DE1467199A1 - Verfahren zur Herstellung von Ammoniak - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von AmmoniakInfo
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Description
Die Srflndung betrifft die Synthese von Anmonlak und besieht
sich in besonderen auf ein Verfahren, das die kombinierte Herstellung
von Asaoonlak und Harnstoff aus Synthesegas ermöglicht.
Be wird ein Verfahren geschaffen, durch das eich die Urneetrung
eines' koepriaierten eingespeisten Synthesegases, das einen wesentliohen
Anteil Kohlendioxyd enthält, alt synthetisiertes] flüssige» Asosonlak bei erhöhten Druok durchfuhren lässt. Der
erhaltene geaisohte Verfahrensβtron wird unter Harnstoffsynthe-••bedingungen
uagesetst, wobei Kohlendloxyd unter Bildung von
Harnstoff rerbrauoht wird. Die übrigbleibende Gasphase, die aus
Wasserstoff, Stioksioff und Aamonlakdanpf besteht, wird dann
«or Aanumiakeynthese geleitet und es bildet sieh ein weiteres
· 2s wird so eine koatolnierte Varfahrens-
folge geschaffen, dl· 41· des Stand der Technik entsprechenden
grOeseren Verfahrenestufen und höhere Koeten vermeidet.
Annoniak wird synthetisch hergestellt durch die katalytische
Vereinigung von Wasserstoff und stickstoff bei erhöhten Druck und erhöhter Temperatur. Der Vasaeratoff wird im allgemeinen
aus Kohlenwasserstoffen gebildet« und zwar durch wohlbekannte-
(v-.£orn±nr\
Verfahren, wie beispielsweise katalytische WasοerdampfUmformung'
oder partielle ocydation. Sin typisches Waoserdampfumforinungeverfahren
zur Herstellung von Amnoniaksy η thesegas wird in
der UO-Pat«ntschrift 2 829 113 und ein partielles Oxydationsverfahren
in der Ua-Pfitentschrift j5 Ql'?. 148 beschrieben. Bei
diesen Verfahren wird ein rohes ;;ynthesegae erzeugt» dao hauptsächlich
Wasserstoff, .stickstoff, Kohlenmonoxyd und Wasserdampf enthalt. Wie in den US-PatentSchriften 2 829 113 und
3 010 007 beschrieben, wird Kohlemaonoxyd unter gleichzeitiger
.Erzeugung weiteren Wa^oeratoffes durch katulytische Umsetzung
Bit Wasserdampf in Kohlendioxyd umgewandelt. Ho wird ein Synthesegas
eraeugt. das Wasserstoff und Stickstoff in den zur
Amffloniaksynthese erforderlichen Mengen zusasunen mit Kohlendioxyd
enthalt.
Kohlendioxyd wurde im allgemeinen aus dem Synthesegas durch
Waschen des Gasstromes mit einem Absorptionsmittel, das ein
alkalisches Reagens, wie beispielsweise Kaliumcarbonat oder Honoäthanolaain enthielt, entfernt. Sin Verfahren dieser Art
wird in der US-Patentschrift 2 886 405 beschrieben. Sie Abeorptionalöeung,
die gelöstes Kohlendioxyd enthalt, wird durch Srwärnen regeneriert, im allgemeinen bei verminderten Druck. .
wird auf diese Art als ein getrennter Gasstrom
8AD
-ι-
abgetrieben· Dei* erhaltene iSyntheoegasatrom enthält nun hauptsächlich
Wanoeratoff und Stickstoff zusanuaen mit kleinen Anteilen
Kohlenmonoxyd, Ar^on und Methan· Br wird einer katalytischen
Methanisierung oder einem V/aechen mit ammoniakalischer Kupfer(l)-chloridlöaung
zur En fernung übriggebliebenen Kohlenmonoxyde zugeleitet. Der letztlich erhaltene 3ynthesegasstrom wird nun
komprimiert und der unt' r hohem Druck verlaufenden katalytischen
Ammoniaksynthese zugeführt» wie dies in der US-Patentschrift 2 853 371 beschrieben ist.
Bei einem typischen Harnotoffsyntheseverfahren wird flüssiges
Ammoniak, das nach einem der oben beschriebenen Verfahren erzeugt wurde, bei erhöhte» Harnstoffeynthesedruck mit komprimiertem
gasförmigem Kohlendioxyd umgesetzt· Das Kohlendioxyd iat im allgemeinen, wie oben beschrieben, als Nebenproduktstrom
der iiynthesegaehers te llung erhältlich. Sie Beaktlonsteilnehmer
vereinigen sich anfangs unter Bildung von Ammoniumoarbaaat in einer ausserst exothermen Reaktion, die leicht vollständig abläuft. Das Zwischenprodukt Amooniumoarbamat wird dann bei erhöhten Druck zur Erzeugung von Harnstoff dehydratisiert. Di·
Harnstoffbildungereaktion verläuft in der Praxis im allgemeinen
nicht vollständig, weshalb ein gemischter Verfahreneetrom, der
Harnstoff, Wasser, Aeaoniumcnrbamat und überschüssiges Ammoniak
enthält, im allgemeinen in dem Harnstoffsyntheseautoklaven g·-
in bildet wird· Dieser gemischte Verfahrenestro« wird/einejr wäörigejc
Harns tof fproduktlöeung, wä3rige>f ABmonlumcarbaaatlösung und
reine- Ammoniak mit Hilfe von bekannten Verfahren aufgetrennt,
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die wäßrige Anunoniumcarbamatlösung wird dabei in den Harnetoffsyntheseautoklaven
aur weiteren Unwandlung in Harnstoff reoyoliBiert.
Krfindungsgemäss wird eine Ammoniak- und Harnstoffayntheae
auf eine neue Welse vereinigt. Die Harnstoffeyntheee wird dabei zur Entfernung von Kohlendioxyd aus der rohen Anmoniaksynthesegasmischung»
die Wasserstoff* Stickstoff und Kohlendioxyd enthält» verwendet. So wird die Syntheeegasmisohung komprimiert
und mit flüssigem Ammoniak vereinigt, das aus der Amiaoniaksynthese stammt» worauf der vereinigte Gasstrom der
Harnstoffsynthese unterzogen wird. Ale Ergebnis wird das ursprünglich
in der oyntheeegasmiechung enthaltene Kohlendioxyd
in Harnstoff und Ammoniumoarbamat umgewandelt, während eine EurUckblelbonde gasförmige Phase» die nur Wasserstoff» Stickstoff
und Amaoniakdampf enthält» von der flüssigen Phase abgetrennt
wird» die Harnstoffprodukt enthält. Sie surüokbleibendf
gasförmige phase wird dann der Ammoniaksynthese augeleitet» während die flüssige Phase in wäUrige Harnstoffproduktlueung,
wäUrlge Ammoniumcarbamatlösung und Überschüssiges Ammoniak
aufgetrennt wird. Die Ammoniumoarbomatlösung und tibersohüssiges
Ammoniak werden sur Harnstoffsynthese «urUokgefUhrt· In einer
Verfahrensfolge, in der übriggebliebenes Kohlendloxyd aus der
Gasphase in die flüssige Lösung als Ammoniuacarbamat kondensiert
wird» ist ein Ammonlakrüokfluss zur Reinigung der zurückgebliebenen
Gasphase vorgesehen.
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Die erflndungagemäese Verfahrenafolge bietet veraohledene
aueaergewtthnliohe Vorteile. Die Inveatlerungokoaten und die
für den Betrieb der Ammoniaksyntheoeanlage erforderlichen
Energien werden erheblich vermindert, da die biaher erforderliche Waaohatufe dea rohen äyntheaegasea mit einem alkaliachen
Abaorptionamittel Bur Entfernung von Kohlendioxyd mit
anaohlieaaender Kegenerierung dee Abaorptionamittela vollatändig
entfällt.
Zuaätslich gestaltet aioh die Komprimierung weacntlloh wirtachaftlicher,
da der bei erhöhtem Druck aus der Amnoniakayntheae
atammende Ammoniak direkt aur Harnatoffayntheae geleitet
wird· Ferner ergeben eich bezüglich einer wirtaohaftlichen
Komprimierung wegen der kombinierten einheitlichen Komprimierung der geaamten umgoformten Gaaniaohung, die Kohlendloxyd,
enthält, im Oegenaata su den biaher bekannten Komprimierungaayatemen,
bei denen die Vaaaeretoff-Stiokatoff-ßaamiaohung
und daa Kohlendloxyd getrennt komprimiert werden,
günstige Oealohtapunkte. Der Waaaerdampf, der in dem Oaaumformungeayetem
eraeugt wixrd, wurde bei den biaher bekannten Verfahren sur Regenerierung dee alkalieohen Abeorptionamittela,
das sum Auawaaohen von Kohlendioxyd aua dem Syntheeegaaetrom
verwendet wurde, verbraucht. Wegen der ^uaaohaltung dieser
Terfahrenafolge βtent der Wasserdampf nun su einer Verwendung
in der Barnstoffanlage sur Verfugung, wobei er die bisher erforderlich gewesenen Wasserdampferseugungseinriohtungen ver-
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mindert oder überflüssig nacht, r.ohlieaslic - hat die i
tung deo rohon Arauoniaknyntheaegasatronies durch die Hurnatoffaynthese
die Abaorption einer wesentlichen Kenne von Inertstoffen,
wie beispielsweise Methan und Argon, aus den Gasstrom
«ur Folge. J)iese In »rtstof fe werden so daran gehindert, in
die Aminoniaksyntheseringleitung einzutreten und werden eventuell
über dao Hamstoffreinlgungsaystem entfernt. Auf diese
Weise wird die Menge an Inortstoffen, die aus der Amnoniaksyntheseringleitung
unter gleichzeitigem Verlust von Ammoniak und synthesegas entfernt werden nuss, wesentlich vermindert.
wird deshalb ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniak und Harnstoff geschaffen, das die Komprimierung
einer gasförmigen ΓΤlochung aus Wasserstoff, !Stickstoff und
Kohlendioxyd, die aus der Umforaung eines Kohlenwasserstoffe
mit Wasserdampf und Luft 3tamit, auf den für die Anmoniakaynthese
gewünschten Druck, die Umsetzung der T'ischung mit flüssigem
Ammoniak zur Bildung von Harnstoff aus Kohlendioxyd,
die Abtrennung von Harnstoff und die Weiterleitung des itestgaaes
zur katalytischen Ammonlaksynthese umfasst.
Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden duroh die folgende Beschreibung näher erläutert. Der
beigefügten Zeichnung ist folgendes su entnehmen:
Bin roher Synthesegasetrom 1, der hauptsächlich Wasserstoff,
Stickstoff und Kohlendloxyd enthält» wird aus der Umformung
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eines Kohlenwasserstoffs, der sich eine katalytiache CO-Oxydation
anechliesiit, abgeleitet. Wie oben beroits erläutert,
kann die nicht gezeigte Kohlenwaene Otoffunformungeotufe
entweder durch katalytische DampfUmformung oder partiolle
Oxydation eines flüssiger Kohlenwaöuerotoffa durchgeführt werden.
Der otroci 1 wird gewöhnlich bei einem Druck unterhalb
von 41»2 atü (600 paig) erzeugt un<J wird in einen Kompressor
auf den gewünnchten erhöhten Druck zur Harnstoff- und Ammoniakayntheee
komprimiert, gewöhnlich auf einen Boreich zwischen
175 bis 421 atü (25<>0 bis 6COO poig). J?in bevoraugttjr Druckbereich
für den komprimierten Gasstrom 3 lie^t zwischen 280 und 315 atü (4000 bis 45Of psiß), da dieser üruckbereich sowohl
für die Harnstoff- als auch für die Ammoniaksyntheee bequem
1st.
Der komprimierte ntron 3 wird nun mit einem Strom 4 aus synthetisiertem
flüsüigem Ammoniak vereinigt, der in einer noch im
folgenden zu besf.hreibenden V'eise abgeleitet wird· Die Vereini£un£
findet in einen Kesael 5 bei erhöhtem Druck statt,
in den sowohl die HarJiptoffßyntheae als auch die Entfernung
von Kohlendioxyd aus der Susphase stattfindet. Der Kessel 5 enthalt einen unteren Flüsolykeiteretentionsabechnitt, In den
die herabfliesaende Anmoniumoarbamatlösung durch die Tauchleitung
6 eingeleitet wird. Die grösste !'.enge des in Strom
enthaltenen Kohlendioxyde wird mit dem Ammoniak dee Strome
zur Bildung von Ammoniumoarbmaat vereinigt, das unter dem erhöhten Druck und Temperatur in typischer Weise im Bereich
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zwischen 150° und 2000O unter Bildung von Harnstoff dehydratleiert
wird. Sin flüssiger Strom« der Harnst off produkt» Ammonlumoarbamat,
Ammoniak, Wasser und gelüste Inertstoffe, wie
beispielsweise Methan und Argon, enthält, wird aus dem Kessel 5
über Leitung 7 abgezogen und in einer im folgenden nooh zu
beschreibenden Welse weiterverarbeitet, um eine wäßrige Harnstoff
lösung und Recyclisierungsetröme wiederzugewinnen.
Sie übrigbleibende Oasphase, die hauptsächlich aus Wasserstoff,
Stickstoff, Ammoniak und Reotkohlendioxyd besteht, steigt nun
aufwarte in den oberen RUckflussabsohnitt der Einheit 5, dl·
mit einer Yieliahl von Glockenboden β mit Fallrohren ausgestattet 1st. Ein Heoyclisierungsstrom 9t dor aus einer wäßrigen
Ammoniumoarbaaatlösung besteht, wird an einem Zwischenboden
der Einheit 5 eingeleitet. Zueätzlioh wird ein Temperaturgradient
in dem oberen ^Uokfluesabsohnitt mittels kalte«
flüssigen Ammoniak aufrechterhalten, das über den obersten Boden
über Leitung 10 eingeleitet wird. Die Temperatur des obersten
Bodens wird im allgemeinen unter 1300O gehalten, um bei
dem erhöhten Verfahrensdruok den kritischen Punkt de· Ammoniaks KU vermelden. Infolge des Temperaturgradienten und des
Rttokfltuieammonlake wird das ganee ursprünglich vorhandene
Kohlendioxyd in der Gasphase in flüssig·* Anaoniumoarbamat
umgewandelt, das durch die Einheit 5 abwärts läuft. Sin· gereinigte Gasphase, die frei von Kohlendioxyd ist und au· Va·-
••rstoff, Stickstoff und Ammoniak besteht, wird über Leitung
11 au· der Blnheit 5 entfernt.
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Aus dem unteren Teil der Einheit 5 wird bei hohem Druck der
flüssige Btrom 7» der Harnstoffprodukt enthält, entfernt und
duroh ein Druokreduslerventll 12 geleitet. Der erhaltene
Strom 13» der nun in kennzeichnender Weise unter einem Druck unterhalb 27,1 atü (400 pslg) steht, wird in die Reinigungseinrichtung
14 geleitet· Die Einheit 14 wird in schematiaoher
Welse als einfacher Kessel dargestellt, die Punktion und das Arbeltsverfahren der Einheit 14 kann jedoch duroh eine Vlelsahl
Ton Kesseln und Yerfahrensstufen bei swei unterschiedlichen
Druokniveaus bewerketβHint werden. Daher ist die Einheit
14 nur soheaatisch auf geseiohnet, üb ihre funktion dieser
berorsüßten Ausführungsform der Brfindung su «eigen.
Der Strom 13 wird durch eine ErhitBungselnrlehtung 13 in der
Blnhelt 14 erwärmt, wobei eine Aenoniumoarbaaatsereetsung
stattfindet und ein gemischtes Amaoniak-Kohlendioxyd-Abgas
gebildet wird· Wie vorstehend erläutert, kann dlsss Verfahrcnsstufe
in Virkllohkelt in einer *ielsahl τοη stufen stattfinden. Di· Übrigbleibende flüssige Phase wird über Leitung
als wttJrlge Harnstoffproduktlttsung abgesogen. Der aufsteigende
Abgaseesi streloht durch den gepackten Absohnitt 17 in der
BiAhelt 14t ·» ·ρ gereinigt und teilweise durch ein« sirkulierenas
wlflrig· iwwMiisioarbasmtiasung kondensiert wird· Die
LOsuag wir* oberhalb der 3tanplatte 18 über 19 abgesogen, durok
Puap· 20 tfc·» LeltiMg 21 abgasuapt und teilweise oberhalb des
tem HlasJhBttf 17 über Uitwig 22 nsAh ein«r KttOmc
**4Mh I» fUMsbiU nieht «Mügt wird. Der
- ίο -
Heat dee iitromee 21 wird über Leitung 23 zur ReoycliBierungepunpe
24 geleitet, auf den H rnotoffaynlheaedruck zwischen
ungefähr 175 und 421 atü (25'0 bis 6000 pnig) komprimiert und
über Leitung 9 der Einheit 5 wieder augeführt·
Der übrigbleibende Abgasetrom in dem gepackten Abuchnitt 17
in der Einheit 14 beeteht nun hauptsächlich aus Ammoniak· Der
Abgasetrom wird weiterhin in einem oberen RUckflusaabschnitt
2$ des Kessels 14 gereinigt, so dass uchllesalioh ein Amraoniakgasstrosi,
der frei von Kohlendloxyd ist» Ubf-r Leitung 26 abgezogen wird« Einzelheiten ftir dieses Relnigungaverfahren
und dessen Apparaturen sind den oben zitierten Un-Anneldungen
mi entnehmen. Der Amnoniakdampfstrom 26 enthält Inertstoff·,
dl· au« Strom 7 stamen, daher wird die Amooniakdampf komponente
dee Strones 26 im Kühler 27t der mit den KUhleinrichtungen
28 ausgeotattet lot, die eine nioht gezeigt· Kühlanlag· enthalten kann, sur PlUsnigkelt kondensiert« £l· übrigbleibend·
Oaiiphase, dl· aus Inertet ffen beeteht, wird Über Leitung 29
entfernt· Rein·· flüssig·· Ammoniak wird aus d«m Kondensator
27 über 30 abgesogen, Torsugew·!·· bei «lner Y«mp«ratur unter
1300O. Se wird in der Einheit 31 auf tinen Druck im Bereich
swisohen 175 und 421 atü (2500 bis 6000 peig) komprimiert um*
über Leitung 32 reoyclislert. Der strom 32, der mit Λ·η Strom
33 au· synthetisiertem flüssigem Ammoniak vereinigt 1st und
der erhalten· Ammoniakstrom 34 werden in «las« Brhltser 35, i«r
mit einer Helssohlamg· 36 ausgestattet 1st, vorsrhltst. Das
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Ammoniak wird vorzugsweise in der Einheit 35 auf eine Temperatur
oberhalb 800C erhi'
syr;these recyclieiert·
syr;these recyclieiert·
tür oberhalb 800C erhitzt und über Leitung 4 zur Harnstoff-
Der uus dor Einheit 5 abgeleitete Abgasstrom 11, dor
otaff« Jtickstoff und Ammoniak enthält, wird in einen Kühler
eingeleitet, der mit einem Kühlmitteleinluss 30 und -auelaes
versehen i»t. Wenigetens ein Teil des Amnoniak^ehaltos des
Gasstromes 11 wird auf diese Weise zu flüsBi^em Ammoniak kondensiert.
Der erhaltene gekühlte Strom 40 wird zu dem Gas-FlüeBigkeitsabscheider
41 geleitet, wo der flüssige Ammoniakbeutandteil
über Leitung 42 abgezogen, mit dem Strom 43 aue
flÜ83igem Ammoniak kombiniert und über Leitung 10 ale kalter
flüssiger AmmoniakrUokflusB recyolisiert wird. Eine nicht g·-
zeigte HecyclieiärungBpuBip· kann an Leitung 42 zum Ausgleich
deo FlüeeigkeitadruckabfallB in dem Harnetoffoyntheaeabechnitt
angebracht sein, der sich auf einem niedrigere» Druck als
Strom 43 befindet.
Der gasförmige Anteil deo Stroms 40 wird Über Leitung 44 aus
der Einheit 41 abgezogen und mit dom zurückkreisenden Anmoniaksyiitheoegaeetroza
45 voreinigt, der ebenfalls hauptoaohlioh aus
utiokatoff, Wasserotoff und Restacaaoniakdarapf besteht. Der
vereinigte Gasstrom 46 wird nun durch eine Gaovorpumpe 47 β**
leitet, die eine Druckhähe sum Ausgleich des i^ruokabfalls duroh
die Annaoniakuyntheseringleitung orzougt. Der abgeleitet· Gaset
rom 48 durohlüuft nun einen letzten Gaskühler 49· Der Oae-
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Bt ro α wird in Einheit 49 gekühlt, vorzugsweise auf «ine Temperatur unter 1G0G, wodurch eine weitere Aaooniakkondeneation
ermöglicht wird.
fcühJje Flüssigkeit wird über Leitung 50 zugeführt und über
Leitung 51 entfernt· Der erhaltene Gasstrom 52, der kondensiertes flüssiges Ammoniak enthält, wird dem Gae-Flüssigkeitsabaoheider
53 Bugeführt, wo ein letzter flüssiger Ammoniakbeetandtell
über Iioitung 54 entfernt wird. Sin Teil des Stromes
54 wird zu kalten flüssiges} Ammoniak rUokfluss über Leitung
43 reoyclisiort, während der Il'Ot des Stromes 54 über
die Leitung 55 geleitet wird und mit dem ersten flüssigen Ammoniakstrom 56 unter Bildung des AmmonlakbesohlokungBBtroas
33 vereinigt wird« der der Harnstoffsynthese in der oben be-8ohriebenen
Veiae zugeführt wird·
Aus der Einheit 53 wird der gasförmige Anteil des Stromes
Ul*er Leitung 57 abgezogen. Sin Teil des Strome« 57 wird «u
HeinigungBBweoken über Leitung 58 zur Entfernung von Inertst
of fen au« der Ammoniaksyntheeerlngleitung abgesogen· Der
Strom 56 enthält ebenfalls Ammoniak, Wasserstoff und Stloketoff·
Ea 1st klar, das« da« Volumen de« Stromes 58 la Vergleich SU den bisher, bekannten Verfahren erheblich vermindert
ist, da «In grosser Teil der ursprünglich la Gtrom 3 vorhandenen
inerUtoff· über Leitung 7 entfernt und über Leitung
abgeleitet wurde. Der grössere Teil des Stromes 57 wird nun
duroli Leitung 59 einem katalytisohen Aamoniakkonverter 60 «u-
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geführt· Ammoniak wird In der Kinhoit 60, die nur In achematieohcn
Umrissen sklszlert ist, aus Waaueratoff und Stickstoff
synthetisiert· Xahere Einzelheiten eines typlsohen Kon-Terters
werden In der US-Patentαohrlft 2 853 371 beschrieben·
Der aus einheit 60 austretende B tram 61 wird nun In einen
Ammonlakkuhler 62 geleitet, der alt einem Kühlwaaserelnlasa
und -ausläse 64 Tsrsehen 1st· Der Aualassgaaetrom 65 wird
auf eine/* Temperatur vorzugsweise unterhalb 4O0O gekühlty um
einen ersten Utrom aus flüssigem Ammoniak su kondensieren.
Der Gasstrom 65t der kondensiertes flüaslges Ammoniak enthält»
wird einem Oae-Ilttselgkeitsabsohelder 66 zugeführt. Plüaalgea
Ammoniak wird aus der Einheit 66 Über Leitung 56 entfernt und der übrigbleibende Synthesegasstrom wird Über Leitung 45 reoyo11alert.
Verschiedene Alternativen Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
liegen für den Fachmann auf der Hand· So kann In einigen fällen der Strom 42 daiu ausreichen, einen sur Tollständigen
Kohlend!oxydkondensation entsprechenden Rüoκfluaaammoniak su
erseugen. Die Menge des für diesen Zweck erfordnrllohen Rttokfluaaammoniaks
hängt Ton den Temperatur- und DrueknireÄue In
ab
der linheit 5/ In diesem Falle kann der 3trom 43 weggelassen
werdent woduroh ein grosser er Ammonlaktlberaohuas In der flu»-
eigen Phase des unterem, teil· der Einheit 5 erhalten wird. Dies
1st vorteilhaft, Am dadurch eine grOsaere Umwandlung von
monlumaarbamat in Harnstoff ermöglicht wird.
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Se lot bei star. erhöhtem Druck und niedriger Temperatur
In der Einheit 5 uü^lioh, einen grüsüoren Teil des Aramoniaketroties
4 Über die flUanigo Phase 7 zu entfernen. In diesen
Pail ktinn ein Teil Joa fillsai^en Anmoninkatrono 2JO alo Araac—
niakprodukt ab^enojen werden· UberochUsiiiges Anmoniak kann
auch aus dem System alo ein Produkt der unter hohen Druck stellenden flüaui^en AnnoniukBtröne 56 f 54 oder 42 abgezogen
werden, jedoch ist es meistens wünschenswert, das unter hohem
J)ruok stellende Ammoniak zur Verwendung in der Harns to ff synthese
su erhalten, um daduroh die Koaprimlerungakoaten zu vermindern.
Bine niedrigere Temperatur in Einheit 5 kann duroh Ausstatten
der Glockenboden 8 mit Kühlschlangen erhalten werden.
Obwohl der Strom 1 vorzugsweise durch katalytische Wasserdampf
umformung eines flüssigen Kohlenwasserstoffs erseugt
wird, können ebenfalls feste Kohlenwasserstoff-Brennstoff·, wie beispielsweise Kohle oder Koks,als Rohmaterialien sur
Herstellung eines rohen Bynthesegases unter Verwendung wohlbekannter
Verfahren, wie beispielsweise der Waosergasreaktion^
mit Wasserdampf oder partieller Oxydation verwendet werden.
Ein Beispiel für eine industrielle Anwendungsform des «rflndungsgeBässen
Verfahrens wird im folgenden beschrieben.
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ü e 1 β ρ 1 e 1
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Umaotzung eines
Aioiuoniaksynthesenuegangegasee, das Kohlendioxyd enthält, mit
synthetisiertem flüssigem Ammoniak entworfen. Bas flüssige
Ammoniak wurde auf 9O0C vorerhitzt und xait den üynthesegasstrom
und einer recyclisierten wäßrigen Ammoniumoarbamatlüoung
bei 1900C und 329 atü (4700 psig) umgöaetet. Der erhaltene
flüssige Verfahrensbeetandteil, der Hurnstoffprodukt
enthielt» wurde einer herkömmlichen Vorfuhrenefolge bei einem
Druck von unterhalb 27 »1 atü (400 psig) zur *iodori;ewinnung
oiner H xrnstoffproduktlüsung» oiner wüiSrigen Amaoniumoarbamatlöoung
zum llecyolisieren und von reinem Ammoniak sum Reoyolisieren
zugeführt.
Die aus der Harnstoffeynthese zurückbleibende Oasphaee wurde
auf eine Temperatur von 1200C gekühlt und zusammen mit reoyolisiertem
flüssigem Ammoniak unter KUckflue» gehalten» um eine
Gasphase herzustellen» die frei von Kohlendioxyd ist und au· Stickstoff» Wasserstoff und Ammoniakdampf besteht. Diese Gasphase
wurde mit recyolisiertera Ammoniaksynthesegas aus der
Ammoniakrin^leitung vereinigt» worauf der vereinigte ttaastrom
auf O0C bei 351 atü (5000 psig) zur Kondensierung und Abtrennung
von flussigen Ammoniak abgekühlt wurde. Haoh einer
Reinigung cur Entfernung von Inertstoffen wurde der Oaeetrom
der Ammoniaksynthese zugeführt. Der erhaltene Oaeetrom» der
Ammoniak enthielt, wurde auf 300C bei 329 atü (4700 psig) ge- -
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kühlt und ein eroteo flüssiges Ammoniak wurde abgetrennt.
Die unter hohem Druck ntehenden flüssigen Atanoniaketröme wurden
ßuooi4nen mit komprimierten recyclisiertem Ammoniak, das
von der Wiedergewinnung der Hurnstoffproduktlöaung staunt, vereinigt,
worauf der vereinigte flüssige Ammoniaks troK der Harnstoff
synthese in der obon beschriebenen Weise eugefUhrt wurde·
Im folgenden wird eine Muterialbilane dargelegt» die die ZusaismensetBungen
der meisten, an Hand des beigefügten Pliessbildes
erläuterten r VerfahrensatrCiae aeigt. Alle ^lieaamengen
werden in Hol/Stunde ausgedrückt· und awar unter Zugrundelegung der Herstellung von 100 Mol/Stunde Harnstoff· Di· Katerialbilane
basiert auf einer Gesamtverwendung an AatTBonlsk bei der
Harriot of feyn the oe, us ißt jedoch klar, dass eine geeignete
!induktion des Verhältnisses von eingesetzten Kohlendioxyd su
Wasserstoff-Stickstoff die Erzeugung eines Nettoübersohuaees
an Ammoniak zur Pol<{e hat·
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| Strom J Sr. |
\pnT5on1nk" | CO2 Wasser | Harn- Η« atoff * |
N2 | Qesamt- sienge an Inert- etoffen |
Gesamt- molaahl |
| 3 | 100t5 — | 325 | 108,33 | 2,39 | 536,22 | |
| 4 | — | — | 3,6 | 1,2 | 1,31 | 350,11 |
| 9 | 344 | 61 89 | — | — | 318,00 | |
| 43 | 168 | —. — | — 4,3 | 1,15 | 1,14 | 233,59 |
| 7 | 227 | 61,50 189 | 100 8,5 | 2,83 | 0,36 | 674,19 |
| 11 | 312 | — — | — 324,4 | 107,85 | 4,48 | 663,73 |
| 46 | 227 | — — | — 1508,3 | 529,05 | 249,57 | 2755,27 |
| 45 | 386,55 | — — | — 1263,9 | 421,2 | 245,09 | 2089,54 |
| 59 | 159,35 | — — | — 1570,0 | 523,0 | 246 | 2418,35 |
| 55 | 79,35 | — — | — 1,5 | 0,4 | 0,4 | 81,55 |
| 65 | 79,25 | — 1266,00 | 422,00 | 246 | 2216,30 | |
| 56 | 282,30 | —. — | — 2,1 | 0,8 | 0,91 | 126,81 |
| 33 | 123 | — — | — 3,6 | 1,2 | 1·31 | 208,36 |
| 30 | 202,25 | — — | — — | — | — | 141,75 |
| 29 | • 141,75 | — — | 8,5 | 2,83 | 0,36 | 12,69 |
| 16 | ItO | 0,50 100 | 100 — | — | — | 201,75 |
| 58 | 1,25 | _~. _ | 13,90 | 4,60 | 2,03 | 21,23 |
| 0,7 |
!•1 Amm Verfahren, tfaa durch dl« ölten in t&bellarieoher Om angegeben· M&tcrialbilitn· 4axgeeteilt wird, %rurde die Verarbeitung de·
eaaatroms 11 in der Binheit 37 «it an«ehlieB8«nder Abtrennung eine« fltteeigen AiuBoniaketro«· 42 sur Reoyoli»ierung sub RUokfluee aua-
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Claims (8)
1./AjmoniakByntheaeverfahren, bei dei'i eine gasförmige i'iachußg
aus V/aaseru^off» !Stickstoff und Kohlendioxyd» die von der TJn-
eines hohlenwusaerotoffo mit ^asoordunpf und Luft
'■ ;!.■;■■■·■.mIo3 I;.
βtarnet, zur Jintfürnung von Kohlendioxyd Terartoeitei; und an-
bei erhöhtem Druck einer äatalytlachen Anmoniakaynthese
zugeführt wird, duclurch ^ekennseiclinot, dass die Entfornung
des Kohlendioxyds durch Komprimierung der gasförmigen Mischung auf den Axanoniaksynthesedruck bev/irkt wird, die Mischung
jsit flüssigem Asuaoniak unter Bildung von Harnstoff aus
den Kohlendioxyd umgesetzt wird und der Ii rnotoff vor dem Bif|<Ieiten
des übriggebliebenen Gaaeö zur Amnonlaksynthese abgetrennt wird. 1j x
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzoichnet» dass die
gasförmige Hiochung mit synthetisiertem Ajamonialc und einer
wiiJJrigen AxanoniuiacarböiaiitrecycliaierungelüsunG vereinigt wird
und nacli der Harne to ff synthese der Übriggebliebene CJasstroo
▼on einem wäßrigen Strom abgetreuit wird» der Ilarnatoff und
Anaoniumoarbaaiat enthält» wobei der iinrnatoff von de» wäJrigen
Strom unter Zuraokiesuung der wäßrigen Axunoniuiacarbamttrecyclieierungslöaung
abge-rennt wird.
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3. Vorfoliron nach einou der Anoprücho 1 und 2, dadurch ;*ekennzoichnet,
dana dar übrigbleibende Gasotron nit einen
AmuniakjyntheoeabgaBOtroia vereinigt wird, dor von dem Produkt
der Annoniaksynthese nach der Jiniffirnung des flüssigen
Ammoniaks abgeleitet wird.
4· Verfstiren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnett dass
der vereinigte Gasstrom, dor durch Vereinigung des genormten
Gasstromes mit übrigbleibendem Ammoniaksyntheseabg.setrom eraeugt
wird, vor der Annumiaicsyntheee z^r Kondensation und Abtrennung
von flii33ißom Anzaoniak >;ekühlt vd.rd.
5» Yerfnliron naoh einem der Ansprüche ?. bis 4» diduroh gekennzeichnet,
duaa der abPrl^gb^eJ-be^^de Gaostrom (jekiUtlt und mit
flüssigen Arimoniak und der Acmioniunoarbaiaatrec^cligierungelösung
unter liUokfluon /rehalten wird.
6, Verfahren naqii einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, duea das in den wäßrigen Strom aus Harnstoff/
Acicionitunoarbauat gelöste Amxaoniak daraus abgetrennt wird und
zur Vereinigung mit der gasförmigen Mischung reoyolleiert wird.
7. Verfahren naoh einem der Ansprüohe 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Übrigbleibende Oasstrom aua der Harnst off synthese vor der Zuleitung sur Araaoniaksyntheee «ir Kondensation und Abtrennung von Ammoniak gekühlt wird.
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8. Verfahren nach den Ansprüchen b und 7t dadurch gekennzeichnet,
dass das kondensierte Ammoniak wenigstens teilweiee zur Kühlung und Kückflusübehnndlung des übriggebliebenen
Gasstromes-recycliBiort wird.
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