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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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F i g. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Anlagen, in
denen
das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
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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.
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Anschließend wird die wäßrige Ammoniumcarbonatlösung zu der Kolbenpumpe
7 geleitet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Durch die Leitungen 12 und 13 wird frisches Ammoniak bzw. Kohlendioxyd
in den Harnstoffsyntheseautoklav eingeleitet.
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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.
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Das so erhaltene erste gasförmige Gemisch das unter einem Druck von
20 bis 50 at steht, wird direkt in die Absorptionsvorrichtung 6 geleitet.
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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.
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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.
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Die Bau- und Arbeitsweise des Entfeuchters 16 wird in F i g. 3 erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aus dem Eindicker und aus dem Entfeuchter 16 wird eine verdünnte
Ammoniumcarbonatlösung abgezogen.
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Die verdünnte Ammoniumcarbonatlösung kann zum Auswaschen des überschüssigen
Ammoniaks in der Waschanlage 3 verwendet werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die von dem zweiten gasförmigen Gemisch befreite Harnstoffschmelze
wird aus der Destillieranlage 4 abgezogen und in üblicher Weise zu dem fertigen
Harnstoffprodukt eingedickt.
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Bei diesem Verfahren beträgt die wirksame Ausnutzung des Ammoniaks
bzw. Kohlendioxyds 96,1 bzw. 970/0.