DE1294365B - Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Kohlendioxyd und ueberschuessigem Ammoniak - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Kohlendioxyd und ueberschuessigem Ammoniak

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DE1294365B
DE1294365B DET15502A DET0015502A DE1294365B DE 1294365 B DE1294365 B DE 1294365B DE T15502 A DET15502 A DE T15502A DE T0015502 A DET0015502 A DE T0015502A DE 1294365 B DE1294365 B DE 1294365B
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carbon dioxide
urea
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock

Description

  • Es ist bekannt, die Harnstoffsynthese aus Kohlendioxyd und überschüssigem Ammoniak bei einem Molverhältnis von Ammoniak zu Kohlendioxyd von 4 : 1 bis 5 : 1 bei Temperaturen von 160 bis 1800 C und Drücken von 280 bis 290 at durchzuführen. Obwohl mit dem Ammoniaküberschuß auch die Harnstoffausbeute steigt, ergab sich hierbei die Schwierigkeit, daß die Bildungswärme des Ammoniumcarbamats zur Aufrechterhaltung der Synthesetemperatur nicht mehr ausreichte, weil das überschüssige Ammoniak Wärme absorbiert. Um den Syntheseautoklav nicht in unwirtschaftlicher Weise von außen beheizen zu müssen, hat man daher die Reaktion bei einem den kritischen Druck des Ammoniaks übersteigenden Druck in einem unbeheizten, wärmeisolierten Druckgefäß durchgeführt und dabei das zugeführte flüssige Ammoniak in solchem Maße vorerhitzt, daß die dem Reaktionsgefäß zugeführte Wärme zusammen mit der Reaktionswärme ausreichte, um eine Temperatur von 160 bis 1800 C aufrechtzuerhalten. Bei diesem Verfahren war jedoch keine Maßnahme vorgesehen, um den nicht umgesetzten Teil des Ammoniaks und des Kohlendioxyds zurückzugewinnen und der Reaktion wieder zuzuführen.
  • Nach einem weiteren bekannten Verfahren werden Ammoniak und Kohlendioxyd aus dem von der Harnstoffschmelze abgetrennten Gasgemisch dadurch gewonnen, daß die Gase durch Druckwäsche vollständig von Kohlendioxyd und in einem zweiten Waschverfahren mit Wasser von dem überschüssigen Ammoniak befreit werden, daß ferner aus der in der ersten Wäsche erhaltenen Lösung durch Kühlung das Ammoniumsalz abgeschieden, dieses feste Salz thermisch zerlegt und das kohlendioxydhaltige Zersetzungsgas unter stark verringertem Druck durch Waschen mit Wasser im Gegenstrom vollständig von Ammoniak befreit wird, und daß aus der dann anfallenden, Kohlendioxyd und Ammoniak enthaltenden Lösung der Niederdruckwäsche die absorbierten Bestandteile in Freiheit gesetzt und den Ausgangsgasen wieder zugeführt werden. Bei der Anwendung dieses Verfahrens auf die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Ammoniak und Kohlendioxyd bei der Harnstoffsynthese enthalten die zurückgewonnenen Gase jedoch infolge der Absorption in wäßrigen Lösungen so große Mengen an Wasser, daß dadurch der Umsetzungsgrad zu Harnstoff bedeutend sinkt.
  • Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Kohlendioxyd und überschüssigem Ammoniak bei etwa 1700 C und 160 at bekannt, bei welchem die erhaltene Harnstoffschmelze auf 20 bis 45 at entspannt wird, dann bei demselben Druck durch schnelle Destillation bei etwa 130 bis 1400 C aus der Schmelze Kohlendioxyd und Ammoniak ausgetrieben, die entweichenden Gase bei etwa 60 bis 900 C und 20 bis 45 at in flüssigem Ammoniak, dem etwas Wasser zugesetzt ist, kondensiert werden und das so erhaltene flüssige Gemisch aus Ammoniumcarbamat, Ammoniak und Wasser in den Syntheseautoklav zurückgeleitet wird, wobei unter 25 O/o, vorzugsweise unter 12 0/o Wasser in den Autoklav gelangen sollen. Dieses Verfahren gestattet jedoch keine vollständige Rückgewinnung des nicht umgesetzten Ammoniaks und Kohlendioxyds.
  • Weiterhin ist es bekannt, bei der Harnstoffsynthese unter Verwendung von überschüssigem Ammoniak das nicht umgesetzte Ammoniak bei einem niedrige- ren als dem Synthesedruck aus der Harnstoffschmelze auszutreiben, es durch Waschen mit Wasser bei 700 C von Kohlendioxyd zu befreien und das so gereinigte Ammoniak dann zu kondensieren und im Kreislauf wieder der Synthesestufe zuzuführen.
  • Es ist auch noch eine Anzahl von anderen Lösungskreislaufverfahren zur Synthese von Harnstoff bekannt, die sämtlich darauf abzielen, das überschüssige Ammoniak aus der Harnstoffschmelze zurückzugewinnen und im Kreislauf wieder in der Synthesestufe zu verwenden. Bei allen diesen Verfahren müssen die Restgase in irgendeiner Verfahrensstufe mit Wasser oder wäßrigen Lösungen gewaschen werden.
  • Insoweit bei diesen Verfahren eine weitgehende Rückgewinnung des Ammoniaks und Kohlendioxyds erzielt wird, gelangen infolge des Auswaschens der Restgase mit wäßrigen Lösungen immer beträchtliche Wassermengen in das im Kreislauf geführte Synthesegemisch, und dieses Wasser beeinträchtigt den bei der Synthese erzielbaren Umsetzungsgrad, so daß man, wenn man die Synthese einerseits unter möglichst vollständiger Rückgewinnung von Ammoniak und Kohlendioxyd und andererseits mit einem Umwandlungsgrad in Harnstoff von mindestens 70 0/o durchführen wollte, bisher gezwungen war, den Reaktionsdruck und die Reaktionstemperatur entsprechend zu erhöhen und die Synthese z. B. bei 210 bis 2200 C und 400 at durchzuführen.
  • Nach dem Verfahren der Erfindung gelingt es dagegen, die Harnstoffsynthese bei einem Molverhältnis von Ammoniak zu Kohlendioxyd von etwa 4:1 bis 5:1 bei etwa 1800C und einem Druck von etwa 210 at unter praktisch vollständiger Rückgewinnung des nicht umgesetzten Ammoniaks und Kohlendioxyds durchzuführen, indem durch eine besondere Maßnahme dafür gesorgt wird, daß dem Synthesegemisch keine große Menge Wasser beigemischt wird.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Kohlendioxyd und überschüssigem Ammoniak, bei welchem man aus der bei der Synthese erhaltenen Harnstoffschmelze bei einem Druck von etwa 10 bis 15 at ein gasförmiges Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd abdestilliert und durch Waschen mit Wasser unter Bildung einer wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung von Kohlendioxyd befreit und das überschüssige Ammoniak in die Synthesestufe zurückleitet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Harnstoffschmelze im Anschluß an die erste, bei 10 bis 15 at durchgeführte Destillation einer zweiten Destillation bei 1 bis 3 at unterwirft, wobei man ein gasförmiges Gemisch aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf gewinnt, aus diesem Gasgemisch einen Teil des Wassers entfernt und das nunmehr eine geringere Menge Wasserdampf enthaltende Gasgemisch in der beim Waschen des Gasgemisches aus der ersten Destillation erhaltenen Ammoniumcarbonatlösung bei 80 bis 1400 C und 20 bis 50 at absorbiert und die so erhaltene konzentrierte wäßrige Ammoniumcarbonatlösung in die Harnstoffsynthese zurückführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß man die Harnstoffschmelze anschließend an die erste bei 10 bis 15 at durchgeführte Destillation zunächst auf 20 bis 50 at verdichtet, bei diesem Druck ein gasförmiges Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd abdestilliert und direkt zur Absorption leitet, und dann erst die Harnstoffschmelze der zweiten Destillation bei 1 bis 3 at unterwirft.
  • Abtrennung des Wassers aus dem Gasgemisch der zweiten Destillation erfolgt vorzugsweise durch Rektifizieren und Waschen mit einer wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung bei Temperaturen und Drücken, bei denen sich kein festes Ammoniumcarbonat bildet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die aus dem Syntheseautoklav abgezogene Harnstoffschmelze, die noch eine hohe Temperatur von etwa 1800 C hat und unter einem Druck von etwa 280 at steht, in eine Trennvorrichtung übergeführt, in der der Druck auf 10 bis 15 at und die Temperatur auf 90 bis 120° C herabgesetzt wird, so daß der größere Teil des überschüssigen Ammoniaks verdampft und aus der Trennanlage abgezogen werden kann.
  • Das abgetrennte überschüssige Ammoniak enthält noch eine geringe Menge Kohlendioxyd, nämlich etwa 0,5 Volumprozent, und diese geringe Menge Kohlendioxyd würde bei der anschließenden Verflüssigung des Ammoniaks mit einem Teil des letzteren sehr leicht unter Bildung von festem Ammoniumcarbamat reagieren, das zur Verstopfung des Röhrensystems und anderer Teile der Kühlvorrichtung führen würde, wodurch die Verflüssigung des Ammoniaks praktisch undurchführbar werden würde.
  • Das abgetrennte, überschüssige Ammoniak wird deshalb vor der Verflüssigung mit Wasser gewaschen, wodurch die geringe Menge Kohlendioxyd zusammen mit einer entsprechenden Menge Ammoniak gelöst und dabei eine wäßrige Lösung von Ammoniumcarbonat gebildet wird, die abgetrennt und, wie nachstehend beschrieben, wieder verwendet wird.
  • Durch das Auswaschen mit Wasser wird das abgetrennte überschüssige Ammoniak von der geringen Kohlendioxydmenge praktisch befreit und kann daher anschließend verflüssigt und in den Syntheseautoklav zurückgeleitet werden.
  • Die erhaltene wäßrige Lösung von Ammoniumcarbonat besteht aus etwa 50°/o Ammoniak, 20°/o Kohlendioxyd und 30 °/o Wasser und wird daher für die Harnstoffsynthese wieder verwendet. Diese wäßrige Ammoniumcarbonatlösung läßt man nun unter den obenerwähnten Bedingungen Ammoniak und Kohlendioxyd absorbieren. Sie ist dann genügend konzentriert, so daß sie zwecks Wiederverwendung in das Harnstoffsyntheseverfahren zurückgeführt werden kann. Sie enthält erfindungsgemäß nur 10 bis 15 O/o Wasser.
  • Das von der wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung zu absorbierende Ammoniak-Kohlendioxyd-Gemisch kann nach einem der beiden folgenden Arbeitsweisen erhalten werden: 1. Die von dem größten Teil überschüssigen Ammoniaks befreite Harnstoffschmelze, die unter einem Druck von 10 bis 15 at steht, wird in eine Destillieranlage übergeführt, in der bei einem Druck von 1 bis 3 at ein gasförmiges Gemisch von Ammoniak und Kohlendioxyd abdestilliert wird, das entwässert und zwecks Absorption durch die wäßrige Ammoniumcarbonatlösung auf 20 bis 50 at verdichtet wird. Die Temperatur von 80 bis 1400 C, bei der die Absorption erfolgt, kann durch Kühlen bzw. Erhitzen eingestellt werden.
  • 2. Die von dem größten Teil überschüssigen Ammoniaks befreite Harnstoffschmelze, die unter einem Druck von 10 bis 15 at steht, wird zu- nächst auf einen Druck von 20 bis 50 at verdichtet und ein gasförmiges Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd abgetrennt, das zwecks Absorption durch die wäßrige Ammoniumcarbonatlösung direkt zu dem Absorber geleitet werden kann; die Harnstoffschmelze, aus der dieses erste gasförmige Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd abdestilliert worden ist, wird dann anschließend zur Destillation unter einem Druck von 1 bis 3 at in eine Destilliervorrichtung übergeführt, in welcher ein zweites gasförmiges Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd erhalten wird, das entwässert und auf 20 bis 50 at verdichtet und zu dem Absorber geleitet wird, wo es in der wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung absorbiert wird.
  • Das gasförmige Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd, das, wie oben beschrieben, durch Destillation bei einem Druck von 1 bis 3 at freigesetzt worden ist, muß in jedem Fall einer Entwässerung bzw. Entfeuchtung unterworfen werden.
  • Zu diesem Zweck wird das gasförmige Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd rektifiziert und mit einer wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung gewaschen, und zwar bei Temperaturen und Drücken, bei denen sich kein festes Ammoniumcarbonat bildet.
  • Hierbei tritt Wasserdampf aus dem Gasgemisch in die wäßrige Ammoniumcarbonatlösung über, so daß schließlich ein Gasgemisch entsteht, das nur noch 7 bis 100/o Wasserdampf enthält.
  • Das Volumen der Waschlösung wird daher durch die Menge des übertragenen Wasserdampfes vergrößert. Die so aufgenommene Wassermenge wird aus der Waschlösung kontinuierlich abgetrennt, indem die Lösung zur Wiedergewinnung von Ammoniak und Kohlendioxyd rektifiziert und das zurückbleibende Wasser verworfen wird.
  • Temperatur und Druck, bei denen das gasförmige Gemisch durch die wäßrige Ammoniumcarbonatwaschlösung geleitet wird, sind voneinander abhängig. Bei einem Druck von 2 at beträgt die Temperatur 65 bis 700 C, während bei einem Druck von 3 bzw. 4 at die Temperatur 72 bis 750 C bzw. 78 bis 850 C beträgt. Gewöhnlich ist der Druck um so höher, je höher die Temperatur ist, und umgekehrt.
  • Das entwässerte bzw. entfeuchtete gasförmige Gemisch wird dann vor der Absorption auf 20 bis 50 at verdichtet. Die Verdichtung kann leicht und sicher mit Hilfe einer Kolbenpumpe bewirkt werden, die durch das gasförmige Gemisch unter diesen Druckbedingungen nicht korrodiert wird und die klein sein kann.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Rückgewinnung erreicht etwa 1000/o, während die Harnstoffsynthese mit überschüssigem Ammoniak unter sehr mäßigen Bedingungen, d. h. bei einer Temperatur von 1800 C und einem Druck von 280 at, durchgeführt werden kann. Auf Grund der hohen Rückgewinnung und der mäßigeren Verfahrensbedingungen ist das erfindungsgemäße Verfahren den bisher bekannten Verfahren überlegen, bei denen die Harnstoffsynthese mit überschüssigem Ammoniak unter Rückgewinnung und Wiederverwendung des nicht umgesetzten Ammoniaks und Kohlendioxyds nicht unter so mäßigen Bedingungen durchführbar war, wie sie bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung möglich sind.
  • F i g. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Anlagen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
  • In der in F i g. 1 dargestellten Anlage wird die aus dem Harnstoffsyntheseautoklav t abgezogene Harnstoffschmelze zu einer Trennvorrichtung 2 geleitet, in der der auf der Schmelze lastende Druck auf 10 bis 15 at verringert und das überschüssige Ammoniak größtenteils abdestilliert wird. Das abgetrennte überschüssige Ammoniak wird zu der Waschanlage 3 geleitet, in der es mit Wasser gewaschen und die als Verunreinigung vorhandene geringe Menge an Kohlendioxyd als wäßrige Ammoniumcarbonatlösung entfernt wird.
  • Anschließend wird die wäßrige Ammoniumcarbonatlösung zu der Kolbenpumpe 7 geleitet.
  • Das abgetrennte und von Kohlendioxyd befreite Ammoniak wird zu einer (nicht dargestellten) Kühlvorrichtung geleitet und dort verflüssigt. Das flüssige Ammoniak wird durch Leitung 8 zu dem Harnstoffsyntheseautoklav zurückgeleitet.
  • Die aus der Waschanlage 3 kommende wäßrige Ammoniumcarbonatlösung wird über die Kolbenpumpe 7 unter einem Druck von 20 bis 50 at in die Absorptionsvorrichtung 6 geleitet, in der das aus dem Entfeuchter 16 kommende gasförmige Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd in der Ammoniumcarbonatlösung absorbiert wird.
  • Die aus der Trennvorrichtung 2 abgezogene, vom größten Teil des überschüssigen Ammoniaks befreite Harnstoffschmelze wird in der Destilliervorrichtung 4 unter einem Druck von 2 at destilliert.
  • Das dabei erhaltene gasförmige Gemisch wird zwecks Entfeuchtung zu einem Entfeuchter 16 und dann zu dem Verdichter 5 geleitet, in dem es vor dem Einleiten in die Absorptionsvorrichtung 6 auf 20 bis 50 at verdichtet wird.
  • Die wäßrige Ammoniumcarbonatlösung, von der das gasförmige Gemisch absorbiert und deren Wassergehalt durch Hindurchleiten durch den Entfeuchter verringert worden ist, ist dadurch in eine Flüssigkeit übergeführt worden, die 10 bis 15 0/o Wasser enthält.
  • Diese Flüssigkeit wird zu der Kolbenpumpe 11 geleitet und dort auf den Druck von 280 at verdichtet, bei dem auch die Harnstoffsynthese mit überschüssigem Ammoniak durchgeführt wird, dann zu dem Harnstoffsyntheseautoklav 1 zurückgeleitet und dort erneut bei der Hamstoffsynthese bei einer Temperatur von 1800 C wieder verwendet.
  • Durch die Leitungen 12 und 13 wird frisches Ammoniak bzw. Kohlendioxyd in den Harnstoffsyntheseautoklav eingeleitet.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Anlage gleicht im allgemeinen der in Fig. 1 erläuterten Anlage, jedoch wird hier die Harnstoffschmelze, aus der das überschüssige Ammoniak größtenteils entfernt worden ist, aus der Trennvorrichtung2 zunächst mit Hilfe der Kolbenpumpe 14 unter einem Druck von 20 bis 50 at in die Destilliervorrichtung 15 geleitet, wo eine teilweise Zersetzung von Ammoniumcarbonat stattfindet und ein erstes Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd erhalten wird.
  • Das so erhaltene erste gasförmige Gemisch das unter einem Druck von 20 bis 50 at steht, wird direkt in die Absorptionsvorrichtung 6 geleitet.
  • Die Harnstoffschmelze, aus der das erste gasförmige Gemisch abgetrieben worden ist, wird dann aus der Destilliervorrichtung 15 zur Destillation unter einem Druck von 2 atü in die Destilliervorrichtung 4 übergeführt, wo in ähnlicher Weise wie in der in F i g. 1 gezeigten Anlage ein zweites gasförmiges Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd erhalten wird.
  • Dieses gasförmige Gemisch wird - wie in der in F i g. 1 gezeigten Anlage - zu dem Entfeuchter 16 geleitet und anschließend nach Verdichtung auf 20 bis 50 at in die Absorptionsvorrichtung 6 übergeführt.
  • Die Bau- und Arbeitsweise des Entfeuchters 16 wird in F i g. 3 erläutert.
  • Das gasförmige aus der Destilliervorrichtung 4 kommende Gasgemisch tritt durch Leitung 18 in den Unterteil der durch die Dampfschlange 27 beheizten Rektifiziersäule 19 ein und nach dem Durchgang durch die Säule aus dem Oberteil aus und wird dann zu dem durch die Kühlschlange 26 gekühlten Kühler 20 geleitet, der eine wäßrige Ammoniumcarbonatlösung 21 enthält, wodurch das gasförmige Gemisch unter einem bestimmten Druck auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der eine Verfestigung des Ammoniumcarbonats nicht erfolgt.
  • Das gasförmige Gemisch perlt nach oben durch die gekühlte Lösung 21, wobei durch Abkühlung der Wasserdampf an die Lösung 21 abgegeben wird. Der Übergang des Wasserdampfes von dem gasförmigen Gemisch in die wäßrige Ammoniumcarbonatlösung 21 wird hier als Entfeuchtung oder Wasserdampfentzug bezeichnet. Das von Wasserdampf befreite gasförmige Gemisch wird am Auslaßrohr22 abgenommen und über die Pumpe 5 in die Absorptionsvorrichtung 6 geleitet.
  • Durch den Übergang des Wasserdampfes nimmt das Volumen der Lösung 21 zu. Das hinzukommende Volumen wird kontinuierlich durch Leitung 23 zum Boden 24 der Säule 19 geleitet und dort zwecks Rektifikation erhitzt, wobei ein Gemisch aus gasförmigem Ammoniak und Kohlendioxyd erhalten wird, das sich mit dem eintretenden gasförmigen Gemisch 18 innig vermischt. Das bei der Rektifizierung kondensierte Wasser wird durch Leitung 25 abgezogen.
  • Beispiel 1 (Ausführungsform gemäß F i g. 1) 163,5 Teile Ammoniak (davon sind 105,8 Teile zurückgewonnenes flüssiges Ammoniak) und 74C2 Teile Kohlendioxyd werden zusammen mit 75,5 Teilen der gewonnenen und zurückgeführten wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung, die nach dem später beschriebenen Verfahren konzentriert worden ist, unter einem Druck von 280 at bei einer Temperatur von 1803 C der Harnstoffsynthese zugeführt. Die in diesem Fall im Überschuß verwendete Menge an Ammoniak beträgt 150 O/o. Es wird ein Umwandlungsgrad in Harnstoff von 71 0/o erzielt.
  • Die bei der Synthese erhaltene Harnstoffschmelze wird in die Trennvorrichtung 2 übergeführt und dort bei 13 at und 1200 C gehalten, wodurch das überschüssige Ammoniak abgetrennt wird, das nach dem Waschen mit Wasser verflüssigt wird, wobei 105,8 Teile flüssigen Ammoniaks und 19,7 Teile einer wäßrigen, 30,5 0/o Wasser enthaltenden Ammoniumcarbonatlösung erhalten werden, die mit Hilfe der Kolbenpumpe 7 unter einem Druck von 28 at in den Absorber 6 geleitet wird.
  • Die von dem größeren Teil des überschüssigen Ammoniaks befreite Harnstoffschmelze wird dann in die Destillieranlage 4 übergeführt, in der sie unter einem Druck von 1 atü bei 12000 destilliert wird.
  • Dabei werden 950/0 des zurückgebliebenen, nicht umgesetzten Ammoniaks und Kohlendioxyds als gasförmiges Gemisch abgetrieben, das dann in dem Entfeuchter 16 entfeuchtet. Der Druck im Entfeuchter beträgt 1 at. Die Temperatur im Kühler 20 wird auf 600 C gehalten, die Temperatur am Boden der Kolonne 24 beträgt etwa 1200C. Anschließend wird das Gasgemisch zu einem dreistufigen Gasverdichter 5 geleitet, in dem es auf 28 at verdichtet wird. Die letzte Stufe des Verdichters 5 hat eine Temperatur von 1840 C.
  • Das verdichtete gasförmige Gemisch, das aus 27,8 Teilen Ammoniak, 24,0 Teilen Kohlendioxyd und 4,0 Teilen Wasserdampf besteht, wird in den Absorber 6 im Gegenstrom zu der Ammoniumcarbonatlösung eingeleitet. Dabei werden 75,5 Teile einer konzentrierten, wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung erhalten, die 13,20/0 Wasser enthält. Diese Lösung wird in die Synthesestufe zurückgeleitet.
  • Die durch Leitung 9 aus der Destillieranlage 4 abgezogene Harnstoffschmelze wird in einen Eindicker übergeführt, in dem sie zu einer 910/oigen Harnstofflösung konzentriert wird.
  • Aus dem Eindicker und aus dem Entfeuchter 16 wird eine verdünnte Ammoniumcarbonatlösung abgezogen.
  • Die verdünnte Ammoniumcarbonatlösung kann zum Auswaschen des überschüssigen Ammoniaks in der Waschanlage 3 verwendet werden.
  • Aus diesem Beispiel ergibt sich, daß das bei der mit Ammoniaküberschuß durchgeführten Harnstoffsynthese nicht umgesetzte Ammoniak und Kohlendioxyd praktisch vollständig zurückgewonnen und wieder verwendet werden können.
  • Beispiel 2 (Ausführungsform gemäß Fig. 2) Der Harnstoffsyntheseautoklav 1 wird mit 39,1 Teilen Ammoniak (davon sind 82,3 Teile zurückgewonnenes flüssiges Ammoniak) und 73,4 Teilen Kohlendioxyd zusammen mit 140 Teilen der zurückgeleiteten wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung bei einer Temperatur von 18000 und einem Druck von 280 at beschickt, wobei eine Harnstoffschmelze aus 161,4 Teilen Ammoniak, 39,5 Teilen Kohlendioxyd, 100 Teilen Harnstoff und 51,4 Teilen Wasser erhalten wird. Das Ammoniak wird dabei in einem Überschuß von 1500/0 verwendet. Die Harnstoffausbeute beträgt 650/0.
  • Der auf der Harnstoffschmelze lastende Druck von 280 at wird in der Trennvorrichtung2 unter Abkühlung von 180 auf 1000C auf 11 at verringert, so daß der größere Teil des nicht umgesetzten Ammoniaks abdestilliert, worauf das gewonnene Ammoniak nach dem Waschen mit Wasser im Wäscher3 durch Verflüssigen in einer Menge von 82,3 Teilen flüssigen Ammoniaks gewonnen und gleichzeitig beim Waschen 53,9 Teile einer wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung, die 25,80/0 Wasser enthält, erhalten werden.
  • Die von dem größeren Teil des nicht umgesetzten überschüssigen Ammoniaks befreite Harnstoffschmelze wird zur Kolbenpumpe 14, in der der Druck von 11 auf 35 at erhöht wird, und von dort in die Destillieranlage 15 geleitet, in der die Destillation bei 35 at und 1300C erfolgt, wobei 350/0 des in der Harnstoffschmelze verbliebenen nicht umge- setzten Ammoniaks und Kohlendioxyds als erstes gasförmiges Gemisch abgetrennt werden, das zur Absorption direkt in den Absorber 6 geleitet wird.
  • Die von dem ersten gasförmigen Gemisch befreite Harnstoffschmelze wird dann in der Destillieranlage 4 bei 1,5 atü und 1200C destilliert, wobei 55 0/o der gesamten nicht umgesetzten Reaktionsteilnehmer als zweites gasförmiges Gemisch abgetrieben werden, das zwecks Entfeuchtung durch den Entfeuchter 16 und nach dem Verdichten auf 35 at mit Hilfe des dreistufigen Gasverdichters 5 zu dem Absorber 6 geleitet wird. In dem Verdichter 5 hat das zweite gasförmige Gemisch in der letzten Stufe eine Temperatur von 1970 C.
  • Die aus der Waschanlage 3 kommende wäßrige Ammoniumcarbonatlösung wird durch die Pumpe 7 von 1 auf 35 at verdichtet und zu dem Oberteil des Absorbers 6 geleitet, wo sie die beiden gasförmigen Gemische aus Ammoniak und Kohlendioxyd im Gegenstrom absorbiert. Hierbei werden 140 Teile einer konzentrierten Ammoniumcarbonatlösung aus 56,4 ovo Ammoniak, 28,3 ovo Kohlendioxyd und 15,30/0 Wasser gewonnen, die in die Synthesestufe zurückgeleitet werden.
  • Die von dem zweiten gasförmigen Gemisch befreite Harnstoffschmelze wird aus der Destillieranlage 4 abgezogen und in üblicher Weise zu dem fertigen Harnstoffprodukt eingedickt.
  • Bei diesem Verfahren beträgt die wirksame Ausnutzung des Ammoniaks bzw. Kohlendioxyds 96,1 bzw. 970/0.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Kohlendioxyd und überschüssigem Ammoniak, bei welchem man aus der bei der Synthese erhaltenen Harnstoffschmelze bei einem Druck von etwa 10 bis 15 at ein gasförmiges Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd abdestilliert und durch Waschen mit Wasser unter Bildung einer wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung von Kohlendioxyd befreit und das überschüssige Ammoniak in die Synthesestufe zurückleitet, d a -durch gekennzeichnet, daß man die Harnstoffschmelze im Anschluß an die erste, bei 10 bis 15 at durchgeführte Destillation einer zweiten Destillation bei 1 bis 3 at unterwirft, wobei man ein gasförmiges Gemisch aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf gewinnt, aus diesem Gasgemisch einen Teil des Wassers entfernt und das nunmehr eine geringere Menge Wasserdampf enthaltende Gasgemisch in der beim Waschen des Gasgemisches aus der ersten Destillation erhaltenen Ammoniumcarbonatlösung bei 80 bis 1400C und 20 bis 50 at absorbiert und die so erhaltene konzentrierte wäßrige Ammoniumcarbonatlösung in die Harnstoffsynthese zurückführt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Harnstoffschmelze anschließend an die erste, bei 10 bis 15 at durchgeführte Destillation zunächst auf 20 bis 50 at verdichtet, bei diesem Druck ein gasförmiges Gemisch aus Ammoniak und Kohlendioxyd abdestilliert und direkt zur Absorption leitet, und dann erst die Harnstoffschmelze der zweiten Destillation bei 1 bis 3 at unterwirft.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abtrennung des Wassers aus dem Gasgemisch der zweiten Destillation durch Rektifizieren und Waschen mit einer wäßrigen Ammoniumcarbonatlösung bei Temperaturen und Drücken, bei denen sich kein festes Ammoniumcarbonat bildet, durchführt.
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