<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Konzentrieren von Harnstofflösungen
Nach einem noch nicht veröffentlichten Vorschlag der Erfindern kann man Harnstofflösungen mittels einer stufenweisen Eindampfung im Vakuum zu einem Produkt konzentrieren, das gegebenenfalls durch Verdampfung in feste Harnstoffkörner mit sehr niedrigem Wasser- und Biuretgebalt übergeführt werden kann, indem der letzten Eindampfstufe, in der ein Druck von < 100 mm Hg herrscht, eine Lösung mit 87 bis 96 Gew.-% Harnston'bei einer Temperatur, die gleich oder knapp oberhalb der Temperatur liegt, bei der die zugeführte Harnstofflösung gerade noch stabil ist (Sättigungstemperatur) zugeführt wird und der dabei anfallende Wasserdampf möglichst schnell unter Aufrechterhaltung des Vakuums aus dem Raum abgesaugt wird,
während der bei der Verdampfung gebildete Brei aus festem Harnstoff in einer hochkonzentrierten Harnstofflösung, gegebenenfalls unter Zufuhr von Wärme, in Form einer Schmelze ausgetragen wird, wobei eine solche Regelung der Wärmezufuhr vorgesehen ist, dass die Austrittstemperatur der Schmelze 1450 C nicht überschreitet.
Es wurde nunmehr gefunden, dass die erforderliche schnelle Trennung des gebildeten Wasserdampfes und Harnstoffes in einfacher Weise dadurch herbeigeführt werden kann, dass man den Harnstoff in suspendierter Form in einer mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit abführt, die sich dem Harnstoff gegenüber indifferent verhält und in den Verdampfungsraum der letzten Eindampfstufe eingeführt wird. Als solche Flüssigkeiten kommen alle Kohlenwasserstofföle sowie mit Wasser nicht mischbare organische Flüssigkeiten, wie z. B. Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff in Betracht.
Die indifferente Flüssigkeit muss selbstverständlich bei den angewandten Temperatur- und Druckverhältnissen einen niedrigen Dampfdruck aufweisen. Gute Erfolge lassen sich mit einem mineralischen Öl erzielen.
Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren zum Konzentrieren von Harnstofflösungen vorgeschlagen, gemäss dem man in einen Verdampfungsraum, in dem sich eine gegen Harnstoff indifferente, sich mit Harnstoff nicht mischende Flüssigkeit befindet bzw. in den eine solche Inertflüssigkeit eingeleitet wird, die einzudampfende, harnstoff- haltige Lösung einleitet, wobei im Verdampfungsraum ein 200 mm Hg unterschreitender Druck und eine solche Temperatur herrscht, dass sich die eingeleitete Harnstofflösung in Wasserdampf und festen Harnstoff aufteilt, wobei der gebildete feste Harnstoff mit der indifferenten Flüssigkeit eine Suspension bildet, die aus dem Verdampfungsraum abgeführt und bis zum Aufschmelzen des festen Harnstoffes erhitzt wird, wonach man die sich bildende flüssige Harnstoffschicht abtrennt.
Weil die indifferente Flüssigkeit den festen Harnstoff, der sich in dem Verdampfungsraum gebildet hat, gleichsam vom Wasserdampf abschliesst, lässt sich der feste Harnstoff mühelos aus dem Verdampfungsraum entfernen, indem man die Harnstoffsuspension ablaufen lässt. Die in der Endstufe einzudampfende Harnstofflösung soll eine Konzentration von mindestens 70% aufweisen.
Der in dem Verdampfungsraum anzuwendende Druck soll vorzugsweise kleiner als 100 mm Hg sein. In Abhängigkeit von den Druckwerten, die man wählt und anwendet, wird eine geeignete Temperatur in den Verdampfungsraum zwischen 70 und 130 C liegen.
Besonders lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren vorteilhaft bei der Verarbeitung von Harnstofflösungen anwenden, die von Synthesen stammen, bei denen die Bildung von Carbamat und die Umwandlung dieses Stoffes in Harnstoff sich innerhalb einer indifferenten viskosen Flüssigkeit, z. B. Mineralöl, vollzieht, wobei aus der Syntheseapparatur Lösungen, die mit dieser viskosen Flüssigkeit vermischt sind (vgl. Chem.
Eng. 62, [April 1955] Seite 230) abgeführt werden.
Beigefügtes Schema zeigt das erfindungsgemässe Verfahren.
Die zu konzentrierende Harnstofflösung wird über eine Leitung 1 und die indifferente Flüssigkeit über eine Leitung 2 in einen Verdampfungsraum 3 eingeleitet, wobei man die Lösung in diesem Raum, in welchem eine Temperatur von 70 bis 130 C herrscht, bis zu einem Druck, der geringer ist als 200 mm Hg, und vorzugsweise kleiner als 100 mm Hg ist, expandieren lässt.
Unter diesen Verhältnissen wird sich die Lösung in Wasserdampf und festen Harnstoff aufteilen. Ein Rührer 4 der mit hoher Geschwindig-
<Desc/Clms Page number 2>
keit rotiert, bewirkt, dass der abgetrennte Harnstoff und die indifferente Flüssigkeit sich intensiv mischen. Über eine Leitung 5 wird die so erhaltene Suspension aus dem Verdampfungsraum abgeführt.
Man kann zu der Entfernung geringer Mengen Wasserdampf, die von der durch die Suspension mitgerissenen Lösung herrühren, das abgeführte Gemisch sicherheitshalber noch in einen nächsten Verdampfungsraum 3 a einleiten. Die Suspension, die aus festem Harnstoff und indifferenter Flüssigkeit besteht, wird über eine Leitung 5 aus dem Verdampfungsraum abgeführt.
Der gebildete, aus den Verdampfungsräumen abgeführte Wasserdampf wird den Scheidern 6 und 6 a zugeleitet, in denen etwa mitgeführte Tropfen abgetrennt werden, die dem Verdampfungsraum anschliessend wieder zugeleitet werden.
Zwecks Weiterverarbeitung zu Harnstoffkörnern wird die Suspension in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Wärmeaustauscher erhitzt, bis der Harnstoff schmilzt. Es bilden sich dann zwei Schichten, von denen eine aus geschmolzenem Harnstoff besteht, die andere die indifferente Flüssigkeit ist. Der geschmolzene, annähernd wasserfreie, Harnstoff kann dann in der üblichen Weise durch Verspritzen in Tropfen verteilt werden, die man in einem Raum frei herunterfallen lässt, wobei sie abkühlen und dann zu Körnern erstarren.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet die Möglichkeit, das in der Lösung vorhandene Wasser schnell und bei relativ niedriger Temperatur in einer solchen Weise zu entfernen, dass eine Zersetzung des Harnstoffes unter Biuretbildung fast völlig unterbleibt.
EMI2.1
stoffsynthese stammte, wurde in einer Menge von 1000 g Lösung auf 1750 g Paraffinöl eingesetzt und wie vorstehend beschrieben behandelt.
Aus dem zweiten Verdampfer wurde hiebei eine Harnstoffsuspension in Paraffinöl abgeführt, die 30 Gew.-% Harnstoff enthielt. Der Versuch wurde dreimal bei verschiedenen in der nachstehenden Tabelle angegebenen Temperatur- und Druckbedingungen durchgeführt, wobei die ebenfalls aus der Tabelle ersichtlichen Ergebnisse erhalten wurden.
EMI2.2
EMI2.3
<tb>
<tb> , <SEP> Verweilzeit <SEP> in <SEP> min <SEP> Wassergehalt <SEP>
<tb> Druck <SEP> des <SEP> festen
<tb> Temperatur <SEP> Hg <SEP> Rührerdrehzahl <SEP> HarnstoHes <SEP> nach <SEP> Biuretzunahme <SEP>
<tb> Umdr/min <SEP> im <SEP> im <SEP> Abtrennen <SEP> aus <SEP> '"new.-
<tb> 1. <SEP> Verdampfer <SEP> 2.
<SEP> Verdampfer <SEP> der <SEP> Suspension <SEP> (absolute)
<tb> in <SEP> den <SEP> Verdampfern <SEP>
<tb> 110 <SEP> 100 <SEP> 1000 <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP>
<tb> 1000 <SEP> 50 <SEP> 1000 <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb> 110 <SEP> 50 <SEP> 1000 <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 0,2 <SEP> 0,05
<tb>
Die Biuretzunahme beläuft sich demnach auf nur 0, 05-0, 07 Gew. - absolut. In Anbetracht der Tatsache, dass die Biuretbildung beim Aufschmelzen des in der Suspension vorhandenen Harnstoffs und beim Bewerkstelligen der Trennung der Harnstoffschmelze von dem mitvorhandenen Öl auch 0, 25 Gew.-% nicht zu überschreiten braucht, ist es möglich, wenn man von
EMI2.4
enthalten, während der Feuchtigkeitsgehalt dieser Körner auch stets niedriger als 1% ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Konzentrieren von Harnstofflösungen mittels einer stufenweisen Eindampfung im Vakuum zu einem Produkt, das gegebenenfalls durch Verdampfung in feste Harnstoffkörner mit sehr niedrigem Wasser- und Biuretgehalt übergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der letzten Eindampfstufe, in der ein Druck von < 200 mm Hg, vorzugsweise < 100 mm Hg, herrscht, eine Lösung mit 70-96 Gew.-% Harnstoff bei einer Temperatur, die gleich oder knapp oberhalb der Temperatur liegt, bei der die zuge- führte Harnstofflösung gerade noch stabil ist (Sättigungstemperatur) zugeführt wird, wobei im Verdampfungsraum sich eine,
Harnstoff gegen- über indifferente und mit Harnstoffnicht mischende Flüssigkeit befindet und der dabei anfallende Wasserdampf möglichst schnell unter Aufrechterhaltung des Vakuums aus dem Raum abgesaugt wird, während der bei der Verdampfung gebildete feste Harnstoff als Suspension mit der indifferenten Flüssigkeit aus dem Verdampfungsraum abgeführt und hierauf unter Erwärmung der Suspension der Harnstoff geschmolzen wird und eine Aufteilung in Harnstoffschmelze und indifferente Flüssigkeit erfolgt.