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Verfahren zur Aufarbeitung von rohem Ammoniakwasser
| Bei der Herstellung von Ammoniumsulfat |
| nach dem G#,p!sverfahren wird eine konzen- |
| trierte. Ammön#,umcarb:onatlö.sung mit gemah- |
| lenem Gips umgesetzt. Aus der schlammigen |
| Umsetzungsmasse wird durch Filtration der |
| Kalk abgetrennt und die Lösung eingedampft. |
| Dieses Verfahren ist ohne Schwierigkeiten |
| mit aus synthetischem Ammoniak - hergestell- |
| ter Ammonium,carb;onatlösümg durchzuführen. |
| Wird rohes Ammoniakwassier verwendet, |
| wie es z. B. als Gasivass;er bei der Verkokung |
| oder Verschwelung von Kohle oder auch bei |
| der Kohlehydrierung anfällt; `so stört neben |
| den organischen Verunreinägungon vor- allem |
| der Gehalt an Schwefelwasserstoff. Es ist' |
| nun bekannt, daß der Schwefelwasserstoff aus |
| dem rohen Ammoniäkwasser durch Begasen |
| mit Kohlensäure im Gegen- oder Gleichstrom |
| und mit oder ohne Anwendung von :erhöhtem |
| Druck aüsgetneh-ezi werden kann. Vorteilhaft |
| arbeitet man hierzu in einem mit Jüllkörpern ' |
| beschickten. Turm .im Gegensfiro.m, wobei die |
| Flüssigkeit durch'die |
| auf-idie' |
für die anschließende Umsetztmg mit Gips günstigste Temperatur von etwa 40 bis 6ö
gebracht wird; ein Wärmeüberschuß wird erforderlichenfalls durch Kühlen der Lösungabgeführt.
Auf diese Weise wird beispielsweise eine q.o bis 5o° warme Ammoniumcarbonatlö.sungerhalten,
die im Liter i5a bis i60 g Ammoniak und. i30 bis 150g Kohlendioxyd enthält. Der
ausgetriebene Schwefelwas,serstaf hat einen hohen Gehalt an Ammoniak, das der Umsetzung
mit Gips entzogen wird und bei einer Weiterverarbciltung des Schwefehvasserstaffes,
z. B. im Clausofen, zu Störungen führt. -Um- das Ammaniak nicht zeit Schwefelsäure
absorbieren zu müssen, kann man -es aus dem vom Austreiber kommenden Gas .durch
Waschen mit Wasser entfernen. Da: dieses Gas aber auch nach Kohlensäure enthält,
werden bei Verwendung von F1uI3-wasser, das in der Regel viel Kalk, z. B. etwa 14o
bis 300m9 Ca 0 im Liter, enthält, die Füllkörper des Wasserwaschturmes. und die
Leitungen durch:. ausgefällten Kalis verstopft.
Man muß daher enthärtetes
Wasser oder Kondenswasser verwenden, wodurch zusätzliche Kosten entstehen.
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Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile in einfacher Weise
dadurch vermeiden kann, daß man zur Auswaschung ,des Ammoniaks aus dem Abgas der
Entschwefe-Iung einen Teil des bei der Filtration des Kalkschlammes anfallenden
Waschwassers verwendest. Dieses enthält Ammoniumsulfat, freies Ammoniak und Kohlendioxyd,
aber nur etwa, 3o mg CaO im Liter.
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Wegen seines Ammonmum,sulfatgehaltes hat dieses Waschwasser nur ein
geringes Lösungsvermögen für Kohlensäure und Schwefelwasserstoff; sein Absorptionsvermögen
fürlos im Gas enthaltene Ammoniak kann noch wesentlich gesteigert werden, wenn das
freie Ammoniak in der Flüssigkeit durch eine gesonderte Vorbehandlung mit Kohlensäure
i!n Bicarbenat übergeführt wird. Überraschenderweise kann auf diese Weise der Ammoniakgehalt
des Gases auf o bis o,5g/m3 herabgesetzt werden; man braucht dann zur restlosen
Absorption des Ammoniaks nur noch sehr geringe Mengen Säure, z. B. Schwefelsäure,
die gleichzeitig auch etwa in den Gasen enthaltene Pyridinbasen aufnimmt, oder kann
auf eine Wäsche hiermit ganz verzichten.
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Um eine Verunreinigung, des Ammoniumsulfats durch organische Verbindungen,
wie Phenole, zu vermeiden, wird -das rohe Ammoniakwa.sser vor der Entschwefelung
zweckmäßig in an sich bekannter Weise mit adsorptiv wirkenden Stoffen, wie aktiver
Kohle, behandelt, wodurch die störenden Beimengungenentferut werden. Diese werden
dabei in konzentrierter Form erhalten, so daß z. B. Phenole leicht in reinem Zustand
gewonnen werden können.
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Enthält das bei der EntschGvefelung gebildete Abgas organische Verunremigaungen;
wie Kohlenwasserstoffe, so können diese ebenfalls durch eine Behandlung mit aktiver
Kohle o. dgl. entfernt werden.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung sei
im folgenden an Hand der beiliegenden Abbildungg beschrieben.
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Ammoniakwasser, das im Liier 155 bis 2309
Ammoniak (davon r50
bis 2i0 g als freies Ammoniak), 30 bss i80 g, vorzugsweise 50 bis
120g, Kohlendioxyd, 25 bis Sog, vorzugsweise 3o bis 40 g, Schwefelwasserstoff und
außerdem geringe Mengen von Cyan und organischen Verbindungen enthält, wird bei
i indem mittleren Teil der Entsichtvefeltu@gsko#!onn@e A eingeführt und im Geben.strorn
mit Kohlendioxyd behandelt, das durch die Leitung 2 kOInlIllt. Bei 3 fließt eine
Ammoniiumcarbonatlösung mit nur o,i bis i g Schi efelwasserstoff im Liter in, die
Leitung 7 ab. Sie wird in dem Behälter B mit Gipsmehl das bei 8 eingeführt t",ird,
verrührt. Das Umsetzungsgut wird beispielsweise auf einer bandartigen Filtervorrichtung
C aufgearbeitet. Bei i i sammelt siech eine konzentrierte Ammonsulfatlösung, die
meistens noch geringe Mengen Ammoniurncarbonat enthält und die auf festes Ammoniumsulfat
eingedampft wird. Der mit bei 12 zugeführtem Frischwasser von Sulfat befreite Kalkschlamm
wird bei 13 abgeführt. Von der Waschflüssigkeit geht ein Teil über die Leitungen
14 und 15 zurück auf die Filtervorrichtung; ein anderer Teil wird über die Leitung
16 dem Oberteil der Kolonne A bei 4 zugeführt und hier mit dem schwefehvasserstoffhaltigen
Gas in Berührung gebracht, das aus dem unteren Kolo@nnenit.eil entweicht; dabei
wird aus dem Gas das Ammoniak ausgewaschen. Nötigenfalls können die letzten Spuren
Ammoniak aus dem Gas in dem Waschei 5 mit Säure, z. B. Schwefelsäure, absorbiert
werden. Zur Erhöhung des Aufnahmevermögens der Waschflüssigkeit für Ammoniak und
zur Verminderung ihrer Aufnahmefähigkeit für Schwefelwasserstoff kann es vorteilhaft
sein, sie vorher im Turm 9 mit Kohlenoxyd zu behandeln, das rein oder durch inerte
Gase verdünnt sein kann. Es wird bei io zugegeben; bei I 0a strömt entweder nichtabsorbierte
Kohlensäure oder das die Kohlensäure begleitende inerte Gas, z. B. reiner Wasserstoff
im Falle der Verwendung wasserstoffhaltiger Kohlensäure von der Druckwasserreinigung
zum Abscheiden von Kohlendioxyd aus Gemischen von Kohlendioxyd und Wasserstoff,
ab. Im Unterteil der Kolonrne A erwärmt sich die Flüssigkeit durch die Einwirkung
eher Kohlensäure auf, das Ammoniak auf 5o bis 70° und darüber, wodurch das Austreiben
des Sch ivefelwasserstoffs ohne anderweitige Wärmezufuhr begünstigt wird. Da die
hier befindliche Flüssigkeit sich mit der aus dem Kolonnenoberteil kommenden Waschflüssigkeit
mischt, ergibt sich unmittelbar eine Ammoniumcarbonatlösung mit der für die nachfolgende
Um,setznuvg mit Gips vorteilhaften Temperatur von 4o bis 6o°. Ein Wärmeüberschuß
wird erforderlichenfalls abgeführt, indem man einen Teil der Flüssigkeit im Oberteil
der Kolonne unter Zwischenschaltung eines Kühlers 6 im Kreislauf pumpt.
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Mit einer Kolonne von etwa 80o mm Durchmesser und 22 m Höhe können
in der geschilderten Weise stündlich 5 bis i o m3 rohes Ammoniakwasser der oben
angegebenen Zusammensetzung auf eine Ammoniumcarbonatlösung mit o, i bis i,o g Schwefelwasserstoff
im Liter verarbeitet werden. Dabei benötigt mann stündlich o, 5 bis 2,5 m3
Waschflüssigkeit; der Kohlendioxydverbrauch ist von dem Gehalt des rohen Ammoniakwassers
an nichtgebundenem Ammoniak und an Kohlendioxyd abhängig
und beträgt
stündlich 3oo bis 95o ms (auf go%iges Kohlendioxyd bezogen). Der S-chwefelwassierstoffgehalt
im Abgas der Kolonne beträgt bei einem Gehalt des rohen Ammoniakwassers von 3o bis
409 Schwefelwasserstoff im Liter etwa 3o bis 5o Volumprozent und darüber.
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An Stelle des rohen Ammoniakwassers der Kokereien und Gaswerke können
in entsprechender Weise andere schwefelammoniumhaltige Lösungen verarbeitet werden.
Das Verfahren der Erfindung ist auch zum Austreiben. von Schwefelwasserstoff aus
verdünntem rohem Ammoniakwasser geeignet, doch ist bei einem niedrigen Gehalt an
nichtgebundenem Ammoniak die durch Unisetzung mit Kohlensäure entstehende Reaktionswärme
zur Durchführung des Entschwe:,e_una vorganges nicht ausreichend.. Daher muß in
diesem Falle Wäime als Dampf oder in anderer Form zugeführt werden, z. B. indem
Ammoniak als Gas oder konzentrierte Lösung in die Entschwefelungskolonmeeingeführt
wird. Dabei kann der Ammoniakgehalt . des verdünnten Rohwassers so weit gesteigert
werden, daß die @entschwefielte Ammoniumcarbonatlösung eine für die Umsetzung mit
Gips geeignete Konzentration aufweist.
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Man kann auch so vorgehen, daß das rohe Ammoniakwasser in der geschilderten
Weise entschwefelt und nur ein Teil der ablaufenden Ammoniumcarbonatlösung mit Gips
umgesetzt wird, während der andere Teil nach einer Behandlung in einem . in; Kokereien
üblichen Entsäurer mit Kalk .destilliert wird. Auch kann man einem Teil der Lösung
auf festes Ammoniumcarbonat verarbeiten. Zu diesem Zweck wird die Temperatur der
aus der Kolonne abfließenden Lösung auf 5o bis 6o° gehalten; ihre Konzentration
muß im Liter i So bis i 6o g Ammoniak und i 3o bis i 5o g Kohlendioxyd betragen.
Beim Abkühleneiner solchen Lösung auf 2o° und darunter fällt ein Gemiseh von Ammon,umcarbonat
und -bicarbonat aus, .das in bekannter Weise durch Dekantieren oder Filtrieren von
der Mutterlauge getrennt wird.
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Das Verfahren der Erfindung hat den technischen Vorteil, daß die Entschwefelung
bei einem Druck von 2 bis 5 m Wassersäule durchgeführt werden kann, wie er sich
bei der oben angegebenen Belastung eines Reaktionsturmes ohne weiteres einstellt.
Von Bedeutung ist auch, daß die freie Schwefelsäure für den Sä ttigerbetrieb auf
den Zechen durch die Schwefelsäure des Gipses ersetzt und gleichzeitig der Schwe'elwasserstoff
des rohen Ammonakwassers ineinfacher Weise in konzentrierter Form gewonnen werden
kann.