CH288166A - Verfahren zur Harnstofferzeugung. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Harnstofferzeugung.       Die synthetische     Harnstoffgewinnung    er  folgt. bekanntlich in zwei Stufen, wobei aus  Ammoniak und Kohlensäure durch die erste,       ansgesprochen        exotherme    Reaktion     Ammon-          carbamat    gebildet wird, während bei der zwei  ten Reaktion das     Ammonearbamat    unter leich  tem Wärmeverbrauch zu einem gewissen Pro  zentsatz     zti    Harnstoff und Wasser umgesetzt  wird.

   Es ist bekannt, dass die überschüssige       Reaktionswärmemenge    nur zum Teil dazu ver  wendet werden kann, die Reaktionskomponen  ten auf Reaktionstemperatur vorzuwärmen,       lind    dass die verbleibende Wärmemenge aus  dem Reaktionsraum abgeführt werden muss;  diese Wärmeabfuhr geschieht. bisher. entweder  mittels Kühlung durch die drucktragende Au  ssenwandung des Reaktionsraumes hindurch,  wobei ein Kühlmedium erwärmt oder ver  dampft wird, oder durch Zugabe eines     Ammo-          niakübersehusses    in den Reaktionsraum hinein,  wobei insbesondere die     Verdampfungswärme     des in flüssiger Form zugesetzten Ammoniaks  für die Kühlung ausgenutzt     -wird.     



  Der nicht zu Harnstoff und Wasser umge  setzte Anteil des     Ammoncarbamates    muss un  ter starker Wärmezufuhr wieder in Ammoniak  und Kohlensäure zersetzt werden. Wenn diese  unter erhöhter Temperatur stehende     Gas-          mischung    ebenfalls zur     Harnstoffgewinnung     herangezogen werden soll und wieder in den  Reaktionsraum zurückgeführt wird, erhöht  sieh     dadur    eh die abzuführende Wärmemenge.

    Bisher hat man diese erhöhte Wärmeabfuhr  entweder mit den bereits oben aufgezeigten    Mitteln bewirkt, oder der gesamte Reaktions  raum wurde in zwei Räume aufgeteilt, in  deren erstem die überschüssige     Carbamat-          bildungswärme    abgeführt und in deren zwei  tem die für die     Harnstoffbildung    erforderliche  Wärmemenge zugeführt werden musste.  



  Die Temperatur im Reaktionsraum ist in  sofern ausschlaggebend für den Prozentsatz,  zu dem     Ammoncarbamat    zu Harnstoff und  Wasser umgesetzt wird, als bei höherer Tempe  ratur und dem entsprechenden Druck der  Prozentsatz der Umsetzung und somit die       Harnstoffausbeute    steigt. Die grösste Ausbeute  würde demnach erreicht, wenn im ganzen  Reaktionsraum eine möglichst hohe und gleich  mässige Temperatur herrscht. Technisch ist  jedoch die Temperatur nach oben begrenzt.  durch die     Korrosionsbeständigkeit    der druck  tragenden Wandung.

      Es hat sich gezeigt, dass bei einer Wärme  abfuhr durch die drucktragende Aussenwan  dung des Reaktionsraumes hindurch, die mei  stens aus einem korrosionsbeständigen Futter  und einem druckfesten Aussenmantel besteht,  1. die Temperaturdifferenz von der Grenz  schicht im Reaktionsraum bis     zum    Kühl  medium, bedingt durch den mehrmaligen  Wärmeübergang     iuid    durch den ungünstigen  Wärmedurchgang durch die dicke, druck  tragende Wandung, relativ gross ist und so  mit bei Verdampfung des Kühlmediums nur  Dampf von relativ tiefer Temperatur und  niedrigem Druck gewonnen werden kann,      2.

   eine zusätzliche Temperaturdifferenz  zwischen der Grenzschicht     lind    dem Zentrum  des Reaktionsraumes vorhanden ist und somit  die Forderung nach einer gleichmässigen und  zugleich möglichst hohen Temperatur nicht  erfüllt ist,  3. die Wärmeabfuhr bei wachsendem  Durchmesser des Reaktionsraumes     unzurei-          ehend    wird, da das Volumen und damit die  abzuführende Wärmemenge quadratisch, die  Kühlfläche aber nur linear zunimmt.

      Bei     Verwendung    eines     Ammoniaküber-          schusses    zu Kühlzwecken ist bei gleicher     Ver-          weilzeit    der in Reaktion tretende Komponen  ten ein grösserer Reaktionsraum erforderlich  und es entsteht für die Zufuhr der überschüs  sigen     Ammoniakmenge    ein zusätzlicher Be  darf. an Pumpenenergie.  



  Bei der Aufteilung des     Reaktionsraumes,     die vermehrte Kosten verursacht, wird in der  ersten Stufe zwar Dampf gewonnen, jedoch  reichen Temperatur und Druck dieses Dampfes  nicht aus für die Wärmezufuhr zur zweiten  Stufe, da die in bezug auf die Wärmeabfuhr  oben gemachten drei Feststellungen in umge  kehrtem Sinne auch für die Zufuhr gelten.  



  Die Wärmewirtschaft einer kompletten       Harnstoffanlage    beeinflusst die Gestehungs  kosten     des    Produktes     stark.    Sie kann wesent  lich dadurch verbessert werden, dass man die  resultierende Wärmemenge aus dem Reaktions  raum selbst abführt, speziell wenn man  hierfür dünnwandige Austauschflächen ver  wendet; die Anzahl der Wärmeübergänge ver  mindert sich und der Wärmedurchgang lässt  sich günstiger gestalten, da bei kleinem Quer  schnitt der kühlenden Hohlkörper die Wan  dungen relativ dünn ausgeführt werden kön  nen. Bei wachsendem Durchmesser des Reak  tionsraumes kann die Kühlfläche, die zweck  mässig in Form einer Kühlschlange oder von    Doppelrohren ausgeführt. wird, beliebig ver  grössert werden.

   Die hierdurch bedingte Ver  grösserung des Reaktionsraumes ist weit ge  ringer als diejenige, die für einen Ammoniak  überschuss erforderlich ist. Es entsteht kein  zusätzlicher Energieverbrauch. Es ist nur ein  einziger Reaktionsraum für beide Reaktionen  nötig. Bei dieser Art Kühlung kann Dampf  erzeugt werden, dessen Temperatur nur wenig  unter der im Reaktionsraum herrschenden  Temperatur liegt und dessen Druck für den  Wärmeverbrauch in der an den Reaktions  raum anschliessenden Apparatur ausreichend  ist.  



  <I>Beispiel:</I>  (siehe Zeichnung)  Der Reaktionsraum ist umschlossen von  einem     dritektragenden    Aussenmantel 1. von  80 mm Dicke und     zwei    abschliessenden Deckeln.  Der Aussenmantel enthält ein korrosionsbe  ständiges Futter 2 von 10 mm Dicke. Der  Eintritt der Reaktionsteilnehmer erfolgt bei 3,  der Austritt des Produktes bei 4. Die Wärme  menge wird abgeführt durch eine Kühlschlange  5 aus Rohr von nur 4 mm Wandstärke. Die  Zufuhr des Kühlmediums erfolgt, über     Ab-          scheider    6 bei 7, und der erzeugte Dampf  kann bei 8 entnommen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur synthetischen Harnstoff erzeugung aus Ammoniak und Kohlensäure, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Reaktions wärme durch eine im Reaktionsraum einge baute Kühlfläche abgeführt und dabei Dampf von hoher Temperatur und hohem Druck er zeugt wird. UNTERANSPRUCH: Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung im Reak tionsraum durch einen dünnwandigen Hohl körper bewirkt wird.