DE2726552A1

DE2726552A1 - Destillierverfahren und zugehoerige vorrichtung

Info

Publication number: DE2726552A1
Application number: DE19772726552
Authority: DE
Inventors: Daniel Kwasnoski; Charles J Sterner
Original assignee: Bethlehem Steel Corp
Current assignee: Bethlehem Steel Corp
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1977-06-13
Publication date: 1977-12-29
Also published as: FR2354795A1; GB1533350A; BE855647A; CA1094500A; JPS5316367A; JPS595031B2; FR2354795B1; US4140586A

Description

PATENTANWÄLTE K. SIEBERT G. GRÄTTINGER

pipL-lng.

Dipl.-Ing.. Dipl.-WlrUdi.-Ing.

8130 Starnberg bei München Postfach 16 49. Almeidaweg 12 Telefon (C8151) 127 3Ou. 41 IS Telegr.-Adr.: STARPAT Slarnberg Telex: 526 422 star d

den

Anwaltsakte:

6932/3

Bethlehem Steel Corporation Bethlehem, Pennsylvania 18016

Destillierverfahren und zugehörige Vorrichtung

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Postscheckkonto München 2726-804 ■ Kreissparkass· Slarnberg 68940 ■ Deutsche Bank Stirnberg 59/17570

Die Erfindung bezieht sich auf ein "erfahren und ein Gerät zur Entfernung verdunstbarerBestandteile aus einer Flüssigkkeit und insbesondere auf eine Dampfdestillierung oder Ab-

lösung von Ammoniak aus bei Verkokungsanlagen anfallenden Flüssigkeiten, welche üblicherweise als schwache Ammoniakflüssigkeit oder auch schwach amraoniakhaltige Flüssigkeit bezeichnet werden (SAF). Obgleich sich das Nachfolgende im speziellen auf die Behandlung einer schwachen Ammoniakflüssigkelt oder SAF bezieht, so hat es sich jedoch herausgestellt, daß die Erfindung in vorteilhafter Weise gleichermaßen auf Verfahren anwendbar ist, denen die Behandlung einer eine oder mehrere verdarapfbare Bestandteile enthaltenden Flüssigkeit mit einem heißen Primärablösegas, wie etwa Wasserdampf, zur Entfernung derartiger Bestandteile aus der Flüssigkeit zugrundeliegt, wobei dabei ein an verdampfbaren Bestandteilen reiches gasförmiges Produkt sowie eine an diesen Bestandteilen arme Restflüssigkeit erzeugt wird.

Bei der thermischen Umwandlung von Kohle zur Erzeugung von Koks entstehen Dämpfe, welche verschiedene Bestandteile enthalten, etwa Teer, leichte öle, Phenole,Naphtalene, Cyanidwasserstoff, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Ammoniak und Wasser . Zur Isolierung dieser Bestandteile sind verschiedene Verfahren bekannt, von denen eines in der US-Steel-Druckschrift "The Making, Shaping and Treating of Steel" 9. Ausgabe, Harold E. McGannon, 1971 Seite 165 ff. beschrieben sind.

Die während der thermischen Umwandlung entstehenden Dämpfe werden gewöhnlicherweise zu anfangs in einem Wassersprühturm, bekannt als Primärkühler, gekühlt. Während dieses Kühlvorganges kondensiert der übermäßige Feuchtgehalt 1η Dampf und absorbiert Ammoniak, Ammoniumzusammensetzungen und andere geringere Verschmutzungstoffe. Die dabei entstehende Flüssigkeit wird schwache Ammoniakflüssigkeit

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benannt. Die schwache Anunoniakflüssigkeit kann mehrere Male durch den Primärkühler rezirkuliert werden, bis die Flüssigkeit mit Ammoniak und anderen Bestandteilen gesättigt ist. Schließlich wird sie zur Entfernung des Ammoniaks behandelt. Wie in der zitierten Veröffentlichung angegeben, ist das am häufigsten verwendete Verfahren zur Wiedergewinnung von Ammoniak aus schwacher Ammoniakflüssigkeit das halbindirekte Verfahren. In diesem Verfahren wird die schwache Anunoniakflüssigkeit, welche normalerweise ungefähr 5000 bis 9000 ppm Ammoniak enthält, einem dreischenkligen Destillierverfahren unterworfen. Dieses dreischenkelige Verfahren ist dadurch notwendig, weil das Ammoniak in der schwachen Anunoniakflüssigkeit in zwei physikalisch unterschiedlichen Kombinationsarten vorliegt, und zwar als "freies" Ammoniak und als "gebundenes" Ammoniak. Der Ausdruckffreies" Ammoniak umfaßt gelöste Ammoniumsalze aus Carbonat , Sulfiden und Cyanidionen _f deren Lösungen in ihre gasförmigen Bestandteile thermisch umwandelbar sind, das sind Ammoniak und Säure. Der Ausdruck "gebundenes" oder "festes" Ammoniak umfaßt gelöste Ammoniumsalze, wie etwa Chlorid, THocyanat und Sulfat, deren Lösungen nicht thermisch umwandelbar sind, welche aber den Zusatz eines alkalischen Reagenz bedürfen, welches chemisch mit dem Ammoniumion reagiert und es zu einem ablösbaren Ammoniakgas umwandelt.

Die schwache Ammoniakflüssigkeit wird zuerst einer Dampfdestillierung in einem sogenannten "freien Schenkel" eines Destillierapparats unterworfen, um das "freie" Ammoniak abzuführen. Die verbleibende Flüssigkeit, welche das feste Ammoniak (festgebunden ) enthält, gelangt aus dem Boden des "freien Schenkels" und strömt in eine Mischkammer, wo sie innig mit einem wässrigen Brei oder Calciumhydroxid bekannt als Calciumoxidmilch, vermischt wird. Das dabei

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entstehende schwache Ammoniakflüssigkeits-Calciumhydroxidgemisch aus dem sogenannten "Calciumoxidschenkel" wird dann in den "festen Schenkel" des Destillierapparats geleitet, wo das Ammoniak von der Flüssigkeit unter Verwendung von Wasserdampf abgelöst wird. Die heißen Restflüssigkeiten oder Destillier-Bodensätze, welche lediglich einen Spurenbetrag an Ammoniak aufweisen, werden vom Boden des Destillierapparats abgeführt und in einen Sammelbehälter für Abwasser abgeführt, von welchem sie zur weiteren Behandlung abgezogen werden können.

Sowohl der freie Schenkel als auch der feste Schenkel eines konventionellen Destillierapparats sind vertikale zylinderförmige und gewöhnlicherweise aufeinanderstehende Säulen, welche eine Vielzahl von horizontalen und in Abständen über die Höhe einer jeden Säule angeordneten Böden aufweisen. Jeder dieser Böden ist mit Glockenaufbauten oder Sieböffnungen ausgebildet, durch welche der Dampf von Boden zu Boden nach oben steigen kann. Gewöhnlicherweise sind Fallrohre vorgesehen, durch welche die schwache Ammoniakflüssigkeit von Boden zu Boden herabfließen kann. Der aufsteigende Wasserdampf wird intensiv auf jeder Bodenhöhe mit der herabfließenden schwachen Airanoniakflüssigkeit vermischt.

In einem konventionellen Ammoniak-Destilliergerät, wird der Wasserdampf zum Boden des festen Schenkels an einem Punkt unterhalb des untersten Bodens zugeführt, jedoch oberhalb des Levels des Bodensatzes. Unter Druck wird der Dampf nach oben durch die Bodenöffnungen des festen und des freien Schenkels zur Spitze der Destilliersäule geführt, wo der Ammoniak und andere leichtflüchtige Gase mitführende Dampf den freien Schenkel verläßt. Der Wasserdampf/Ammoniakstrom wird dann zur Kühlung und Kondensierung eines Teiles des Dampfes durch einen Deflegmator geleitet, wodurch der Anunoniakgehalt des GasStroms angereichert wird. In Anschluß an den

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Deflegmator kann der angereicherte Dampf/Ammoniakstrom entweder zu einem Schwefelsäuresaturateur, in welchem Ammonium-Sulfat erzeugt wird oder zu einem Verbrennungsofen geleitet werden, in welchen» das Ammoniak und andere Gase vernichtet werden.

In einem anderen Ammoniak-Destillierapparat ersetzt eine lösung aus Natriumhydroxid den konventionellen Calciumoxidbrei, um bestimmte Betriebsschwierigkeiten, die bei konventionellen ' Destillier-Apparaten auftreten, zu vermeiden. Dieser neuere Destillierapparat ist in einem Aufsatz der März-Ausgabe 19 75 der I 4 SM mit dem Titel "A New Method of Treating Coke Plant Waste Waters", A.C. Naso und J.W. Schroeder, 27 ff. beschrieben.

Sowohl die konventionellen wie auch die eben beschriebenen Ammoniak-Destillierapparate verwenden Wasserdampf oder gelegentlich andere heiße Gase als unmittelbares Ablösemedium. Für eine derartige Verwendung hat sich Wasserdampf bislang als äußerst vorteilhaft erwiesen, sowohl wegen seiner geringen Kosten wie auch dadurch, daß er in Stahlanlagen ohnehin verfügbar ist. Aufgrund der angewachsenen Brennstoffkosten hat jedoch der Kostenaufwand für die Wasserdampfherstellung in einem enormen Ausmaß zugenommen. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf nach neuen und wirksameren Destilliersystemen.

In der Vergangenheit sind Versuche'durchgeführt worden, die thermische Leistungsfähigkeit der Dampfdestillieranlagen im allgemeinen und der Destillieranlagen für schwachse Ammoniakflüssigkeit im besonderen zu steigern. Beispielsweise wurde es versucht, die ungenützte Wärme des von der Spitze des Ammoniak-Destillierapparats strömenden Wasserdampfes und Ammoniakdampfes zur Erhitzung der einströmenden SAF zu benützen. Mehrere dieser Aufbauten sind angemeldet worden. Weitere Versuche wurden durchgeführt, den Vorteil der höheren Temperatur der Bodensätze zur anfänglichen Beheizung des einströmenden SAF zu benützen. Bei diesen Vorrichtungen wurde

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das in dem Destillierapparat einströmende SAF zuerst durch einen Wärmetauscher in Kontakt mit den Bodensätzen geleitet. Mehrere dieser Vorrichtungen sind gleichfalls als Patente angemeldet worden. Obgleich die Wärme durch diese Vorrichtung anscheinend kondensiert wird, wird dadurch jedoch nicht das Leistungsvermögen des Destillierbetriebs wesentlich gesteigert. Dies ist dadurch begründet, da es vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt her wünschenswert ist, den maximalen- Gebrauch der Wärme im einströmenden Wasserdampf innerhalb der Destilliersäule selbst zu machen. Infolgedessen sollten die die Säule verlassenden Dämpfe so kühl als möglich sein. Durch Vorheizung der einströmenden 9AF mit Wärme aus dem Destillierbetrieb selbst und anschließendes Leiten des dergestalt vorerhitzten SAF in die Spitze des Destillierapparats, werden die oberen Abschnitte des Destillierapparats mit der Folge erhitzt, daß die in den Kondenser strömenden und/oder die Spitze des Destillierapparats verlassenden Dämpfe eher heißer als kühler sind. Infolge davon geht mehr anstatt weniger Wärme beim Destillierapparat verloren, was mit einer Verringerung des thermischen Wirkungsgrads verbunden ist.

Es wurde weiter vorgeschlagen,andere Ablösemittel als Wasserdampf zur Steigerung des Wirkungsgrads einer Aminoniak-Destillierung zu verwenden. Gemäß der Vorrichtung nach der US-PS 1244 903 wird überhitztes, teerfreies Koksgas (Destilliergas) anstelle vpnWasserdampf in einem Ammoniak-Destillierapparat verwendet. Dieses heiße Gas dient sowohl als ,Wärmequelle für den Destillierapparat als auch als Trägermittel zum Ablösen des Ammoniaks aus der Ammoniakhaltenden Flüssigkeit. Ein gesteigerter Wirkungsgrad wird dabei geltend gemacht, da aber das Destilliergas gleichermaßen wie der Wasserdampf von einer äußeren Wärmequelle erhitzt werden muß, steigt dadurch der thermische Wirkungsgrad nicht wesentlich. Der oben angegebene Artikel durch Naso und Schroeder offenbart weiter die Verwendung von erhitzter Luft anstelle des Wasserdampfes oder eines Teils des Wasserdampfes zum

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Ablösen oder Strippen. Der Einsatz von Wasserdampf kann bei einer solchen Vorrichtung mit Ausnahme zur Heizung und Anfeuchtung der Luft, im wesentlichen vermieden werden. Allerdings kann auch jede Mischung aus Wasserdampf und Luft zum Abstreifen des Ammoniaks vom SAF verwendet werden. Der thermische Wirkungsgrad derartiger Vorrichtungen wird dadurch wiederum nicht wesentlich gesteigert, da zur Vorerhitzung der Luft eine äußere Wärmequelle vonnöten ist.

Demgegenüber wird vorliegend ein Regenerationsverfahren zur Entfernung von verdampfbaren Bestandteilen aus einer Flüssigkeit geschaffen, welches gekennzeichnet ist durch Leiten eines heißen Primärgases und eines heißen, inerten zusätzlichen Ablösegases durch die Flüssigkeit, wobei das zusätzliche Gas durch Wärmeaustausch mit Teilen der Flüssigkkelt erhitzt wird, nachdem diese dem Primär- und zusätzlichen Ablösegasen ausgesetzt worden ist.

Der thermische Wirkungsgrad eines Destilliervorgangs und insbesondere einer Destillierung einer schwachen Ammoniakflüssigkeit kann gemäß der Erfindung wesentlich gesteigert werden. Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, daß die in den Bodensätzen des Destillierapparats vorhandenen Wärmewerte zur Reduktion des Bedarfs an heißen Primärgasen, wie etwa Wasserdampf, verwendet werden können. Insbesondere wurde festgestellt, daß die heißen Bodensätze als Wärmequelle zur Erhitzung eines entsprechenden zusätzlichen Gases In einer Wärmeaustauschvorrichtung verwendet werden können, und daß das erhitzte zusätzliche Gas schließlich in einen Ammoniak-Destillierapparat geleitet werden kann, wo es Teil eines Ablosem!ttels darstellt. Die in den heißen ,den Boden des Destillierapparats verlassenden Bodensätzen gehaltene überflüssige Wärme kann sehr wirksam zur Erhitzung der unteren Abschnitte anstelle der oberen Destillierapparatabschnitte verwendet werden. Die Vorrichtung reduziert

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den Gesamtverbrauch an Wasserdampf oder die thermischen anforderungen an den Destillierapparat. Der in den Bodensätzen enthaltene Wärmebetrag wird einem effektiven inerten, nicht kondensierbaren zusätzlichen Gas (Hilfsgas) übertragen, welches einen Teil, jedoch nicht alles de^ primären Ablösegases, also des Wasserdampfes, ersetzt, welches als primäre Wärmequelle dient. Die auf diese Weise wiedergewonnene Wärme erlaubt das Fahren mit weniger Primärgas r >d in einigen Fällen mit kühleren Primärgas, wodurch insgesamt Wärme und Energie gespart wird. Es ist festzustellen, daß die Wärme der Bodensätze nicht durch Kontaktieren des primären Ablösegases mit den Bodensätzen wiedergewonnen werden kann, da das Primärgas heißer als der Bodensatz ist. Das kühlere zusätzliche gas jedoch, kann durch die heißen Bodensätze auf eine mittlere Temperatur erhitzt werden, wobei das Gas mit dieser mittleren Temperatur schließlich weiter durch das Primärgas entweder innerhalb des Destillierapparats oder durch Vormischung mit dem Primärgas vor Einleitung in den Destillierapparat weiter erhöht werden kann, die aus den Bodensätzen durch das zusätzliche Gas übernommene wärme bringt somit einen Teil des Wärmebedarfs des Destillierbetriebs wodurch der erforderliche Gesamtbetrag, der zugegeben werden muß, wesentlich vermindert wird. Das vorliegende erfindungsgemäße Destillierverfahren ist somit ein Regenerier- oder ein teilweises Regenerierverfahren.

Die aus den Bodensätzen wiedergewonnene Wärme wird zum großen Teil zur Befeuchtung des zusätzlichen Gases vor Verwendung bei der Ablösung verwendet. Damit ein richtiges Ablösen stattfinden kann, ist es notwendig, daß das heiße G;as durch die heiße schwache Ammoniakf lüssigkeit geleitet wird. Beinahe jedes heiße Gas kann theoretisch beim Ablösen verwendet werden, da der Ablösevorgang in erster Linie einen Massenwirkungseffekt des durch die Flüssigkeit strömenden Gases ist. Die meisten heißen Gase werden allerdings beträchtliche Mengen an Wasserdampf absorbieren, wodurch

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die Temperatur der schwachen Ammoniakflüssigkeit zwangsläufig abnimmt. Wasserdampf ist ein ideales Ablösegas von diesem Gesichtspunkt her, da es von Haus aus bereits Feuchtigkeit enthält und keine .Wärme aus der Flüssigkeit entzieht. Wasserdampf erfordert allerdings eine große Wärmemenge bei der anfänglichen Verdampfung.

Andere im wesentlichen inerte, nicht kondensierbare Gase sind zwar von diesem Gesichtpunkt aus als Ablösegase geeigneter, da sie keine Wärme zur anfänglichen Verdampfung erfordern, sondern könnten, falls nicht das Problem mit der Befeuchtung wäre, mit einem relativ geringen Wärmebetrag auf die richtige Ablösetemperatur erhitzt werden. Unglücklicherweise entziehen derartige Gase allerdings aus der.¹·. Ammoniakflüssigkeit Wärme wenn sie nach dem ersten Kontakt mit der schwachen Ammoniakflüssigkeit mit Feuchtgehalten beaufschlagt werden.

Infolge dessen ist es gemäß der Erfindung bevorzugt, den Wasserdampfbedarf sowohl durch Heizen als auch Befeuchten des inerten, nicht kondensierbaren Gases in einem direkt und im Gegenstrom arbeitenden Wärmetauscher zu reduzieren. Das zusätzliche Ablösegas wird dann zur selben Zeit erhitzt und gründlich feucht gemacht, so daß bei Eintritt in die Ablösebereiche des Destillierapparats das erhitzte Gas, ähnlich wie Wasserdampf, Wärme aus dem Prozeß als ganzem zieht. Der Wasserdampfbedarf zum Ablösen wird somit in wesentlicher Weise gegenüber dem üblichen Betrag verringert und der zusätzliche Wärmegehalt des befeuchteten, zusätzlichen Ablösegases ist für die Erhitzung des Inhalts des Destillierapparats verfügbar. Falls das zusätzliche Ablösegas andererseits lediglich im Wärmeaustauscher durch indirekten Kontakt mit den heißen Bodensätzen erhitzt wird, wird das Gas erhitzt und kann zur Ersetzung eines Teils des Dampfs verwendet werden, wenn aber das Gas die Ablösebereiche des

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Destillierapparats erreicht, wird es dann bei Befeuchtung Wärme aus dem Destillierapparat entziehen. Gesonderter Wasserdampf oder heißer Wasserdampf muß dann als Ersatz für die Wärme, die zur Befeuchtung des Gases verwendet worden ist, eingegeben werden. Obgleich zur Befeuchtung des heißen Gases der gleiche Gesamtwärmebetrag benötigt wird, ob die Befeuchtung nun im Wärmetauscher oder im Destillierapparat selbst durchgeführt wird, wird dann, falls die Befeuchtung im Wärmetauscher durchgeführt wird, die Temperatur des Destillierapparats konserviert und es ist für das System durch das zusätzliche Ablösegas mehr Wärme verfügbar.Wenn andererseits die Befeuchtung im Destillierapparat selbst durchgeführt wird, werden geringere Gesamtwärmebeträge durch das zusätzliche Ablösegas in den Destillierappart getragen, wodurch die durchschnittliche Temperatur des gesamten Destillierapparats verringert wird und zum Ausgleich dieses Verlusts gesondert Wasserdämpf zugegeben werden muß.

Daraus ist ersichtlich, daß ein sehr großer Teil des in einem in direktem Kontakt arbeitenden Wärmeaustauscher wiedergewonnenen Wärme zur Befeuchtung des zusätzlichen Gases verwendet wird und das Gas dadurch als direkter Ersatz für das primäre Ablösegas, also Wasserdampf verwendbar ist. Der Einsatz eines direkten Wärmetauschers gemäß der Erfindung bewirkt deshalb eine Wasserdampfersparnis und zwar nicht nur dadurch, daß zusätzliche Wärme zur Erhitzung des Destillierapparats gegeben ist, sondern auch dadurch indem das zusätzliche Ablösegas als direkter Ersatz für einen wesentlichen Anteil des primären Ablösegases, also Wasserdampf, dient.

Der hierin benutzte Begriff "inertes Gas" bezieht sich auf ein Gas, welches im wesentlichen nicht mit den Komponenten einer damit gestrippten oder destillierten Flüssigkeit reagiert. Der Terminus "nicht kondensierbares Gas" bezieht sich auf ein sogenannten reines Gas, welches nicht kondensiert

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oder verflüssigt werden kann, außer unter ungewöhnlichen Temperatur- und/oder Druckbedingungen, die aber bei den vorliegenden Verfahren nicht gegeben sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Figur 1 einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform des Apparats zur Durchführung der Erfindung,

Figur 2 einen schematischen Querschnitt einer bevorzugten Ausftihrungsform des erfindungsgemMßen Apparats sowie

Figur 3 einen im Diagramm dargestellten Vergleich des zur Entfernung von Ammoniak von einer schwach ammoniakhaltigen Flüssigkeit notwendigen Dampfbetrags bis auf eine bestimmte Restkonzentration unter Verwendung mehrerer verschiedener Heißgasströme.

In Figur 1 ist in einem schematischen Querschnitt ein konventionell aufgebauter Ammoniak-Destillierapparat 11 mit. Verbesserungen gemäß der Erfindung dargestellt. In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 13 eine Reihe von Böden, welche innerhalb eines Gehäuses 15 abgestützt sind. Jeder der Böden 13 ist mit Glockenaufbauten 17 ausgerüstet. Durch den Destillierapparat können Heißdämpfe nach oben steigen, indem sie unterhalb der Glocken durch eine sich auf jedem Boden befindende ammoniakhaltige Flüssigkeit durchströmen. Die ammoniak- haltige Flüssigkeit kann ihrerseits von einem jeden Boden zum darunterliegenden Boden durch Fallrohre oder Überlaufeinrichtungen 19 fließen. Staueinrichtungen 18 an den Enden der Böden schränken den Flüssigkeitsfluß durch die Fallrohre

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derart ein, daß ein Flüssigkeitsstand mit geringer Höhe auf jedem Boden gehalten wird, welcher ausreicht, die unteren Kanten der Glocken und der Fallrohre zu bedecken.

Der Ammoniak-Destillierapparat gemäß Figur 1 ist in üblicher Weise in einen oberen oder freien Schenkelabschnitt 21 und einem unteren oder festen Schenkelabschnitt 23 durch eine Trennplatte 25 geteilt, welche mit einer zentralen Gasöffnung 27 und den Flüssigkeitständ aufrechterhaltenden Staueinrichtungen 29 ausgebildet ist. Die Flüssigkeit fließt von dem Flüssigkeitsbehälter auf der Trennplatte 25 durch die Leitung 31 in den Boden eines sogenannten Calciumoxidschenkels, welcher aus einem Behälter 33 besteht, welcher Ober eine Zuführleitung 35 mit einer Suspension aus Calciumoxidmilch gefüllt ist.

Die schwach airanoniakhaltige Flüssigkeit mischt sich mit der Calciumoxldsuspenslon im Tank 33, teilweise infolge einer kleinen Dampfmenge, welche in den Tank durch eine Dampfleitung 37 strömt. Das Gemisch fließt dann vom Calciumoxidschenkel (Behälter 33) durch die Leitung 39 in die Spitze des festen Schenkels 23 des Destillierapparats 11.

Dort ist vorzugsweise ein^Deflegmator 41 an der Spitze des Destillierapparats vorgesehen, welcher über die Zuführleitung 43 und die Rückfuhrleitung 45 mit Kühlwasser versorgt wird.

Ein über unmittelbaren Kontakt wirkender Wärmetauscher 47 ist in der Nähe des Bodens des Destillierapparats 11 vorgesehen. Heiße Bodensätze,- d.h. schwache (weak) Flüssigkeit, von der das meiste Ammoniak herausgespült ist, strömen durch die Leitung 49 vom Boden des Destillierapparats 11 in die Spitze des Wärmetauschers 47 und nach

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unten durch den Wärmetauscher durch eine entsprechende Fallpackung in der Form wie beispielsweise Raschigringe oder ähnliches, insbesondere aber bevorzugt über Zwei-Strom-Siebböden der Art mit Leitblechen 48 (siehe Figur) und sammelt sich dann im Boden des Wärmetauschers, bevor es vom Wärmetauscher über die Leitung 51 zu einem nicht gezeichneten Sammelbehälter oder ähnlichem zur Vernichtung oder weiteren Behandlung geführt wird. Mittlerweile wird ein effektiv inertes Gas, wie etwa decarbonisiertes Koksgas (Destilliergas), Luft, Stickstoff oder Wasserstoff oder, ein tatsächliches inertes Gas, wie etwa Argon, durch die Leitung 53 zugeführt. Das Gas, welches unter den Bedingungen, unter welchen es in den Destillierapparat verwendet wird, nicht kondensierbar sein muß, um Schwierigkeiten im Betrieb zu vermeiden, wird vom Ende der Leitung 53 in den Boden des Wärmetauschers geleitet und strömt nach oben durch den Wärmetauscher in unmittelbaren Kontakt mit der heißen nach unten durch den Füllkörper, die Leitbleche oder Siebböden des Wärmetauschers rinnenden Flüssigkeit. Das Gas, welches nachfolgend lediglich als inertes und nicht kondensierbares Gas bezeichnet ist, wird durch den Kontakt mit der heißen Flüssigkeit erhitzt und mit Wasser aus der Flüssigkeit gesättigt und gelangt von der Spitze des Wärmetauschers in den Boden des festen Schenkels 23 des Destillierapparats 11 über die Leitung 55 und den Verteilerring 55A bei einer Temperatur lediglich um ein geringeres niedriger als die Temperatur der heißen Flüssigkeit» Weiter wird dem festen Schenkel 23 des Destillierapparats in konventioneller Weise durch eine Zuführleitung 57 und einem Verteilerring 57a Wasserdampf zugeführt. Die Verteilerringe 55A und 57A können, falls erwünscht, weggelassen werden. In Figur 1 sind verschiedene Ventile 59 an zweckmäßigen Punkten in verschiedenen Leitungen zur Steuerung des Verfahrens vorgesehen. Eine primär schwaches Ammoniak zuführende Leitung 61 ist vorgesehen.

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welche oberhalb des obersten Bodens in den Destillierapparat 11 mündet. Eine Ammoniakdampfleitung 63 führt vom Deflegmator zu nachfolgenden Behandlungsgeräten, welche gewöhnlicherweise einen Ammoniakkühler und Absorber (beide nicht gezeichnet) umfassen. Eine AbzucBleitung 65 führt vom Boden des Calciumoxidbehälters 33 und schneidet die Sammelbehälterleitung.

Im Betrieb wird die schwache Ammoniakflüssigkeit (SAF) dem oberen Boden im freien Schenkel des Destillierapparats über die Ammoniakflüssigkeit-Zuführleitung 61 zugeführt. Die Flüssigkeit füllt den ersten Boden auf eine durch die Staueinrichtung 18 des Fallrohres 19 vorgegebene Höhe und fließt dann fortwährend von Boden zu Boden, wobei jeder Boden gefüllt wird. Ein Gemisch aus Wasserdampf, heißen inerten Gasen und heißen Dämpfen von der Ammoniakflüssigkeit steigt mittlerweile unterhalb der Glocke im freien Schenkel auf und löst Ammoniakdampf von der Flüssigkeit ab (Strippen). Dieser Ammoniakdampf strömt letztlich von der Spitze des Destillierapparats über die Leitung 63 zusammen mit dem verbrauchten Dampf ab.

Wenn die Flüssigkeit die Trennplatte 25 erreicht, wobei in dieser Zeit das meiste des freien Ammoniaks von der Flüssigkeit abgezogen ist, wird sie vom freien Schenkel in den Calclumoxidschenkel-Behälter 33 über die Leitung 31 abgelenkt. Die Flüssigkeit wird im Behälter 33 mit einer Lösung aus Calciumoxidmilch gemischt und zurück in die Spitze des festen Schenkels des Destillierapparats über die Leitung 39 geleitet. Das Calciumoxid dient zur Entbindung des Ammoniaks, welches chemisch gebunden oder "festgelegt" ist, so daß dann, wenn die Flüssigkeit wieder von Boden zu Boden im festen Schenkel im Gegenstrom mit dem aufsteigenden heißen Strippergas und Wasserdampf,

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welche von den Glocken nach oben steigen, strömt, das Ammoniak von der Lösung abgelöst wird und mit dem heißen Gas und Wasserdampf nach oben strömt. Wenn die Flüssigkeit den Boden des Destillierapparats erreicht, enthält sie gewöhnlicherweise weniger als 0,05 % Ammoniak. Die Flüssigkeit sammelt sich zuerst im Boden des Destillierapparats und strömt dann über die Leitung 49 zur Spitze des Wärme tauschers_f47, wo sie nach unten durch die öffnung der Zwei-Strom- Siebboden oder anderer geeigneter Leitbleche oder Füllkörper im Gegenstrom zu den aufsteigenden inerten, nicht kondensierbaren Gasen von der Leitung 53 rinnt. Ein wesentlicher Teil der zurückbleibenden Wärme der Flüssigkeit wird auf die nichtkondensierbaren, inerten Gasen abgegeben und dieses erwärmte und befeuchtete Gas strömt dann über die Leitung 55 in den Boden des festen Schenkels und dient als Ersatz für einen Teil des normalerweise zum Heizen und Ablösen des Ammoniaks von der Flüssigkeit im Destillierapparat verwendeten Wasserdampfs.

Die Verwendung des inerten Gases zur Wiedergewinnung der in den Bodensätzen beinhaltetenWärme zur Wiederverwendung im Destillierapparat bewirkt eine Regenerierung oder teilweise Regenerierung in bezug auf die Wärmebalance im System. Ein besonders effektives und wirksames regeneratives Destilliersystem wird auf diese Weise gebildet. Das nicht kondensierbare Gas wird mit Wasserdampf im Wärmetauscher gesättigt, wobei dieses zudem Wasserdampf aufnimmt, welcher ansonsten zur Sättigung des heißen Gases, wenn es den Ammoniak-Destillierapparat erreicht, verwendet würde. Das Ammoniakgas und Dämpfe von der Spitze des freien Schenkels des Destillierapparats können eine Temperatur von ungefähr 95 bis 105° C oder höher, abhängig vom Gegendruck des Destillierapparats besitzen und können 3 bis 15% Ammoniak, abhängig von der Beschaffenheit, enthalten. Eine Ersparung von 10 bis 30% des Gesamtbetrags an normalerweise zum Strippen notwendigen Wasserdampfes kann durch die Verwendung

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von zusätzlichem Strippergas leicht erreicht werden, welches im Gegenstrom mit dem heißen Bodensatz des Destillierapparats erwärmt wird und in Verbindung mit Wasserdampf oder anderen primären Strippergasen im Destillierapparat gemäß der Erfindung verwendet wird.

In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts dargestellt, in welchem der wärmeaustausch gemäß der Erfindung in einem verbesserten Ammoniak-Destilliergerät durchgeführt wird. In Figur 2 ist ein Ammoniak-Destillierapparat 81 dargestellt, welcher ein Gehäuse 83 umfaßt, in dem eine Reihe von Böden 85, ausgerüstet mit Glockenaufbauten 87 und Fallrohren 89, angeordnet sind, durch welche heiße Dämpfe und schwache Ammoniakflüssigkeit jeweilig nach oben und unten im Gegenstrom zueinander durch den Destillierapparat strömen. Ammoniak und andere Dämpfe strömen vom Destillierapparat über den Deflegmator 91 und die Ammoniakabgasleitung 93 zu Nachbehandlungsgeräten, und zwar gewöhnlicherweise einem Ammoniakkühler und -absorber, welcher nicht gezeichnet ist. Ein über unmittelbaren Kontakt wirkender Wärmeaustauscher, wie in Figur 1 dargestellt, mit einem Wärmetauscher 95 mit inneren Wärmetauschplatten oder Leitblechen 97 ist angrenzend an den Boden des Destillierapparats angeordnet. Der Wärmeaustauscher 95 ist mit dem Destillierapparat 81 über eine Leitung 99 verbunden, durch welche die heißen Bodensätze vom Boden des Destillierapparats zur Spitze des Wärmetauschers geleitet werden. Eine weitere Verbindung ist durch die Gasleitung 101 gegeben, durch welche ein heißes, feuchtes, inertes, nicht kondensierbares Gas von der Spitze des Wärmetauschers zum Destillierapparat über eine Mischkammer 102, welche mit dem Destillierapparat über eine öffnung 102 A verbunden ist, geleitet wird. Kühles inertes Gas wird in den Wärmeaustauscher 95 über eine Gaseinlaßleitung 103

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von irgendeiner beliebigen Quelle eingeleitet und die zurückgebliebenen Bodensätze fließen vom Wärmeaustauscher über die Leitung 1O5 zu einem gleichfalls nicht gezeichneten Sammelbehälter. Das inerte, nicht kondensierbare Gas wird durch die heißen Bodensätze erwärmt und befeuchtet, wenn sie gegenläufig durch Ablenkplatten strömen. Ein primäres Abläsegas (Strippergas), welches gemäß der Zeichnung von einem Boiler 107 stanzender Wasserdampf ist, welcher durch eine Brennkammer 109 erwärmt wird, wird durch die Leitung 111 in die Mischkamiper 1O2 geleitet, wo es weiter das heiße inerte Gas aufheizt und mit diesem Gas gründlich gemischt wird, bevor es als Mehrfach- oder Vielkomponenten-Strippergas in den Boden des Destillierapparats durch die Einlaßöffnung 102A geleitet wird.

Die gekalkte, schwache Ammoniakflüssigkeit wird gemäß Fig. 2 über die Leitung 111 dem Destillierapparat von einem kombinierten Ausfall- und Peinigungssystem oder Schenkel zugeführt, welcher den üblicherweise freien Ammoniakschenkel und Calciumoxidschenkel der konventionellen Ammoniakdestillierapparate ersetzt. Solch eine Ausfüll- oder Ausscheidungs- und Reinigungssystem ist in der Patentanmeldung Nr. P... (am gleichen Tag von der gleichen Anmelderin beim Deutschen Patentamt eingereicht) beschrieben. Mit diesem Aufbau werden Calciumfestkörperteilchen von der schwachen Aramöniakflüssigkeit (SAF) ausgefällt, bevor das SAF dem Destillierapparat 81 zugeführt wird. Die Kombination des vorerhitzten und befeuchteten zusätzlichen Strippergassystems der vorliegenden Erfindung mit dem_v eben angegebenen Ammoniakdestillierapparat schafft einen hochwirksamen und vorteilhaften Ammoniak-Destillierapparat für eine hocheffektive Wiedergewinnung von Ammoniak aus schwachen Ammoniakflüssigkeiten, welche bei metallurgi-

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sehen Kokungsverfahren gebildet werden.

Das Vorabscheidungs- und Reinigungssystem umfaßt in vorteilhafter Weise einen Vorabscheidungs- und Mischungsbehälter zum Mischen einer Suspension aus Calciumoxidmilch, oder Calciumhydroxid, nachfolgend im allgemeinen als Calciumoxid bezeichnet, mit schwacher Ammoniakflüssigkeit, sowie einen Absetz- oder Eindickbehälter 117, in dem die verbleibenden Calciumoxidteilchen und Calciumzusammensetzungen, welche vom SAF ausgefällt sind, vom Gemisch des SAF mit der Calciumoxidmilch entfernt werden. Gereinigte schwache Ammoniakflüssigkeit wird vom Reiniger oder Eindicker 117 unmittelbar zur Spitze des Ammoniak-Destillierapparats 81 geleitet, welcher aus lediglich einem einzelnen Destillierschenkel besteht. Das SAF wird mit ausreichend Calciumoxid gemischt, um das gesamte gebundene Anunoniak im SAF zu lösen. Das ganze Ammoniak wird von seinen Zusammensetzungen durch Reaktion im Mischbehälter 115 befreit. Die löslichen Zusammensetzungen strömen zusammen mit dem in der Flüssigkeit gelösten Ammoniak durch die Leitung 113 zur Spitze des Destilliergeräts. Gelöstes Anunoniak wird dann von der Flüssigkeit durch das Durchleiten von Wasserdampf und inerten Strippergas abgelöst. Festkörperteilchen, einschließlich ausgefällten durch Reaktion des Calciums mit löslichen Ammoniakzusammensetzungen gebildeten Zusammensetzungen verbleiben im Eindickbehälter 117. Derartige Festkörperteilchen können deshalb die Glocken oder andere Gas/Flüssigkeit-Kontakteinrichtungen im Ammoniak-Destillierapparat oder Wärmeaustauscheinrichtungen im Wärmeaustauscher nicht verschmutzen. Der Destillierapparat ist infolge dessen wesentlich zuverlässiger und effektiver und kann über lange Zeitperioden ohne Stillstandszeiten für Reinigungen betrieben werden. Der Wärmeaustauscher wird nicht mehr Verschmutzungen

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ausgesetzt, welche unmittelbar bei Wärmeübertragung in einem indirekten Wärmeaustauscher oder bei wirklicher Wechselwirkung von inertem Gas und heißen Bodensätzen in einem direkten Wärmeaustauscher stören. Das zusätzliche Ablöse- oder Strippergas wird auf diese Weise wirksamer erwärmt und befeuchtet und das Leistungsvermögen des zusätzlichen Heizgases beim Heizen und Ablösen im Destillierapparat wird somit mittelbar noch weiter gesteigert, während der durchschnittliche Verbrauch an primären Wasserdampf zum Strippen (Ablösen) weiter über erweiterte Zeitspannen abnimmt.

Wahlweise können niedergeschlagene Zusammensetzungen einschließende Festkörperteilchen, welche durch Reaktion des Calciums mit löslichen Ammoniakzusammensetzungen gebildet sind, vom SAF an einem etwas anderen Punkt vor Leiten des Bodensatzes vom Boden des Destillierapparats in den Wärmetauscher entfernt werden. Beispielsweise kann der Bodensatz durch einen isolierten Absetzbehälter geleitet werden, in welchem der Bodensatz vor Weiterleitung in den Wärmetauscher gereinigt wird, wo schließlich die gereinigte Flüssigkeit das inerte zusätzliche Strippergas erwärmt. Andere Einrichtungen zur Reinigung des deammoniatisierten SAF oder Bodensatzes vor der Zeit, wenn der Wärmetauscher erreicht wird, können' gleichfalls verwendet werden.

Das Vorabscheidungs- und Reinigungssystem umfaßt zusätzlich zum Mischungsbehälter 115 und dem Eindickungsreiniger 117, verschiedene zusätzliche Einrichtungen, wie etwa Rechen im Eindickbehälter, eine Welle 123, in welcher die Rechen aufgenommen sind, einen Reduktionsgetriebemotor 125 und einen Riementrieb 127 zum Antreiben der Welle 123, kreisför-

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mige Deflrktorplatten 129 im oberen Bereich des Eindickbehälters, welche eine Zuführeinrichtung bilden, in welcher das vorgemischte SAF und die Calciumoxidsuspension über die Leitung 131 vom Mischungsbehälter 115 und einem kreisförmigen Staukanal oder Ringe 133 über den Umfang des Eindick- und Reinigungsbehälters geleitet wird, wobei die gereinigte SAF-Lösung in die Ringe überlaufen kann und schließlich über die Leitung 113 zur Spitze des einschenkligen Destillierapparats 81 geleitet werden kann.

Ein Mischungsbehälter 135, in welchem eine Suspension einer Calciv [loxidmllch aufbereitet oder gelagert ist, ist mit dem Vorabscheidungsbehälter über die Leitung 137 verbunden. Der Vorabscheidungsbehälter 115 wird über die Leitung 139 von einem Sammelbehälter mit SAF versorgt, der mit dem Primärkühler, der gleichfalls nicht dargestellt ist, einer Verkokungsanlage verbunden ist. Im Calciumoxidgemischbehälter 135 und dem "Vorabscheidungsbehälter 115 angeordnete Drehrührer 140 und 141 werden über Triebriemen 14 5 und 147 durch den Motor 143 angetrieben. Leitungen 149 und 151 führen von den Böden des Vorabscheidungsbehälters 115 und des Eindickreinigers 117 jeweilig zu einem Sammelbehälter 153, wo die in periodischen Intervallen abgezogenen Festkörperteilchen zur späteren Vernichtung in zweckmäßiger Weise aufbewahrt werden. Das über die Leitungen 149 und 151 abgezogene Produkt sowie insbesondere der vom Eindickbehälter abgezogene Sumpf können bei Bedarf gefiltert werden, wobei das Filtrat mit der Überlaufflüssigkeit vom Eindickbehälter 117 vereinigt werden kann. Die zusätzliche Filtereinrichtung hierzu ist jedoch nicht in der Zeichnung dargestellt. In den im Gerät verwendeten Rohre und Leitungen sind verschiedene Ventile 155 an geeigneten und zweckmäßigen Stellen angeordnet.

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Die Arbeitsweise des in Fig. 2 dargestellten Apparats ähnelt im allgemeinen derjenigen in Fig. 1 dargestellten Apparat. Das SAF, welches in diesem Fall einer vorherigen Abscheidung oder Niederschlagung und Reinigung jeweilig im Vorabscheidungsbehälter 115 und dem Eindickreiniger 117 unterzogen worden ist, wird zur Spitze der Destilliersäule 81 über die Leitung 113 und von dort nach unten von Boden zu Boden im Gegenstromverfahren mit dem heißen inerten Gas, Wasserdampf und heißen Dämpfen geleitet, welche vom SAF herrühren und nach oben durch den Glockenaufbau auf jedem Boden steigen. Das Ammoniak, welches vom SAF abgelöst worden ist, strömt durch den Dephlegmator und zur Weiterbehandlung in etwa einer Kühlanlage und einem Ammoniakabsorber über die Leitung 93, Der heiße Bodensatz des Destillierapparats oder die restliche Flüssigkeit, welche sich am Boden des Destillierapparats sammelt, strömt über die Leitung 99 in den Wärmetauscher 95, wo.er zur Vorheizung und Befeuchtigung eines inerten, nicht kondensierbaren Gases, wie etwa Luft, oder in einigen Fällen natürliches Gas oder ähnliches, dient, wobei die Gase über den Wärmeaustauscher 9 5 durch die Leitung 103 einströmen und dann im Gegenstromverfahren zu herabrinnenden Restammoniakflüssigkeit im Wärmeaustauscher nach oben steigen. Die Restwärme der Flüssigkeit wird zu einem großen Maß auf das aufsteigende Gas durch teilweise Verdampfung der Flüssigkeit übertragen. Diese Wärme wird dann in die Mischungskammer 102 mit dem Gas geleitet, wo das heiße, feuchte Gas mit dem heißen Wasserdampf aus der Leitung 111 vorgemischt wird. Ein kleiner Betrag des Wärmegehalts des Wasserdampfs dient zur Erhitzung des Gases auf eine noch höhere Temperatur und das Gemisch aus inertem, nicht kondensierbaren Gas und Wasserdampf wird dann dem Destillierapparat durch die Einlaßöffnung 102A zugeführt. Das Vorheizen und Anfeuchten des zusätzlichen Strippergases dient der Wiedergewinnung eines Teils der Wärme,

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welche bereits auf das SAF in der Destilliersäule übergeben worden ist und dient dem Ersatz von 10 bis 30% des normalen Wasserdampfbedarfs der Strippersäule, was eine wesentliche Energieersparnis zur Folge hat.

In Fig. 3 ist ein Diagramm abgebildet, in welchem die Versuchsergebnisse, die mit einem Pllot-Ammoniakdestillierapparat nach Maßgabe der Erfindung gewonnen wurden, aufgezeichnet sind. Verschiedene Kombinationen von Wasserdampf und Luft, welche in einem in direkten Kontakt arbeitenden Wärmetauscher erwärmt sind, werden zur Ablösung der leichtflüchtigen Bestandteile aus der schwachen Ammoniakflüssigkeit verwendet, welche in einer Verkokungsaniage erzeugt worden ist. In Fig. 3 sind fünf Kurven aufgezeichnet, wobei die Koordinate Teilchen pro Million (ppm) des im Bodensatz verbleibenden Restammoniaks und die Abszisse die Menge Dampf (Pfund) pro Gallon behandelter SAF darstellt. Die Teilchen pro Million des Ammoniaks sind auf der Ordinate logarithmisch aufgezeichnet. Die Kurve zur Rechten gibt die Wasserdampf menge ohne Luft an, während die nächsten vier Kurven zur Linken hin die Wasserdampf menge bei Verwendung von 0,10 Pfund, 0,20 Pfund, 0,30 und 0,35 Pfund an erhitzter und befeuchteter Luft pro Gallone behandelter SAF zeigt. Die den Ammoniak-Destillierapparat verlassenden Gase wurden während dieser Testversuche auf eine Temperatur zwischen 74 und 99° C gehalten, wohingegen die Temperatur des in den Destillierapparat eintretenden Wasserdampfs 160° C und die Temperatur des erhitzten und befeuchteten Gases, welches aus dem Wärmetauscher in den Boden des Destillierapparats strömt, 90 bis 1OO° C, abhängig vom verwendeten Gasstrom betrug. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, reduziert sich bei Verwendung von 0,1 Ib erhitzter und befeuchteter Luft pro Gallone schwacher Ammoniakflüssigkeit die notwendige Dampfmenge zur Reduktion

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des Ammoniaks in der Flüssigkeit auf 50 Teilchen pro Million von ungefähr 1/12 Ib Wasserdampf pro Gallone auf ungefähr 0,94 Ib Wasserdampf pro Gallone also eine Ersparnis von 0,18 Ib Wasserdampf pro Gallone schwacher Aimnoniakflüssigkeit. In ähnlicher Weise wird bei Zusatz von O,2 Ib von erwärmter und befeuchteter Luft pro Gallone Flüssigkeit der Wasserbedarf um ungefähr 0,87 Ib pro Gallone reduziert, was eine Ersparnis von ungefähr 0,25 Ib Viasserdampf pro Gallone behandelter Flüssigkeit zur Folge hat.

Die in Fig. 3 dargestellten Ergebnisse geben weiter an, daß für die Wasserdampfmenge, welche durch erhitzte und befeuchtete Luft ersetzt werden kann, ein Grenzwert vorhanden ist, da der Abstand der Kurven nach links hin sich verringert. Die Zugabe von O,3 Ib an erhitzter und befeuchteter Luft pro Gallone schwacher Flüssigkeit hat lediglich eine Ersparnis von ungefähr 0,29 Ib Wasserdampf zur Folge, das sind 0,04 Ib zusätzlicher Wasserdampf über dem durch Verwendung von O,2 Ib an erhitzter und befeuchteter Luft ersparten und die Verwendung von 0,35 Ib erhitzter und feuchter Luft pro Gallone schwacher Flüssigkeit führt lediglich zu einer Ersparnis von ungefähr 0,01 Ib Wasserdampf. Nichts desto trotz zeigen diese Ergebnisse, daß das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber den konventionellen Verfahren einen wesentlichen Prozentsatz an zur Entfernung des Ammoniaks aus der schwachen Ammoniakflüssigkeit notwendigen Energie spart.

Innerhalb des Rahmens der Erfindung liegt eine Vielzahl von alternativen Ausführungsformen des Geräts. Beispielsweise kann der Wärmetauscher entweder von der Art eines indirekten oder direkten Kontaktwärmetauschers sein. Vorzugsweise wird ein im direkten Kontakt arbeitender Wärmetauscher verwendet,

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da das Gas bei einem derartigen Gerät nicht nur erhitzt, sondern auch mit dem Feuchtigkeitsgehalt des aus dem Ammoniak-Destillierapparat strömenden Produkts während des Durchlaufs durch den Wärmetauscher gesättigt wird, wodurch derjenige Α; teil an Wasserdampf gespart wird, der ansonsten für eine derartige Sättigung vonnöten wäre.

Obgleich der gesamte abströmende Heißwasserstrom vom Boden des Destillierapparats gemäß den Anlagen in den verschiedenen Figuren durch Wärmetauscher geleitet wird , wie es im übrigen deswegen bevorzugt ist, da damit die maximale Wärme auf das Gas übertragen wird, so ist es jedoch möglich, daß in einigen Fällen lediglich ein Teil der heißen Bodenflüssigkeit aus dem Destillierapparat zum Wärmeaustauscher geführt wird.

Die Wahl der verschiedenen im Wärmetauscher verwendeten Gase hängt zum Teil vom Endverbrauch des Ammoniaks ab. Die grundlegenden Anforderungen für solch ein Gas sind jedoch, daß es nicht kondensiert und gegenüber gekalkter, schwacher Ammoniakflüssigkeit chemisch inert ist. Zur Verwendung geeignete inerte Gase sind Luft, Stickstoff oder alle Edelgase, wie Helium, Argon etc.. Jedes dieser inerten Gase kann durch Wärmeaustausch mit devolatisierter Bodensatzflüssigkeit aus dem Ablöseverfahren erwärmt und angefeuchtet und dann mit einem primären Stripper- und Heizgas kombiniert werden, wobei das Primärgas gewöhniicherweise Wasserdampf ist, aber jedoch auch ein anderes erwärmtes Gas zur Bildung eines aus vielen Bestandteilen bestehenden, gasförmigen Ablösemediens sein kann. Das aus vielen Bestandteilen zusammengesetzte Ablösemedium kann dann in einen geeigneten Behälter, wie etwa beispielsweise den gewöhnlichen Destillierapparat geleitet werden, in dem dann das Ablösmittel die gewünschte

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Ablösung des flüchtigen Materials aus Flüssigkeiten, welche derartige Materialien enthalten, dient.

Die Wahl des Gases ist sowohl von ckλ Kosten als auch von der späteren Endverwendung des Ammoniaks abhängig. Falls beispielsweise das Ammoniak nach Entf e -nung aus der schwachen Ammoniakflüssigkeit vernichtet wird, stellt Luft ein ideales zusätzliches Ablösegas dar, da es sowohl billig ist als auch den zur Ammoniakverbrennung notwendigen Sauerstoff zuführt.

Falls andererseits die Herstellung von Ammoniaksulfat durch Verwendung eines Schwefelsäureskrubbers gewünscht ist, wird vorzugsweise als inertes Gas Stickstoff oder Argon verwendet. Aufgrund der Kosten derartiger Gase ist die Verwendung stets mit dem Einsatz einer Rezirkulationsanlage verbunden, wodurch diese Gase vom Ammoniak und den anderen Gasen getrennt und zum Wärmetauscher wieder rückgeführt werden können.

Wenn beispielsweise ein ziemlich teures Gas, wie etwa Argon oder Stickstoff, als zusätzliches inertes Strippergas verwendet wird, kann das inerte Gas von dem mit Ammoniak beladenen Dämpfen, welche von der Spitze des Destillierapparats ausströmen, mittels Durchführung des Gases durch eine geeignete Ammoniakentfernungseinrichtung, wie etwa einem sogenannten Ammoniaksaturateur oder einer konventionellen Sprühabsorbereinrichtung, in welcher das Gas mit einer Schwefelsäurelösung oder anderen geeigneten Absorptionsmitteln zur Entfernung des Ammoniaks vom Gas in Kontakt gelangt, getrennt werden. Die verbleibenden Dämpfe und das inerte Gas kann dann zu einem konventionellen Tropfenabscheider geführt und das behandelte inerte Gas wieder zum Wärmetauscher zurückgeführt werden.

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Falls die Verwendung eines Gases, wie etwa eines Destilliergases oder ähnliches (Koksgas), welches wesentliche Mengen an Kohlendioxid enthält, erwünscht ist, welche in Kontakt mit der gekalkten SAF im Destillierapparat Calciumkarbonat bilden könnte und infolge dessen den Destillierapparat verschmutzt, sollte vor Verwendung des Gases als zusätzliches Strippergas das Kohlendioxid entfernt werden. Diese Entfernung von Kohlendioxid kann leicht dadurch durchgeführt werden, indem das das Kohlendioxid enthaltende Gas mit einer entsprechenden das Kohlendioxid absorbierenden Lösung zusammengebracht wird, wie etwa beispielsweise einer Ätznatronlösung in einem Sprühturm oder einer Füllkörpersäule oder ähnlichem.

Es ist selbstverständlich, daß, obgleich der Erfindungsgegenstand im Zusammenhang mit einem Ammoniakablöseverfahren und einem entsprechenden Apparat dazu im allgemeinen beschrieben ist, alternative Apparate verwendet werden können und die Erfindung auch für andere Ablöseverfahren verwendbar ist, wo ein heißes Strippergas zum Ablösen und Mitnehmen der leicht flüchtigen Elemente aus einer Flüssigkeit verwendet wird. Zur Durchführung gemäß der Erfindung genügt jeder Apparat oder jede Vorrichtung, welche das Vorheizen eines effektiv inerten zusätzlichen Gases durchführt und dieses zusammen mit einem primären heißen Ablösegas in ein Gerät oder eine Vorrichtung einführt, in welchem das Ablösen der verdampfbaren Komponenten der Flüssigkeit durchgeführt werden kann .

Starnberg, den 10. Juni 1977/106256 d

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Claims

Patentansprüche

1. Destillierverfahren zur Entfernung von verdunstbaren Bestandteilen aus einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch Leiten eines heißen Primärgases und eines heißen, inerten zusätzlichen Ablösegases durch die Flüssigkeit, wobei das zusätzliche Gas durch Wärmeaustausch mit Teilen der Flüssigkeit erhitzt wird, nachdem diese den Primär- und zusätzlichen Ablösegasen ausgesetzt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße zusätzliche Gas durch einen unmittelbaren Wärmeaustausch mit Teilen der Flüssigkeit sowohl erhitzt als auch befeuchtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das inerte zusätzliche Ablösegas von den verdampfbaren Bestandteilen getrennt und zur Wiedererhitzung durch Wärmeaustausch mit der bereits den Primär- und zusätzlichen Ablösegasen ausgesetzten Flüssigkeit zurückgeführt und schließlich der Flüssigkeit wieder zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Primärgas zuerst zur Herausspülung der verdunstbaren Bestandteile aus der Flüssigkeit durch diese hindurchgeführt wird, die auf diese Weise von der Flüssigkeit abgelösten verdunstbaren Bestandteile von dieser entfernt werden, die Flüssigkeit abgezogen und zur Beheizung des inerten Gas mittels Wärmeaustausch zur Bildung des heißen, inerten zusätzlichen Ablösegases verwendet wird, welches dann als Teil

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eines aus vielfachen Bestandteilen bestehenden, gasförmigen Ablösemittels zusammen mit dem heißen Primärgas mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, aus welcher die verdunstbaren Bestandteile nicht vollständig abgeschieden worden sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Primär-Ablösegas Wasserdampf aufweist, und daß die abgezogene, erhitzte Flüssigkeit zum Wärmeaustausch im Gegenstrom zum zusätzlichen Ablösegas geführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verdunstbaren Bestandteile Ammoniak aufweisen, welches aus einer eine schwache Ammoniakflüssigkeit enthaltenden Flüssigkeit entfernt worden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte zusätzliche Ablösegas im wesentlichen Kohlendioxid enthält und zu Anfang zur Entfernung des Kohlendioxids vor Zuleitung zur schwachen Ammoniakflüssigkeit durch ein Absorptionsmittel geleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die restliche, erhitzte Flüssigkeit, von welcher das Ammoniak nach Zusammenwirkung der schwachen Ammoniakflüssigkeit mit den Primär- und zusätzlichen heißen Ablösegasen abgelöst ist, vor Durchführung des Wärmetauschers mit dem inerten zusätzlichen Gas gereinigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die restliche erhitzte Flüssigkeit in Form schwacher Ammoniakflüssigkeit vor Zusammenwirken mit dem aus vielen Bestandteilen bestehenden, gasförmigen Ablösemittel gereinigt wird.

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-X-

10. Regenerationsgerät zur Dampfablösung, mit welchem verdunstbare Bestandteile aus einer Flüssigkeit entfernbar sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mittels der innerhalb eines Behälters (15; 83) wenigstens ein heißes Primärgas und die Flüssigkeit derart in Berührung bringbar sind, daß die verdunstbaren Bestandteile dieser Flüssigkeit zur Bildung eines an den mit den verdunstbaren Bestandteilen angereicherten Abgases und einer heißen, an verdunstbaren Bestandteilen armen Restflüssigkeit verdunstbar sind, durch einen Wärmetauscher,(47; 95), welcher mit der Restflüssigkeit und einem inerten, heißen zusätzlichen ablösegas füllbar ist, welches durch die sich in der Restflüssigkeit befindende Wärme erhitzt wird, sowie durch eine Einrichtung zur Eingabe des dergestalt erhitzten zusätzlichen Ablösegases aus dem Wärmetauscher in den Behälter, in welchem die Flüssigkeit durch das heiße Primärgas zur Ablösung der verdampfbaren Bestandteile erhitzt wird.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (47; 95) ein unmittelbar im Gegenstromverfahren arbeitender Wärmetauscher ist.

12. Gerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Ablösegas mit dem heißen Primärgas vor dem Durchleiten des Primärgases durch die Flüssigkeit vereinigbar ist.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Primärgas Dampf und die Flüssigkeit eine schwache Ammoniakflüssigkeit ist.

14. Gerät nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Trennung des Ammoniaks vom, von der schwachen Ammoniakflüssigkeit ablösbaren Ammoniakdampf, und dem

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inerten zusätzlichen, vom behälter (15; 83) entfernbaren Ablösegas, sowie durch eine Einrichtung zur Rückführung des verbleibenden inerten zusätzlichen Ablösegases zum wärmetauscher (47; 95) zur Wiedererhitzung vor Leitung in den Behälter (15; 83).

15. Gerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Reinigungseinrichtung (115, 117) zur Reinigung der schwachen" Amn>oniakflüssigkeit vor deren Eingabe als Restflüssigkeit in den Wärmetauscher (47; 95).

16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die schwache Ammoniakflüssigkeit durch die Reinigungseinrichtung (115, 117) vor Einleitung der Flüssigkeit in den Behälter (15; 83) geleitet wird.

17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung ein im Anschluß an eine Calciumoxidbeigabe- und Abscheidungseinrichtung angeordneter Absetzbehälter ist.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Ablösegas aus Kohlendioxid enthaltendem inertem Gas besteht, sowie Absorptionsglieder aufweist, durch welche das inerte Gas zur Entfernung des Kohlendioxids vor Leitung in den Wärmetauscher (47; 95) leitbar ist.

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