DE1592324C3

DE1592324C3 - Verfahren zur Reinigung eines wasserhaltigen, mit Schwefelwasserstoff verunreinigten Ammoniakgases

Info

Publication number: DE1592324C3
Application number: DE1592324A
Authority: DE
Inventors: Walter Michael San Rafael Calif. Bollen (V.St.A.)
Original assignee: Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1965-12-30
Filing date: 1966-12-29
Publication date: 1979-07-05
Also published as: ES334975A1; CH453301A; GB1124770A; DE1592324B2; US3383173A; NL6618139A; SE311142B; DE1592324A1; NL152822B; BE691818A

Description

Es ist bekannt, Gase, die Schwefelwasserstoff und/ oder Kohlendioxid als saure gasförmige Verunreinigungen enthalten, mit ammoniakalischen Lösungen zu waschen und die ammoniakalische Lösung durch Abtreiben des sauren Gases für eine erneute Verwendung zu regenerieren. Ein Teil des sauren Gases verbleibt jedoch in der wieder zu verwendenden Lösung an das Ammoniak gebunden, da die Komponenten durch Abstreifen oder einfache Destillation nicht ohne Bildung einer Mischung von saurem Gas und Ammoniak vollständig getrennt werden können. Beim Waschen von Gasen, die bereits außer dem sauren Gas Ammoniak enthalten, wird das Ammoniak zusammen mit dem sauren Gas in der ammoniakalischen Lösung aufgenommen. Bei einer Behandlung von Koksofengasen, die H₂S und NH₃ enthalten, mit einer ammoniakalischen Lösung wird die erhaltene, gelösten H₂S und eine erhöhte Menge an NH₃ enthaltende ammoniakalische Lösung zuerst erhitzt, um einen Hauptteil des H₂S als verhältnismäßig reinen Strom abzutreiben, und die verbleibende Lösung wird dann weiter behandelt, beispielsweise durch Abstreifen oder Sieden, um die Nettomenge an NH₃, die als Gemisch von NH₃ mit dem Rest der aufgenommenen Nettomenge an H₂S aufgenommen wurde, abzutreiben, wobei dieses Gemisch auch Wasser enthält. In gleicher Weise erscheint CO₂ als Verunreinigung in NH₃-Strömen bei der Harnstoffherstellung, und bei anderen chemischen Verfahren können sowohl CO₂ als auch H₂S als verunreinigende Nebenprodukte in einem ammoniakalischen Reagens zugegen sein. In vielen Fällen wäre es erwünscht, das Ammoniak in reiner Form zu gewinnen oder abzutrennen.

Aus der CH-PS 315 312 ist ein Verfahren zur Reinigung eines wasserhaltigen, mit wenig Kohlensäure verunreinigten Ammoniakgases bekannt, bei dem das verunreinigte Ammoniakgas bei Temperaturen unter 0° C im Gegenstromwäscher mit Ammoniakwasser gewaschen wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird dann, wenn der Kohlensäuregehalt des verunreinigten Ammoniakgases mehr als 1 % beträgt und das partialdruckmäßig ausgeschiedene Ammoniakwasser

ι > zur Bindung der gesamten Kohlensäure als Carbamat und Carbonat nicht mehr ausreicht, dem Waschturm eine dem Kohlensäuregehalt des Gasgemisches entsprechende Menge Wasser zugegeben. Abgesehen davon, daß mit diesem bekannten Verfahren Kohlen-

2« Säureverunreinigungen und keine Schwefelwasserstoffverunreinigung entfernt werden, ist es auf Temperaturen unter 0° C beschränkt und erfordert daher laufend einen beträchtlichen Aufwand für Kühlung.^- Darüber hinaus erfordert es eine sehr sorgfältige au- <·!!

ßere Überwachung des absorbierenden Ammoniakwasserstroms, um eine Ansammlung von zuviel saurem Gas darin zu verhindern.

Mit der zunehmenden Anwendung katalytischer Wasserstoffbehandlungen von Erdölfraktionen fallen immer größere Mengen an Gemischen von Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Wasser an. H₂S und NH₃ werden als Nebenprodukte bei der Hydrierung von natürlich vorkommenden organischen Schwefel- und Stickstoffverbindungen, welche in den meisten rohen Kohlenwasserstoffölen vorkommen, erhalten. Bei einem kürzlich entwickelten Verfahren wird ein H₂S und NH₃ enthaltender Kohlenwasserstoffstrom, der beispielsweise bei der Behandlung eines Öles mit Wasserstoff erhalten wird, unter Bildung einer wäßrigen Lösung von Ammoniumsulfid oder -bisulfid, die überschüssiges Ammoniak enthalten kann, mit Wasser gewaschen, und Ammoniak und Schwefelwasserstoff werden gesondert aus dieser wäßrigen Lösung gewonnen. Bei der Gewinnung von Ammoniak und H₂S wird beispielsweise durch Verdampfen eines Teils ( a der Lösung, aus der H₂S bereits abgetrieben wurde, und teilweise Kondensation der erhaltenen Dämpfe, was in wiederholten Stufen vorgenommen werden kann, ein ammoniakreiches Gas gebildet. Verfährt man auf diese Weise, so ist es möglich, Ammoniak mit einem hohen Reinheitsgrad zu erhalten. Es können jedoch Schwierigkeiten auftreten, wenn die Zusammensetzung der wäßrigen Lösung und als Ergebnis davon die Zusammensetzung des der partiellen Kondensation unterworfenen Dampfes variieren.

Wenn ein Gas, das hauptsächlich aus Ammoniak besteht und eine geringe Menge an saurem Gas und Wasser enthält, wesentlich mehr Wasser als saures Gas aufweist, so kann bei der partiellen Kondensation des Dampfes in dem erhaltenen flüssigen Kondensat in erster Linie das saure Gas entfernt werden. Wenn jedoch ein derartiges unreines Gas, das hauptsächlich aus Ammoniak besteht, etwa die gleiche Menge saures Gas wie Wasser oder mehr saures Gas als Wasser enthält, dann kann bei der partiellen Kondensation vorzugsweise das Wasser entfernt werden, so daß der größte Teil des sauren Gases zurückbleibt und weiterhin die nicht kondensierten Ammoniakdämpfe verun-

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reinigt. Weitere Reinigungsversuche durch wiederholte partielle Kondensation können zur Bildung eines fast trockenen Gases und zur Absetzung von festen Salzen des Ammoniaks· und der sauren Gase führen, die die Anlage und die Rohre verstopfen. Einige dieser Schwierigkeiten können dadurch vermieden werden, daß man die Temperatur- und Druckbedingungen, bei denen die partielle Kondensation durchgeführt wird, je nach den relativen Mengen an Wasser und sauren Gasen in dem ammoniakreichen Gas reguliert, jedoch erfordert dies eine ständige Regulierung, wenn die Zusammensetzung der Lösung und/oder des Dampfes auf Grund von Unterschieden in der Zusammensetzung des behandelten Stromes verschieden sind, oder wenn es nicht möglich ist, andere Verfahrensbedingungen konstant zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem unabhängig von Unterschieden der relativen Mengen an Schwefelwasserstoff und Wasser in dem unreinen Ammoniakgas ein gereinigtes Gas erhalten wird, das hauptsächlich aus Ammoniak besteht und nicht mehr als 100 ppm Schwefelwasserstoff enthält.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Reinigung eines wasserhaltigen, mit geringen Mengen an Schwefelwasserstoff verunreinigten Ammoniakgases, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das verunreinigte Ammoniakgas in einem Kontaktapparat im Gegenstrom bei einer Temperatur von 7 ° C und einem Druck von 3,2 atü mit einer konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung wäscht, die in einem Volumenverhältnis von Ammoniaklösung zu Gas von 3 zu 1 im Kreislauf geführt und die durch Zufuhr von flüssigem Ammoniak, das zum Konstanthalten der Temperatur in den Kontaktapparat verdampft wird, und durch Zufuhr von Wasser ergänzt wird, wobei ein Teil der den aus dem Gas entfernten Schwefelwasserstoff enthaltenden Ammoniaklösung abgezogen und durch Einstellung der Zufuhrgeschwindigkeit des Wassers ein Verhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff in der Ammoniaklösung von 30 bis 32 Mol Ammoniak pro Mol Schwefelwasserstoff aufrechterhalten wird, und man aus dem Kontaktapparat ein gereinigtes Gas abzieht und durch Regelung von dessen Abzugsgeschwindigkeit den Überdruck im Kontaktapparat konstant hält.

Das Molverhältnis von Ammoniak zu sauren Gasen in der Lösung wird konstant gehalten und ist so hoch, daß bei der Temperatur von 7° C und dem Druck von 3,2 atü der Dampfdruckanteil von Ammoniak und Wasser vernachlässigt werden kann. Die Einstellung der Zuführungsgeschwindigkeit des Wassers, um das Verhältnis von Wasser zu Schwefelwasserstoff in der konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung zu kontrollieren, ist nur möglich, wenn genügend Ammoniak zugegen ist und Druck und Temperatur konstant gehalten werden. Dadurch, daß das verdampfte Ammoniak bei einem höheren Druck zugesetzt wird, um die Temperatur durch den Kühleffekt der Selbstkühlung des zugesetzten Ammoniaks zu kontrollieren, wird sichergestellt, daß eine ausreichende Ammoniakmenge in dem System zugegen ist. Dadurch, daß der Druck durch Einstellung der Geschwindigkeit, mit der die gereinigten Gase abgezogen werden, kontrolliert wird, wird sichergestellt, daß nicht zu viel Wasser zugegeben wird. Das heißt, das Wasser zieht Ammoniak aus dem Dampf, und wenn der Druck nicht reguliert würde, könnte zwar das gewünschte Verhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff in der Lösung erzielt werden, jedoch würde eine zu verdünnte wäßrige Ammoniaklösung erhalten.
■> Die angegebenen relativen Mengen und Prozentsätze der Komponenten beziehen sich im nachfolgenden, sofern nicht anderweitig angegeben, auf molare Basis.

Der Kontaktapparat, in dem das verunreinigte Ammoniakgas mit einer konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung in Berührung gebracht wird, kann aus jeder geeigneten Vorrichtung zur Erzielung einer innigen Berührung zwischen Flüssigkeit und Dampf bestehen. Die Lösung wird in einem Gefäß, das mit "> Füllkörpern oder anderen Einrichtungen für die Verteilung von Dampf und Flüssigkeiten, z. B. Böden oder Prallwänden, versehen ist, kontinuierlich im Kreislauf mit dem aufwärts strömenden Gas in Berührung gebracht und davon getrennt.

2<> Die Berührung wird bei einer konstanten Temperatur von 7° C durchgeführt; sie liegt nicht zu nahe am Gefrierpunkt der Lösung und ist nicht so hoch, daß ein wesentlicher Dampfdruck des Schwefelwasserstoffs erreicht wird.

->> Die zum Waschen verwendete konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung enthält Ammoniak und absorbierten Schwefelwasserstoff und darüber hinaus soviel zusätzliches freies Ammoniak, daß sie bei den Temperatur- und Druckbedingungen gesättigt ist.

ii> Die konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung wird gebildet aus dem aus dem verunreinigten Gas kondensierten Ammoniak und Wasser sowie dem daraus extrahierten Schwefelwasserstoff, aus dem flüssigen Ammoniak, das bei einem höheren Druck zugeführt

i> und in die Kontaktzone verdampft wird, um zur Aufrechterhaltung der konstanten Temperatur die notwendige Kühlung zu erzielen, und ferner aus dem Wasser, das mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, die so eingestellt wird, daß in der Lösung das konstante Molverhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff beibehalten wird. Das angewandte Molverhältnis von NH₃ zu H₂S beträgt 30:1 bis 32:1, um einen gereinigten Ammoniakstrom zu erhalten, der weniger als 100 Gewichtsteile H₂S je Million Teile

4^r) NH₃, berechnet auf trockener Basis, enthält. Dabei werden eine Temperatur von etwa 7 ° C und ein Druck von etwa 3,2 atü angewendet.

Das erhaltene gereinigte Gas besteht hauptsächlich aus Ammoniak, das von Schwefelwasserstoff prak-

^r)0 tisch gereinigt wurde. Das Gas kann geringe und unterschiedliche Wassermengen enthalten, jedoch wird das Wasser leicht, beispielsweise durch erneute Destillation oder durch Kompression und partielle Kondensation, entfernt, wenn ein wasserfreier Animoniakstrom erhalten werden soll.

Der Schwefelwasserstoff kann durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht vollständig im absoluten Sinne aus dem Ammoniakgas entfernt werden, jedoch kann die Konzentration des Schwefelwasser-Stoffs in dem Ammoniak so herabgesetzt werden, daß sie unterhalb der feststellbaren Mindestwerte liegen. Das Verfahren ist besonders von Wert, wenn ein sehr reines Produkt erwünscht ist, um aus Gasen, die mehr als 0,1 Gew.-% H₂S enthalten, ein Ammoniak zu er-

halten, das nicht mehr als 100 Gewichtsteile H₂S je Million Teile auf trockener Basis enthält.

Es ist erwünscht, ein gereinigtes Gas, das hauptsächlich Ammoniak und nicht mehr als 100 ppm

Schwefelwasserstoff enthält, herzustellen. Falls ein sehr reines Ammoniak erwünscht ist, können die geringen Spuren des sauren-Gases durch Waschen mit Lauge entfernt werden. Ammoniak ist überraschenderweise in verdünnter Lauge löslich, und es ist daher erwünscht, eine konzentrierte alkalische Lösung für den Waschvorgang zu verwenden. Die Verwendung einer konzentrierten alkalischen Lösung ist auch erwünscht, um eine unangemessene Zunahme des Wassergehaltes des gereinigten Ammoniaks zu vermeiden, und aus dem gleichen Grund wird zweckmäßig beim Waschen mit der Lauge eine niedrige Temperatur angewendet. Ferner steigt auch die Löslichkeit von Ammoniak in der Lauge mit der Temperatur. Wenn eine konzentrierte alkalische Lösung bei niedriger Temperatur verwendet wird, besteht die Gefahr, daß die sich bildenden Alkalisalze des sauren Gases erstarren oder aus der Lauge ausfallen, wodurch die Anlage verstopft. Diese Schwierigkeit wird leicht vermieden, wenn man den Gehalt an dem sauren Gas in den behandelten Ammoniakdämpfen konstant und gering hält, so daß der Grad der Ausnutzung der Lauge leicht verfolgt werden kann. Schwierigkeiten treten auf, wenn die Menge des sauren Gases, die durch die Lauge aus dem Gas entfernt werden soll, sich von Zeit zu Zeit verändert, besonders, wenn sie periodisch den Konzentrationsbereich, für den die Anlage vorgesehen war, weit übersteigt.

Ein Teil der wäßrigen Ammoniaklösung, die den aus dem verunreinigten Gas entfernten Schwefelwasserstoff enthält, muß aus der Kontaktzone abgezogen werden, um ein Stoffgleichgewicht beizubehalten, jedoch kann dieses Abziehen periodisch oder kontinuierlich vorgenommen werden.

In der Zeichnung ist schematisch ein zweckmäßiges Fließschema und eine Anlage gezeigt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.

Nach der Zeichnung wird in der Leitung 13 durch Vereinigung der verunreinigten Ammoniakströme aus den Leitungen 11 und 12 ein Strom des verunreinigten Ammoniakgases gebildet, das geringe Mengen Schwefelwasserstoffgas und Wasser enthält. Das Gas wird in die Kontaktvorrichtung 14 geleitet, die zweckmäßigerweise oberhalb des Punktes, an dem das Gas eingeleitet wird, eine Schicht aus Füllkörpern oder Böden zur Verteilung der Flüssigkeit aufweist, und das Gas wird im Gegenstrom, während es durch die Zone 14 aufsteigt, mit einer konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung in Berührung gebracht, die oberhalb der Füllkörper durch Leitung 15 eingeführt wird. Die konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung entfernt das saure Gas aus den aufsteigenden Gasen, so daß in Leitung 16 ein gereinigter Gasstrom erhalten wird, der hauptsächlich aus Ammoniak besteht und eine geringe Konzentration von weniger als 100 ppm an Schwefelwasserstoff und eine geringe unterschiedliche Wassermenge enthält. Die wäßrige Ammoniaklösung, die den aus dem verunreinigten Gas entfernten Schwefelwasserstoff enthält, wird durch Leitung 17 aus dem unteren Teil der Kontaktvorrichtung 14 abgezogen und mittels der Pumpe 18 durch Leitung 15 zurückgeführt.

Die zum Kontakt verwendete konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung wird zum Teil aus einem Gemisch von flüssigem und verdampftem Ammoniak gebildet, das durch Leitung 19 eingeführt wird und durch Verdampfen von bei einem höheren Druck durch das Ventil 20 zugeführtem flüssigen Ammoniak erreicht wird. Die Fließgeschwindigkeit durch das Ventil 20 wird in Abhängigkeit von der in der Kontaktvorrichtung konstant gehaltenen Temperatur reguliert, die ^Γ) bei TC in der Gasleitung 16 gemessen wird.

Die konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung wird auch zum Teil aus Wasser gebildet, das durch Leitung 21 in die Kontaktvorrichtung 14 eingeführt wird; die Geschwindigkeit des Wassers wird durch das Ventil 22 so reguliert, daß das konstante Molverhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff in der Lösung aufrechterhalten wird. Ein Teil der konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung, die das aus dem Gas absorbierte saure Gas enthält, wird durch Leitung 23 abgezogen, und eine Probe davon kann durch Ventil 24' in die Probeleitung 24 abgezogen werden, um darin das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas zu bestimmen. Die analytische Untersuchung ist mit SA bezeichnet und kann eine Laboranalyse von periodisch entnommenen Proben oder eine Einrichtung zur kontinuierlichen Analyse von Strömen bedeuten, bei der die Mengen an Ammoniak und saurem Gas durch kontinuierliches Titrieren oder nach anderen bekannten Verfahren bestimmt werden/ Die Einstel- ; lung des Ventils 22 erfolgt, wie bei FC gezeigt wird, je nach dem gemessenen Verhältnis entweder automatisch oder von Hand. Das Ventil wird geöffnet, um die Geschwindigkeit der Wasserzugabe zu steigern, falls das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas, das in der Probe gemessen wird, geringer ist als das gewünschte konstante Molverhältnis.

Auf diese Weise ist es möglich, in der Gasleitung 16 einen gereinigten Gasstrom zu erhalten, der hauptsächlich aus Ammoniak besteht und weniger als 100 ppm an Schwefelwasserstoff sowie eine geringe Menge Wasser enthält. Die Konzentration des sauren Gases kann so gering sein, daß dieses Gas unter öffnen des Ventils 26 durch Leitung 25 in die nachfolgend beschriebene Ammoniakkompressionseinrichtung geleitet werden kann. Häufig ist es erwünscht, die geringe verbliebene Menge an saurem Gas restlos zu beseitigen, so daß ein Ammoniak erhalten wird, das im wesentlichen keine Verunreinigungen enthält. In diesem Fall wird der gereinigte Ammoniakgasstrom durch Leitung 27 in die Kontaktzone 28 geleitet, wo / er mit einer konzentrierten alkalischen Lösung, die V durch Leitung 29 eingeführt wird, gewaschen wird. Die Lauge nimmt die geringe Menge an Schwefelwasserstoff auf, wird aus dem unteren Teil der Kontaktvorrichtung 28 durch Leitung 31 entfernt und kann mittels der Pumpe 32 durch Leitung 29 zurückgeführt werden. Ein Bestand an teilweise verbrauchter Lauge wird in dem System beibehalten, und die Menge an verbrauchter alkalischer Lösung, die zur Entfernung des absorbierten sauren Gases abgezogen werden muß, kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durch Leitung 33 abgeleitet werden. Eine entsprechende Menge an frischer Lauge wird diskontinuierlich oder kontinuierlich durch Leitung 34 zugeführt. Die auf diese Weise in Leitung 30 erhaltenen, gereinigten Ammoniakdämpfe enthalten kein saures Gas, können

- jedoch je nach den bei dem Kontakt mit der Lauge herrschenden Bedingungen im Vergleich zu dem Gas in Leitung 16 eine erhöhte Wassermenge enthalten.

Wie bereits angeführt wurde, ist es erwünscht, beim Kontakt mit der Lauge eine möglichst geringe Temperatur anzuwenden, um Ammoniakverluste in der Lauge auf ein Minimum herabzusetzen, und die Was-

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seraufnahme durch die Ammoniakdämpfe ebenfalls auf ein Minimum herabzusetzen, wobei aber andererseits die Bildung von Feststoffen vermieden werden muß. Außerdem ist es erwünscht, einen niedrigen Druck anzuwenden, um Ammoniakverluste bei einem > Mindestwert zu halten, jedoch muß dies gegenüber der erforderlichen Kompressionsarbeit ausgeglichen werden.

Die gereinigten Ammoniakdämpfe aus Leitung 30 oder Leitung 25 werden mit einem zurückgeführten ^1(l Ammoniakdampfstrom aus Leitung 37 zusammengebracht und durch Leitung 35 geführt, die einen Kompressor 36 enthält. Die Leitung 37 stellt eine Zweigleitung vom Auslaß zur Ansaugseite des Kompressors 36 dar und enthält einen Kühler 38, um die Ansaug- ι' gastemperatur zu regulieren und eine Überhitzung der Vorrichtung zu vermeiden, sowie ein Regelventil 39, das zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Ansaugdruckes verwendet wird, wodurch ein im wesentlichen konstanter Druck in der Kontaktzone 2« 14 beibehalten wird. Dies wird durch PC angezeigt und entspricht dem in der Dampfleitung 16 angezeigten Druck. Wenn der Druck in der Kontaktzone 14 eine Tendenz zeigt, abzusinken, öffnet sich das Ventil 39 so, daß mehr Gas durch Leitung 37 geführt wird, und der Kompressor arbeitet bei konstanten Ansaugbedingungen und einem konstanten Bruttodurchsatz, jedoch einem reduzierten Nettodurchsatz. Die Nettomenge an komprimierten Ammoniakdämpfen in Leitung 40 wird in dem Wärmeaustauscher 41 konden- i< > siert und als Flüssigkeit in der Trommel 42 gesammelt. Die Flüssigkeit wird durch Leitung 43 abgezogen, von der ein Teil durch Ventil 20 in Leitung 19 zu.der Kontaktzone 14 abgezweigt wird, während die Nettoproduktion an gereinigtem Ammoniak durch Leitung 44 r> gewonnen wird.

Die Variablen Temperatur, Druck und Zusammensetzung der Ammoniakwaschlösung haben unabhängige und nicht miteinander in Verbindung stehende Wirkungen auf die Zusammensetzung des 4< > gereinigten Gases, und die Kontrolle dieser Wirkungen durch Einstellung der Zufuhr von Wasser und Ammoniak und des Abzugs der Gase wird gemäß der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Weise vorgenommen.

Wenn zuviel Wasser zugesetzt wird, fällt der Druck leicht ab, da Ammoniak aus dem Dampf extrahiert wird. Als Reaktion darauf wird weniger Dampf abgezogen, so daß Ammoniak schneller zugeführt als abgezogen wird, wodurch das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung ansteigt. Als Reaktion auf das festgestellte höhere Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas wird die Zufuhrgeschwindigkeit des Wassers herabgesetzt.

Wenn Ammoniak zum Kühlen zu schnell zugesetzt wird, fällt die Temperatur leicht ab, und die Zufuhrgeschwindigkeit kann automatisch gesenkt werden. Wenn jedoch gleichzeitig auch zu viel Wasser zugeführt würde, würde dies einen Temperaturabfall verhindern. Die fortgesetzte Zugabe von zu viel Ammoniak würde einen Druckabfall verhindern. Jedoch würde das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung notwendigerweise ansteigen, und daher würde die Zufuhrgeschwindigkeit des Wassers herabgesetzt. Als Ergebnis würde der Druck leicht ansteigen, und die Temperatur würde leicht abfallen, was zu einer erhöhten Abzugsgeschwindigkeit des Gases und einer herabgesetzten Zufuhrgeschwindigkeit des

Ammoniaks führen würde.

Wenn die eingeführten Ströme von Dampf und Wasser so geringe Temperaturen hätten, daß die bei der niedrigen Temperatur zur Kontrolle erforderliche Menge an eingespritztem Ammoniak nicht ausreichen würde, das gewünschte hohe Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung zu erreichen, würde der Druckkontrollpunkt auch nicht erreicht. Dadurch würde mehr Ammoniak in dem System zurückgehalten, bis die Druckzunahme und das geforderte Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung erreicht wären. Es wird darauf hingewiesen, daß die Anlage auf diese Weise dann nicht wirksam arbeitet, wenn das unreine Ammoniakgas zu viel saures Gas enthält. Auch muß die Temperatur in der Kontaktzone geringer sein als die des zugeführten unreinen Gases.

Wenn nicht genügend Wasser zugesetzt wird, steigt der Druck des Gesamtsystems leicht und es wird mit erhöhter Geschwindigkeit Gas aus der Kontaktzone abgezogen, wobei der Dampf jedoch mit saurem Gas verunreinigt ist. Es ist daher notwendig, das Verhältnis von Ammoniak zu saurem Gas in der Lösung zu überwachen.

Um zu vermeiden, daß die Reinigung des Ammoniakgases von einem wesentlichen Ausbeuteverlust an Ammoniak begleitet wird, ist es zweckmäßig, weiteres Ammoniak aus dem Teil der wäßrigen Ammoniaklösung zu gewinnen, die durch Leitung 23 abgezogen wird. Daher wird diese Lösung durch Leitung 45 in eine Ammoniakgewinnungseinrichtung geleitet, die als Block 46 gezeigt ist. Für die Gewinnung des Ammoniaks können verschiedene Verfahren angewendet werden, und die entsprechenden Einzelteile werden daher nicht gezeigt. Ein besonders zweckmäßiges Verfahren besteht in der teilweisen Verdampfung des abgezogenen Teiles der Lösung in Leitung 45 durch Erhitzung unter Bildung von ammoniakreichen Dämpfen, die nur einen kleinen Teil des in dem abgezogenen Teil enthaltenen Schwefelwasserstoffs aufweisen, und als Teil des verunreinigten Ammoniakgases behandelt werden, was durch Leitung 12 angezeigt wird. Die Gewinnung von weiterem Ammoniak kann dadurch erreicht werden, daß man den Teil der abgezogenen Lösung, der beim Erhitzen in Zone 46 nicht verdampft wurde und der den Hauptteil des in der abgezogenen Lösung enthaltenen sauren Gases enthält, mit Wasser versetzt und das saure Gas aus dem mit Wasser angereicherten Teil bei einer höheren Temperatur und unter einem höheren Druck abstreift. Das saure Gas wird durch Leitung 47 gewonnen. Die Zugabe von Wasser zu dem nicht verdampften Teil der abgezogenen Lösung, um das Abstreifen des sauren Gases daraus zu erleichtern, wird durch Leitung 48 gezeigt. Die Nettowassermenge, die angeführt wird, wird durch Leitung 49 abgezogen.

Der wäßrige Strom der Leitung 48 kann in vielen Fällen aus einer wäßrigen Lösung bestehen, die sowohl Ammoniak als auch Schwefelwasserstoff enthält, und aus der ammoniakreiche Dämpfe zur erfindungsgemäßen Behandlung gebildet werden sollen. Daher führt das Abstreifen des sauren Gases aus einem Gemisch des wäßrigen Stroms 48 und des nicht verdampften Teils der aus der Kontaktzone 14 abgezogenen und unter Bildung der Dämpfe in Leitung 12 teilweise verdampften Lösung zur Bildung eines wäßrigen Stromes, der mehr Ammoniak als saures Gas enthält. Dieser Strom kann dann weiter zum Sieden

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gebracht und abgestreift werden, um ein Dampfgemisch von Ammoniak, saurem Gas und Wasser zu erhalten, das bei partieller Kondensation zu ammoniakreichen Dämpfen führt, die mit den Dämpfen in Leitung 12 vereinigt werden können.

Das nachfolgende Beispiel zeigt die Verfahrensbedingungen, die angewendet werden, sowie eine Materialbilanz, welche den Grad der Reinigung und Trennung erläutert, der durch die vorliegende Erfindung erzielt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Gas eingesetzt, das aus mit Schwefelwasserstoff und Wasser verunreinigtem Ammoniak besteht.

Beispiel

Bei diesem Beispiel wird das Gas bei 38° C und einem Druck von etwas über 3,2 atü eingeleitet und in dem Kontaktapparat 14 der Zeichnung bei 7° C und einem Druck von 3,2 atü mit einer im Kreislauf geführten konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung behandelt, deren Verhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff bei 30 bis 32 Mol Ammoniak pro Mol Schwefelwasserstoff gehalten wird. Die Lösung wird mit einer Geschwindigkeit von 3 Flüssigkeitsvolumen pro Gasvolumen im Kreislauf geführt. Nachfolgend wird eine Materialbilanz wiedergegeben, bei der die Stromnummern mit den in der Zeichnung gezeigten Strömen übereinstimmen.

Strom-Nr.	Zusammensetzung, kg	H₂S	H₂O
	NHj	4,09	2,27
11	454,0	0,454	0,454
12	69,0	4,54	2,72
13	523,0	—	1,36
19	118,0		15,4
21	—	0,045	0,454
16	572,0		5,45
44	453,0	4,54	19,10
23 = 45	69,0	4,09
47	—		431,3
48	—		449,9
49	— ■

Das von H₂S freie als Strom 19 zugeführte flüssige Ammoniak wird durch Behandeln der Dämpfe des Stroms 16 mit einer Lauge von 20° Be bei 21° C erhalten, wodurch der geringe NH₃-Verlust und der leicht erhöhte Wassergehalt beim Nettoprodukt des Stroms 44 bewirkt wird. Das flüssige Ammoniakprodukt wird bei etwa 38° C und 14 atü gewonnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung eines wasserhaltigen, mit geringen Mengen an Schwefelwasserstoff verunreinigten Ammoniakgases, dadurch gekennzeichnet, daß man das verunreinigte Ammoniakgas in einem Kontaktapparat im Gegenstrom bei einer Temperatur von 7° C und einem Druck von 3,2 atü mit einer konzentrierten wäßrigen Ammoniaklösung wäscht, die in einem Volumenverhältnis von Ammoniaklösung zu Gas von 3 zu 1 im Kreislauf geführt und die durch Zufuhr von flüssigem Ammoniak, das zum Konstanthalten der Temperatur in den Kontaktapparat verdampft wird, und durch Zufuhr von Wasser ergänzt wird, wobei ein Teil der den aus dem Gas entfernten Schwefelwasserstoff enthaltenden Ammoniaklösung abgezogen und durch Einstellung der Zufuhrgeschwindigkeit des Wassers ein Verhältnis von Ammoniak zu Schwefelwasserstoff in der Ammoniaklösung von 30 bis 32 Mol Ammoniak pro Mol Schwefelwasserstoff aufrechterhalten wird, und man aus dem Kontaktappärat ein gereinigtes Gas abzieht und durch Regelung von dessen Abzugsgeschwindigkeit den Überdruck im Kontaktapparat konstant hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der Lösung abgezogenen Teil durch Erhitzen unter Bildung von ammoniakreichen Dämpfen, die nur einen kleinen Teil der in dem abgezogenen Teil befindlichen Schwefelwasserstoffgase enthalten, teilweise verdampft und die ammoniakreichen Dämpfe als Teil des verunreinigten Gases behandelt.