NO151117B - Fremgangsmaate ved separasjon av ammoniakk og karbondioksyd fra blandinger av ammoniakk, karbondioksyd og vann - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte ved separasjon av ammoniakk og karbondioksyd fra blandinger av ammoniakk, karbondioksyd og vann.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for

separat gjenvinning av ammoniakk som er hovedsakelig fri for karbondioksyd og vann, og karbondioksyd som er hovedsakelig fri for ammoniakk og vann, fra en blanding i det vesentlige inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vann hvor en ammoniakk-avgass i det vesentlige fri for karbondioksyd og vann fraskilles ved rektifisering i en ammoniakkseparasjonssone,

og den gjenværende væskefase som inneholder ammoniakk, karbondioksyd og vann fjernes fra denne sone og innføres i en karbondioksydseparasjonssone,

en karbondioksydavgass i det vesentlige fri for ammoniakk og vann frasepareres ved rektifikasjon i karbondioksydseparasjonssonen og den gjenværende væskefase som inneholder ammoniakk, karbondioksyd og vann fjernes fra denne sone og eventuelt en avgass inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp separeres fra en væskefase av desorpsjonsvann som i det vesentlige er fritt for ammoniakk og karbondioksyd og i det minste en del av denne avgassen innføres i ammoniakkseparasjonssonen.

I noen kjemiske prosesser erholdes blandinger som inneholder ammoniakk og karbondioksyd og noen ganger også vann som biprodukter. F.eks. erholdes i syntesen av melamin fra urea en gassblanding som, i tillegg til melamin, også inneholder ammoniakk og karbondioksyd i blandinger på minst 1,7 tonn pr. tonn melamin. Slike blandinger erholdes også ved fremstillingen av urea fra ammoniakk og karbondioksyd, hvilke resulterer av spaltningen av biproduktet ammonium-karbamat, og dets adskillelse fra urea produktet. For effektivt å utnytte denne ammoniakken og karbondioksydet etter å separere det fra melamin eller urea, f.eks. som tilbakeføring til en urea syn-teseprosess, er det i de fleste tilfeller nødvendig å øke trykket i gassene til et høyere trykk.Kompresjon av slike blandinger krever spesielle tiltak for å forhindre kondensasjon av ammoniakk og karbondioksyd og avsetningen av fast ammonium-karbamat som derved dannes.

Av denne grunn absorberes slike gassblandinger normalt i vann

eller i en vandig løsning, hvilket resulterer i dannelsen av en ammonium karbamatløsning som kan pumpes til urea syntese-reaktoren, og evt. konsentreres ved desorpsjon og gjentatt absorpsjon til et høyere trykk. En ulempe ved denne fremgangsmåten er at vann som tilbakeføres til urea-reaktoren sammen med ammoniakken og karbondioksydet har en uheldig virkning på urea-syntesereaksjonen.

Det er blitt foreslått å separat fjerne ammoniakken og karbondioksydet fra biproduktblandingene, og separat tilbakeføre dem for å unngå dannelsen og avsetningen av ammonium-karbamat. Imidlertid danner det binære system av ammoniakk og karbondioksyd en maksimumskokende azeotrop ved et molart ammoniakk til karbon-dioksydforhold på ca. 2:1, og kan derfor ikke adskilles ved enkel destillasjon. Dette fenomen opptrer også i det ternære systemet av ammoniakk, karbondioksyd og vann, og uttrykket azeotrop slik det her er brukt skal forstås å innbefatte dette fenomenet i det ternære systemet også. Som her brukt skal videre, med hensyn til sådan binær eller ternær blanding, uttrykket "rik" med hensyn til ammoniakk forstås å bety at når varme tilføres en blanding "rik" på ammoniakk, unnviker hovedsaklig ren ammoniakkgass, inntil den gjenværende blanding har en sammensetning på grenseflaten (som i det følgende skal angis). På den annen side skal uttrykket "fattig" bety at blandingen ikke er "rik" på ammoniakk.

Tilsvarende betyr uttrykket "rik" med hensyn til karbondioksyd at når varme tilføres en blanding "rik" på karbondioksyd, unnviker hovedsaklig ren karbondioksyd. Uttrykket "fattig" med hensyn til karbondioksyd betyr at blandingen ikke er "rik" på karbondioksyd.

Fig. 1 viser ammoniakk-karbondioksyd-vann ternær—systemet ved konstant trykk i et trekant-diagram. Systemet oppdeles i to flater ved linjen III som i det følgende her kalles "grenselinjen", og som representerer den azeotrope sammensetning ved konstant trykk ved forskjellige vannkonsentrasjoner. Denne grenselinjen kan ikke overskrides ved hjelp av normale destillasjons -eller rektifiserings-teknikker.

Når således en væskeblanding som er rik med hensyn på ammoniakk, d.v.s. faller innenfor flaten I på fig. 1 rektifiseres, unnviker

ammoniakkgass inntil væskesammensetningen når grenselinjen.

Når en en blanding som er rik med hensyn til karbondioksyd og faller innenfor flaten II på fig. 1 rektifiseres, unnviker karbondioksyd inntil væskesammensetningen når grenselinjen.

Straks væskeblandingssammensetningen er på grenselinjen, resulterer videre rektifisering eller desillering ved konstant trykk i en gassblanding av alle komponenter, men komposisjonen av den gjenværende væskeblanding forlater ikke grenselinjen. Se også

P.J.C. Kaasenbrood, Chemical Reaction Engineering, Proceedings

of the Fourth European Symposium, September 9-11, 1968, utgitt av Pergamon Press (1971), side 317-328.

Forskjellige metoder er foreslått for å unngå denne azeotropen

som alle vedrører separasjonen av ammoniakk-karbondioksydblandinger i sine enkelte bestanddeler. Separat gjenvinning av ammoniakk er viktigst, da den er den mest verdifulle komponenten.

Noen av disse fremgangsmåtene er basert på selektiv absorpsjon av enten ammoniakken eller karbondioksydet i en væske. Hollandsk patentansøkning nr. 143,063, beskriver f.eks. en fremgangsmåte hvor ammoniakk absorberes i en vannløsning av et ammoniumsalt av en sterk syre slik som ammoniumnitrat ved et høyere trykk. Selektiv absorpsjon av karbondioksyd ved å vaske en gassblanding med en vandig alkanolamin-løsning så som monoetanolamin er beskrevet i tysk patent nr. 669,314. Imidlertid har alle disse metodene den ulempe at den absorberte komponenten etterpå må fjernes fra absorbenten og renses.

Det er videre foreslått å separe ammoniakk og karbondioksyd fra blandinger av ammoniakk, karbondioksyd og vann ved å avdestillere mesteparten av ammoniakken i et første trinn etterfulgt av destillasjon av karbondioksydet i et andre trinn som utføres ved et høyere systemtrykk. Uttrykket "systemtrykk',<1> slik det her brukes, betyr summen av partialtrykkene av ammoniakk, karbondioksyd og vann. Metoder av denne typen er beskrevet i U.S. patentnummre 3,112,177 og 4,060,591 og i engelske patentnummre 916,945 og 1,129,939.

U.S. patent nr. 3,112,177 beskriver en fremgangsmåte hvori i et første trinn/som utføres ved et systemtrykk mellom 1 og 5 atmosfærer absolutt, karbondioksydgass separeres fra en blanding av ammoniakk, karbondioksyd og vann, hvilken blanding er fattig på ammoniakk. Den gjenværende væske strippes så med, f.eks. metan, ved total-trykk på 1 absolutt atmosfære. Dette resulterer i en senkning av systemtrykket og i at ammoniakk unnviker og noe karbondioksyd, slik at en blanding av metan, ammoniakk og karbondioksyd med total trykk på 1 atmosfære erholdes. For å fjerne sporene av karbondioksydet som foreligger i gassblandingen, kondenseres deler av blandingen, hvilket fører til at karbondioksydet absorberes i den flytende ammoniakk.

U.S. patent nr. 4,060,591 beskriver en metode for gjenvinning av ammoniakk fra vandige blandinger som også inneholder CC>2

og hvor blandingen først befris for syre ved å strippe ut

ved et øket trykk. Den gjenværende væsken strippes så for alt NH^, CC>2 og t^O, og den resulterende gassblanding vaskes eller strippes ved et redusert trykk i forhold til syrefjernings-trinnet, hvilket gir en gass-strøm av ren ammoniakk.

En lignende metode beskrives i britisk patent 916.945, hvor en ammoniakalsk væske befris for syre ved høyere trykk i en kolonne hvor den oppadstigende gass vaskes for ammoniakk med kaldt vann, slik at gassformig karbondioksyd oppnås. Den gjenværende væsken ekspanderes deretter i en stripper hvor den befris for all ammoniakk og karbondioksyd. Den resulterende gassblanding vaskes eller kontaktes med en del av den ammoniakalske væsketilførsel før den sistnevnte avsurgjøres, hvilket gir en hovedsaklig ren ammoniakk-strøm.

I britisk patent 1,129,939 absorberes en gassblanding som består av ammoniakk og karbondioksyd som er rik med hensyn til ammoniakk, i vann eller en vandig løsning. Ammoniakk destilleres fra den resulterende vandige løsning ved atmosfæretrykk. Resten av løs-ningen underkastes så fraksjonert destillasjon ved et trykk mellom 5 og 20 atmosfærer absolutt under oppvarming for å fjerne karbondioksydet.

Disse siste metoder er basert på prinsippet å forandre trykket i et system av ammoniakk, karbondioksyd og vann som gjør det mulig å skille ut ammoniakken ved det lavere trykket og karbondioksydet ved det høyere trykket. I disse "differensialtrykk"_ metodende bør systemtrykket i karbondioksydseparasjonssonen være minst det dobbelte av trykket i ammoniakkseparasjonssonen. Fortrinnsvis bør forholdet mellom systemtrykkene i ammoniakk-separas jons -og karbondioksydseparasjonssonene være mellom ca.

1:5 og 1:20 hvis separasjonen skal forløpe tilfredsstillende.

Imidlertid har trykkdifferensialmetodene . den ulempe at hvis ammoniakk-og karbondioksydblandingen foreligger på et trykk på mer enn 1 atmosfære, må den først ekspanderes til en atmosfære. Gassformig ammoniakk frigjøres så med et maksimalt trykk på en atmosfære eller også mindre hvis en større mengde av en annen gass er tilstede. Hvis denne ammoniakken skal underkastes videre-behandling, så som i en ureasyntese-prosess, må den bringes til et høyere trykk. Kompresjonsenergien som kreves for dette er ganske betydelig. Videre må karbondioksydkonsentrasjonen i ammoniakken holdes ekstremt lav for å unngå dannelse og avsetning av fast ammoniumkarbamat i kompressoren, og høytrykksledningene.

En alternativ prosess som ikke krever dette trykk-differensialet

er beskrevet i nederlandsk patentansøkning 76 12 163. Den deri beskrevne fremgangsmåte tillater gjenvinning av ammoniakk og karbondioksyd separat fra slike blandinger uten behov for et slikt trykkdif ferensial , hvis den ammoniakk-og karbondioksydholdige tilførsel som føres til en karbondioksydseparasjonssone fortynnes ved tilsetning av vann ien mengde me11om 0,2 og 6 ganger i vekt av den totale vekt av sådan ammoniakk-og karbondioksydholdig til-førsel. For enkelhets skyld vil denne siste prosessen heri kalles en"fortynningsprosess".

I følge en utførelsesform av fortynningsprosessen separes først ammoniakken som hovedsaklig er fri for karbondioksyd og vann fra en blanding av ammoniakk, karbondioksyd og muligens vann, rik på ammoniakk, i en ammoniakkseparasjonssone. Fra den resterende væske-fasen som forlater bunnen av denne ammoniakkseparasjonssonen separeres karbondioksyd i karbondioksydssonen hvor den resterende væske-fase fra ammoniakk-separasjonssonen som føres til karbondioksydssonen fortynnes med mellom 0,2 og 6 ganger sin vekt av vann.

I følge en annen utførelsesform av fortynningsmetoden, separeres først karbondioksyd som i det vesentlig er fri for ammoniakk og vann i en karbondioksydseparasjonssone fra en blanding av ammoniakk, karbondioksyd og eventuelt vann, hvilken blanding er fattig på ammoniakk. Fra bunnen av denne karbondioksydseparasjonssonen føres den resterende væske-fase til en desorpsjons-sone hvor praktisk talt all ammoniakk og karbondioksyd desorberes og den resulterende gass fase innføres i en ammoniakk-separas jonssone . Ammoniakk som i det vesentlige er fri for karbondioksyd og vann gjenvinnes fra denne resulterende gassfase i ammoniakkseparasjonssonen, og den resulterende væske-

fase føres til karbondioksyd-seprasjonssonen. Fortynningsvann settes til denne karbondioksydseparasjonssonen i en mengde mellom 0,2 og 6 ganger vekten av den samlede totale mengde av utgangs-blandingen som skal separeres plus rester av væske-fase fra ammoniakkseparasjonssonen i karbondioksydseparasjonssonen.

I følge en annen utførelsesform av fortynningsprosessen hvor ammoniakk-og karbondioksydholdig blanding som skal separeres også inneholder en vesentlig mengde vann, kan det være fordelaktig å føre denne blandingen først til desorbsjonssonen hvor ammoniakken og karbondioksydet desorberes, og, sammen med noe vanndamp, innføres i ammoniakkseparasjonssonen. Ammoniakk som i det vesentlig er fritt for karbondioksyd og vanndamp erholdes fra toppen av ammoniakkseparasjonssonen, og den resterende væske-fase som inneholder, ammoniakk, karbondioksyd og vann, innføres i karbon-dioksydseparas jonssonen . Fortynningsvann innføres også i karbon-dioksydseparas jonssonen i en mengde mellom ca. 0,2 og 6 ganger vekten av den totale mengden av resterende væske-fase fra ammoniakkseparasjonssonetilførselen til karbondioksydseparasjonssonen. Karbondioksyd, som i det vesentlige er fritt for ammoniakk og vann, erholdes fra toppen av karbondioksydseparasjonssonen, og den resterende væske fasen fra bunnen av karbondioksydseparasjonssonen føres til desorpsjonssonen.

I både trykkdif ferensial- og fortynningsprosessene, bør sammensetningen av den resterende væske-fasen fra karbondioksydseparasjonssonen nå eller tilnærmet nå grenselinjen, eller azeotrop

sammensetning under de foreliggende betingelser, for å oppnå

den høyeste separasjonsvirkning. I praksis er imidlertid en slik sammensetning meget vanskelig å oppnå. Denne sammensetningen forblir heller rik på karbondioksyd (i området II på fig.l), med noe avstand fra grenselinjen. Med mindre karbondioksydinnholdet i den resterende væsken kan bringes til innenfor 1 vektprosent av grenselinjesammensetningen, konsumeres overskuddsenergi ved separasjonen, og tilbakeløpsstrømmene gjennom hele separasjonen er betydelig større enn hvilket ellers ville kreves. Imidlertid er det ofte funnet at avstanden til denne resterende væske-sammensetningen fra grenselinjen er større, f.eks. mellom 1,5 og 2 vektprosent.

Uttrykket "avstand fra grenselinjen" som her brukt betegner for-skjellen mellom karbondioksydinnholdet i den resterende væske,

og karbondioksydinnholdet av det tilsvarende punkt på grenselinjen, begge uttrykt i vektprosent. Således vil på fig. 1 sammensetningen av denne resterende væsken representeres ved et punkt i flaten II relativt nær grenselinjen. Det tilsvarende punkt på grenselinjen ville være skjæringspunktet for grenselinjen og en rett linje trukket fra CC>2 toppunktet gjennom punktet som representerer den resterende væske sammensetning i området II.

Forsåvidt også en liten økning i karbondioksydinnholdet i den resterende væsken fra karbondioksydseparasjonssonen kan føre til en betydelig økning i energibehovet for å opprettholde denne separasjonen, er det gjort forsøk på å holde karbondioksydkonsentrasjonen så lav som mulig. Imidlertid har man funnet at å opprettholde en konstant karbondioksydkonsentrasjon er meget vanskelig, fordi separasjonen er meget ømfindtlig for selv svake variasjoner i prosessbetingelsene som normalt opptrer. Disse variasjonene resulterer i alminnelighet i en økning i karbondioksydinnholdet i denne resterende væsken, og således en uønsket økning i energiforbruk.

Det er nå overraskende funnet at de ovenfornevnte vanskeligheter kan unngås hvis sammmensetningen av den resterende væske-fase som fjernes fra bunnen' av karbondioksydseparasjonssonen holdes fattig på karbondioksyd i stedet for rik på sådant som i de ovenfor nevnte prosesser. Med andre ord under henvisning til fig. 1 bringes sammensetningen av denne resterende væske fase til å

ligge på, eller på ammoniakksiden (området I) av grenselinjen III. Dette oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse ved å innføre i

den delen av denne karbondioksydseparasjonssonen fra hvilken den resterende væskefase fjernes, en tilstrekkelig mengde ammoniakkholdig gassfase til å gjøre den resterende væskefase som fjernes derifra fattig på karbondioksyd.

Den ammoniakkholdige gassfasen kan være ren ammoniakk, eller en-hver blanding som inneholder ammoniakk som er i stand til å øke ammoniakk til karbondioksydforholdet i væskefasen som fjernes fra karbondioksydseparasjonssonen. Denne gassfasen kan også

være en blanding av ammoniakk og karbondioksyd forutsatt at dens NH^/CC^ molare forhold er høyere enn det for gassfasen i likevekt med denne resterende væske-fasen.

Det foretrekkes at den resulterende resterende væske-fase som fjernes fra karbondioksydsonen føres inn i en desorbsjonsone, og en avgass som inneholder ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp separeres fra en væskefase av desorpsjonsvann som i det vesentlige er fri for ammoniakk og karbondioksyd,og en del av denne avgassen innføres i nevnte ammoniakkseparasjonssone og resten av denne avgassen innføres i karbondioksydseparasjonssonen som nevnte ammoniakkholdige gassfase. Fortrinnsvis avdeles ca. 1 til 50 vektprosent, helst ca. 5 til 40 vektprosent av denne desorpsjonssone-avgassen til bunnen av karbondioksydseparasjonssonen.

Mengden av sådan ammoniakkholdig gassfasetilførsel til bunnen av karbondioksydseparasjonssonen bør være tilstrekkelig til å bringe karbondioksyd-innholdet i den resterende væskefasen som fjernes derifra i det minste til det tilsvarende punkt på grenselinjen, men fortrinnsvis til en avstand som ikke er mer enn 2 vektprosent forbi grenselinjen inn i den-ammoniakkrike siden av denne linjen. Selvfølgelig må den totale sammensetning av den totale masse-strømmen inn i karbondioksydseparasjonssonen ligge på den side av grenselinjen som er rik med hensyn på karbondioksyd. Ellers kan ikke noe karbondioksyd skilles fra.

Ved å benytte fremgangsmåten i følge foreliggende oppfinnelse

i sammenheng med den ovenfor beskrevne fortynningsprosess kan spesielt lavt energi-forbruk oppnås, og separasjonen blir meget uømfindtlig overfor fluktuasjoner i sammensetningen av tilførselen

til karbondioksydseparsjonssonen. Videre kan volumet av væske-strømmene som må sykleres gjennom de forskjellige separasjonssoner være betydelig nedsatt.

Fortrinnsvis bør trykkene i de forskjellige separasjonssoner ligge mellom ca. 50 og 5000 kPa. Et trykk på ca. 1800 kPa eller mer, avhengig av temperaturen på det tilgjengelige kjølevann, gir som i det følgende angitt i ammoniakkseparsjonssonen den fordel at den fraskilte ammoniakk kan kondenseres relativt lett og billig ved kjøling med kjølevann. I fortynningstypeprosessen kan systemtrykket i karbondioksydseparasjonssonen være det samme som i ammoniakkseparasjonssonen, men kan også være høyere. Fortrinnsvis vil imidlertid systemtryRket i karbondioksydseparasjonssonen ikke være større enn det dobbelte av systemtrykket i ammoniakk-separas jonssonen.

Temperaturene som holdes i de forskjellige separasjonssonene avhenger av trykkene, sammensetningen av tilførselen og renheten som kreves i produktene som skal separeres. I fortynningsprosessen ligger disse temperaturene hvor rektifiseringskolonner brukes i separasjonssonene i alminnelighet innenfor grensene som er angitt i den følgende tabell:

Temperaturene i desorpsjonssonen er også bestemt ved trykkene, sammensetningen av tilførselen til sonen og renhetskravene (mengde ammoniakk og karbondioksyd) for dersorpsjonsvannet som fjernes fra bunnen av denne sonen. Generelt velges disse temperaturene høyere enn kokepunktet av væske-fasen som skal desorberes ved de anvendte trykk.

Når fremgangsmåten i følge denne oppfinnelsen brukes i sammenheng med en trykkdifferensialtypeprosess, bør systemtrykket i karbondioksydseparasjonssonen være minst det dobbelte av systemtrykket i ammoniakkseparasjonssonen. For at separasjonen imidlertid skal forløpe jevnt er det å foretrekke at forholdet av systemstrykket i ammoniakkseparasjonssonen til systemtrykket i karbondioksydseparasjonssonen ligger innen området ca. 1:5 og 1:20. Temperaturene som holdes i de forskjellige separasjonssoner avhenger igjen av det valgte trykk, sammensetningen av tilførselen og den nødvendige renhet av produktene som skal separeres.

Det kan også være fordelaktig ved bruk av en trvkkdifferensial— type—prosess å føre noe civ fortynningsvannet til karbondioksyd-separas jonssonen for å hjelpe separasjonen. I slike tilfeller avhenger mengden av fortynningsvann som tilsettes av mange fakt-orer, innbefattende trykkdifferensialet som brukes mellom karbondioksyd-og ammoniakkseparasjonssonene, og sammensetningen av de forskjellige tilførsler.

Valget til hvilket separasjonstrinn blandingen som skal separeres først føres avhenger bl.a. av sammensetningen av denne blandingen. Hvis den derfor er rik på ammoniakk (i områder I på fig. 1) er

det gunstigst å føre den til ammoniakkseparasjonstrinnet. Hvis den på den annen side er fattig på ammoniakk (på grenselinje III eller innenfor område II på fig. I ) er det gunstigst å føre den først til karbondioksydseparasjonstrinnet. Hvis til slutt blandingen som skal separeres er rik på ammoniakk og også inneholder en betydelig mengde vann, kan det være best å føre den først til desorpsjonstrinnet.

Ammoniakk-og karbondioksydsonene kan bestå av en hver type apparatur som er egnet for separasjon av gass-og væske-komponenter ifølge oppfinnelsen innbefattende, men ikke begrenset til, rektifisering, destillasjon og vaskekolonner. Imidlertid er rektifikasjons-kolonner eller kolonner med rektifikasjonssoner mest egnet for bruk i den forbedrede fremgangsmåte i følge foreliggende oppfinnelse .

Det kan gjøres noen variasjoner i strømningene mellom de forskjellige separasjonssoner i separasjonsprosessen som foreliggende fremgangsmåte anvendes på, mens disse fortsatt ligger innenfor rammen og intensjonen av denne oppfinnelsen. Fig. 1 viser et diagram av NH^/CC^/I^O-systemet ved konstant trykk som ble beskrevet i detalj ovenfor. Fig. 2 viser et diagram for fremgangsmåte i følge oppfinnelsen anvendt i sammenheng med en fortynningsprosess hvori NH^-og CO,,-separasjonssonene opereres ved nesten det samme trykk. Fig. 3 viser et diagram av en lignende prosess hvori separasjonssonene utføres ved forskjellige trykk.

En foretrukken utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er illustrert i fig. 2 hvor ammoniakktilsetningen er anvendt på en fortynningsprosess hvori ammoniakk-og karbondioksydseparasjons-soner drives ved i det vesentlige samme trykk. I denne fig.2 består ammoniakkseparasjonssonen av NH^-rektifiseringskolonne 3, karbondioksydseparasjonssonen av CC^-rektifiseringskolonne 18 og desorpsjonssonen av desorberen 10.

En blanding av NH3,C02 og H20 settes til en NH3-rektifiserings-kolonne 3 gjennom røret 1 og pumpen 2. NH^ tømmes fra toppen av kolonne 3 gjennom røret 4. Dette NH^ kan kondenseres ved (dyp-) kjøling i kondenseren 5. En ikke-kondensert gass-blanding av NH^ og inert gass unnviker fra kondenseren. Denne inert-gassen kommer fra luften som innføres i installasjonen for å passivisere matrialene som brukes i kjeler og rør for å redusere korrosjonen til et akseptabelt nivå. Selvfølgelig kan oksygen eller en oksygen-avgivende substans brukes for dette formålet i stedet for luft. Deler av luften føres til NH^-rektifiserings-kolonne 3 gjennom kompressor 6 og ledninger 7 og 8 og deler til desorberen 10 gjennom røret 9. Gassblandingen fra kondenser 5 befris for NH^ i vaskeren 11 ved vask med vann som' tilføres gjennom ledningen 34, mens en viss absorbsjonsvarme fjernes fra

den resulterende vandige NH^~løsning som tømmes gjennom pumpen 12 i en resykliseringskjøler lljOg føres til vaskeren 11 gjennom røret 14. Den derved dannede løsning til-bakeføres til NH^—rektifiseringkolonne 3 gjennom ledningen 15.

Inert-gassen går ut gjennom ledningen 16 og føres til bunnen av C02-rektifiseringskolonne 18 gjennom ledningen 17. Om ønsket kan den også slippes fullstendig eller delvis ut gjennom ledning 19. Deler av NH^ -et som kondenseres i kondenseren 5 strømmer tilbake gjennom ledningen 20 til NH^-rektifiseringskolonnen for å brukes som tilbakeløp. En løsning av NH^ og C02 i vann tømmes fra bunnen av NH3-rektifiseringskolonne 3 gjennom ledning 21.

Denne løsningen føres inn i CC>2—rektifiseringskolonne 18 som drives ved praktisk talt det samme trykk som NH^-rektifiseringskolonnen 3. Deler av bunnnroduktet fra desorberen 10 føres til kolonnen 18 som et fortynningsmiddel ved hjelp av pumpe 22 og ledning 23. For å oppnå en bedre varmefordeling får dette desorbsjonsvannet først avgi deler av sin varme i bunnen på CO^-rektifiseringskolonne 18. Resten av varmen som kreves for rektifiseringen tilføres her ved hjelp av oppvarmingsspiraler 24 og f.eks. vanndamp. Deler av vasske strømmen fra ledningen 23 ut-tømmes gjennom ledning 25 etter å ha blitt kjølt i kondensere 26 og 27 og gjennom ledningen 28. En ytterligere mengde vaskevann tilføres kolonnen 18 gjennom ledningen 29 for å fjerne NH^ så fullstendig som mulig fra C02.. En gass som består av CC>2 og inert gass, om noe, hovedsaklig fri for NH^f unnviker fra toppen av kolonne 18 gjennom ledning 30. Bunnproduktet eller den resterende væskefase fra kolonne 18 som er en fortynnet opp-løsning av NH^ og CG^ i vann, føres gjennom ledning 31 til de-sorber 10. Praktisk talt alt NH^ og CO^ fjernes i desorberen 10 ved oppvarming, f.eks. med vanndamp i oppvarmingsspiralen 32.

Det resulterende væske-desorpsjonsvann er praktisk fritt for NH^ og CC>2 og strømmer gjennom ledning 23 til CC^- rektif iserings-kolonne 18. Gassblandingen av NH^, CC^ og H^O som dannes i desorberen 10 strømmer delvis til NH^-rektifiseringskolonne 3 gjennom ledning 33 og delvis til bunnen av CO^- rektifiseringskolonnen gjennom ledning 38. I den ovennevnte utførelsesform av fremgangsmåten i følge oppfinnelsen tjener denne desorbsjonssone-avgassblanding av NH^, CC>2 og P^O med en sammensetning som ligger i området som er rikt på NH^, til å gjøre den vandige væske-fasen i bunnen av C02—rektifiseringskolonnen NH3-rik.

En annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen som anvender fortynningsprosessen illustreres i fig. 3 hvor rektifiseringen utføres ved trykk som er høyere enn NH^— rektifiseringen.

Denne figuren er hovedsaklig den samme som fig. 2, og henvisningstallene har den samme betydning. Forskjellene ligger i at en kompressor A og en pumpe B henholdsvis er bygget inn i rør 17 og 21 for å øke trykket av strømmene av gass og væske henholdsvis. Videre omfatter ledning 33 en reduksjonsventil C hvor-igjennom deler av gassblandingene fra desorberen 10 reduseres i trykk. Her opereres desorpsjonskolonnen 10 ved hovedsaklig det samme systemtrykk som CO2-rektifiseringen. Ledningen 18 omfatter videre en reduksjonsventil D som anvendes for å senke trykket til en del av den til-førte luften.

En tredje utførelsesform av oppfinnelsen som anvender trykkdiff-rensialprosessen kan også utføres i apparaturen som er illustrert i fig. 3. I et slikt tilfelle er trykket hvorved CG^- separasjonen utføres minst 2 ganger, men fortrinnsvis 5 ganger så høyt som trykket hvorved NH3~separasjonen utføres. I så tilfelle behøver intet fortynningsmiddel å tilsettes CG^-separasjonssonen som i tilfelle av fortynningstypeprosessen.

Oppfinnelsen skal videre beskrives ved hjelp av dé følgende eksempler.

EKSEMPEL 1

Hovedsaklig rent NH^ og hovedsaklig rent C02 ble separert fra

en blanding av NH^, C02 og H20 i en installasjon med en kon-figurasjon som vist i fig. 3 ved bruk av fortynningstypeprosessen.

Henvisningstallene refererer til fig. 1 som beskrevet ovenfor i sammenheng med fig. 2 og prosentdeler er prosentdeler i vekt.

Det nevnte trykk vedrører NH3/C02/H20-systemtrykket. Det virkelige trykk kan være litt høyere på grunn av nærværet av inert gass.

Ved trykk på 1800 kPa og en temperatur på 60°C tilsettes

44348 kg/t av en løsning av NH^ og C02 i vann hvis sammensetning er 38,3% NH^ r 21,1% C02 og 40,6% vann, til NH3-rektifiserings-kolonne 3. 635 kg/t luft tilsettes ved hjelp av kompressor 6,

248 kg/t innføres i NH3~rektifiseringskolonne 3 og 387 kg/t i desorberen 10.

25,270 kg/t av en gassformig blanding bestående av 55,4% NH3, 9,6% C02, 33,5% H20 og 1,5% inert gass fra desorberen 10 med en tempe-reatur på 184,7°C ekspanderes til 1800 kPa gjennom ventilen C og føres så også til NH3~rektifiseringskolonnen 3. 37,246 kg/t aven gassblanding bestående av 98,0% NH3, 0,3% H20 og 1,7% inert gass kommer ut fra toppen av denne kolonnen. Deler av denne gassblandingen kondenseres ved kjøling i kondenseren 5. 17,824 kg/t av denne blandingen tilbakeføres til kolonne 3 som et tilbake-løp. 16,959 kg/t flytende NH3 tømmes ut. 2,464 kg/t gassformig blanding bestående av 74,2% NH3 og 25,8% inert gass unnviker fra kondenseren 5. Denne blandingen vaskes i vaskeren 11 med 2 000 kg/t vann. Varmen fjernes fra vaskeren 11 gjennom resykli-seringskondenseren 13. Pr. time tilbakeføres 3829 kg av en løsning bestående av 47,8% NH3 og 52,2% H20 til NH3-rektifiseringskolonnen. Temperaturen i toppen av denne kolonnen kommer opp i 53°C.

635 kg/t inert gass føres gjennom ledningen 16 og 17 og kompressor A til C02~rektifiseringskolonnen 18 som drives ved systemtrykk på 3000 kPa. 54,273 kg/t av en væske med en temperatur på 131°C og en sammensetning på 25,8% NH3,21,8% C02 og 52,4% H20 føres fra bunnen av NH3~rektifiseringskolonnen 3 gjennom led-

ningen 21 og pumpen B til C02~rektifiseringskolonnen 18.

Denne kolonnen 18 hvori trykket er 3000 kPa tilføres 7200 kg/t

av en gassblanding fra desorberen 10 gjennom ledningen 38.

Denne mengden er 22,4% av den totale mengde gassblanding som forlater desorberen 10. Kolonne 18 tilføres også gjennom ledningen 25 46,313 kg/t av et fortynningsmiddel bestående av vann og spor av NH^ og C02 som har en temperatur på 231°C når den forlater desorberen. Deler av denne varmen frigjøres i bunnen av C02~ rektifiseringskolonnen 18. I alt uttømmes 72,227 kg/t væske fra desorberen slik at 25,914 kg/t vann, etter kjøling i kondenseren 27, uttømmes fra systemet, og dette desorbsjonsvannet kan f.eks. brukes for absorpsjon av NH^ og CO.,.

5,951 kg/t vaskevann føres til toppen av CO.,-rektif iseringskolonnen for å vaske ut det siste spor av NH^- Bunntemperaturen i C02-rektifiseringskolonnen 18 holdes på en temperatur på 18 0 C ved hjelp av damp. Temperaturen på toppen er 55°C. En gassblanding av lo,o61 kg/t unnviker fra toppen og inneholder, inter alia, 93,2% C02 og inneholder mindre enn 100 ppm NHj. lo4,311 kg/t av en løsning med temperatur på 180°C og bestående av 79,9 H20, 17,3% NH^ og 3,0% C02 føres fra bunnen av kolonnen 18 til desorberen 10. Sammensetningen av denne væsken ligger på den siden av grenselinjen som er rik på NH^. I denne desorberen befris løsningen praktisk talt for NH^ og C02 ved hjelp av damp, slik at 72,227 kg/t vann med bare spor av NH^ og C02 kan tømmes ut. På toppen av desorberen er temperaturen 185°C.

EKSEMPEL 2

I prosessen som er beskrevet i eksempel 1 ble forholdet mellom mengden av gassblanding fra desorberen som ble tilbakeført til NH^-og C02~ separasjonssonen henholdsvis variert. På denne måten erholdes resterende væske-faser i bunnen av CO,,-separas jonssonen med komposisjoner som lå på den side av grensen som var rik på

C02, på grenselinjen og henholdsvis på den siden som var rik på NH^.

Tabellen viser de relative energiforbruk avhengig av sammensetningen av den resterende væske-fase som tas ut fra CO2~separasjonssonen i forhold til grenselinjen. I alle tilfeller ble de samme resultater med hensyn til mengde og renhet av de for-skjellig erholdte komponenter tilstrebet. I hvert eksperiment er energiforbruket satt til 100% når ikke gass som inneholdt NH^ ble ført til CO^-separasjonssonen.

Med hensyn til "avstand fra grenselinjen" i ovenstående tabell betyr "-1" 1 vektprosent av C02 på den side av grenselinjen som er rik på ammoniakk!""0" betyr en resterende væske-fase med en sammensetning på grenselinjen^ og "+1" betyr 1 vektprosent CG^ på den side av grenselinjen som er rik på CO^, som resulterte av at ikke noe ammoniakk forelå i gass-fasen som ble ført inn i bunnen på ammoniakkseparasjonskolonnen.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for, separat gjenvinning av ammoniakk som er hovedsakelig fri for karbondioksyd og vann, og karbondioksyd som er hovedsakelig fri for ammoniakk og vann, fra en blanding i det vesentlige -inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vann hvor en ammoniakk-avgass i det vesentlige fri for karbondioksyd og vann fraskilles ved rektifisering i en ammoniakksepa-ras jonssone, og den gjenværende væskefase som inneholder ammoniakk, karbondioksyd og vann fjernes fra denne sone og innføres i en karbondioksydseparasjonssone^ en karbondioksydavgass i det vesentlige fri for ammoniakk og vann frasepareres ved rektifi sering i karbondioksydseparasjonssonen og den gjenværende væskefase som inneholder ammoniakk, karbondioksyd og vann fjernes fra denne sone og eventuelt en avgass inneholdende ammoniakk, karbondioksyd og vanndamp separeres fra en væskefase av desorpsjonsvann som i det vesentlige er fri for ammoniakk og karbondioksyd og i det minste en del av denne avgassen innføres i ammoniakkseparasjonssonen, karakterisert ved at i den del av karbon-dioksydseparas jonssonen fra hvilken den resterende væske-fase fjernes, innføres en ammoniakkholdig gassfase i en tilstrekkelig mengde til å gjøre den resterende væskefase som tas ut derfra karbondioksyd-fattig.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en del av den ammoniakk-, karbondioksyd- og vann-holdige avgass innføres i ammoniakkseparasjonssonen, og resten av avgassen innføres i karbondioksydseparasjonssonen som nevnte ammoniakkholdige gassfase.

3. Fremgangsmåte i følge krav 2 karakterisert Ved at 1 til 50% av gassblandingen føres til CC^-separasjonssonen.

4. Fremgangsmåte i følge krav 3, karakterisert ved at 5 til 40% av gassblandingen føres til CC^-separasjonssonen.