Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Kohlensäure und synthetischem Ammoniak. Die Herstellung von Harnstoff aus Koh lensäure und Ammoniak oder deren un mittelbarem Reaktionsprodukten ist bekannt. Es ist bekannt, dass das System CO? -+- 2 NH3 CO (NH,), + Hz 0 sich bei ungefähr 150 C schnell ins Gleich gewicht setzt, während bei Temperaturen unter 130 C, bei denen die Umsetzung zu langsam stattfindet, eine Beschleunigung durch verschiedene Katalysatoren erreicht werden kann.
Es ist auch festgestellt worden, dass der Harnstoffprozentgehalt in besagtem Gleichgewicht mit steigender Temperatur wächst, da, die Harnstoffbildung von einer bedeutenden Wärrneaufnahme begleitet ist. Der Harnstoffprozentgehalt im Gleichgewicht hängt weiter vom Arbeitsdruck ab, so dass bei höherem Drucke der prozentische Gehalt an Harnstoff steigt.
Die Herstellung von Harnstoff erfolgte bisher derartig, dass man Ammoniumkarbonat oder Kohlensäure und Ammoniak in dem der Gleichung entsprechenden Verhältnis, ge- gebenenfalls mit Katalysatoren, in einem Druckgefäss unter Druck auf eine über 130 C liegende Temperatur erwärmte, nach der Um wandlung die Reaktionsmasse aus dem Druck gefäss entfernte und daraus den Harnstoff ausschied. Das Verfahren könnte auch konti nuierlich ausgeführt werden, indem man irr das auf die nötige Temperatur erwärmte und auf den Arbeitsdruck gebrachte Druckgefäss Kohlensäure und Ammoniak in Mengen ein führt, die der nach und nach aus dem Apparat entfernten Harnstoffmenge entsprechen.
Die Kosten des Verfahrens sind nament lich infolge des nötigen Kraft- und Wärme verbrauches sehr bedeutend.
Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Harnstoff ist dadurch gekennzeichnet, dass den aus der synthetischen Herstellung von Ammoniak aus den Elementen unter hohem Druck unmittelbar erhaltenen Gasen unter Aufrechterhaltung ihres Druckes die erforderliche Menge Kohlensäure zugeführt wird, so dass sich eine zwischen 150 und 250<B>0 0</B> liegende Temperatur einstellt und nach erfolgter Reaktion und Ausscheidung des gebildeten Harnstoffes die verbleibenden fase, nämlich Wasserstoff und Stickstoff, wieder in den Katalyseraum zurückgeführt werden.
Man schaltet den Apparat, in wel chem die Harnstoffbildung erfolgt, in eine Anlage zur Erzeugung von synthetischem Ammoniak in geschlossenem Arbeitskreise ein. Zur Herstellung des synthetischen Am moniaks kann man zum Beispiel die in der Schweiz. Patentschrift 99954 beschrie bene Einrichtung verwenden. Die aus diesem Apparat austretende Gasmischung hat einen hohen Gehalt an Ammoniak. eine Temperatur von etwa<B>2500</B> C und einen Druck. von etwa 800 Atmosphären.
Führt man nun in diese Gasmischung auf entsprechenden Druck kom primierte Kohlensäure ein, so erfolgt die Harnstoffbildung. Die Menge der zugeführten Kohlensäure wird je nach dem Ammoniak gehalt der Gase bemessen, aber vorteilhafter in geringerer Menge angewendet, als der obigen Gleichung entspricht; ihre Temperatur wird ferner so gewählt, dass sich in der Re aktionskammer eine zwischen 150' C und 200" C liegenden Temperatur einstellt.
Der bei der Ammoniaksyntliese angewandte Druck von ungefähr 800 Atmosphären wird auch während der Harnstoffdarstellung aufrecht erhalten.
In der anliegenden Zeichnung ist bei spielsweise eine zur Ausführung des Ver fahrens geeignete Einrichtung schematisch dargestellt.
Durch ein Rohr 1 drückt ein Kompressor die Wasserstoff-Stickstoffmischung in das Rohr 2. Durch den -Reiniger 3 geht die Mischung durch Rohr 4 in die Kataly sevor- richtung 5, aus welcher dann die ammoniak- reichen Reaktionsgase durch Rohr G in eine Kammer 7 gehen, die gegebenenfalls eine Substanz enthalten kann, welche die Harn stoffbildung befördert. Derartige geeignete Katalysatoren sind zum Beispiel Tonerde, Kaolin, Kieselsäure und so weiter.
Der Kam mer 7 wird durch das Rohr 8 das Kohlen säureanhydrid zugeführt, das sich mit dem heissen Ammoniak umsetzt und Harnstoff bildet. Letzterer verdichtet sieh in dem untern Teile der Kammer, der gegebenenfalls ge kühlt werden kann, zusammen mit dein gleichzeitig gebildeten Wasser. Die konden sierte Flüssigkeit kann durch das Rohr 9 abgezogen werden. Die Gase werden durch den Kühler 10 in ein anderes Gefäss 11 ge leitet, indem sich noch das zurückgebliebene Wasser, etwa vorhandenes Karbonat und Ammoniak kondensieren.
Die nicht in Reak tion getretene Mischung von Wasserstoff und Stickstoff wird durch die Zirkulationspumpe 12 wieder in den Arbeitskreis zurückgeleitet und tritt gegebenenfalls durch das Rohr 2, den Reiniger 3 und durch das Rohr 4 in die Katalyse vorrichtung für die Herstellung von Ammoniak.
Es ist empfehlenswert, die Menge des Kohlensäureanhydrides geringer zu wählen, als der obigen Gleichung entspricht, weil es in dieser Weise gelingt, die Gase leicht und sicher auf die für normale Herstellung von Ammoniak aus den Elementen erforderlichen Bedingungen zurückzubringen.
Process for the production of urea from carbonic acid and synthetic ammonia. The production of urea from carbon acid and ammonia or their un indirect reaction products is known. It is known that the CO? - + - 2 NH3 CO (NH,), + Hz 0 equilibrates quickly at around 150 C, while at temperatures below 130 C, at which the reaction takes place too slowly, acceleration can be achieved using various catalysts.
It has also been found that the urea percentage in said equilibrium increases with increasing temperature, since the urea formation is accompanied by a significant absorption of heat. The urea percentage in equilibrium also depends on the working pressure, so that the percentage of urea increases at higher pressures.
The production of urea has hitherto been carried out in such a way that ammonium carbonate or carbonic acid and ammonia are heated in a pressure vessel under pressure to a temperature above 130 C in the ratio corresponding to the equation, if necessary with catalysts, after the conversion the reaction mass from the Removed the pressure vessel and separated the urea from it. The process could also be carried out continuously by introducing carbonic acid and ammonia into the pressure vessel, which has been heated to the required temperature and brought to working pressure, in amounts corresponding to the amount of urea gradually removed from the apparatus.
The costs of the process are very significant because of the necessary power and heat consumption.
The present process for the production of urea is characterized in that the gases obtained directly from the synthetic production of ammonia from the elements under high pressure are supplied with the required amount of carbonic acid while maintaining their pressure, so that between 150 and 250 <B> 0 0 </B> sets the temperature and after the reaction and elimination of the urea formed, the remaining phase, namely hydrogen and nitrogen, are returned to the catalyst room.
The apparatus in which the urea is formed is switched into a system for the production of synthetic ammonia in closed working groups. For the production of synthetic ammonia, for example, the one in Switzerland. Use patent specification 99954 described device. The gas mixture emerging from this apparatus has a high ammonia content. a temperature of about 2500 C and a pressure. of about 800 atmospheres.
If one now introduces compressed carbonic acid at the appropriate pressure into this gas mixture, urea is formed. The amount of carbon dioxide supplied is measured depending on the ammonia content of the gases, but it is more advantageous to use a smaller amount than corresponds to the above equation; Its temperature is also selected so that a temperature between 150 ° C. and 200 ° C. is set in the reaction chamber.
The pressure of approximately 800 atmospheres used in the ammonia synthesis is also maintained during the urea preparation.
In the accompanying drawing, for example, a device suitable for executing the process is shown schematically.
A compressor presses the hydrogen-nitrogen mixture through a pipe 1 into the pipe 2. The mixture passes through the cleaner 3 through pipe 4 into the catalytic converter 5, from which the ammonia-rich reaction gases then pass through pipe G into a chamber 7 go, which may contain a substance that promotes urea formation. Such suitable catalysts are, for example, clay, kaolin, silica and so on.
The Kam mer 7 is fed through the pipe 8, the carbonic acid anhydride, which reacts with the hot ammonia and forms urea. The latter compressed see in the lower part of the chamber, which can optionally be cooled ge, together with the water formed at the same time. The condensed liquid can be drawn off through the pipe 9. The gases are passed through the cooler 10 into another vessel 11 in which the remaining water, any carbonate and ammonia present, condense.
The not reacted mixture of hydrogen and nitrogen is fed back through the circulation pump 12 back into the working circuit and optionally occurs through the pipe 2, the cleaner 3 and through the pipe 4 in the catalysis device for the production of ammonia.
It is advisable to choose the amount of carbonic acid anhydride smaller than corresponds to the above equation, because in this way it is possible to easily and safely bring the gases back to the conditions required for normal production of ammonia from the elements.