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Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Ammoniak als Ammoniakwasser
und von Benzol Das Verfahren der Erfindung hat eine wesentliche Vereinfachung der
gewöhnlichen Gewinnung von Ammoniak und Benzol aus Destillationsgasen, die stets
in zwei aufeinanderfolgenden getrennten Vorgängen stattfindet, zum Ziel und gründet
sich auf die neue Erkenntnis, daß das Waschen gekühlter Kohlendestillationsgase
mittels Waschöl, das sonst gebräuchlicherweise zur Gewinnung allein ihres Benzolgehaltes
dient, dazu ausgenutzt werden kann, um gleichzeitig die Hauptmenge desAmmoniaks
und des Benzols der Gase zu entfernen.
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Das Verfahren stimmt mit dem, was aus der gewöhnlichen zweistufigen
Gewinnungsweise bekannt ist, darin überein, daß durch die übliche Behandlung von
Kohlendestillationsgasen mit Benzolwaschöl, nachfolgendes Abtreiben des Waschöls
mit Wasserdampf und Kondensation der Dämpfe gleichzeitig Ammoniak als Ammoniakwasser
und Benzol in dem Destillatgemisch gewonnen werden. Wenn plan nämlich nach der üblichen
Gewinnungsweise des Ammoniaks und Benzols zunächst aus dem Destillationsgas das
Ammoniak etwa durch Wasser oder durch Säuren entfernt und danach die .übliche Ölwaschung
des Gases zum Zwecke der Benzolgewinnung anwendet, so besitzt einerseits das ankommende
Gas noch Restspuren von freiem Ammoniak, andererseits das Waschöl eine gewisse geringe
Beimengung von Wasser. Dieses Wasser genügt, um die sehr geringe Menge des im Gase
verbliebenen restlichen Ammoniaks zu absorbieren, während gleichzeitig das Waschöl
aus dem Gase Benzol aufnimmt, und wenn dann dieses Lösungsgemisch nachfolgend der
Abtreibung unter Anwendung von direktem Brausedampf unterworfen wird, so wird neben
dem aufgenommenen Benzol auch das Ammoniak mit verflüchtigt und erscheint in dem
kondensierten Destillatgemisch als eine äußerst schwach konzentrierte Ammoniaklösung
in dem: neben dem Benzolerzeugnis anfallenden wässerigen Kondensat.
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Nach der Erfindung wird ein gegenüber der vorgenannten Arbeitsweise
völlig anderer Verfahrensverlauf bei der Behandlung von Kohlendestillationsgasen
mit Benzolwaschöl dadurch herbeigeführt, daß von einem. unmittelbar auf die für
die Benzolwäsche ohne Tiefkühlung übliche Temperatur lediglich indirekt abgekühlten
und dadurch von Teer, Wasser, dem überwiegenden Teil des fixen und einem Teil des
freien Ammoniaks befreiten Kohlendestillationsgas ausgegangen wird. Das wesentlich
Unterscheidende und Neue des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht also darin, daß,
soweit der Ammoniakgehalt des Rohgases in Betracht kommt, vor der Ölwäsche des Gases
lediglich derjenige Teil des Gesamtammoniaks entfernt wird, der bei der üblichen
indirekten Kühlung des Gases auf gewöhnliche Temperatur in Form von ammoniakhaltigem
Kondenswasser, d. h.
einer wässerigen Lösung, fällt, die neben einigem
freien Ammoniak fast das gesamte fixe Ammoniak des Rohgases enthält, daß aber die
danach noch verbleibende Hauptmenge des Ammoniaks, die auf mindestens etwa. 6o %
des ursprünglichen Gesamtammoniaks der Rohgase zu schätzen ist, im gekühlten Gase
belassen wird. Wenn man nun erfindungsgemäß dieses Gas, welches die Hauptmenge des
Ammoniaks und sämtliches Benzol mit sich führt, mit Waschöl, wie es sonst für die
Benzolwäsche gebraucht wird, in geeigneten Vorrichtungen, wie Waschtürmen, Kolonnen,-
rotierenden Wäschern usw., wäscht, so gibt es hierbei nach den die Erfindung tragenden
Feststellungen gleichzeitig sowohl das Ammoniak als auch das Benzol praktisch vollständig
an das Waschöl ab.
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Ein im Großmaßstab der Praxis ausgeführter Versuch mit Anwendung von
gewöhnlichem Benzolwaschöl aus schweren Teerölen, von- dem etwa. 85% zwischen Zoo
und 300° C überdestillierten und das einen normalen Wassergehalt von o,9 % besaß,
lieferte folgende Auswaschungsergebnisse:
| Frischgas .Endgas |
| Ammoniak ....... 8, i g/cbm o,02 g/ebm |
| Benzol ........ 1. 28,4 - 2,3 - |
| NaPhthalin ...... 0,35 - 0,17 - |
Diese Zahlen beweisen, daß die Auswaschung sowohl des Ammoniaks als auch des Benzols
bis auf solche Restbeträge, die man allgemein gewohnt ist, d. h. praktisch vollständig,
erfolgt ist.
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Aus den vorstehend mitgeteilten zahlenmäßigen Ergebnissen ist durch
eine einfache Nachrechnung unmittelbar zu ersehen, daß die überraschende Mitauswaschung
des Ammoniaks wesentlich auf die Absorptionswirkung des Waschöls und nicht etwa
auf die Absorptionswirkung des dem Waschöl beigemengten Wassers zurückzuführen ist.
Man rechnet in der Praxis, daß zur Auswaschung des Benzols etwa 1,5 kg Waschöl je
Kubikmeter Gas anzuwenden sind; diese Waschölmenge würde nach obigem Zahlenbeispiel
einen Wassergehalt von o,009-1, 5 - 0,01 35kg oder Liter Wasser enthalten. Da nun
erfahrungsgemäß bei. der Ammoniakauswaschung mit Wasser im allgemeinen eine Konzentration
des fertigen rohen Ammoniakwassers von höchstens etwa io g Ammoniak je Liter erreicht
wird, so läßt sich abschätzen, daß die vorgerechnete; dem Benzolwaschöl beigemengte
Wassermenge von 0,0 13 51 höchstens etwa o,13 5 g Ammoniak absorbieren könnte.
Insgesamt werden aber nach dem obigen Zahlenbeispiel je Kubikmeter Gas 8,o8 g Ammoniak
ausgewaschen, das ist 8'°8 ^ 6omal soviel als die von dem Was-&, I35
sergehalt des Öles aufnehmbare Ammoniakmenge, oder mit anderen Worten: lediglich
durch die Anwesenheit von Wasserbeimengung üblichen Ausmaßes im Benzolwaschöl würde
sich die Auswaschung von nur etwa x/6o der insgesamt wirklich, ausgewaschenen Ammoniakmenge
erklären lassen. Die weit überwiegende Anteilmenge des gesamten Ammoniaks wird also
tatsächlich durch das Waschöl absorbiert. In diesem Punkte zeigt sich deutlich und
einwandfrei der Wesensunterschied des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem,
was eingangs als bekannt _ hingestellt worden war.
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Das nach dem Verfahren mit -dem aufgenommenen Ammoniak und Benzol
beladene Waschöl wird in der gebräuchlichen Weise mit unmittelbar einwirkendem Wasserdampf
abgetrieben. Dadurch werden Ammoniak, und zwar genau genommen, wenn auch fixes Ammoniak
mitausgewaschen worden war, nur alles flüchtige Ammoniak und Benzol in dampfförmig
abgehende Destillate überführt. Bei der nachfolgenden Verdichtung und Kühlung der
Destillatdämpfe erhält man nebeneinander das als Benzolvorerzeugnis bekannte Leichtöl
und Wasser, die beide Ammoniak in einer Konzentration, die mindestens für den wässerigen
Anteil verhältnismäßig hoch ist, gelöst enthalten. Für die Höhe dieser Ammoniakkonzentration
kann ' man ebenfalls auf Grund des oben mitgeteilten Zahlenergebnisses eines Großversuches
etwa folgende Abschätzung finden- Das bei der Abtreibung erhaltene Benzoldestillat
oder Leichtöl ist, da neben dem Benzol auch Waschölanteile mit übergehen, erfahrungsgemäß
an Menge ungefähr gleich dem 1,5fachen der ausgewaschenen Benzolmenge, d. h. j e
Kubikmeter behandelten Gases gleich 1,5 ' (Z8,4 - 2,3) = 39,7- g anzusetzen. Die
beim Abtreiben anzuwendende Menge- direkten Brausedampfes ist erfahrungsgemäß ungefähr
ebenso hoch wie die Benzoldestillatmenge, d..h. auch ='39,2 g, zu setzen, und die
dem Benzolwaschöl für i cbm Gas beigemengte Wassermenge, die sich beim Abtreiben
ebenfalls verflüchtigt, war schon oben zu 13,5'g festgestellt worden; dies gibt
zusammen eine Menge wässerigen Kondensates von 39;2 -f- 13,5::---- 52;7- g. Dazu
das ölige Benzoldestillat von 39,29 gerechnet, ergibt zusammen g1,9 g. In
dieser gesamten Destillatmenge ist die ausgewaschene Ammoniakmenge von 8,o8 g gelöst.
Das ergibt eine Durchschnittskonzentration von g-°9 = 0,088 oder Gewichtsprozenten.
Hierbei ist;
da die Lösungsaffinität von Ammoniak zu Wasser zweifellos
um ein Vielfaches größer als diejenige von Ammoniak zu Benzol ist, die auf den wässerigen,
an sich schon die größere Hälfte ausmachenden Anteil entfallende Konzentration des
Ammoniaks fraglos bedeutend höher als die vorberechnete Durchschnittskonzentration
von 8,811j, Hieraus folgt, daß nach dem Verfahren in der Tat die Hauptmenge des
ausgewaschenen Ammoniaks als ein hochkonzentriertes Ammoniakwasser gewonnen wird.
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Das ebenfalls ammoniakhaltige Benzoldestillat oder Leichtöl wird zweckmäßig
mit Wasser oder auch schwachem Ammoniakwasser behandelt, wodurch sein Ammoniakgehalt
in dieses Behandlungswasser übergeht und bei geeigneter Durchführungsweise ebenfalls
ein ziemlich starkes Ammoniakwasser ergibt. Dieses kann zusammen mit dem ersterwähnten,
als wässeriger Destillatanteil erhaltenen Ammoniakwasser in die Ammoniakfabrik gegeben
werden.
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Das erfindungsgemäß als Ausgang des Verfahrens dienende gekühlte Gas
kann, da in ihm die Hauptmenge des Ammoniaks belassen wird, einen gewissen Anteil
davon als fixes Ammoniak enthalten, der zwar an Menge immer sehr klein, aber in
manchen Fällen wegen seiner Auswirkungen auf den Waschvorgang doch nicht ohne weiteres
zu vernachlässigen ist. Dieses fixe Ammoniak, das in fester Form, d. h. als Schwebestoff,
von dem gekühlten Gas mitgetragen wird, gelangt bei der Gaswaschung in das umlaufende
Waschöl mit hinein, bleibt aber in dem abgetriebenen Waschöl unverändert zurück,
da es durch ausschließliche Einwirkung von Wärme und Wasserdampf nicht verflüchtigt
werden kann. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann man das fixe Ammoniak vorteilhafterweise
durch wiederholten Umlauf des Waschöls darin anreichern und von Zeit zu Zeit entfernen,
z. B. durch Behandeln des zweckmäßig heißen Öls mit Wasser oder mit wässeriger Alkalilösung.
Im letzteren Falle werden die etwa im Waschöl zurückbleibenden Reste des fixen Ammoniaks
in flüchtige Form überführt und gehen beim nächstfolgenden Abtreiben in das Destillat
über. Als ein geeignetes Mittel zur Beseitigung des fixen Ammoniaks aus dem Waschöl
kann auch die be-' kannte unmittelbare Kühlung des Öls mit Wasser dienen.
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Das Verfahren schafft eine ganz wesentliche Vereinfachung der bisherigen
Gewinnungsweise von Ammoniak und Benzol, weil diese beiden Stoffe durch einen einheitlichen
Waschvorgang und durch Anwendung nur einer Waschanlage gleichzeitig aus dem Gas
gewonnen werden. Außerdem kann hierbei das Ammoniak durch Anwendung einfacher und
leichter Vornahmen, die mit der Waschabtreibung einherlaufen, als verhältnismäßig
starkes Ammoniakwasser erhalten werden. Diese Vorteile erreicht man zugleich mit
wesentlichen Ersparungen an Einrichtungen und Betriebskosten sowie mit einer Verringerung
an Abwassermengen.