DE891686C

DE891686C - Process and device for the production of ammonium carbonate and bicarbonate by saturating ammonia water with carbonic acid

Info

Publication number: DE891686C
Application number: DEST514D
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Schmidt
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1943-07-29
Filing date: 1943-07-29
Publication date: 1953-10-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von .Ammoniumcarbonat und -bicarbonat durch Sättigung von Ammoniakwasser mit Kohlensäure Die Herstellung von Ammoniumcarbonat und -bicarbonat geschieht nach der üblichen Arbeitsweise durch Sättigung von Ammoniakwasser mittels gasförmig zugeführter Kohlensäure, wobei sich immer zunächst in der ersten Phase eine Lösung von Ammoniumcarbonat bildet, das dann in der zweiten Phase durch vollständige Bindung alles Ammoniaks mittels weiterer Zufuhr von Kohlensäure in Bicarbonat übergeht, das teilweise noch in Lösung bleiben kann, zum größeren Teil aber wegen seiner Schwerlöslichkeit in fester Form ausfällt. Dieses Herstellungsverfahren wird in der Regel mit allen seinen Teilvorgängen in einer einheitlichen Vorrichtung durchgeführt. Dabei «-eisen aber die beiden Phasen des Verfahrens bei ihrer Durchführung stark verschiedene Arbeitsbedingungen auf. In der ersten Phase, bis -zur Erzeugung von Ammoniumcarbonat, verläuft die Reaktion unter beträchtlicher Wärmeentwicklung leicht und glatt auch bei einer Temperaturerhöhung, und es entsteht eine Lösung, die man bequem frei von Salzausfällungen halten kann. Infolgedessen macht auch die in dieser Phase notwendige Wärmezufuhr durch mittelbare Kühlung keine Schwierigkeiten. In der zweiten Phase, der Überführung des Carbonats zu Bicarbonat, ist die Reaktion wegen größerer Trägheit schwieriger zu Ende zu führen, man muß daher auch die Temperatur ungeachtet der auch hier starken Wärmeentwicklung unter Vermeidung von stärkeren Temperaturerhöhungen in allen Teilen der Flüssigkeit möglichst niedrig, nahe bei gewöhnlicher Temperatur halten, was die Durchführung einer Kühlung erschwert. Dazu kommt, daß das Erzeugnis, das Bicarbonat, in fester Form ausfällt und daß daher auf die Vermeidung von störenden Salzansätzen, besonders an den Wärmeaustauschflächen der Kühlvorrichtung, geachtet werden muß.Method and device for the production of .Ammoniumcarbonat und -bicarbonate by saturating ammonia water with carbonic acid The manufacture of Ammonium carbonate and bicarbonate are carried out according to the usual procedure Saturation of ammonia water by means of carbon dioxide supplied in gaseous form, whereby always forms a solution of ammonium carbonate in the first phase, which then in the second phase through complete binding of all ammonia by means of further The addition of carbonic acid turns into bicarbonate, some of which still remain in solution can, but mostly precipitates in solid form because of its poor solubility. This manufacturing process is usually carried out with all of its sub-processes in a uniform device carried out. At the same time, however, the two phases are ironed out of the procedure in their implementation on very different working conditions. In the first phase, up to the generation of ammonium carbonate, the reaction proceeds with considerable heat development easily and smoothly even with a temperature increase, and a solution is created that can be conveniently kept free of salt precipitates. As a result, the heat supply required in this phase is also made indirectly Cooling no trouble. In the second phase, the transfer of the carbonate to bicarbonate, the reaction is more difficult to complete because of the greater inertia, one must therefore also the temperature regardless of the strong heat development here too while avoiding stronger ones Temperature increases in all parts the liquid as low as possible, close to ordinary temperature, what making it difficult to carry out cooling. In addition, the product, the bicarbonate, precipitates in solid form and that, therefore, the avoidance of disruptive salt deposits, particular attention must be paid to the heat exchange surfaces of the cooling device.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht in den beiden Phasen seines Ablaufs ein leichtes und günstiges Anpassen an die geschilderten verschiedenartigen Arbeitsbedingungen und damit einen glatten und störungsfreien Verlauf, insbesondere unter wechselnd großen Durchsatzleistungen, und schafft damit beträchtliche Vorteile für den Betrieb und die Ausnutzung der dazu dienenden Vorrichtungen. Bei dem Verfahren wird das Ausgangsammoniakwasser hintereinander durch eine Absorptionskolonne und ein Sättigungsgefäß, die auch im Gasweg für eine der Flüssigkeit entgegengesetzt laufende Stromrichtung zusammenhängen und beide mit Einrichtungen zur Kühlung der Flüssigkeit ausgestattet sind, geleitet, und es wird gasförmige frische Kohlensäure sowohl der Kolonne als auch dem Sättiger in zwei Einzelmengen unter solcher Regelung derselben zugeführt, daß in der Kolonne eine wäßrige Lösung von wesentlich Ammoniumcarbonat, die gegebenenfalls auch teilweise beschränkte Mengen von Bicarbonat enthalten kann, und im Sättigungsgefäß durch vollständige Sättigung der Lösung festes Bicarbonat erzeugt wird. Dabei können außerdem die kohlensäurehaltigen Abgase des Sättigungsgefäßes im Kreislauf erneut durch seine Verteilvorrichtung mit der Sättigungsflüssigkeit in Austausch gebracht werden.The method of the invention enables its in both phases Process an easy and inexpensive adaptation to the various described Working conditions and thus a smooth and trouble-free course, in particular with alternating high throughput rates, and thus creates considerable advantages for the operation and utilization of the devices used for this purpose. In the process the starting ammonia water is successively passed through an absorption column and a saturation vessel, which is also opposite in the gas path for one of the liquid current direction of current and both with devices for cooling the Liquid are equipped, passed, and it becomes gaseous fresh carbonic acid both the column and the saturator in two separate quantities under such control the same fed that in the column an aqueous solution of essentially ammonium carbonate, which may also contain partially limited amounts of bicarbonate, and solid bicarbonate in the saturation vessel through complete saturation of the solution is produced. The carbonated exhaust gases from the saturation vessel can also be used in the circuit again through its distribution device with the saturation liquid be exchanged.

Bei der vorgeschilderten erfindungsgemäßen Verwendung der zwei verschiedenen, hintereinandergeschalteten .Absorptionsvorrichtungen wird, wenn man sie beispielsweise mit der höchstmöglichen Durchsatzleistung belastet, durch das Sättigungsgefäß im allgemeinen, wegen der daselbst schwieriger verlaufenden Absorption, eine größere Kohlensäuremenge als theoretisch für den hierin ablaufenden Teil der Absättigung notwendig ist, hindurchgeleitet werden müssen, so daß also eine größere Einzelmenge frischer Kohlensäure in den Sättiger, eine kleinere in die Absorptionskolonne einzuleiten sein wird, während der für diese Kolonne darüber hinaus benötigte Rest an Kohlensäure durch den aus dem Sättiger in sie herübergeführten Überschuß an Kohlensäure gedeckt wird. Bei einer -geringeren Durchsatzleistung wird man aber damit zu rechnen haben, daß -bei einer Verteilung der Einzelmengen in einem Verhältnis, das dem Falle der größten Durchsatzleistung gleichbliebe, im Sättigungsgefäß ein größerer Teilumfang der gesamten Reaktion und demnach in der Kolonne ein entsprechend kleinerer Teilumfang zustande gebracht würde, weil das Sättigungsgefäß für diese schwächere Durchsatzleistung unnötig groß wäre. Eine solche Verschiebung in den Teilumfängen der Reaktion für die beiden Phasen würde zum mindesten die Kühlung der Flüssigkeit im Sättigungsgefäß erschweren, aber mit der nebenhergehenden Entlastung der Absorptionskolonne keinen Vorteil schaffen, weil sowohl der Reaktionsverlauf als auch die Flüssigkeitskühlung in derselben keinen Schwierigkeiten begegnet. Dadurch nun, daß die beiden Einzelmengen der in die Kolonne und in das Sättigungsgefäß einzuleitenden frischen Kohlensäure beliebig untereinander geregelt werden können, ist es möglich, jeder der beiden Absorptionsvorrichtungen denjenigen Verfahrensumfang aufzuzwingen, der eben gerade auf das bestimmte,. in jeder derselben gewünschte Erzeugnis führt. Diese weitgehende Veränderungs- und Anpassungsmöglichkeit im Betrieb ist besonders wertvoll dann, wenn die Zusammensetzung und Konzentration des Ausgangsammoniakwassers an Ammoniak wie auch an Kohlensäure schwankt. Man kann zum Beispiel bei einer verhältnismäßig schwachen Ammoniakkonzentration, weil dann verhältnismäßig viel Lösungswasser für die entstehenden Salze verfügbar ist, in der ersten Vorrichtung, der Absorptionskolonne, durch entsprechende Zufuhr von Kohlensäure noch etwas weiter als bis zur Ammoniumcarbonaterzeugung, d.h. bis zur Miterzeugung einer beschränkten Menge von Bicarbonat gehen; weil dann auch dieses noch in Lösung gehalten werden kann; hierdurch wird aber die Verfahrensdurchführung der zweiten Phase, die vollständige Sättigung zu Bicarbonat im Sättigungsgefäß, die an sich schwieriger abläuft, in vorteilhafter Weise entlastet und dadurch vergünstigt.In the above-mentioned use according to the invention of the two different absorption devices connected in series, if they are loaded, for example, with the highest possible throughput, a larger amount of carbonic acid than is theoretically necessary for the part of the saturation occurring therein due to the saturation vessel in general, because of the more difficult absorption there must be passed through, so that a larger individual amount of fresh carbonic acid will have to be introduced into the saturator and a smaller amount into the absorption column, while the remaining carbon dioxide required for this column is covered by the excess carbon dioxide carried over from the saturator into it will. In the case of a lower throughput, however, one must reckon with the fact that , with a distribution of the individual quantities in a ratio that would remain the same in the case of the highest throughput, a larger partial volume of the entire reaction occurs in the saturation vessel and therefore a correspondingly smaller partial volume in the column would be brought because the saturation vessel would be unnecessarily large for this lower throughput. Such a shift in the partial scope of the reaction for the two phases would at least make the cooling of the liquid in the saturation vessel more difficult, but would not create an advantage with the accompanying relief of the absorption column, because neither the course of the reaction nor the liquid cooling encountered any difficulties in the same. Because the two individual quantities of the fresh carbon dioxide to be introduced into the column and into the saturation vessel can be regulated with one another as desired, it is possible to force each of the two absorption devices to the extent of the process which is precisely based on the specific. results in each of the same desired product. This extensive possibility of change and adaptation during operation is particularly valuable when the composition and concentration of the ammonia and carbonic acid in the initial ammonia water fluctuates. For example, if the ammonia concentration is relatively weak, because then a relatively large amount of water of solution is available for the salts formed, in the first device, the absorption column, by adding carbonic acid, a little further than up to the production of ammonium carbonate, i.e. up to the co-production of a limited amount go from bicarbonate; because then this too can still be kept in solution; However, this advantageously relieves the burden on carrying out the process of the second phase, the complete saturation with bicarbonate in the saturation vessel, which is more difficult in itself.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß der vom Ausgangswasser mit hereingetragene Schwefelwasserstoff vollständig an nur einer Stelle, nämlich am Gasabgang der Absorptionskolonne und hier in hoher Konzentration infolge des Umstands, daß diese Kolonne wegen der leichten Durchführbarkeit der Absorption in ihr keinen nennenswerten Überschuß an durchgeleiteter Kohlensäure benötigt, abgeführt wird.Another advantage of the process is that that of the output water with brought in hydrogen sulfide completely in only one place, namely at the gas outlet of the absorption column and here in high concentration due to the The fact that this column because of the ease with which the absorption can be carried out in you do not need any appreciable excess of carbon dioxide passed through will.

Eine beispielsweise Ausführung des Verfahrens der Erfindung und eine dafür geeignete Vorrichtung werden durch die Zeichnung in einer schematischen Aufrißansicht, teilweise im senkrechten Schnitt, dargestellt.An example embodiment of the method of the invention and a Suitable devices are shown in the drawing in a schematic elevation view, partly in vertical section, shown.

Die Hauptteile der Gesamtvorrichtung sind erfindungsgemäß eine Absorptionskolonne i mit beispielsweise sechzehn. Böden, die als Glockenböden, Siebböden oder Böden mit anderen Verteilelementen, etwa Füllwerksschichten, Rieselungseinbauten od. dgl. ausgebildet sein können, und ein Sättigungsgefäß a, beide mit zugehörigen Flüssigkeitskühlern 3 und 4. Das Sättigungsgefäß enthält die über den größeren Höhenteil seines Innenraums aufgestaute Sättigungsflüssigkeit 5. Die beiden Vorrichtungen i und 2 sind für den Flüssigkeitsweg durch das Rohr 6, das mit dem unteren Ende ein Stück weit in die Sättigungsflüssigkeit 5 eintaucht, und für den Gasweg, der in einer zur Flüssigkeit entgegengesetzten Stromrichtung geht, durch das Rohr 7 miteinander verbunden. Die Kolonne z besitzt am obersten Boden das Zufuhrrohr 8 für das als Ausgangsstoff dienende Ammoniakwasser und an der Spitze das Abgangsrohr 9 für Restgase. Der stehende Röhrenkühler 3 ist, um ihm zu kühlende Absorptionsflüssigkeit zuzuführen, durch die Rohrleitung io an einen im mittleren Höhenteil der Kolonne befindlichen Boden angeschlossen, während die in ihm gekühlte Flüssigkeit durch die Rohrleitung ii von einer Förderpumpe 12 über die Steigleitung 13 nach dem Abgangsboden der Kolonne zurückgeführt wird. Der Kühler 4, der ebenfalls als stehender Röhrenkühler ausgebildet ist, steht an seinem unteren Ende durch die Rohrleitungen 15 und 16, zwischen welche die Förderpumpe 17 geschaltet ist, mit dem unteren Teil und an seinem oberen Ende durch die Rohrleitung 18 mit dem oberen Teil des Sättigers nahe der Oberfläche der Sättigungsflüssigkeit 5 in Verbindung. Die Pumpensaugleitung 15 kann, statt an das Sättigungsgefäß selbst, noch zweckmäßiger an die Rücklaufleitung angeschlossen werden, welche die aus dem Sättiger mit dem fertigen Salz herausgehobene Lauge aus dem nicht mitgezeichneten Salzsammelgefäß zurückbringt. In beiden Kühlern 3 und 4, die mit zugeführtem Kaltwasser als Kühlflüssigkeit beschickt werden, wird durch die zugehörigen Förderpumpen ein Umlauf der Absorptionsflüssigkeit zur Rückkühlung bzw. Kühlhaltung derselben in der Art, wie es die Zeichnung angibt, durchgeführt. Im unteren Teil des Sättigers 2 befindet sich die Gasverteilvorrichtung i9, die etwa, wie in der Zeichnung dargestellt, ein glockenartiger geschlossener Körper mit einer oberen kegel- oder pyramidenförmigen Begrenzung aus gasdurchlässigen, siebartigen oder porösen Platten, zum Beispiel sogenannten Fritten, versehen sein kann und das am Sättigungsgefäß befestigte Gaszuleitungsrohr 2o besitzt, welches an die Druckleitung 21 einer Förder- und Umlaufpumpe 22 angeschlossen ist. Die Saugleitung 23 dieser Pumpe steht mit dem über der Sättigungsflüssigkeit liegenden Gasraum 24 im oberen Teil des Sättigungsgefäßes 2 in Verbindung. In die Pumpensaugleitung 23 mündet die mit dem Regelventil 25 ausgestattete#Rohrleitung 26 ein, welche von der Zufuhrleitung 27 für frische Kohlensäure abzweigt. Eine zweite, von derselben Zufuhrleitung 27 abzweigende Rohrleitung 28 mit dem Regelventil 29 ist an das Verbindungsrohr 7 zwischen dem Sättiger 2 und der Kolonne i angeschlossen. Die Zufuhrleitung 27 empfängt frische, für den Betrieb beider Vorrichtungen i und 2 benötigte Kohlensäure aus einem unter geeignetem Druck stehenden Speicherbehälter. Zur Entfernung des im Bodenteil des Sättigungsgefäßes 2 angesammelten festen Salzes dient die Salzhebevorrichtung 30, etwa ein üblicher Dampfejektor, der das Salz durch die anschließende Heberohrleitung 31 aus dem Sättiger heraus in die üblichen Vorrichtungen zu seiner Abscheidung usw. befördert.According to the invention, the main parts of the overall device are an absorption column i for example sixteen. Trays that are called bubble trays, sieve trays or trays with other distribution elements, such as filling layers, trickling installations or the like. can be formed, and a saturation vessel a, both with associated liquid coolers 3 and 4. The saturation vessel contains the greater part of the height of its interior accumulated saturation liquid 5. The two devices i and 2 are for the Fluid path through the tube 6, which with the lower end a little way into the Saturation liquid 5 is immersed, and for the gas path in a to the liquid goes opposite flow direction, connected by the pipe 7 with each other. the Column z has the feed pipe 8 for the starting material at the top floor Ammonia water and at the top the outlet pipe 9 for residual gases. The standing tube cooler 3 is to supply it to be cooled absorption liquid through the pipeline io connected to a tray located in the middle part of the height of the column, while those in him cooled liquid through the pipeline ii from a feed pump 12 via the riser 13 to the outlet tray of the column is returned. The cooler 4, which is also designed as a vertical tube cooler is, stands at its lower end through the pipes 15 and 16, between which the feed pump 17 is connected, with the lower part and at its upper end through conduit 18 to the top of the saturator near the surface of the Saturation liquid 5 in connection. The pump suction line 15 can, instead of the The saturation vessel itself can be connected to the return line, even more expediently, which the lye lifted out of the saturator with the finished salt does not brings back the marked salt collecting vessel. In both coolers 3 and 4 that come with supplied cold water are charged as cooling liquid, is through the associated Feed pumps a circulation of the absorption liquid for re-cooling or keeping it cool the same carried out in the manner as indicated in the drawing. In the lower part of the saturator 2 is the gas distribution device i9, which is about, as in the Drawing shown, a bell-like closed body with an upper conical or pyramidal boundary made of gas-permeable, sieve-like or porous plates, for example so-called frits, can be provided and that on Has saturation vessel attached gas supply pipe 2o, which is attached to the pressure line 21 of a feed and circulation pump 22 is connected. The suction line 23 of this The pump and the gas space 24 above the saturation liquid are in the upper part Part of the saturation vessel 2 in connection. In the pump suction line 23 opens the a pipeline 26 equipped with the control valve 25, which from the supply line 27 branches off for fresh carbon dioxide. A second, from the same supply line 27 The branching pipe 28 with the control valve 29 is connected to the connecting pipe 7 between the saturator 2 and the column i connected. The supply line 27 receives fresh, for the operation of both devices i and 2 required carbon dioxide from one under suitable pressure storage tank. To remove the in the bottom part of the Saturation vessel 2 of accumulated solid salt is used by the salt lifting device 30, a normal steam ejector, for example, which draws the salt through the adjoining siphon pipe 31 out of the saturator into the usual devices for its separation, etc. promoted.

An Stelle der gezeichneten Gasverteilvorrichtung ig können beliebige andere geeignete, auch mechanisch angetriebene Vorrichtungen angewendet werden, besonders vorteilhaft zum Beispiel eine Rührvorrichtung etwa mit einer senkrechten Drehachse, mit welcher aus dem oberen Teil des Sättigungsgefäßes zugleich Sättigungsflüssigkeit und Gas ständig eingezogen und im unteren Teil unter starker Durchmischung in die Flüssigkeitsmasse wieder ausgestoßen werden.Instead of the drawn gas distribution device ig, any other suitable, also mechanically driven devices are used, particularly advantageous, for example, a stirring device with approximately a vertical one Axis of rotation, with which the saturation liquid from the upper part of the saturation vessel at the same time and gas is constantly drawn in and in the lower part with strong mixing into the Liquid mass are expelled again.

An Stelle der für die Flüssigkeitskühler 3 und 4 in den Zeichnungen angegebenen Bauart als stehende Röhrenkühler können beliebige andere geeignete Kühlerbauarten Anwendung finden. Besonders vorteilhaft und wirksam sind hier die neuzeitlichen Spiralkühler, bei denen durch zwei spiralförmig ineinandergewickelte zylindrische Platten zwei enge Spiralkanäle mit umfangreichen Wärmeaustauschflächen für die beiden Flüssigkeiten gebildet und die meistens im Gegenstrom betrieben werden.Instead of the one for the liquid cooler 3 and 4 in the drawings specified design as vertical tube cooler can be any other suitable cooler designs Find application. The modern ones are particularly advantageous and effective here Spiral cooler, in which by two spirally wound cylindrical Plates two narrow spiral channels with extensive heat exchange surfaces for the two Liquids are formed and are mostly operated in countercurrent.

Beim Betriebe der beschriebenen Vorrichtung wird das zur Verarbeitung gelangende Ammoniakwasser, etwa ein durch Destillation von rohem Ammoniakwaschwasser erhaltenes mittelstarkes Ammoniakwasser mit einem gewissen Gehalt an Kohlensäure und Schwefelwasserstoff, durch die Rohrleitung 8 stetig auf die Absorptionskolonne i gegeben, in derselben durch die ihr am unteren Teil zugeführte Kohlensäure in eine Lösung wesentlich von Ammoniumcarbonat, gegebenenfalls teilweise auch Bicarbonat, übergeführt, und 'diese Lösung tritt durch die Verbindungsrohrleitung 6 in die Sättigungsflüssigkeit 5 des Sättigers 2 über: Hierin erfolgt durch weitere Zufuhr von Kohlensäure mittels der Verteilervorrichtung ig die vollständige Absättigung der Lösung bis zu Bicarbonat. Dabei wird zur Verbesserung der Absorptionswirkung im Sättigungsgefäß 2 ein Umlauf von kohlensäurehaltigem Gas mittels der Pumpe 22 durch die Rohrleitungen 23 und 21 aufrechterhalten. Zugleich wird durch die Umlaufkühler 3 und .4 die in den Vorrichtungen i und 2 auftretende Reaktionswärme an das durchgeleitete Kühlwasser übergeführt und dadurch für eine genügend niedrige Temperatur der erzeugten Lösungen gesorgt. In der Absorptionskolonne i darf die Endtemperatur derselben etwas höher als gewöhnliche Temperatur liegen, was das Rückkühlen erleichtert, während man im Sättigungsgefäß 2 am vorteilhaftesten eine der gewöhnlichen Temperatur nahekommende Temperatur der Flüssigkeit aufrechterhält. Gemäß der Erfindung wird die aus der Zufuhrrohrleitung 27 herkommende frische Kohlensäure, die zweckmäßig möglichst hoch konzentriert ist, aber auch schwächere Konzentrationen haben darf, mittels der den beiden Vorrichtungen i und 2 einzeln zugeordneten Zufuhrrohrleitungen 28 und 26 in solchen passend geregelten Einzelmengen zugeführt, daß in der Kolonne i die Sättigung der Ausgangsflüssigkeit bis zu einer wäßrigen Lösung von wesentlich Ammoniumcarbonat, gegebenenfalls auch teilweise Bicarbonat, und im Sättigungsgefäß 3 die vollständige Sättigung dieser Lösung bis zu festem Bicarbonat herbeigeführt wird. Wenn dies beispielsweise für eine bestimmte Betriebsbelastung der Vorrichtung zustande gebracht ist und eine etwas schwächere Betriebsbelastung, etwa durch Zufuhr einer kleineren Menge von Ausgangsammoniakwasser oder eines solchen von schwächerer Konzentration an Ammoniak, durchgeführt werden soll, so empfiehlt es sich, durch eine andere verhältnismäßige Einstellung der Zufuhren an frischer Kohlensäure durch die Rohrleitungen 28 und 26 die Wirksamkeit des Sättigers 2 zu mindern, damit nicht in ihm auch ein Teil der für die Kolonne i vorgesehenen Sättigung vor sich geht, und dementsprechend die Wirksamkeit der Kolonne i relativ zu verstärken. Für die Regelung der Wirkungsstärke des Sättigers 2 ist überdies die Größeneinstellung des Gasumlaufs durch die Pumpe 22 ein weiteres geeignetes Mittel. Bei richtig geführtem Betrieb fällt der größte Teil der Erzeugung an Ammoniumbicarbonat als festes Salz im unteren Teil des Sättigungsgefäßes 2 an und wird durch die Salzhebevorrichtung 3o herausgeschafft, um abgeschieden, geschleudert und getrocknet zu werden. Der im Betriebe ständig anfallende Überschuß an Mutterlauge des Sättigers 2, der aus dem Wassergehalt des eingesetzten Ausgangsammöniakwassers herrührt, wird ebenfalls durch die Salzhebevorrichtung 3o herausgeschafft. Der mit diesem Ausgangswasser in den Betrieb hineingebrachte Schwefelwasserstoff, der darin in Form von Ammoniumsulfiden enthalten ist, wird durch die Einwirkung der zugeführten Kohlensäure vollständig ausgetrieben und erscheint an dem Gasabgang 9 der Kolonne i als ein an H2 S verhältnismäßig hoch konzentriertes Gasgamisch, das zum Beispiel für die Überführung in Schwefel mittels eines Claus-Ofens vorzüglich geeignet ist.When operating the device described, this becomes processing ammonia water that arrives, for example one obtained by distilling raw ammonia washing water obtained medium strength ammonia water with a certain content of carbonic acid and hydrogen sulfide, through the pipe 8 steadily to the absorption column i given, in the same by the carbonic acid supplied to it at the lower part in a solution essentially of ammonium carbonate, possibly partially also bicarbonate, transferred, and 'this solution passes through the connecting pipe 6 into the saturation liquid 5 of the saturator 2 via: This takes place by means of further supply of carbonic acid the distribution device ig the complete saturation of the solution to bicarbonate. To improve the absorption effect in the saturation vessel 2, one cycle is used of carbonated gas by means of the pump 22 through the pipes 23 and 21 maintained. At the same time, the circulation cooler 3 and .4 in the devices i and 2 occurring heat of reaction transferred to the passed cooling water and thereby ensured a sufficiently low temperature of the solutions produced. In the absorption column i, the end temperature of the same may be somewhat higher than usual Temperature, which facilitates re-cooling while you are in the saturation vessel 2 is most advantageously a temperature that is close to the usual temperature Maintains fluid. According to the invention, from the supply pipeline 27 fresh carbon dioxide coming from, which is expediently as highly concentrated as possible, but may also have weaker concentrations by means of the two devices i and 2 individually assigned supply pipes 28 and 26 in such suitably regulated Individual quantities supplied that in the column i the saturation of the starting liquid up to an aqueous solution of essentially ammonium carbonate, possibly also partially bicarbonate, and in the saturation vessel 3 the complete saturation of this Solution until solid bicarbonate is brought about. For example, if this is for a certain operational load of the device is brought about and a somewhat weaker operational load, for example by adding a smaller amount of Starting ammonia water or one with a weaker concentration of ammonia, should be carried out, it is advisable to use another proportionate one Adjustment of the supplies of fresh carbon dioxide through the pipes 28 and 26 to reduce the effectiveness of the saturator 2, so not part of it the saturation provided for the column i takes place, and accordingly to increase the effectiveness of the column i relative. For regulating the potency of the saturator 2 is also the size setting of the gas circulation through the pump 22 another suitable means. If the business is properly managed, the greatest falls part of Production of ammonium bicarbonate as a solid salt in the lower Part of the saturation vessel 2 and is removed by the salt lifting device 3o, to be separated, spun and dried. The one in the company all the time Accruing excess of mother liquor of the saturator 2, from the water content of the The ammonia water used is also used by the salt lifting device 3o carried out. The one brought into the plant with this output water Hydrogen sulfide, which is contained in it in the form of ammonium sulfides, is completely expelled by the action of the supplied carbonic acid and appears at the gas outlet 9 of the column i as a relatively highly concentrated H2 S Gas mixture, for example for the conversion into sulfur by means of a Claus furnace is excellently suited.

Die in der Zeichnung ang-,nommene Stellung der Kolonne und des Sättigers zueinander, d. h. die erstere über letzterem aufgebaut, ist für die Vorrichtung nicht wesentlich. Beide können versetzt zueinander auch die Kolonne um so viel tiefer stehen, daß ein Hochfördern der in ihr erzeugten Lösung mittels einer Pumpe in den Sättiger hinein vorzusehen ist, was wegen des völlig gelösten Zustands ihres Erzeugnisses bedenkenfrei ist.The position of the column and the saturator assumed in the drawing to each other, d. H. the former, built on top of the latter, is for the device not essential. Both can be offset to one another and the column can be so much deeper stand that a pumping up of the solution generated in it by means of a pump in the It is necessary to provide saturators in it, because of the completely dissolved state of their product is safe.

Ausführungsbeispiele z. Zum Einsatz gelangen stündlich io t verdichtetes Ammonial;wasser mit einem Gehalt an NH3 von 16 Gewichtsprozent, CO, von 12 Gewichtsprozent und H. S von 3 Gewichtsprozent. Dieses Ammoniakwasser benötigt zur Sättigung bis zu Ammoniumcarbonat insgesamt, d. h. für alles N H., 207o kg/h C 0z (davon sind i2oo kg im Starkwasser schon vorhanden), bis zu Ammoniumbicarbonat weitere 207o kg/h CO,. Zur Verwendung gelangt Kohlensäure mit 96 Gewichtsprozent C02; demgemäß sind die entsprechenden benötigten Mengen an diesem Kohlensäuregemisch 905 kg/h bzw. 216o kg/h.Embodiments z. Every hour, 10 tons of compressed ammonium water with a content of NH3 of 16 percent by weight, CO of 12 percent by weight and H. S of 3 percent by weight are used. This ammonia water requires up to ammonium carbonate in total for saturation, ie for everything NH, 207o kg / h C 0z (of which i2oo kg are already present in the strong water), up to ammonium bicarbonate a further 207o kg / h CO. Carbon dioxide with 96 percent by weight of CO 2 is used; accordingly, the corresponding required quantities of this carbonic acid mixture are 905 kg / h and 216o kg / h, respectively.

Dem Sättiger 2 wird nun, weil in ihm die Absättigung schwierig verläuft, eine größere als die nach vorstehendem auf ihn entfallende Kohlensäuremenge, nämlich 250o kg/h des zur Verwendung gelangenden Kohlensäuregemischs durch die Rbhrleitung 26 zugeführt, so daß also aus der Gasabgangsleitung 7 an seiner Decke 340 kg/h des frisch zugeführten Kohlensäuregemischs entweichen und in die Kolonne i übergehen. Außerdem wird im Sättiget 2 ein Umlauf von Sättigungsgas aufrechterhalten, dessen Volumen etwa zwei Drittel des hier frisch zugeführten Kohlensäuregemischs ausmacht. Die Kolonne i erhält durch die Zufuhrrohrleitung 28 den Rest des insgesamt benötigten Kohlensäuregemischs, nämlich 565 kg/h. Diese Zufuhr zusammen mit dem erwähnten durch die Rohrleitung 7 übergehenden Gasrest von 340 kg/h ergibt dann die der Kolonne i insgesamt zukommende, oben vorgerechnete Menge an Kohlensäuregemisch von 905 kg/h.The saturator 2 is now, because the saturation is difficult in it, a larger amount of carbonic acid than the above allotted to him, namely 250o kg / h of the carbonic acid mixture to be used through the Rbhrleitung 26, so that so that from the gas outlet line 7 at his Ceiling 340 kg / h of the freshly supplied carbonic acid mixture escape and pass into column i. In addition, a circulation of saturation gas is maintained in the saturation 2, the volume of which makes up about two thirds of the carbon dioxide mixture freshly supplied here. The column i receives the remainder of the total carbonic acid mixture required through the feed pipe 28, namely 565 kg / h. This feed, together with the gas residue of 340 kg / h that passes over through the pipe 7, then gives the total amount of carbonic acid mixture of 905 kg / h that is supplied to the column i and calculated above.

In der Kolonne i erwärmt sich die Lösung auf ihrem Wege bis zur Kühlereingangsrohrleitung io von 25' C auf etwa 50' C und wird im Kühler 3 bis auf 2o' C rückgekühlt. Beim Ablauf 6 der Kolonne beträgt die Temperatur der Lösung 32' C. Im Sättiger 2 wird mittels eines entsprechend großen Flüssigkeitsumlaufs durch den Kühler 4 die Schwankung der Flüssigkeitstemperatur in einem Bereich von wenigen Graden oberhalb der gewöhnlichen Temperatur gehalten.In column i, the solution is heated on its way to the cooler inlet pipeline io from 25 ° C to about 50 ° C and is cooled back in the cooler 3 to 20 ° C. At the Outlet 6 of the column, the temperature of the solution is 32 ° C. In the saturator 2 is the fluctuation by means of a correspondingly large liquid circulation through the cooler 4 the liquid temperature in a range a few degrees above ordinary Temperature held.

Bei dem vorbeschriebenen Betrieb wird in der Kolonne i eine Lösung von rund 4500 kg/h reinem Ammoniumcarbonat und im Sättiger 2 als Enderzeugnis rund 7¢0o kg/h Bicarbonat erzeugt: Von diesem letzteren fallen etwa zwei Drittel bis drei Viertel in Form von festem Salz aus; während das restliche Drittel od. dgl. in Form von überschüssiger Mutterlauge aus dem Sättiger 2 herauszuschaffen ist. Zweckmäßig wird diese Mutterlauga in das schwache Ammoniakrohwasser übergeführt und mit diesem erneut zu verdichtetemAmmoniakwasser aufgearbeitet, das später zum Einsatz in das Verfahren gelangt.In the operation described above, a solution is found in column i of around 4500 kg / h of pure ammonium carbonate and around in the saturator 2 as the end product 7 ¢ 0o kg / h bicarbonate produced: of the latter, about two thirds fall to three quarters in the form of solid salt; while the remaining third or the like. is to be removed from the saturator 2 in the form of excess mother liquor. This mother liquor is expediently converted into the weak ammonia raw water and processed with this again to condensed ammonia water, which is later used for Used in the process.

Die mit dem Ausgangswasser in das Verfahren hineingelangten 30o kg/h Schwefelwasserstoff werden aus der Kolonne i als ein Gasgemisch mit etwa 6o bis 65 Gewichtsprozent 1-1"S herausgeführt.The 30o kg / h that got into the process with the output water Hydrogen sulfide are from column i as a gas mixture with about 6o to 65 weight percent 1-1 "S led out.

2. Zum Einsatz gelangen stündlich ebenfalls, wie im Beispiel i, io t Ammoniakwasser, aber von schwächerer Konzentration, nämlich mit einem Gehalt an NH3 von io Gewichtsprozent, C02 von 6 Gewichtsprozent und H, S von 2 Gewichtsprozent. Dieses Ammoniakwasser benötigt zur vollständigen Sättigung seines ganzen Ammoniaks- bis zu Ammoniumbicarbonat insgesamt 259o kg/h C02, wovon 60o kg CO., im Einsatzwasser schon vorhanden sind. Tatsächlich sind also zusätzlich erforderlich = 2075kg/h eines Kohlensäuregemischs mit 96 Gewichtsprozent C 0z.2. Every hour, as in example, io t ammonia water are used, but with a lower concentration, namely with an NH3 content of 10 percent by weight, CO 2 of 6 percent by weight and H, S of 2 percent by weight. This ammonia water requires a total of 259o kg / h of C02 to completely saturate all of its ammonia to ammonium bicarbonate, of which 60o kg of CO. Are already present in the water used. In fact, they are also required = 2075kg / h of a carbonic acid mixture with 96 percent by weight of C 0z.

In diesem Beispiel wird die verhältnismäßige Zufuhr an solchem Kohlensäuregemisch für den Sättiger 2 gegenüber obigem Beispiel = nennenswert verkleinert, nämlich auf den Betrag von i2oo kg/h, und die Zufuhr an restlichem Kohlensäuregemisch für die Kolonne i verhältnismäßig vergrößert, nämlich auf 875 kg/h festgesetzt. Außerdem wird im Sättiger ein Umlauf an Sättigungsgas aufrechterhalten, dessen Volumen etwa die Hälfte des hier frisch zugeführten Kohlensäuregemischs ausmacht.In this example the proportionate supply of such a carbonic acid mixture for the saturator 2 compared to the above example = significantly reduced, namely to the amount of 1200 kg / h, and the supply of the remaining carbon dioxide mixture for the column i increased relatively, namely fixed at 875 kg / h. aside from that a circulation of saturation gas is maintained in the saturator, the volume of which is approximately makes up half of the carbon dioxide mixture freshly added here.

Bei den vorbesagten Betriebsbedingungen wird in der Kolonne i eine Lösung mit 23 Gewichtsprozent Ammoniumcarbonat erhalten, in der daneben 5,3 Gewichtsprozent Ammoniumbicarbonat, ebenfalls gelöst, vorhanden sind. Im Sättiger 2 wird als Enderzeugnis 465o kg/h Ammoniumbicarbonat erhalten, von dem ein kleinerer Teil als im Beispiel i, nämlich etwa 6o °; o, als festes Salz ausfallen und etwa 40 °/o als Mutterlauge überschüssig bleiben und herausgeschafft werden müssen.In the aforementioned operating conditions in the column i is a Solution with 23 percent by weight of ammonium carbonate obtained, in addition to 5.3 percent by weight Ammonium bicarbonate, also dissolved, are present. In the saturator 2 is used as the end product 4650 kg / h of ammonium bicarbonate obtained, a smaller part of which than in the example i, namely about 60 °; o, precipitate as solid salt and about 40% as mother liquor remain excess and have to be removed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of ammonium carbonate and bicarbonate by saturation of ammonia water with carbonic acid, characterized in that that the output water is successively passed through an absorption column and a saturation vessel, both with facilities for Equipped for cooling the liquid are directed and gaseous fresh carbonic acid both the column and the Saturator, the gas outlet of which opens into the column, in two individual quantities regulated in this way is fed that in the column an aqueous solution of essentially ammonium carbonate, if necessary also partially bicarbonate, and in the saturation vessel through complete Saturation of the solution creates solid bicarbonate.

2. The method according to claim i, characterized in that the carbonated exhaust gases from the saturation vessel in the circuit again through its distribution device with the saturation liquid be exchanged.

3. Device for performing the method according to Claims i and 2, characterized by an absorption column and one in the liquid path downstream saturation vessel, which are also connected in the opposite gas path and both are equipped with means for cooling the liquid, and by Feed pipes for gaseous fresh carbon dioxide both on the column and on the Saturation vessel.