Fußraum 7 der Vorrichtung i ist ein Sammelraum sowohl für die durch
die Rohre 3 niedergerieselte Lösungsflüssigkeit als auch für das aus den Rohren
unten austretende Restgas, das wesentlich aus Stickstoff und etwaigem nicht umgesetzten
Sauerstoff besteht. Dieses Gas wird aus dem Fußraum durch die Abgangsrohrleitung
30 mit dem druckhaltenden Ventil 31 nach außen abgeführt. Dieses Ventil ist
zugleich ein Druckregelungsventil, um den im Fußraum 7 bzw. im ganzen Reaktionsraum
vorgesehenen erhöhten Druck mit konstanter Höhe aufrechtzuerhalten. Der Impuls hierfür
wird durch die Rohrleitung 32 von. dem aufrechtzueihaltenden Gasdruck abgenommen.
Die im Fußraum 7 angesammelte Flüssigkeit 33, eine das Reaktionserzeugnis darstellende
konzentrierte Lösung von Ammoniumsulfat, wird durch das Abgangsrohr 34 und die Anschlußrohre
35, 36 nach den Auffanggefäßen 37, 38 abgeführt. Absperrvorrichtungen 39, 40, 41
in den genannten Überführungsrohrleitungen ermöglichen, daß immer eins der beiden
Auffanggefäß mit Lösungsflüssigkeit frisch aufgefüllt wird, während das abgeschaltete
andere Gefäß entleert wird. ,Zum Entleeren dienen die Abgangsrohrleitungen 42 und
43 mit den Absperrvorrichtungen 44 und 45 sowie die Fortsetzungsrohrleitung 46.
Rohre 47, 48 an den Decken der Gefäße 37 und 38 nebst Entspannungsventilen 4g, 5o
dienen zur Entlastung des Dampfdruckes in dem jeweils zu entleerenden Auffanggefäß.
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Beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung wird dein Kopfraum 6 der
Vorrichtung i die als Ausgangsstoff dienende Ammoniumsulfidlösung, die beispielsweise
18 Gewichtsteile Ammoniak NHs, 17 Gewichtsteile Schwefelwasserstoff H,S und 65 Gewichtsteile
Wasser auf je ioo Teile enthält, durch die Rohrleitung 20 und die Druckpumpe 22
aus dem Behälter 23 und ein sauerstoffhaltiges Gas, im Beispiel Luft, die mii Sauerstoff
aus dem Druckbehälter 28 gemischt ist, über die Rohrleitung 21 durch den Kompressor
24 unter einem erhöhten Druck zugeführt, der io bis 25 atü oder mehr betragen kann
und auf dieser Höhe konstant durch das im Abgangsrohr 3o angeordnete Druckventil
31 eingeregelt gehalten wird. Die Temperatur im eigentlichen Reaktionsraum, d. h.
innerhalb
der Ausfüllung 8 der Rohre 3, wird auf einer Höhe von
beispielsweise 112o bis 117o° oder mehr gehalten. Diese Temperaturhöhe wird durch
entsprechende Einstellung der Temperatur im Raum 9, 11o des Dampfkessels gesichert,
welche ihrerseits durch den in ihm herrschenden, durch das Regelventil 14 aufrechtzuerhaltenden
Dampfdruck bestimmt wird. Die rechnerisch-funktionellen Zusammenhänge hierfür sind
in dem am Schluß angeführten Berechnungsbeispiel näher erläutert. Das im Dampfkessel
siedende Wasser führt einen gewissen Teil der im Innern 8 der Rohre 3 entwickelten
Reaktionswärme ab, indem eine entsprechende Menge Wasserdampf erzeugt und durch
das Abgangsrohr 13, 16 nach außen weggeführt wird. Der sich dabei einstellende Temperaturunterschied
zwischen dem Innern 8 der Rohre 3 und dem Außenraum 9, 11o, welcher die durch die
Rohrwandungen abzuführende Teilmenge der Reaktionswärme bestimmt, ist durch die
gesamte Wandungsfläche der Rohre 3 und die in Betracht kommenden Wärmeübergangszahlen
bestimmt. Die durchschnittliche Wärmeübergangszahl für diese Gesamtfläche kann dabei
durch Veränderung der von Wasser und Dampf berührten Wandflächenanteile verändert
und passend eingestellt werden. Dies läßt sich dadurch ermöglichen, daß man dem
Wasserspiegel 11i im Dampfkessel eine nach Wunsch zu verändernde Höhenlage gibt.
Die Veränderung dieser Höhenlage kann durch die Einregelung der Speisewasserzufuhr
bei 17 gegebenenfalls mittels des Ventils 11g und des Gangs der Speisewasserpumpe
18 bewirkt und in dem Flüssigkeitsstandrohr 12 beobachtet' werden. Der im Innenraum
8- der Rohre 3 verbleibende Teil der Reaktionswärme bewirkt, daß ein wesentlicher
Teil des in der eingeführten Ammoniumsulfidiösung enthaltenen Lösungswassers verdampft
und in den mit hindurchgehenden Gasstrom aufgenommen wird. Der in das siedende Wasser
des Dampfkessels übergeführte Teil der Reaktionswärme, der als ständig neu erzeugter
Dampf durch das Rohr 13, 16 nach außen abgeht, wird erfindungsgemäß als Heizdampf
für Nutzzwecke verwendet, am vorteilhaftesten zum Eindampfen der das Verfahrenserzeugnis
darstellenden konzentrierten Lösung von Ammoniumsulfat bis auf festes Salz. Diese
Ammoniumsulfatlösung gelangt zusammen mit dem wasserdampfbeladenen Strom von Restgas
in den Fußraum 7 der Vorrichtung i hinein. Das Gas-Dampf-Gemisch zieht durch die
Rohrleitung 30 unter einem Druck, der durch das Regelungsventil
31 gehalten wird, nach außen ab; dieses Gas-Dampf-Gemisch kann ebenso wie
der im Dampfkessel erzeugte Dampf zu Heizzwecken, also auch zusätzlich zum Eindampfen
der Sulfatlösung, ausgenutzt werden. Die erhaltene konzentrierte Ammoniumsulfatlösung
wird durch die Abgangsrohre 34, 35, 36 wechselweise in eins der beiden Auffanggefäße
37, 38 unter dem Reaktionsdruck ausgetragen, während das andere, in der vorhergehenden
Wechselphase gefüllte Gefäß zur Weiterbehandlung verfügbar steht und zunächst durch
Öffnen des an seiner Decke befindlichen Ventils von dem in ihm enthaltenen Dampfdruck
entlastet wird. Nach dieser Vornahme kann die aufgefangene Ammoniumsulfatlösung
aus dem betreffenden Auffanggefäß der Abgangsrohrleitung 46 zugeleitet werden, die
sie zum Verdampfer führt, welcher das Eindampfen bis zum festen Salz bewirkt.
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Da diese erhaltene Ammoniumsulfatlösung durch die starke Wasserverdampfung
innerhalb der Füllturg8 der Reaktionsrohre 3 weitgehend bis nahe zum Auskristallisieren
eingeengt ist, wird dem Verdampfer nur noch eine beschränkte Eindampfungsleistung
zugewiesen; es ist daher auch nur eine Verdampfeinrichtung von mäßiger Größe erforderlich.
Berechnungsbeispiel Die nachstehende Berechnungsweise ist allgemein gehalten, da
hiermit lediglich der grundsätzliche Verfahrensablauf erläutert werden soll: Es
sollen eingeführt werden
Ammoniumsulfid (NHq)ZS mit b kg Wasser, dazu eine stöchiometrisch entsprechende
Menge von 32a kg Sauerstoff in Form von gewöhnlicher Luft, d. h. eine Luftmenge
von
Hierbei entstehen a kg Ammoniumsulfat, und übrigbleibt eine Stickstoffmepge
d = 0,769 - 2,o99 a = 1,614 a kg.
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Im Reaktionsraum soll die Temperatur T °C und. der Druck P ata, im
Dampfkessel die TempexaWt t °C und der durch Druckregelung konstant erhaltene Dampfdruck
p ata bestehen.
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Durch die chemische Umsetzung entsteht eitle Reaktionswärme
Q = ß a - kcal, wobei der Faktor ß allerdings von den Druck- und Temperaturbedingtthgen
abhängig ist, aber innerhalb kleiner Sehw4,lkungen von Temperatur und Druck praktisch
konstalit ist. Daher ist auch Q = konstant bei gegebenem 11t., Die Reaktionswärme
Q wird fast vollständr in Verdampfung von Wasser umgesetzt; die auf 1~twärmung
von Reaktionsteilnehmern bzw. Speisewasser, auf Lösungswärmen und Abkühlung .entfallenden
geringen Anteilsbeträge können rechnerWhvereinfachend für die vorliegende Betrachtung
dtk. die zahlenmäßige Größe der Verdampfungswäritlß r für i kg Wasser berücksichtigt
gedacht werden. F£ ist praktisch etwa zu rechnen r = -#. 55o kcal/kg Wamr.
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Die gesamte entstehende Menge von Wasserdampf ist daher
sie wird aufgeteilt in den Anteil W1 kg, der im Reak-
tionsraum bleibt, und
die Menge Wz kg, die im Dampf-
kessel erzeugt wird. Es ist also W=Wl+W2. Die
Anteilmenge W1 wird von der Stickstoffkr@enge d
bis zur Sättigung aufgenommen;
sie ist eine Funktion der Temperatur T und des Drucks P, also W1 = f (T, P) -
d.
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Es ist nän-flich nach dem Daltonschen Gesetz und der Zustandsgleichung
für Gase und Dämpfe
wenn R die Gaskonstante für den Reststickstoff d, Rt die Gaskonstante
für Wasserdampf und P' = p (T)
den hier als Teildruck erscheinenden
Sättigungsdruck des Wasserdampfs für die Temperatur T bedeutet. Bei gleichbleibendem
Gesamtdruck P muß nach dieser Formel die Größe der Wasserverdampfung W, mit der
Reaktionstemperatur T zunehmen.
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Demnach wird
Die Anteilmenge W, an Wasser wird.der eingetührten Lösungswassermenge b entzogen
und verringert sie auf b - W 1. Folglich ist die Konzentration c der austretenden
Ammoniumsulfatlösung, gerechnet als Kilogramm Sulfat je Kilogramm Wasser
oder wenn Zähler und Nenner durch a dividiert werden
Die der Anteilmenge W2 von Wasserdampf entsprechende Verdampfungswärme wird durch
die Begrenzungswände des Reaktionsraums auf das im Dampfkessel siedende Wasser von
der Temperatur t übertragen. Wenn F die Wärmeübertragungsfläche und k die mittlere
Wärmedurchgangszahl für sie bedeutet, so ist
dann wird also
Hierin kann man noch Q - ß a ersetzen:
Aus Gleichung (I a) ist folgendes zu ersehen Die Endkonzentration c der austretenden
Ammoniumsulfatlösung ist, da
und konstante Festwerte dar-
stellen, ausschließlich eine Funktion der Temperatur T und des Drucks P im Reaktionsraum.
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Aus Gleichung (I I I a) ist zu entnehmen: Nach Festlegung der Temperatur
T und des Drucks P im Reaktionsraum ist für den Gleichgewichts- und Beharrungszustand
die ihn bedingende Temperatur t des Dampfkessels fest bestimmt. Dabei muß außerdem
t zunehmen, wenn T allein zunimmt, denn im Zähler des Quotienten wird
jeder der beiden mit T behafteten positiven Summanden vergrößert, wenn T bei gleichbleibendem
P vergrößert wird. Damit ergibt sich auch umgekehrt, daß die durch Druckregelung
des Dampfkessels festzulegende Temperatur t desselben bei ihrer Veränderung die
Temperatur T des Reaktionsraums im gleichen Sinne verändert, daß also z. B. bei
Vergrößerung von t auch T vergrößert wird. In diesem Falle wird dann aber auch nach
Gleichung (I) die Endkonzentration c der austretenden Ammoniumsulfatlösung vergrößert,
weil, wie oben dargelegt, die Funktion f (T, P) mit steigendem T zunimmt.
Der Vergrößerung von c ist aber, wegen der Gefahr des Auskristallisierens, eine
obere Grenze gesetzt.
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Zugleich kann man aus Gleichung (II) ersehen, daß der Temperaturunterschied
T-t auch durch k F bzw. k
beeinflußt wird, daß derselbe z. B. bei konstant
gedachten T und P, mit Verkleinerung von k F, d. h:
Verschlechterung
des Wärmedurchgangs, vergrößert, also t erniedrigt wird, was physikalisch auch einleuchtend
ist. Demnach hat eine Veränderung des Wertes k. bzw. k F die umgekehrte Wirkung
wie eine Veränderung des Einregeltlngsdrucks p im Dampfkessel, d. h. beide können
ergänzend oder kompensierend zur Beeinflussung des Endergebnisses ausgenutzt werden.
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Mit vorstehenden Entwicklungen ist bewiesen, daß man den Verfahrensablauf
durch die als Erfindung beanspruchten Mittel zur Beeinflussung der Reaktionstemperatur
vollständig in der Hand hat.