DE1618730B2 - Verfahren zur Herstellung von Harnstoff - Google Patents

Description

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wechsler und einer Zirkulationspumpe zwecks Zu- den bisher bekannten Verfahren. Die einleitungsrückführens des wiedergewonnenen Ammoniaks und weise erwähnten Mangel oder Nachteile werden Kohlendioxids in Form einer Ammoniumcarbamat- durch das erfindungsgemäße Verfahren entweder be-: lösung zu den Carbamatspaltem. Eine derartige seitigt oder erheblich eingeschränkt.
Wiedergewinnungsanlage erhöht den Strom- und 5 Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren Kühlwasserverbrauch, erhöht die Anlagekosten und zur Herstellung von Harnstoff aus Ammoniak und erschwert die Durchführung des Verfahrens. Kohlendioxid bei erhöhtem Druck und erhöhter Es ist bekannt, das in dem Reaktionsgemisch be- Temperatur unter indirekter Kühlung mit Wasser, findliche, nicht umgesetzte Ammoniumcarbamat, das Spaltung des entstandenen Ammoniumcarbamats im die Harnstoffsynthesevorrichtung verläßt, mit Inertgas io Ammoniak und Kohlendioxid durch Entspannung zu spalten (norwegische Patentschrift 101 761). Die des Reaktionsgemisches in einer oder mehreren große Menge Inertgas, die im Umlauf gehalten wer- Druckstufen unter Wärmezufuhr in wenigstens einer den muß, ist aber vom wirtschaftlichen Gesichts- dieser Druckstufen auf etwa Atmosphärendruck, Bepunkt aus ungünstig. Bei Harnstoffverfahren, bei de- handlung des Reaktionsgemisches wenigstens in der nen die nicht umgesetzten Reaktionsteilnehmer als \$ letzten Druckstufe im Gegenstrom mit gasförmigem Carbamatlösung zur Synthesevorrichtung zurückkeh- Kohlendioxid und Rückführung der abgetriebenen ren, ist das Inertgas beim Kondensieren des ausge- Gase aus jeder Druckstufe zur Harnstoffsynthese, triebenen Gases unerwünscht. Bei Harnstoffverfah- das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Hauptren, bei denen die nicht umgesetzten Reaktionsteil- menge des für die Harnstoffsynthese erforderlichen nehmer als Warmgas zurückkehren, erfordert das ao Kohlendioxids bei der Carbamatspaltung als Warm-Inertgas ein vergrößertes Volumen der Harnstoffsyn- gas zuführt, das abgetriebene, mit Kohlendioxid anthesevorrichtung. gereicherte Gasgemisch und die abgetriebenen Gase Weiter ist das Spalten des nicht umgesetzten Am- aus den übrigen Druckstufen auf Synthesendruck moniumcarbamats des Reaktionsgemisches, das die komprimiert und als Warmgasstrom zu der Harn-Harnstoffsynthesevorrichtung verläßt, durch Austrei- as Stoffsynthese zurückführt.

ben bei hohem Druck und hoher Temperatur bei Das Neue und Charakteristische bei diesem Vergleichzeitiger Zuleitung von Ammoniakgas (französi- fahren besteht darin, daß das zur Harnstoffherstelsche Patentschrift 1 356 508) bekannt. Dies Verfah- lung benötigte, frische Kohlendioxid hauptsächlich ren hat den erheblichen Nachteil, daß das Gemisch durch die Carbamatspaltung als warmes Gas zugeeine große Menge ungelöstes Ammoniak enthält, das 30 führt wird und daß das ausgetriebene, mit Kohlenspäter ausgetrieben und wiedergewonnen werden muß. dioxid angereicherte Gas und die aus den übrigen Schließlich ist das Spalten des nicht umgesetzten Druckstufen abgetriebenen Gase auf den Synthesen-Ammoniumcarbamats in dem die Harnstoffsynthese- druck komprimiert und als Warmgasstrom zur ervorrichtung verlassenden Reaktionsgemisch durch wähnten Harnstoffsynthese zurückgeführt werden, die Austreibung bei Erwärmung unter Druck über 35 Nach einer bevorzugten Durchführung des erfin-10 ata und gleichzeitiger Zuleitung von Kohlensäure- dungsgemäßen Verfahrens wird das für die Harngas im Gegenstrom bekannt (norwegische Patent- Stoffsynthese benötigte frische Kohlendioxid insgeschrift 102 962). Das Austreiben durch Zuleitung von samt der Carbamatspaltung als warmes Gas zugelei-Kohlendioxidgas im Gegenstrom zur Harnstoff- tet. Um das Reaktionsgemisch weitgehend vom Amschmelze hat den übrigen bekannten Verfahren zum 40 moniak zu befreien, ist es weiterhin von Vorteil, das Spalten von Ammoniumcarbamat gewisse Vorzüge bei der Carbamatspaltung zugeführte, warme Kohvoraus. Das Verfahren aber, das in der oben erwähn- lendioxidgas der letzten Druckstufe zuzuleiten,
ten Patentschrift beschrieben ist, leidet an mehreren Falls die Harnstoffschmelze auf zwei Druckstufen erheblichen Nachteilen. Falls die Austreibung bei ausgedehnt wird, sollte der Druck in der ersten Stufe einem niedrigeren Druck als dem Synthesendruck ge- 45 50 bis 150 ata und in der zweiten 30 bis 100 ata beschieht, muß. man eine warme, konzentrierte Ammo- tragen. Die erste Druckstufe kann nur eine Entspanniumcarbamatlösung zu der Harnstoffsynthesevor- nungsstufe sein, aber gewöhnlich ist es vorteilhaft, richtung zurückpumpen —_: mit den daraus erfolgen- auch in dieser Stufe etwas Wärme zuzuführen, um den betrieblichen Beeinträchtigungen. Außerdem mehr Ammoniumcarbamat zu spalten. Falls die muß verhältnismäßig viel Wasser beim Kondensieren 50 Harnstoffschmelze nur auf eine Druckstufe ausgedes Carbamats zugeleitet werden, indem die Kohlen- dehnt wird, sollte der Druck hier 50 bis 150 ata, vordioxidmenge entscheidend ist, wie viel Wasser benö- zugsweise 40 bis 50% des Drucks der Synthesenvortigt wird; dieses Wasser wirkt sich ungünstig auf das richtung, betragen.

Gleichgewicht in der Harnstoffsynthesevorrichtung Ein Teil des der Hamstoffsynthese zugeführten,

aus. '■',.. 55 frischen Kohlendioxidgases kann außer der Carba-

Hauptzweck der Erfindung ist ein Verfahren zum matspaltung auch direkt der Synthesenstufe in be-

Herstellen von Harnstoff aus Ammoniak und Koh- kahnter Weise zugeleitet werden. Statt einen Teil die-

lendioxid, das eine geringere Kapitalanlage erfordert, ser Kohlendioxidfrischgasmenge der Synthesenstufe

niedrigere Produktionskosten zur Folge hat und ein- direkt zuzuführen, kann dieses Gas auch dem Rück-

fachei" ist als die bisher bekannten Verfahren zur 60 gasstrom vor einem der Kompressoren zugeleitet

Harnstoffherstellung. Ein besonderer Zweck der Er- werden. Das Zweckmäßigste ist aber, das ganze für

findung ist die Herstellung von Harnstoff bei Rezir- die Hamstoffsynthese benögtigte, frische Kohlendio-

kulation der nicht umgesetzten Reaktionsteilnehmer xidgas zur Behandlung der Harnstoffschmelze in der

als Wärmgas durch Turbokompressoren auch in klei- letzten Druckstufe zuzuführen, wodurch die Vorzüge

neren Produktionseinheiten, als dies bisher möglich 65 errungen werden, die aus dem Folgenden hervorge-

war. , hen. ,

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet erhebliche Erfindungsgemäß werden Harnstoff und Ammoni-

technische und wirtschaftliche Vorteile gegenüber umcarbamat bei indirekter Kühlung mit Wasser ge-

bildet, und zwar so, daß gleichzeitig Dampf hergestellt wird. Das Reaktionsgemisch wird dann in einer oder mehreren Druckstufen entspannt, vorzugsweise in zwei Stufen, unter Zuleitung von warmem Kohlendioxidgas wenigstens zur letzten Druckstufe, und die aus sämtlichen Druckstufen ausgetriebenen Gase werden zur Harnstoffsynthese auf die Weise zurückgeführt, daß sie z.B. in Turbokompressoren komprimiert werden. Bei Entspannung in einer Stufe wird das Gas adiabatisch komprimiert, bei Entspannung in zwei oder mehreren Druckstufen kühlt man direkt durch Zuleitung kühleren Gases aus den Entspannern und Carbamatspaltern zwischen den Kompressoren. Nach der endgültigen Entspannung bis auf etwa atmosphärischen Druck wird die Harnstoff-Wasserschmelze zum Eindampfen und Ausspritzen in üblicher Weise weitergepumpt. Eine genauere Beschreibung des Verfahrens ist spater in Anknüpfung an F i g. 1 und 2 gegeben.

Die Vorzüge der gegenwärtigen Erfindung gegenüber den bisher bekannten Verfahren sind:

Erstens stellt sich die Kompressorinstallation erheblich einfacher und billiger bei größerer Leistung. Durch die Verwendung des Kohlendioxidgases zum Spalten des Ammoniumcarbamats genügt es, nur auf 40 bis 50 ata zu entspannen, um ein nicht umgesetztes Ammoniak auszutreiben, während man sonst bis auf 20 bis 25 ata entspannen mußte. Bei einem Synthesendruck von z.B. 220ata wird daher der Druck zum Rekomprimieren des Gases von etwa 10 auf etwa 5 herabgemindert. Der geringere Druck ermöglicht es in der Praxis, die Anzahl der Turbokompressoren von z. B. 3 auf 2 herabzusetzen. Dadurch, daß das meiste des für die Harnstoffsynthese nötigen, frischen Kohlendioxidgases bei der Carbamatspaltung gebraucht wird, wird das durchschnittliche Molgewicht der ausgetriebenen Gase von etwa 21 auf etwa 28 bis 33 erhöht, wodurch es möglich wird, die Zahl der Laufräder in den Turbokompressoren herabzusetzen. In bezug auf die Komprimierung der Gase bringt das erfindungsgemäße Verfahren zwei weitere Vorteile mit sich. Bei Turbökompressoren ist der wirtschaftlich erreichbare Auslaufdruck annähernd proportional mit der Gasmenge in Nmtyh. In der bevorzugten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das frische Kohlendioxid der Harnstoffsynthese hauptsächlich in der letzten Carbamatspaltungsstufe zugeführt wird, wird der Auslaufdruck des Kohlendioxid-Kompressors bedeutend niedriger als der Synthesendruck, während die Gasmenge durch die Turbokompressoren zur Rezirkulation von warmem Gas zur Handstoffsynthesevorrichtung mit der zugeführten Menge frischen Köhlendioxidgases zunimmt. Der niedrigere Druck macht es praktisch möglich, Turbokompressoren auch für die Zuleitung der gesamten Kohlendioxid-Frischgasmenge zu benutzen; gleichzeitig erreicht man auf Grund der größeren Gasmenge eine bessere Leistung der Turbokompressoren, weiche das warme Gas auf den Synthesendruck komprimieren.

Zweitens kann die Entspannung in weniger Druckstufen gegenüber den bisher bekannten Verfahren durch Rezirkulation von warmem Gas durch Turbokompressoren durchgeführt werden. Dadurch wird die Zahl der Entspanncr und der Carbamatspalter herabgesetzt und das Verfahren vereinfacht.

Drittens vermeidet man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Ammoniak aus dem Gas aus der endlichen Entspannung auf 1 ata, indem der Ammoniakverlust der Harnstoffschmelze bei einer Entspannung auf 40 bis 50 ata bei Austreibung von Kohlendioxidgas nur noch V₄ des Ammoniakverlustes bei bisher üblichen Entspannungen auf 2 bis 25 ata beträgt. Wenn man allerdings einen etwas größeren Ammoniakverlust bei der endlichen Entspannung auf 1 ata zuläßt, oder wenn das Gas zur Herstellung von NH₃, NH₄NO₃

ίο oder (NHg)₂SO₄ benutzt wird, kann die Entspannung in einer einzigen Druckstufe bei z. B. etwa 100 ata vorgenommen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht es in der Praxis möglich, sich der Warmgaszirkulation und der Turbokompressoren bei jeder Komprimierung bei bedeutend geringeren Produktionseinheiten als bei den bisher bekannen Verfahren zur Herstellung von Harnstoff zu bedienen. Um die Vorteile der Warmgaszirkulation und der Turbokompressoren bei jeder Komprimierung auszunutzen, mußte man bei bisher bekannten Verfahren eine geringste Leistungsfähigkeit von 1400 bis 1500 to Harnstoff je Tag voraussetzen, während das erfindungsgemäße Verfahren eine Senkung dieser Grenze auf weniger als etwa 100 to Harnstoff je Tag ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird also gegenüber bisher bekannten Verfahren im Ganzen erheblich vereinfacht, wodurch Baukosten eingespart werden, die Instrumentierung der Anlage vereinfacht wird, die Anlage leichter zu bedienen ist, die Instandhaltungskosten vermindert werden und man sich für die Anlage mit einem kleineren Grundstück genügen kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Harnstoffsynthesenstufe Ammoniak und warmes Rücklaufgas aus Ammoniak, Kohlendioxid und etwas Wasserdampf zugeleitet. Das frische Ammoniak, das gasförmig und flüssig zugeführt wird, wird vor der Einführung in die Synthesenstufe mit den warmen Rücklaufgasen vermischt. Die Harnstoffsynthese kann eine oder mehrere in Serien geschaltete Reaktionsvorrichtungen umfassen, z. B. eine Rohrwärmewechselvorrichtung oder eine Vor-Reaktionsvorrichtung und eine oder mehrere Nach-Reaktionsvorrichtungen. Die Dampfproduktion dieser Synthesestufe genügt normalerweise zur Deckung des gesamten Dampfbedarfs des Herstellungsverfahrens. Die Inertgase, welche vornehmlich mit dem Kohlendioxid in das Verfahren hineinströmen, können in bekannter Weise unter vollem Synthesendruck, beispielsweise 100 bis 400 ata, vorzugsweise 200 bis 250 ata, abgelassen werden. Die Temperatur der Synthesenstufe kann 180 bis 22O⁰C betragen, je nach dem Druck und dem Molverhältnis von NH₃/CO₂ des einströ-

menden Reaktionsgemisches, welches von 2:1 bis 4:1 betragen kann, vorzugsweise zwischen 2:1 und 3:1. Die Spaltung von nicht umgesetztem Ammoniumcarbamat der die Synthesenstufe verlassenden Schmelze kann in einer oder mehreren Druckstufen vorgenommen werden, vorzugsweise 1 bis 2 Stufen bei 30 bis 150 ata.

Beim Spalten in einer Druckstufe geschieht die Spaltung als Austreibung durch warmes Kohlendioxidgas. Vor der Austreibungskolonne kann ein Entspanner oder ein Spalter und ein Abscheider in bekannter Weise angebracht werden, so daß ein Teil der Spaltung in diesem Entspanner oder Spalter vor sich geht, wodurch die erwähnte Kolonne entlastet

wird. Man kann aber auch einen Vorwärmer ohne einen besonderen Abscheider vorsehen. Wärme muß unter allen Umständen während der Spaltung zugeführt werden; diese Wärme kann ganz oder teilweise während des Austreibens durch Kohlendioxid- S gas zugeführt werden, z. B. durch inwendige Dampfspiralen oder Wärmewechsler, oder durch äußere, mit der Austreiberkolonne verbundene Wärmewechsler. Beim Spalten in zwei oder mehreren Druckstufen wird die letzte Stufe als Austreibung mit warmem Kohlendioxidgas durchgeführt, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Entspanner, Spalter oder Vorwärmer, wie bei der Durchführung in einer Stufe. Dieselben Kombinationen oder Einzelausführungen können in den übrigen Druckstufen zur Anwendung kommen. Vorzugsweise werden diese aber als Einzelspaltungsstufen in bekannter Weise in Erscheinung treten, während, wie bereits beschrieben, die Austreibung nur in der letzten Druckstufe vor sich geht.

Wärme muß in mindestens einer Druckstufe zugeleitet werden. Die ausgetriebenen Gase werden als warmer Gasstrom mit Hilfe von Turbokompressoren in die Synthesenvorrichtung zurückgeführt. Die auf diese Weise behandelte Harnstofflösung, welche die letzte Druckstufe verläßt, ist sozusagen frei von Ammoniak und kann zum Eindampfen und zum weiteren Verarbeiten weitergeleitet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend unter Bezug auf die F i g. 1 und 2 näher beschrieben. Diese Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.

F i g. 1 zeigt den Vorgang, wonach die Harnstoffschmelze aus einer einzigen Synthesenvorrichtung in zwei Druckstufen mit Carbamatspaltung und Warmezufuhr in beiden Stufen entspannt wird; während

F i g. 2 einen Vorgang darstellt, in welchem die Harnstoffschmelze in einer einzigen Druckstufe unter Wärmezufuhr entspannt wird.

Nach F i g. 1 wird flüssiges Ammoniak 1 mit der Pumpe 2 über 3 in einen Ammoniakverdampfer oder Ammoniakvorwärmer 4 gepumpt. Der daraus entweichende AmmoniakstromS wird mit dem Rückflußgasstrom 6 vermengt, der vorher im Wärmewechsler 8 abgekühlt wurde. Der ganze Strom 8 geht dann zur Wärmewechselvorrichtung 9. Der gestrichelte Strom 10 deutet an, daß ein Teil des Kohlendioxids gegebenenfalls auch vor der Synthesenvorrichtung zugeführt werden kann; jedoch wird die Hauptmenge des für die Harnstoffsynthese nötigen, frischen Kohlendioxids der letzten Carbamatspaltungsstufe zugeleitet. In der Wärmewechselvorrichtung 9 wo bei 11 Wasser zugeleitet wird, wird der Dampf 12 hergestellt, der als gesättigter Dampf 44 zur Deckung des Wärmebedarfs benutzt werden kann, und/oder im Wärmewechsler 7 unter Abkühlung der warmen Rücklauf gase 15 überhitzt und als überhitzter Dampf 45 in der Dampfturbine für den Kompressorbetrieb verwendet wird. Von der Vorrichtung 9 geht das Reaktionsgemisch 14, bestehend aus Harnstoff, Wasser, nicht umgesetztem Ammoniumcarbamat und gelöstem Ammoniak, zuerst in den Inertgasabscheider 15, wo die Inertgase 16 über die Rohrleitung 17 und das Ventil 18 abgelassen werden. Statt der Rohrleitung 17 kann man hier gegebenenfalls eine Vorrichtung zum Abkühlen der Gase benutzen, um Ammoniakgas zu kondensieren und dadurch die mit den Inertgasen ausströmende Ammoniakmenge herabzusetzen. Das Reaktionsgemisch 19 wird dann beim Ventil 20 auf z. B. 50 bis 150 ata entspannt und in den Boden des durch Dampf erwärmten Carbamatspalters 21 geleitet, wonach der ausfließende Strom 22 zum Abscheider 23 geht. Vom Abscheider 23 wird der Flüssigkeitsstrom 24,. der nochmals am Ventil 25 auf z. B. 30 bis 100 ata entspannt wird, von oben in die Abtreibekolonne 26 geleitet. In dessen Boden wird warmes Kohlendioxid 27 im Gegenstrom zur Flüssigkeit geleitet, während gleichzeitig Wärme zugeführt wird, wie dies bei 28 angedeutet ist, wodurch sozusagen eine vollständige Carbamatspaltung und Gasaustreibung erzielt wird. Man kann auch die Wärmezufuhr bei 28 fortlassen und die Carbamatspaltung und die Gasaustreibung aus der zugeführten warmen Harnstoffschmelze durch das aus dem Turbokompressor 30 zugeführte Kohlendioxidgas besorgen lassen.

Frisches Kohlendioxidgas wird bei 29 zugeführt und im Turbokompressor 30 auf z.B. 30 bis 100ata komprimiert. Das Gas 31, welches die Kolonne oben verläßt, wird durch den Kompressor 32 bis zum Druck der ersten Stufe komprimiert und mit dem Gasstrom 33 vermengt. Der gesamte Gasstrom 34 wird dann durch den Kompressor 35 komprimiert, im Wärmewechsler 7 gekühlt und mit frischem Ammoniak in beschriebener Weise vermengt. Statt der beiden Kompressoren 32 und 35 kann man nur einen Kompressor benutzen, und zwar so, daß das Gas 33 aus der ersten Druckstufe dem Kompressor bei einer entsprechenden Druckstufe zugeführt wird.

Statt der Synthesevorrichtung 10 etwas von dem frischen Kohlendioxidgas zuzuführen, kann diese Gasmenge zweckmäßig vor dem Kompressor 32 bei 36 zugeleitet werden. Die Harnstoff lösung 37, die den Boden der Kolonne 26 verläßt, enthält außer Wasser und Harnstoff weniger als 1 Gewichtsprozent Ammoniak und weniger als 4 Gewichtsprozent Kohlendioxid. Nach dem Entspannen auf etwa Atmosphärendruck im Ventil 38 werden diese kleinen Restgasmengen 39 mit etwas Wasserdampf im Abscheider 40 von der Harnstofflösung getrennt, die mit Hilfe der Pumpe 42 über 43 zum Eindampfen und zur Weiterverarbeitung befördert wird.

F i g. 2 illustriert eine andere Durchführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsweise, wobei die Spaltung des Ammoniumcarbamats in einer Druckstufe unter Wärmezufuhr und Austreibung mit Kohlendioxidgas geschieht. Bei dieser Arbeitsweise kann der Druck im Carbamatspalter 21 und dem Abtreiber 26 bei 50 bis 150 ata, vorzugsweise 40 bis 50 % des Synthesendruckes, gehalten werden. Dadurch erzielt man ein sehr einfaches Verfahren. Dies ist besonders da am Platze, wo die kleinen Mengen Ammoniak und Kohlendioxid in der Harnstofflösung 37 aus der Kolonne 26 in angeschlossenen Anlagen benutzt werden können; eventuell können die Restgase auf bekannte Art in einer kleinen Wassermenge absorbiert und zur Abtreiberkolonne 26 zurückgepumpt werden.

Um das erfindungsgemäße Verfahren näher zu erläutern, sei es in den beiden folgenden Beispielen unter Bezug auf F i g. 1 und 2 beschrieben.

Beispiel 1

Einer Synthesenvorrichtung 9 gemäß F i g. 1 wurden 28,75 to/h Ammoniak bei 1 und insgesamt 86,45 to/h warmes Gas mit den Bestandteilen

509 607/298

Claims (1)

1. ι .-■■· \ 2

   Patentansprüche· ^tunS ^{aIs ein wanne}r Gasstrom zurückgeführt wer-

   ^v ' -4e% 4?ί t>^e^ verhältnismäßig hoher Temperatur (Pa-

   1. Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus tent 301279) bis auf den Synthesendruck kompri-Ammoniak und kohlendioxid bei erhöhtem miert wird. Diesem Verfahren haften jedoch die unDruck und erhöhter Temperatur unter indirekter 5 ten beschriebenen Nachteile an.
   Kühlung mit Wasser, Spaltung des entstandenen Falls das Komprimieren durch Stempelkompresso-

   Ammoniumcarbamats in Ammoniak und Koh- ren geschieht, erfordern diese viel Platz und sind solendioxid durch Entspannung des Reaktionsgemi- wohl im Hinblick auf die Anschaffung, den Betrieb sches in einer oder mehreren Druckstufen unter und ihre Pflege sehr kostspielig. Es hat sich außer-Wännezufuhr in wenigstens einer dieser Druck- io dem in der Praxis erwiesen, daß das Kondensieren stufen auf etwa Atmosphärendruck, Behandlung und Ausfällen des Ammoniumcarbamats mit den des Reaktionsgemisches wenigstens in- der letzten daraus erfolgenden betrieblichen Schwierigkeiten Druckstufe im Gegenstrom mit gasförmigem kaum zu vermeiden ist. Es ist ein weiterer Nachteil, Kohlendioxid und Rückführung der abgetriebe- daß wertvolle Kompressionswärme im Kühlwasser nen Gase aus jeder Druckstufe zur Harnstoffsyn- 15 oder in der Kühlluft der Binnenkühler des Kompresthese, dadurch gekennzeichnet, daß sors verlorengeht.

   man die Hauptmenge des für die Harnstoffsyn- Falls das Komprimieren durch Turbokompresso-

   these erforderlichen Kohlendioxids bei der Carba- ren geschieht, z.B. Zentrifugalkompressoren matspaltung als Warmgas zuführt, das abgetrie- (USA.-Patentschrift 3 200148), überwindet man die bene, mit Kohlendioxid angereicherte Gasge- 20 Mängel oder Nachteile, die den Stempelkompressomisch und die abgetriebenen Gase aus den übri- ren anhaften; stattdessen treten die beiden folgenden gen Druckstufen auf Synthesendruck kompri- Nachteile auf. Im Hinblick auf seinen Effekt und miert und als Warmgasstrom zu der Harnstoff- seine Wirtschaftlichkeit ist der Turbokompressor auf synthese zurückführt. verhältnismäßig große Gasmengen beschränkt, wobei

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 die erforderliche Gasmenge in Nm³/h im Verhältnis kennzeichnet, daß man das gesamte, warme Koh- zum Auslaufdruck zunimmt. Turbokompressoren lendioxidgas, das man bei der Carbamatspaltung können daher nur bei sehr großen Herstellungseinzuführt, der letzten Druckstufe zuführt. heiten Verwendung finden. So entnimmt man der

   Zeitschrift »Chem. und Eng. News« vom

   30 6. Sept. 1965, S. 120, daß derartige Kompressoren

   Es sind bisher eine Reihe Verfahren entwickelt erst bei Harnstoff anlagen mit einer Tagesproduktion oder bekanntgeworden, um die nicht umgesetzten von 1500 Tonnen mit Vorteil eingesetzt werden kön-Reaktionsteilnehmer zur Harnstoff synthese zurück- nen. Der verhältnismäßig hohe Druck — z.B. von zuführen. So ist es bekannt, die nicht umgesetzten 20 bis 25 ata bis 220 ata — und das verhältnismäßig Reaktionsteilnehmer zur Harnstoffsynthesevorrich- 35 niedrige Molgewicht des Gases (etwa 21), erfordern rung als Lösung von Ammoniak und Ammoniumcar- einen oder mehrere Turbokompressoren mit vielen bamat in Wasser oder als Suspension von Ammoni- Stufen; die Installation der Kompressoren ist daher umcarbamat in einem Kohlenwasserstoff zurückzu- sehr kostspielig. ....,...,.

   führen. Es ist bekannt, das in dem Reaktionsgemisch vor-

   Diesen Verfahren haften vier wesentliche Mängel 40 handene, nicht umgesetzte Ammoniumcarbamat, das an. Erstens muß außer der Synthesevorrichtung eine die Harnstoffsyrithesevorrichrung verläßt, dadurch zu umfassende Vorrichtung - zum Wiedergewinnen der spalten, daß man mit oder ohne Erwärmung in mehnicht umgesetzten Reaktionsteilnehmer vorhanden reren Druckstufen entspannt und das Gas auf die sein. Die Wiedergewinnungsvorrichtung besteht aus Weise zum Harnstoffreaktor zurückführt, daß man es verschiedenen Ab.sorptionskolonnen, Wärmewechs- 45 z. B. in Turbokompressoren komprimiert, die ohne lern und Pumpen, sowie' den nötigen Rohrleitungen indirekte Zwischenkühlung arbeiten, indem zwischen zwischen ^adeh^l Vorrichtungen. Diese Anordnungen - jedem Turbokompressor durch Zuleitung der kühlekomplizieren und verteuern die Gesamtanlage erheb- ren Gase aus Entspannern und Carbamatspaltern der lieh. Zweitens ist diesen Verfahren eine schlechte Zwischendruckstufen direkt gekühlt wird (französi-Wärmewirtschaft eigen, ^rda die exotherme Reaktions- 50 sehe' Patentschrift 1386540). Dieses Verfahren hat wärme, die sich:in_:der,-Wiedergewinnungsvorrichtung · _; jedoch zwei erhebliche Nachteile. Erstens ist es notbei Ammoniumcarbamatbildung entwickelt, in der wendig, auf einen verhältnismäßig niedrigen Druck Hauptsache als Kühlwasserwärme verloren geht. zu entspannen, z. B. 20 bis 25 ata, um so viel Ammo-Drittens muß mWbeTäieseh Verfahren eine wärme, niäk und Kohlendioxid wie möglich abzutrennen, konzentrierte Lösung -oder Suspension des Ammoni- 55 Dies bedingt einen hohen Druck beim Rekomprimieumcarbamats zur Harnstoffsynthesevorrichtung zu- ren des Gases zwecks Zuriickfühiung zur Harnstoffrückpumpen, wobei erfahrungsgemäß' das Pumpen synthesevorrichtung und setzt, wie bereits erwähnt, des warmen, konzentrierten Ammoniumcarbamats eine kostspielige Kompressorinstallation voraus, betriebsmäßige Schwierigkeiten sowie hohe Erhal- Außerdem muß die Entspannung in verhältnismäßig tungskosten mit sich bringt. Viertens wird bei diesen 60 vielen Druckstufen vorgenommen werden, wodurch Verfahren verhältnismäßig viel Wasser oder ein Koh- die Kosten für Entspanner und Carbamatspalter erlenwasserstoff in die Harnstoffsynthesevorrichtung höht und das Verfahren kompliziert wird. Zweitens eingeführt, wodurch die Reaktion von Ammoniak wird es bei diesem Verfahren nicht gelingen, genü- und Kohlendioxid beeinträchtigt wird und das Reak- gend Ammoniakgas auszutreiben, um eine Wiedergetionsvolumen vergrößert werden muß. 65 winnungsanlage für das Ammoniak aus der letzten

   Diese Mängel und Nachteile können auf die Weise Entspannung auf 1 ata zu vermeiden. Diese Wiederüberwunden werden, daß die nicht umgesetzten gewinnungsanlage besteht zweckmäßig aus einer Ab-Reaktionsteilnehmer zur Harnstoffsynthesevorrich- sorbtionskolonne mit einem dazugehörigen Wärme-