DD280101A5 - Verfahren zur herstellung von harnstoff - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff, wobei in einer Reaktionszone eine Carbamat und freies Ammoniak enthaltende Harnstoff-Syntheseloesung aus Kohlendioxid und ueberschuessigem Ammoniak gebildet wird, in einer Abstreifzone wenigstens ein Teil des vorhandenen Carbamats mit Kohlendioxid als Abstreifgas zersetzt wird, die Carbamat-Zersetzungsprodukte zusammen mit einem Teil des ueberschuessigen Ammoniaks und dem Abstreifgas aus der Abstreifzone als Gasgemisch entfernt werden, ein Teil des erhaltenen Gasgemisches einer Kondensationszone zugefuehrt wird, worin es kondensiert, wonach die Carbamat enthaltende Mischung der Reaktionszone zugefuehrt wird und die abgestreifte Harnstoff-Syntheseloesung in eine Harnstoffloesung oder festen Harnstoff ueberfuehrt wird. Erfindungsgemaess wird die Carbamat enthaltende Loesung durch Schwerkraft veranlasst, aus der Kondensationszone zu der Reaktionszone und von der Reaktionszone zu der Abstreifzone die in der gleichen oder im wesentlichen der gleichen Hoehe angeordnet ist, zu fliessen, und die zur Bildung von Harnstoff in der Reaktionszone benoetigte Waerme wird durch Kondensation wenigstens eines Teils des restlichen Gasgemisches, das aus der Abstreifzone abgefuehrt wird, erzeugt.

Description

Bei dem oben beschriebenen Verfahren enthält die Synthesezone, neben der flüssigen Phase, eine Gasphase, die aus verhältnismäßig großen Mengen Ammoniak, Kohlendioxid sowie inerten Substanzen besteht, die teilweise als Verunreinigungen in den Reaktionskomponenten enthalten waren, die jedoch, falls Vorrichtungen aus rostfreiem Stahl verwendet werden, in passiviertem Zustand mittels Sauerstoff gehalten wird, auch in das System als Luft eingeführt worden sein können. Dieses Gasgemisch wird aus der Synthesezone entfernt, wonach das mitgerissene Ammoniak und Kohlendioxid in einer Abtrennzone wiedergewonnen werden, beispielsweise durch Waschen der Gase mit einer verdünnten Carbamatlösung. Das inerte Restgas wird abgelassen.

Bekanntlich sind Ammoniumcarbamat enthaltende Lösungen hoch korrodierend und erosiv. Aus diesem Grunde wird der Transport derartiger Lösungen in dem Moc'ndruckabschnitt der Harnstoffsynthese normalerweise durch natürliche Zirkulation bewirkt, die erreicht wird, indem die Abstreifzone unterhalb des Spiegels angeordnet wird, bei dem die Synthesezone und die Kondensationszone gelegen sind. Dies macht die Notwendigkeit von Pumpen überflüssig, welche unter extremen Bedingungen arbeiten müßten und eine Quelle vieler Störungen wären. Das flüssige oder gelöste Ammoniumcarbamat, das in der Abtrennzone für die inerten Gase gebildet wird, zirkuliert auch mittels Schwerkraft entweder zur Kondensationszone oder zudem unteren Teil der Synthesezone. Zu diesem Zweck ist die Trennung an einem höheren Niveau gelegen als die Synthesezone. Mit den üblicherweise vorliegenden Kapazitäten von 1000 bis 1 500 Tonnen pro Tag oder mehr, mit denen gearbe'tet wird, bedeutet dies, daß die höhe der Anlage beträchtlich ist, in vielen Fällen mindestens 40 bis 45m über dem Grundniveau. Dies erfordert schwere Stütz- bzw. Tragkonstruktionen und ein Ersatz von Apparateteilen ist mühsam und zeitraubend. Es wurde bereits vorgeschlagen (vergl. US-A-42C8347), daß die Herstellung von Harnstoff bei hohen NH₃/CO₂-Molmengenverhältnissen in einer Reaktionszone mit zwei Abschnitten durchgeführt werden kann, mit dem ersten Abschnitt über der zweiten und Entladen des ersten Abschnitts in den unteren Teil des zweiten Abschnitts. Von dem oberen Teil des zweiten Abschnitts wird die Harnstoff-Syntheselösung abgelassen und in zwei Abstreifzonen in Reihe zur Zersetzung des Carbamats behandelt, wobei die erhaltene Gasphase in der ersten Abstreifzone als solche direkt in den ersten Teil der Reaktionszone geleitet wird und die in df r zweiten Ahstreifzone erhaltene Gasphase nach Kondensation in einer Kondensationszone auch in den ersten Feil der Reaktionszone als Carbamatlösung geleitet wird. Die in diesem ersten Abschnitt erforderliche Wärme wird erhalten durch Kondensation des Gasgemisches, das von der ersten Abstreifzone kommt. In dem zweiten Abschnitt wird die Bildung von Harnstoff gefördert, indem eine Extramenge flüssiges Ammoniak geliefert wird, so daß Wasser gebunden und das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird. Nach der Beschreibung vermeiden diese Maßnahmen die Notwendigkeit von raumbeanspruchenden, hinderlichen Gerüsten, die gewöhnlich erforderlich sind, um die Reaktoren höher als die Vorrichtung zur Behandlung des Abstroms aus der Synthese anzuordnen. Jedoch ist diese Ausführungsform rr jhsam und erfordert viel Ausrüstung bzw. Betriebsanlagen. Darüber hinaus ist die Reaktorkonstruktion kompliziert und daher k stspielig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung is! die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Harnstoff, mit dem die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die „skyline" der Harnstoff-Produktionsanlage beträchtlich zu verbessern ohne die Notwendigkeit der Verwendung einer Pumpe zum Transport der Harnstoff-Syntheselösung aus der Reaktionszone oder der Carbamatlösung aus der Kondensationszone.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Kombination von Maßnahmen erreicht. Zu diesem Zweck wird die Kondensationszone auf einem Niveau angeordnet, das höher ist als der Einlaß der Harnstoff-Syntheselösung zu der Abstreifzone. Die Reaktionszone und die Abstreifzone werden am selben oder im wesentlichen gleichen Niveau, vorzugsweise am unteren Ende, angeordnet. Die flüssige Phase wird durch Schwerkraft vor. der Kondensationszone über die Reaktionszone zur Abstreifzone fließen gelassen, wobei die treibende Kraft aus der Differenz in der Höhe zwischen dem Niveau in der Kondensationszone und dem Einlaß der Harnstoff-Syntheselösung der Abstreifzone herrührt. Zusätzlich wird die für die Bildung von Harnstoff in der Reaktionszone benötigte Wärme erzeugt, indem Carbamat in dieser Zone gebildet wird aus einem Teil der NH3 und CO2 enthaltenden Gasmischung, die aus der Abstreifzone entfernt wird.

Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff, bei dem in einer Reaktionszone bei einem Druck von 125 bis 350 bar und der entsprechenden Temperatur von 170 bis 250°C eine Carbamat und freies Ammoniak enthaltende Harnstoff-Syntheselösung aus Kohlendioxid und überschüssigem Ammoniak bei einem Molverhältnis NH₃/CO₂ voin 2,5 bis 3,5 gebildet wird;

in einer Abstreifzone wenigstens ein Teil des in der Harnstoff-Syntheselösung vorhandenen Carbamats zersetzt wird aufgrund der Zufuhr von Wärme und Gegenstromkontak' mit Kohlendioxid als Abstreifgas; die Carbamat-Zersetzungsprodukte zusammen mit einem Teil des überschüssigen Ammoniaks und dem Absireir'gas aus der Abstreifzone als Gasgemisch entfernt werden;

ein Teil des erhaltenen Gasgemisches einer Kondensationszone zugeführt wird, worin es zu ainer Carbamat enthaltender Mischung kondensiert, wonach die Carbamat enthaltende Mischung der Reaktionszone zugeführt wird und die abgestreifte Harnstoff- Syntheselösung zu einer Harnstofflösung oder festem Harnstoff vorarbeitet wird.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Carbamat enthaltende Lösung durch Schwerkraft veranlaßt wird, aus der Kondensationszone zur Reaktionszonc und von der Reaktionczorie zur Abstreifzone zu fließen, die in der gleichen oder nahezu der gleichen Höhe angeordnet ist, und die zur Bildung von Harnstoff in der Reaktionszone erforderliche Wäime wird durch Kondensation eines Teils des Gasgemisches, das aus der Abstreifzone abgelassen wird, erzeugt.

Da die Kondensationszone, die Reaktionszone und die Abstreifzone bei dem gleichen Druck arbeiten und die Leitung, welche die Kondensationszone mit der Reaktionszone verbindet, sowie die Leitung, welche die Reaktionszone mit der AbstreifiOne verbindet, mit Flüssigkeit gefüllt sind, werden diese Apparateteüe als kommunizierende Gefäße mit gleichen Drücken bei gleichen Niveauspiegeln arbeiten. Wenn der Auslaß aus der Kondensationszone in genügender Höhe oberhalb des Einlasses der Harnstoff-Syntheselösung in der Abstreifzone angeordnet ist, wird die Flüssigkeit durch Schwerkraft von der Kondensationszone über die Reaktionszone zu der Abstreifzone fließen, obwohl der Flüssigkeitsspiegel in der Reaktionszone oberhalb des Einlasses in der Abstreifzcne liegt.

Die zur Bildung von Harnstoff in der Reaktionszone erforderliche Wärme kann auf verschiedene Weise erhalten werden, beispielsweise mittels Wärmezufuhr durch eine Dampfschlange, was jedoch hinsichtlich der Konstruktion schwierig ist, oder durch Zufuhr eines kleinen Teils von CO₂, das für das Verfahren erforderlich ist, das jedoch die Abstreifwirksamkeit in der Abstreifzone beeinflußt. Eine besonders geeignete Methode besteht darin, der Reaktionszone einen Teil des NH₃, CO₂ und H₂O enthaltenden Gasgemisches, das von der Abstreifzone kommt, zuzuführen und darin kondensieren zu lassen. Da bei der beschriebenen Ausführungsform der Druck am unteren Ende der Reaktionszone höher ist als am Kopf der Abstreifzone, von wo das in dem Abstreifschritt erhaltene Gasgemisch abgelassen wird, muß dieses Gasgemisch auf einen höheren Druck gebracht werden, bevor es in den unteren Teil der Reaktionszone geleitet wird. Diese Drucksteigerung wird verzugsweise mittels eines Ejekiors bewirkt, der mit dem flüssigen, im Verfahren benötigten NH₃ beirieben wird, da dann keine Apparatur mit beweglichen Teilen dem korrodierenden und erosiven Einfluß des Gasgemisches ausgesetzt ist. Bei den verhältnismäßig hohen Drücken, bei denen das System arbeitet, ist die Dichte des Gasgemisches, das von der Abstreifzone abgeleitet wird, ve.'hältnismäßig hoch, so daß das Verhalten des Gasgemisches in zunehmendem Maße demjenigen einer Flüssigkeit nahekommt. Es wurde festgestellt, daß der Mitreißeffekt eines Ejektors steigt in dem Maße, wie die Differenz zwischen der Dichte des treibenden Mediums und derjenigen des unter einen höheren Druck zu setzenden Mediums kleiner wird. Weiterhin wird mit unverändertem Ober- und Absaugfluß weniger Einlaßdruck auf das treibende Medium ei forderlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dichte des flüssigen Ammoniaks durch Erhitzen desselben über die kritische Temperatur erniedrigt. Das Erhitzen des flüssigen Ammoniaks kann beispielsweise durch Wärmeaustausch mit der Carbamatlösung erfolgen, dio erhalten wird, wenn NH₃ und CO₂ von den inerten Gasen ausgewaschen wird, die von der Synthesezone und/oder der Kondensationszone abgelassen werden.

Der Teil des Gasgemisches, das von der Abstreifzone abgelassen wird, der für die Temperatursteuerung in der Reaktionszone benötigt wird, wird in den unteren Teil der unterteilten Reaktionszone eingeleitet und steigt darin aufwärts, was eine gleichmäßige Temperaturentwicklung in der Reaktionszone ergibt. Die Menge an Gasgemisch, das der Reaktionszone zugeführt wird, sollte derart sein, daß als Ergebnis der freigesetzten Kondensationswärme die gewünschte Reaktionstemperatur erreicht wird. Sie kann beispielsweise auf 15 bis 25% aer Gesamtmenge, die aus de^r Abstreifzone abgelassen wird, betragen. Die Mengen sind jedoch nicht kritisch. Jeglicher Teil des Gasgemisches, der in der Reaktionszone nicht kondensiert wird, wird zusammen mit dem verbleibenden Teil aus der Abstreifzone in die Kondensationszone geleitet.

Es ist vorteilhaft, die Harnstoffbildung aus Carbamat auch in der Kondensationszone während der Kondensation des bei der Abstreifbehandlung erhaltenen Gasgemisches stattfinden zu lassen. Wegen der Anwesenheit verhältnismäßig großer Mengen an Harnstoff und Wasser, welche als Lösungsmittel für das Carbamai wirken, das in der Kondensation des während des Abstreifens erhaltenen Gasgemisches gebildet wird, wird die Kondensations- und Lösungswärme bei einem höheren Temperaturniveau zugänglich als ohne Anwendung dieser Lösungsmittel. Dies bedeutet, daß die Kondensation des Gasgemisches, das bei der Abstreifbehandlung erhalten wird, bei einer Temperatur erfolgt, derart daß zur Verseilung der freigesetzten Wärme mit Bildung eines Niederdruckdampfes von beispielsweise 3 bis 5 bar eine beträchtlich kleinere Wärmeaustau£chfläche ausreichen wird, Dampf von höherem Druck, beispielsweise 5 bis 10 ba;, erzeugt werden kann oder die freigesetzte Wärme direkt zum Erhitzen der Prozeßströme verwendet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den großen Vorteil, daß die Höhe der Anlage beträchtlich erniedrigt wird. Neben der verbesserten „skyline" sind die Installierungs- und Ersatzkosten bedeutend vermindert.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figur und das Beispiel erläutert, ohne jedoch darauf boschränkt zu sein. In der Figur bedeutet A eine Reaktionszone, B eine Abstreifzone, C eine Kondensationszone und D eine Abtrennzone. Der Druck in diesen Zonen kann zwischen 125 und 350 bar liegen und ist beispielsweise 140 bar. Die in dem Verfahren benötigten Mengen an NH₃ und CO₂ werden zu diesen Zonen bei hohen Drücken geleitet. Zusätzlich wird eine Carbamatlösung, die irgendwo in dem Verfahren erhalten wurde, zu diesem Hochdruckabschnitt zurückgeführt. Die Zufuhr von flüssigem NH₃ erfolgt über Leitung 1, von dem als Abstreifgas zu verwendenden CO₂ über Leitung 2 und von der Carbamatlösung, die zum Auswaschen von NH₃ und CO₂ aus den Inertgasen verwendet wird, über Leitung 3. Zu der Kondensaiionszone C wird über Leitung 9 eine Menge an Gasgemisch geführt, das aus einem Teil des Gasgemisches besteht, das von der Abstreifzone über Leitung 6 kommt und über Leitung 8 läuft, und die inerten, noch NH₃ und CO₂ enthaltenden Gase, die von der Reaktionszone über Leitung 10 geleitet werden. Weiterhin wird über Leitung 12 der Kondensationszone C die Carbamatlösung zugeleitet, welche aus der Abtrennzone D über Leitung 11 abgeleitet wird und die erhalten wird, wenn die inerten, über Leitung 13 geleiteten Gase gewaschen werden, welche Carbamatlös'jng in die Kondensationszone über Leitung 12 durch den Ejektor E gleitet wird, der mit dem Teil von flüssigom NHsbctriecen wird, der über Leitung 1 zugeführt und in der Abtrennzone D erhitzt wird. Das Entleerungsventil für dip inerten Gase ist eure.ι 5 angegeben.

Zu dem unteren Abschnitt der Reaktionszone A wird über Leitung 14 die in der Kondensationszone C gebildete Carbamatlösung zugeführt, welche Inderin Abschnitte eingeteilten Reaktionszone A aufwärts fließt, was die Bildung von Harnstoff ergibt. Die zur Bildung von Hainstoff erfoiderliche Wärmemenge wird durch die Kondensation eines Teils des NH₃ und CO₂ enthaltenden Gasgemisches geliefert, das in der Abstreifzone B erhalten und zu dem unteren Teil der Reaktionszone A über Leitungen 6; 7, den Ejektor Fund Leitung 15 geleitet wird. Der Druck des Gasgemisches wird in dem Ejektor F erhöht, der durch heißes, flüssiges Ammoniak angetrieben wird, das auf oberhalb seiner kritischen Temperatur, beispielsweise 155°C, erhitzt worden war, urn den Widerstand des flüssigen Kopfes in der Reaktionszone A zu überwinden. Die Harnstoff-Syntheselösung fließt in der Reaktionszone A über Leitung 16 durch Schwerkraft in den oberen Teil der Abstieifzone B, die auf im wesentlichen der gleichen Höhe wie die Reaktionszone A angeordnet ist, wobei in den unteren Te^!l dieser Abstreifzone B die Menge an CO₂, die für die Synthese erforderlich ist, als Abstreifgas eingeführt wird. Die abgestreifte Harnstoff-Syntheselösung wird über Leitung 4 abgeführt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nun anhand des folgenden Beispiels beschrieben.

Beispiel

In einer Harnstoff-Produktionsanlage, wie sie schematisch in der Figur dargestellt ist, mit einer Kapazität von 1000 t/Tag sind der Reaktor und die Abstreifeinrichtung auf der Bodengleiche. Die Höhe des Reaktors und des Abstreifers sind etwa 18m bzw. etwa 11 m. Auf einem Stockwerk, 20m obe. halb der Bodengleiche gelegen, ist ein horizontal montierter Carbamat-Kondensator angeordnet, der vom Eintauchkondensator-Typ ist und einen Durchmesser von etwa 3 m hat. Der Abschnitt der Abtrennzone, worin NH₃ und CO₂ aus den inerten Gasen ausgewaschen werden, ist ebenfalls auf diesem Niveau angeordnet. Die Gesamthöhe der Harnstoff-Produktionsanlage ist demnach weniger als 25m

Der Druck der Einrichtung beträgt 137,3 bar. Die Mengen sind in kg/h angegeben. Über Leitung 1 werden 23765kg flüssiges NH₃, enthaltend 71 kg Wassar, mit einer Temperatur von 79,5⁰C und einem Druck von 151,3 bar in den Wärmeaustauscher in der Abtrennzone D mit der Carbamatlösung geleitet, die gebildet wird, wenn NH₃ und CO₂ aus den inerten Gasen ausgewaschen werden und eine Temperatur von 165⁰C hat. Die Temperatur des flüssigen NH₃ steigt daher auf 155°C. Von dieser Menge werden 16760kg dem Ejektor E zugeführt, der über Leitung 11 aus der Abtrennzone D 36637kg Carbamatlösung abzieht, die 13462 kg NH₃,14057kg CO₂,2126kg Harnstoff, 6946kg H₂O und 27 kg inerte Stoffe enthält, wonach das Gemisch der Kondensationszone C über Leitung 12 zugeführt wird. Zu dieser Kondensationszone wird auch über Leitungen 6; 8 und 9 eine Menge von 76382 kg Gasgemisch geleitet, das von der Abstreifzone B kommt und 29905kg NH₃, 42976kg CO₂, 2601 kg H₂O und 901 kg inerte Stoffe enthält. Der Kondensationszone C werden ferner über Leitung 10 7751 kg Gasgemisch zugeführt, das von der Reaktionszone A kommt und 3909kg NH₃ 3454kg CO₂, 273kg H₂O und 115kg inerte Stoffe enthält. Über Leitung 14 werden der Reaktionszone A 119890kg Lösung zugeführt, die 37095kg NH₃, 28448kg CO₂,35024kg Harnstoff, 19308kg H₂O und 15kg inerte Stoffe enthält und eins Temperatur von 179°C hat. 8777kg Gasgemisch, das von der Abstreifzone B kommt und eine Temperatur von 187°C hat, wird über den Ejektor F eingeblasen und in die Reaktionszone A unter einem Druck von 139 bar geleitet. Dieses Gasgemisch enthält 3436kg NH₃,4938kg CO₂, 299kg H₂O und 103kg inerte Stoffe. Der Ejektor F wird durch 7005kg flüssiges NH₃ mit einem Druck von 151,3 bar und einer Temperatur von 155⁰C angetrieben. Die Temperatur in der Reaktionszone ist 186⁰C. Übnr Leitung 16 werden 127921 kg Harnstoff-Syntheselösung, enthaltend 45195kg Harnstoff, 145kg Biuret, 37766kg NH₃, 22356kg CO₂, 22456kg H₂O und 4kg inerte Stoffe, der Abstreifzone B zugeführt, wo sie, während Wärme zugeführt wird, mit 31800kg CO₂ und 165⁰C, enthaltend 137kg H₂O und 1009 kg inerte Stoffe, abgestreift wird. Über Leitung 4 werden 74562kg abgestreifte Harnstoff-Syntheselösung erhalten, enthaltend 42365kg Harnstoff, 203kg Biuret, 6002 kg NH₃,7120kg CO₂,18864kg H₂O und 9kg inerte Stoffe. Für die Abstreifbehandlung sind 785kg Hochdruckdampf von 26 bar pro Tonne produzierten Harnstoff erforderlich. In der Kondensationszone werden 1150kg/t Harnstoff Niederdruckdampf von 4,5 bar erhalten.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Harnstoff, wobei in einer Reaktionszone bei einem Druck von 125 bis 350 bar und der entsprechenden Temperatur von 170 bis 250⁰C eine Carbamat und freies Ammoniak enthaltende Harnstoff-Syntheselösung aus Kohlendioxid und überschüssigem Ammoniak bei einem Molverhältn's NH₃/CO₂ voin 2,5 bis 3,5 gebildet wird, in einer Abstreifzone mindestens ein Teil des in der Harnstoff-Syntheselösung vorhandenen Carbamate aufgrund der Zuführung von Wärme und Gegenstromkontakt mit Kohlendioxid als Abstreifgas zersetzt wird, die Carbamat-Zersetzungsprodukte zusammen mit einem Teil des überschüssigen Ammoniaks und dom Abstreifgas aus der Abstreifzone als Gasgemisch entfernt werden, ein Teil des erhaltenen Gasgemisches einer Kondensationszone zugeführt wird, worin es zu einem Carbamat enthaltenden Gemisch kondensiert, wonach das Carbamat enthaltende Gemisch der Reaktionszone zugeführt wird und die abgestreifte Harnstoff-Syntheselösung in eine Harnstoff lösung oder festen Harnstoff verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbamat enthaltende Lösung durch Schwerkraft aus der Kondensationszone zu der Reaktionszone und aus der Reaktionszone zu der Abstreifzone, die in der gleichen odeV im wesentlichen der gleichen Höhe angebracht ist, fließen gelassen wird, und die zur Bildung von Harnstoff in der Reaktionszone erforderliche Wärme durch Kondensation wenigstens eines Teils der aus der Abstreifzone abgeführten Gasgemisches erzeugt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche Teii des aus der Abstreifzone abgeführten Gasgemisches in den unteren Teil der Reaktionszone mittels eines Ejektors geleitet wird, der mit Ammoniak in superkritischem Zustand angetrieben wird.

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxid.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Wenn Ammoniak und Kohlendioxid in eine Synthesezone bei einem geeigneten Druck (beispielsweise 125bis350at) und einer geeigneten Temperatur (beispielsweise 170 bis 25O⁰C) geleitet werden, wird zunächst Ammoniumcarbamat gemäß der folgenden Reaktion gebildet:

2 NH₃ + CO₂ + H₂N-CO-CJH₄

Das so gebildete Ammoniumcarbamat ergibt Harnstoff durch Dehydratisierung gemäß der Gleichgewichtsreaktion: H₂N-CO-ONH₄ «=ϊ H₂N-CO-NH₂ + H₂O

Der Grad, bis zu dam die Umwandlung zu Harnstoff fortschreitet, hängt, unter anderen Faktoren, von der Temperatur und dem verwendeten Überschuß an Ammoniak ab. Das erhaltene Reaktionsprodukt ist eine Lösung, die hauptsächlich aus Harnstoff, Wasser, Ammoniumcarbamat und freiam Ammoniak besteht. Das Ammoniumcarbamat und das Ammoniak müssen aus der Lösung entfernt werden und werden in den meisten Fällen zu der Synthesezone zurückgeleitet. Eine weitverbreitete Herstellungsart für Harnstoff, die als „Stamicarbon Kohlendioxid-Abstreifprozeß" bekannt ist, ist beispielsweise in European Chemical News, Urea Supplement, vom 17. Januar 1969, Seiten 17-20, und in Nitrogen, Nr. 143, von Mai-Juni 1983, Seiten 32-38, beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Harnstoff-Syntheselösung, die in der Synihesezone bei hohem Druck und hoher Temperatur gebildet wurde, einer Abstreifbehandlung bei Synthesedruck unterworfen, indem die Lösung im Gegenstrom mit gasförmigem Kohlendioxid in Kontakt gebracht wird, während Wärme zugeführt wird, was dazu führt, daß der größere Teil des in der Lösung vorhandenen Carbamats in Ammoniak und Kohlendioxid zersetzt wird. Diese Zersetzungsprodukte werden in gasförmiger Form aus der Lösung ausgetrieben und zusammen mit einer kleinen Menge Wasserdampf und für das Abstreifen verwendeten Kohlendioxid abgelassen. Das in dem Abstreifverfahren erhaltene Gasgemisch wird im wesentlichen in einer Kondensationszone kondensiert, die bei Synthesedruck arbeitet, und in einer wäßrigen Lösung absorbiert, die bei der weiteren Behandlung der harnstoffhaltigen Lösung erhalten wird, wobei die freigesetzte Kondensationswärme zur Erzeugung von Dampf oder zum Erhitzen der Prozeßströme verwendet wird. Zum Zwecke der Schaffung eines NH₃/CO₂-Verhältnisses, das für die Kondensation optimal ist, wird der größere Teil oder alles des frischen Ammoniaks, der in dem Verfahren benötigt wird, ebenfalls der Kondensationszone zugeführt. Aus der Kondensationszone werden sowohl die gebildete, wäßrige Carbamatlösung als auch das nicht-kondensierte Gasgemisch der Synthesezone zur Bildung von Harnstoff zugeführt. Die weitere Kondensation des Gasgemisches liefert hier die Wärme, die für die Umwandlung des Carbamats in Harnstoff erforderlich ist.

Die abgestreifte Harnstoff-Syntheselösung wird dann auf einen niedrigen Druck expandiert und zu einer Harnstofflösung oder -schmelze aufgearbeitet, welche weiter zu festem Harnstoff verarbeitet werden ksnn.