DE1618636A1

DE1618636A1 - Verfahren zur Synthese von Harnstoff

Info

Publication number: DE1618636A1
Application number: DE19671618636
Authority: DE
Inventors: Emanuele Palmisano; Placido Scaglione
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1966-01-21
Filing date: 1967-01-18
Publication date: 1971-04-01
Also published as: GB1173195A; BE692926A; DE1618636B2; NL6700668A; NL148879B; CS167219B2; CH485674A; FR1508004A

Description

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Montecatini Edison S.p.A.

Mailand / Italien München, den 6. Februar 1970

M/8524

Verfahren zur Synthese von Harnstoff

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Harnstoff durch Synthese aus Ammoniak und Kohlendioxyd gemäß einem verbesserten Verfahren, wodurch die von außen zugeführte Energie, wie beispielsweise Dampf und/oder elektrische Energien, auf ein Minimum reduziert werden kann.

Bei allen bekannten Verfahren werden zur Synthese von Harnstoff Ammoniak und Kohlendioxyd verwendet, welche in stöchiometrischen oder nicht stöchiometrischen Anteilen in den Synthesereaktor eingeführt werden, wobei sich dann ein Dehydrierungsgleichgewicht von Ammoniumcarbamat zu Harnstoff und Wasser einstellt, welches Gleichgewicht durch die Arbeitsbedingungen im Reaktor (Temperatur, Druck und Zufuhrverhältnisse von NH, zu CO₂ und HpO zu COp) beeinfluß wirdj es enthält daher die den Reaktor verlassende Mischung immer in vom Gleichgewicht abhängigen Verhältnissen Wasser, Harnstoff, Ammoniumcarbamat und einen eventuellen Überschuß der Reaktionskomponente, welche in den Reaktor in überstöchiometrIsoher Menge eingeführt worden ist

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Je nach Verwendung der Reaktionskomponenten - frei oder in Form von Carbamat - die in der den Reaktor verlassenden Mischung enthalten sind (welche entweder für Verarbeitung bestimmt ist oder aber dem Reaktor im Kreislauf wieder zugeführt wird) können die Verfahren eingeteilt werden:.in Verfahren ohne Rücklauf, in Verfahren mit teilweisem Rücklauf und in Verfahren mit gesamtem Rücklauf, wobei gewöhnlich als Gesamtrücklaufverfahren solche bezeichnet werden, bei welchen wenigstens 95 % des der Anlage zugeführten Ammoniaks in Harnstoff übergeführt werden.

Bei dem Verfahren mit gesamtem Rücklauf werden daher Ammoniak und Kohlendioxyd der Anlage in praktisch stöchiometrischen Anteilen zugeführtj wenn die Betriebstemperatur und der Betriebsdruck des Reaktors festgelegt sind, hängt der Fluß der Rücklaufmischung nur von der Zusammensetzung dieser Mischung ab und kann daher bei relativ willkürlichen Werten festgelegt werden, innerhalb weiter Grenzen, die hauptsächlich von den Eigenschaften der für den Rücklauf gebauten Anlage abhängen.

Die Abtrennung der Rücklaufmischung vom Harnstoff (der zusammen mit seinem eigenen Bildungswasser die Syntheseanlage verläßt) wird immer durch Abdampfen der freien Komponenten und Zersetzung des sie bildenden Carbamate durchgeführt, was durch aufeinanderfolgende Wärmezufuhr erzielt wird, und zwar in mehreren Stufen, wobei mit Drucken gearbeitet wird, die stufenweise vom Synthesedruck bis zum Atmosphärendruck abnehmen.

Die Verfahren und Apparaturen, die zum Rücklauf der so erhaltenen Rücklaufmischung zum Reaktor verwendet wurden, bedingten während langer Zeit die prinzipiellen Unterschiede zwischen den verschiedenen vorgeschlagenen Verfahren: da jedoch sowohl beim Rücklauf in gasförmiger Phase als auch beim Rüoklauf in fester Phase oder in Sus-

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pension wesentliche Schwierigkeiten auftreten, verwenden praktisch alle Verfahren, die bisher angewendet oder vorgeschlagen wurden, einen Rücklauf in flüssiger Phase, die durch Kondensation der Rücklauf mischung (mit neuer. Bildung des Carbamate) mittels Wärmeabfuhr in einer oder mehreren Stufen, wobei bei geeignetem Druck und geeigneter Temperatur gearbeitet wird, erhalten wurde.

Es ist ersichtlich, daß die mechanischen und thermischen Energieerfordernisse vermindert werden können, wenn der Gesamtfluß der Rücklaufmischung durch Erhöhung des perzentuellen Gehaltes an Ammoniak und/oder Verminderung des perzentuellen Gehaltes an Wasser in der gleichen Mischung vermindert wird, während eine Verminderung der notwendigen thermischen Energie als auch des Verbrauches an Kühlwasser erzielt werden kann, wenn die Kondensationswärme der Rücklaufmischung ganz oder teilweise für eine oder mehrere Verdampfungsstufen der gleichen Mischung verwendet wird.

Die getrennte oder gemeinsame Anwendung der beiden erwähnten Verfahrensmöglichkeiten und die dadurch gegebene Realisationsmöglichkeit kennzeichnen die verschiedenen tatsächlich angewendeten oder vorgeschlagenen Verfahren, wobei sich diese den folgenden Anwendungsvarianten (im wesentlichen bezogen auf die erste Verdampfungs- und Kondensationsstufe) des oben beschriebenen allgemeinen Schemas zuordnen lassen:

1. Die Verdampfung und die Kondensation der ersten Stufe finden bei gleichem, Druck statt, der beträchtlich niedriger ist als der Synthesedruck (beispielsweise 50 gegenüber 200 ata) und Jedenfalls bei einem solchen Wert liegt, daß die Zersetzung des Carbamate im Gleichgewicht mit seinen eigenen Gasen ermöglicht wird; die Kondensation findet bei verhältnismäßig niedriger Temperatur statt, wobei die untere Grenze die Kristallisation-

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temperatur der Rücklaufmischung ist. Es kann daher die Kondensationswärme nicht zweckmäßig wiedergewonnen werden; die Verminderung des Rücklaufflusses durch perzentuelle Erhöhung des Ammoniak- und Abnahme des Wasseranteiles wird durch den Dampfdruck der Rücklaufmischung bei der Kondensationstemperatür begrenzt, welche den für die Verdampfung der ersten Stufe erlaubten Druck nicht überschreiten darf; ein Kompressor zwischen Verdampfer und Kondensator ist nicht notwendig, während eine Pumpe zwischen Kondensator und Reaktor notwendig ist.

2. Wie unter 1. beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, daß der Rücklauffluß in zwei Flüsse geteilt wird, welche parallel laufen und wovon einer nur aus Ammoniak besteht; dies ermöglicht eine Reduktion des Gesamtrücklaufflusses ohne Druckzunahme im Verdampfer und im Kondensatorder ersten Stufe, verursacht jedoch die zusätzliche Verwendung von Apparaturen zur Abtrennung, Kondensation und zum Pumpen des Ammoniakrücklaufflusses.

3. Wie unter 1. beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, daß die Kondensation bei einer Temperatur stattfindet, die um soviel höher liegt, daß ihre Wärme oder ein Teil hiervon durch direkten Austausch mit dem Verdampfer der zweiten oder dritten Stufe verwendet werden kann. Dies verursacht verschiedenartige Verknüpfungen zwischen den Arbeitsbedingungen der verschiedenen Rücklaufstufen, wodurch teilweise der Vorteil der Wärmewiedergewinnung wieder verloren geht; insbesondere ist die Verminderung des Rücklaufstromes wesentlich stärker begrenzt als im Fall l), und zwar infolge der höheren Kondensationstemperatur.

4. Die Verdampfung der ersten Stufe findet wie im Fall l) bei einem Druck statt, der wesentlich niedriger ist als der Synthesedruck und jedenfalls so ist, daß die Zer-

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setzung des Carbamats im Gleichgewicht mit seinen eigenen Gasen ermöglicht wird, während die Kondensation bei Synthesedruck und bei einer so hohen Temperatur stattfindet, daß die gesamte Wärme zur Produktion von Dampf verwendet werden kann, der in der Anlage für thermische und mechanische Zwecke gebraucht werden kann. Es ist daher ein Kompressor zwischen Verdampfer und Kondensator notwendig, während eine Pumpe zwischen Kondensator und Reaktor, die in einem Stück konstruiert werden kann, nicht notwendig ist.

Die große, von außen zuzuführende Energiemenge, die zum Betrieb des Kompressors notwendig ist, vermindert den Vorteil der hohen Ausbeute und der Wärmewiedergewinnung beträchtlich.

5. Die Verdampfung und Kondensation der ersten Stufe finden bei gleichem Druck statt, der im wesentlichen gleich dem Synthesedruck ist; die Kondensation findet bei einer so hohen Temperatur statt, daß die Wärme zur Gewinnung von Dampf verwendet werden kann, der in der Anlage für verschiedene Zwecke Verwendung finden kann, jedoch nicht für die Verdampfung in der ersten Stufe,

Die Zersetzung des Carbamats, die im Gleichgewicht mit den eigenen Gasen unmöglich ist, erfordert eine Verschiebund des Gleichgewichtes, indem von außen in den Verdampfer eine beträchtliche Menge Ammoniak oder aber Kohlendioxyd zugeführt wird, die im wesentlichen vom Speisefluß einer der angegebenen Primärreaktionskomponenten abgezweigt wird.

Rücklaufkompressoren oder Pumpen zwischen Verdampfer, Kondensator und Reaktor, die auch einstückig hergestellt werden können, sind nicht notwendig oder haben nur einen ganz geringen Druckunterschied auszugl© lohen«,

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Eine erste Eigenschaft, die all den beschriebenen Verfahren eigen ist, ist die Notwendigkeit, alle Primärreaktionskomponenten, Ammoniak und Kohlendioxyd auf den Synthesedruck zu komprimieren.

Eine zweite Eigenschaft, die ebenfalls allen beschriebenen Verfahren gemeinsam ist, ist die Notwendigkeit, die Synthesetemperatur zu kontrollieren und zwar im wesentlichen für das Dehydrierungsgleichgewicht von Carbamat zu Harnstoff, indem Wärme über geeignete Austauschflächen dem Reaktor oder den in diesen eintretenden Flüssen zugeführt oder von diesen abgeführt wird, und zwar je nach dem, ob das thermische Gleichgewicht des Reaktors einen Unteroder einen Überschuß zeigt, was wieder von den angewendeten Verfahren und den Arbeitsbedingungen abhängt; diese Austauschflächen, die den äußerst ungünstigen Bedingungen, nämlich Temperatur, Druck und Korrosion des Reaktors unterworfen sind, werden bei den Kondensationsfällen (4 und 5), bei welchen die Wärmewiedergewinnung bei Synthesedruck durchgeführt wird, ziemlich wichtig«

Eine dritte Eigenschaft, die allen beschriebenen Verfahren gemeinsam ist, ist die Notwendigkeit, wenn man gleichzeitig die Vorteile eines verminderten Rücklaufflusses und der Wärme^iedergewinnung erzielen will, die Kondensation bei Synthesedruck durchzuführen, was die in dem vorhergehenden Absatz geschilderten Unzukömmlichkeiten verursacht und im Fall 4) außerdem die Komprimierung der Rücklaufgase.

Eine erste Eigenschaft des nunmehr vorgeschlagenen verbesserten Verfahrens besteht nun darin, daß eine beträchtliche Menge des primär zugeführten Kohlendioxyds nicht bei Synthesedruck zugeführt wird, sondern bei einem beträchtlich niedrigeren Druck; genauer gesagt, wird es dem Kondensator der ersten Stufe zugeführt odez* auch alternativ dem Kondensator einor folgenden Stufe, zusammen mit der

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gasförmigen Rücklaufmischung, die vom jeweiligen Verdampfer abgetrennt wird, wobei diese gasförmige Mischung einen großen Überschuß Ammoniak gegenüber der stöchiometrischen Menge aufweist und mit der Kohlendioxydfraktion der Zufuhr reagiert und dadurch im Kondensator Carbamat bildet.

Eine zweite Eigenschaft des hier vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, daß die Kontrolle der Synthesetemperatur keinen Wärmeaustausch bei der Temperatur des Reaktors benötigt, der daher aus einem einfachen Kessel bestehen kann, sondern durch Regulierung der im Reaktor entwickelten Reaktionswärme durchgeführt wird; genauer gesagt ohne Variation des gesamten Kohlendioxydflusses der Primärspeisung, durch Regulierung des Verhältnisses zwischen dem Kohlendioxyd-flußj, der direkt in den Reaktor im freien Zustand zugeführt wird₅ und dem Kohlendioxydfluß, der zusammen mit der Rücklaufmischung zugeführt wird, und dadurch gebunden mit dem Ammoniumüberschuß„ der in dieser Rücklaufmischung enthalten ist, als Ammoniumcarbaraat vorliegt.

Eine dritte Eigenschaft des hler vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, daß die Verdampfwig und die Kondensation der ersten Stufe bei gleichem Druck stattfinden, der wesentlich niedriger ist als der Synthesedruck und zwischen 50 und 120 ata liegt; daß dieser Druck, wie gefunden wurde, im Verdampfer eine hinreichende Zersetzung des darin enthaltenen Ammoniumcarbamats zusammen mit einem geeigneten Überschuß an NH-, in der Rücklaufmischung gestattet; daß dieser gleiche Druck, wie gefunden wurde, im Kondensator die Kondensation einer konzentrierten Lösung ermöglicht, die im wesentlichen Ammoniumcarbamat und etwas Wasser enthält und erhalten wird durch Zusatz der Rücklaufmischung, welche diesen Überschuß an Ammoniak enthält, zur Kohlendioxydfraktion der dem Kondensator zu-

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geführten Primärspeisung, und daß daher der Fluß dieser Rücklaufmischung, die, wie gesagt, viel Ammoniak und wenig Wasser enthält, im Ergebnis wesentlich vermindert wird; daß bei diesem Druck, wie gefunden wurde, die Kondensation der konzentrierten Lösung bei einer Temperatur möglich ist, die hinreichend hoch ist, um die Verwendung der Gesamtwärme zur Herstellung von Dampf zu verwenden; daß schließlich, wie gefunden wurde, diese Produktion in Hinsicht auf Länge und thermische Ausnützung hinreichend ist, um den gesamten Wärmebedarf der Anlage zu decken (ausschließlich der Verdampfung der ersten Stufe, einschließlich der Verdampfungen der zweiten und dritten Stufe, und einschließlich der Endstufe der Konzentration der Harnstofflösung auf 99,5 %) und zwar direkt oder nach Thermokompression bei niedrigem Kompressionsverhältnis (zwischen 1 : 1 und 1:2), durchgeführt mittels eines Ejektors oder mittels einer Turbokompressoranlage, die durch die Energie des Dampfes betrieben wird, der von außen zugeführt wird und anschließend für thermische Zwecke in der Anlage Verwendung findet, beispielsweise für die Verdampfung der ersten Stufe.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, daß gleichzeitig der Strom der Rücklaufmischung durch Erhöhung des Ammoniakperzentsatzes und Absenkung des Wasserperzentsatzes in der gleichen Mischung vermindert werden kann und daß die Kondensationswärme der ersten Rücklaufstufe wiedergewonnen werden kann und zusätzlich ein großer Teil der Bildungswärme des Carbamate, das aus dem Kohlendioxyd der Primärspeisung gebildet wird; dadurch kann der Bedarf an thermischer und mechanischer Energie sowie an Kühlwasser von außen her auf ein Minimum vermindert werden.

Ein zweiter Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß dabei weder für die Kontrolle der Synthese-

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temperatur noch für die Wärmewiedergewinnung irgendwelche Austauschapparaturen beliebiger Type benötigt werden, die den ungünstigen Bedingungen bezüglich Temperatur, Druck und Korrosion des Reaktors unterworfen werden; dadurch können sowohl die Installations- und Betriebskosten als auch die Produktionsverluste zur Erhaltung des Reaktors auf ein Minimum reduziert werden; außerdem kann die Synthesetemperatur auf Werte erhöht werden, die für den Umsatz von Carbamat in Harnstoff günstiger liegen, ohne die Beschränkungen, die durch die Korrosionsgefahr des Austauschers gegeben sind.

Ein dritter Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß dabei kein Kompressor benötigt wird, der bei hohem Druck und hohem Kompressionsverhältnis mit der Rücklaufmischung läuft, um die Rücklaufmischung zu komprimieren und die Kompressionswärme der Rücklaufmischung auf den notwendigen thermischen Wert zu bringen, sondern lediglich ein Kompressor, der bei niedrigem Druck und niedrigem Kompressionsverhältnis mit Dampf läuft; dies gestattet, die Installations- und Betriebskosten auf ein Minimum zu senken sowie auch die Betriebsverluste bei Erhaltung des Kompressors; weiterhin erlaubt dies, das Verfahren für Anlagen sowohl großer als auch geringer Kapazität zu verwenden, wobei die untere Kapazitätsgrenze, die bei Verwendung von Kompressoren mit hohem Druck und hohen Kompressionsverhältnissen gegeben ist, nicht mehr aufscheint.

Ein vierter Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Tatsache, daß die Kohlensäurefraktion der Primärspeisung, die dem Kondensator der ersten Stufe oder auch einer folgenden Stufe zugeführt wird, einer Zwischenphase des Speisekompressors der besagten Primärkohlensäure unter Verminderung des Energiebedarfs entnommen werden kann; diese Verminderung ist besonders beträchtlich dann, wenn diese Fraktion oder ein Teil dieser Fraktion der Primärkohlensäure in den Kondensator einer Stufe zugeführt wird,

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der nach der ersten Stufe liegt, wobei jedoGh andererseits offensichtlich eine geringere Wärmewiedergewinnung verursacht wird.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt, ohne daß jedoch die Erfindung hierauf beschränkt werden soll.

Der Ammoniak der Speisung 1 wird durch eine Pumpe 2 auf Synthesedruck in J komprimiert. Die Kohlensäure der Speisung 4 wird in stöchiometrischem Verhältnis mit dem Ammoniak der Speisung 1 durch einen Mehrstufenkompressor 5 angesaugtj etwa ein Drittel des Flusses 4 wird von der vorletzten Kompressorstufe in die Leitung 6 abgezweigt, während der Rest durch die letzte Stufe auf Synthesedruck gebracht und in die Leitung 7 gepreßt wird.

Ammoniak und Kohlensäure in ¹J werden dem Synthesereaktor 8 zugeführt, der bei einem Druck zwischen l80 und 240 ata und einer Tempratur von l80 bis 210°C betrieben wird. Die Mischung, die den Reaktor 8 verläßt, wird über das Ventil 9 auf den Druck des Verdampfers der ersten Stufe 10 expandiert, welcher Druck zwischen 60 und 120 ata liegt, und wobei auf Kosten der Kondensationswärme des Dampfes 11, der in 12 kondensiert wird, der größere Teil von Ammoniak und Kohlendioxyd, die nicht in Harnstoff übergeführt worden sind, verdampft wird. Die flüssige Gasmischung 13 wird durch den Separator 14 in Flüssigkeit 15 und Gas 16 getrennt.

Die Flüssigkeit 15 wird zu der darauffolgenden zweiten und dritten Rücklaufstufe geführt, welehe im wesentlichen jeweils aus einem Verdampfer, einem Separator und einem Kondensator bestehen, wodurch die Trennung in eine Lösung, die im wesentlichen den Harnstoff und das Wasser enthält, die von den Reaktionskomponenten 1 und 4 stammen (und die darauffolgend auf 99,5 % konzentriert und in brillierten

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oder kristallisierten Harnstoff übergeführt wird) und eine Lösung, die im wesentlichen Ammoniak und Kohlendioxyd enthält, die nicht in Harnstoff übergeführt worden sind, sowie das Wasser, welches zusätzlich zum Reaktionswasser vorliegt (und welches wiederum bei 17 in den Kreislauf geführt wird) erreicht wird.

Das Gas ΐβ und die besagte Lösung 17 bilden die Rücklaufmischung, welche zusammen mit der Kohlendioxydfraktion der Speisung 6 in den Kondensator der ersten Stufe 18 eingebracht wird, worin auf Kosten der Verdampfungswärme des Dampfkondensats 19, das in die Leitung 20 verdampft wird, diese Rücklaufmischung kondensiert wird, um dann durch die Pumpe 21 auf Synthesedruck gebracht und in den Reaktor 22 wieder rückgeführt zu werden.

Der in 20 entwickelte Dampf von etwa 3 bis 4 ata wird durch den Kompressor 23 auf etwa 4 1/2 bis 5 1/2 ata komprimiert und über 24 zu den Verdampfern der zweiten und dritten Stufe geleitet sowie auch zur Stufe der Endkondensation des Harnstoffes auf 99.? 5 %s wobei er seine Kondensationswärme verliert und in 19 kondensiert.

Der Kompressor 23 wird durch die Turbine 25 betrieben,, worin der Dampf 2β, der von außen mit einem Druck von etwa 30 bis 35 ata kommt, expandiert wird, bis er den Entnahmedruck 11 erreicht und dann seine Kondensationswärme an den Verdampfer der ersten Stufe 10 abgibt, welchen er dann in kondensiertem Zustand in 12 verläßt.

Der gesamte Dampfbedarf von außen wird durch den Fluß 26 dargestellt, der in 12 vollständig kondensiert; die Restwärme des Kondensats 12 kann verwendet werden, um den zugeführten Ammoniak in 3 vorzuwärmen.

Es sind zahlreiche andere Kombinationen auch möglich, je nach dem thermischen Wert des verfügbaren Dampfes;

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eine derartige Korabination ist in Fig. 2 gezeigt, für welche die gleichen Symbole und Bedeutungen gelten wie für die vorhergehende Beschreibung mit folgender Ausnahme:

Der Kompressor 2j5 wird durch die Turbine 25 angetrieben, worin Dampf 26, welcher von außen her mit einem Druck von etwa 20 ata kommt, expandiert wird, bis er einen Druck von etwa 4· 1/2 bis 5 1/2 ata in 24 erreicht hat, wovon er dann zusammen mit dem wiedergewonnenen Dampf, der durch den Kompressor 2j5 auf den gleichen Druck gebracht wird, den Verdampfern der zweiten und dritten Stufe zugeführt wird und auch der Stufe der Endkonzentration auf 99,5 %, wo er dann seine Kondensationswärme verliert und in 19 wieder zum Kondensat wird.

In diesem Falle wird der Gesamtbedarf an Dampf von außen durch den Fluß 26 und durch den Fluß 11 dargestellt.

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Claims

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1. Verfahren zur Synthese von Harnstoff, welches folgende Verfahrensschritte umfaßt: den Umsatz von eingespeistem Ammoniak und Kohlendioxyd in Harnstoff und Wasser bei Synthesedruck und Synthesetemperatur, die zwischen und 240 ata und zwischen 190 und 210⁰C liegen, welcher Umsatz ungeachtet der Verluste teilweise oder total ist, da bei Synthesedruck und -temperatur eine Rücklaufmischung vorhanden ist, die aus Ammoniumcarbamat, einem Überschuß an Ammoniak und Wasser in geeigneten Mengenverhältnissen besteht; die Abtrennung dieser Rücklaufmischung von den Reaktionsprodukten durch Zersetzung des Carbamate und Abdampfung der Bestandteile Ammoniak und Wasser unter Wärmeabsorption, welche Trennung in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen (2 bis 4) durchgeführt wird, wobei mit Drucken gearbeitet wird, die stufenweise von der ersten zur letzten Stufe abnehmen und alle unter dem Wert von 120 ata liegen; die Abtrennung von Wasser von dem im wesentlichen aus den Reaktionsprodukten bestehenden flüssigen Rückstand der letzten Trennstufe durch Konzentration oder Kristallisation des Harnstoffes; die Kondensation des Gases, welches von einer oder mehreren oder allen Trennstufen abgetrennt wurde, in einer oder mehreren Kondensationsstufen, welche jeweils mit gleichem Druck wie die entsprechende Trennstufe arbeiten, unter Bildung von Carbamat und unter Entwicklung von Wärme, und schließlich Rückführung der kondensierten Flüssigkeit von jeder dieser Kondensationsstufen zur vorhergehenden Kondensationsstufe und von der ersten Stufe auf den Synthesedruck, dadurch gekennzeichnet , daß nur der Ammoniak und ein Teil des Kohlendioxyds der Speisung auf Synthesedruck komprimiert werden, während eine beträchtliche Fraktion zwischen 25 und 50 % des eingespeisten Kohlendioxyds 1098U/2154

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nur auf den Druck einer oder mehrerer Kondensationsstufen komprimiert wird, wobei mit dem in der Rücklauf-•mischung enthaltenen Ammoniak Ammoniumearbamat gebildet wird, und daß dieses Ammoniumearbamat dann zusammen mit der Rücklaufmischung auf Synthesedruck komprimiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Trenn- und Kondensationsstufe der Rücklaufmischung bei einem Druck zwischen 60 und 120 ata betrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die in der ersten Kondensationsstufe entwickelte Wärme der Rücklaufmischung wiedergewonnen wird und damit Dampf erzeugt wird und daß der Dampf in einer hinreichenden Menge produziert wird, um den thermischen Bedarf des ganzen Prozesses, ausgenommen der ersten Trennstufe der Rücklaufmischung, einschließlich aller weiterer Trennstufen der Rücklaufmischung und einschließlich der letzten Konzentration zur Entfernung des Reaktionswasser und zur Herstellung von geschmolzenem Harnstoff zu decken.

4. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet , daß bei der ersten Kondensationsstufe nicht nur die Kondensations- und Bildungswärme des Carbamate, das in der Rücklaufmischung enthalten 1st, gewonnen wird, sondern auch die Kondensationswärme des Ammoniaküberschusses, wobei bei diesem Prozeß der Ammoniaküberschuß nicht getrennt kondensiert wird.

5. Verfahren nach Anspruoh J3, dadurch g e k e η η- ze i ο h η e t , daß die aus der ersten Kondensationsstufe wiedergewonnene Wärme nicht nur die Kon-

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densationswärme der Rücklaufmischung umfaßt", sondern auch die Bildungswärme des Carbamate, das durch die Reaktion der Kohlendioxydfraktion der der ersten Kondensationsstufe zugeführten Speisung mit dem in der Rücklaufmischung enthaltenen Ammoniaküberschuß gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet , daß die gesamte bei dem Verfahren entwickelte Wärme, die nicht durch den Prozeß selbst absorbiert wird, bei verwendbaren thermischen Werten erhalten wird und daß genau sowohl die von der Rücklaufmischung entwickelte Wärme als auch die Wärme, die durch die Reaktion der Rücklaufmischung mit den Reaktionskomponenten oder der Fraktion der Reaktionskomponenten der Speisung entwickelt wird, in einer einzigen Apparatur wiedergewonnen werden, die zwischen 60 und, 120 ata und zwischen 140 und l60°C betrieben wird*

7. Verfahren nach Anspruch J, dadurch g e k e η η ~ zeichnet , daß der thermische Viert das gesamten oder eines Teiles des entwiekelten Dampfes durch adiabate Kompression des Dampfes witer Verwandlung von Thermokompressionsvorrichtungen erhöht wird, und zwar sowohl durch statische, wie Ejektoren, als auch dynamische, wie Turbokompressoren, auf Kosten der Expansionsenergie von außen zugeführten Dampfes, dessen Kondensations-

' wärme dann zur Deckung der anderen thermischen Bedürfnisse des Verfahrens verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Kondensationswärme des Dampfes, der zur Lieferung der mechanischen Energie für die Thermokompression verwendet wird, anschließend für die erste Trennstufe der Rücklaufmischung verwendet wird.

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9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontrolle der Synthesetemperatur bei Gleichhaltung der gesamten Kohlendioxydzufuhr durch Regulierung des Verhältnisses zwischen der Fraktion dieses Kohlendioxyds, das in freiem Zustand bei Synthesedruck zugeführt wird, und der Fraktion, die einer oder mehreren Kondensationsstufen zugeführt wird, und anschließend bei Synthesedruck in Form von Ammoniumcarbarnat zusammen mit der Rücklaufmischung eingepumpt wird, durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet , daß die Apparatur, worin die Synthese von Harnstoff stattfindet und die Synthesedruck und Synthesetemperatür unterworfen wird, aus einem einfachen Kessel ohne Wärmeaustauschflächen, die zur Zufuhr oder Abfuhr von Wärme sowohl zum Zwecke der Temperaturkontrolle als auch zum Zwecke der Wärmegewinnung dienen, besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß keinerlei Wärmeaustauschflächen existieren, die Synthesedruck und Synthesetemperatur unterworfen sind, obwohl dabei ein Verfahren durchgeführt wird mit einem Umsatzverhältnis (Kohlendioxyd umgesetzt in Harnstoff, geteilt durch das insgesamt als Speisung oder als Rücklauf bei Synthesedruck und Synthesetemperatur vorhandene Kohlendioxyd) über 0,6 und mit einem Wärmewiedergewinnungsverhältnis (wiedergewonnene Wärme und verwendet in dem Verfahren geteilt durch den gesamten Wärmebedarf des Verfahrens) über 0,4.

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