DE1770788A1 - Kombinationsverfahren zur Herstellung von Harnstoff und Melamin - Google Patents

Description

Patentanwalt SOOO Hamburg OO 2i 7 68 T^on ·β ea es ^ero^ ^mmre*^{r eae} Mfjrm A■ : Döllnwpatont

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20Y0 K0A2SÜ INDUSTRIES, BiO.

10, 2-bfaHchi, 4—uhome, Nlhonbaohl Hongokucho Chuo-ku,

lokyo /Japan

KombinationeT#rfehren iur Herstellung ▼on Harnstoff und Melamin

Pur diese Anmeldung wird die Priorität tob 19. Juli 1967 aus der japanirohen Patentanmeldung Ho. H 104/1967 in Inspruch

genomia.

Die Erfindung !»«trifft ein EbablnationsTerfahren inr Herstellung τοη Harnstoff und Melanin bei der Earnotoffsynthsse aus Astooniak und Koblendioxyd, wobei auo «indestens einen Seil dieses Harnstoffe KeIamiη erBeugi und dae bei der Helaminbildung ala HebenprcduJtt anfallendo gaeföraige ffemiaoh aus Aaaoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf wieder für die Harnstoffsynthese verwendet wird«

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Dae aa weitesten verbreitete Harnetoffeyntheeeverfahren ist gegenwärtig das sogenannte Löaungekreielaufyerfehren, bei den der duroh Umsetzung von Ammoniak mit Kohlendioxyd unter sur Bildung von Harnstoff geeigneten Bedingungen von Temperatur und Bruok erhaltene Ablauf aus dem Harnstoffeyntheseautoklav erst unter hohem Druok und dann unter niedrige· Druck destilliert wird, um nioht-uogesetstes Ammoniak und Kohlendioxyd in Form eines gasförmigen Gemisches mit Wasserdampf abzuscheiden, der Harnstoff aus der dabei erhaltenen wässrigen Haxnstofflösung gewonnen, andererseits das bei der liederdruokdestillation abgetrennte gasförmige Gemisoh in einem Absorptionsmittel ι wie Wasser, einer wäs3rigen Ammoniaklösung oder einer wässrigen Harnstofflösung, absorbiert, dies·· Absorbat auf den Druok der Hoohdruokdestillation verdichtet, da« bei der Hoohdruokdestillation anfallende gasförmige Oemieoh in diesem verdiohteten Absorbat absorbiert und dl· so erhaltene Lösung im Kreislauf in den Hametoffsyntheseautoklav surttokgeleitet wird. Melamin wird hergestellt, indem Harnstoff in Gegenwart von Ammoniak und einem Katalysator, wie Kieselsäuregel, bei einem verhältnismässig niedrigen Druok, z.B. unter 5 attt, erhitzt, aus den* gasförmigen Reaktionaprodukt aus Melamin, Ammoniak und Kohlendioxyd durch Absohreokan mit Wasser oder einer wässrigen Lösung Melamin abgetrennt und gleichzeitig eine wässrige Lösung hergestellt wird, die als Heben-

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produkt entstandenes Ammoniak und Kohlendioxyd in lore τοη Ammoniumoarbamat enthält, auß dieser wässrigen Ammoniumoarbamatlösung durch Destillation bei beispielsweise 3 bie 10 attt Ammoniumoarbamat als gasförmiges Gemisch aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Vaeserdampf abgetrennt und die eo erhaltene wässrige Kelaminlösung eingeengt wird, um dae Melamin aussukrietallieieren. In diesem Falle wird dae abgetrennte gaefor-■ige Gemisch entweder eusammen mit dem aus dem Ablauf Tom Syntheseautoklav abgetrennten gaefurmigen Gemieoh aus niohtumgeeetstern Ammoniak, Kohlendioxyd und Vaeserdampf oder für eioh allein üblicherweise in einem Absorptionemittel, vie Wasser, einer wässrigen Ammoniaklösung oder einer wässrigen Haroetofflösung, absorbiert und diese Lösung im Kreislauf in den Harnstoffsyntheseautoklar eurüokgeleitet·

Wenn man die oben beschriebene Harnetofferseugung mit der oben beschriebenen MelaminerBeugung kombiniert« ergibt eioh jedooh die folgende Schwierigkeit! Der Druok de· bei der Helaminerseugung erhaltenen gasförmigen Gemische· aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf ist verhältnismässig niedrig» und die··· gasförmige Gemisch enthält eine beträchtliche Menge Wasser. Wenn man das Ammoniumoarbamat durch Destillation ma» einer wässrigen LBeung abtrennt, die Melanin und Ammoniumoarbamat enthält, Hues man bei einer rerhältniemäesig niedrigen Sestillationatemperatur arbeiten, um die Hydrolyse dee Kelamina

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au vermeiden. TTa AmmoniUBoarbaeat in Fora eines gaefOralgen eeaisohee aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf bei niedriger feaperatur absusoheiden, auee die Destillation bei niedrige» Druok durchgeführt werden. Die Verminderung des Deetillationsdruokes führt aber su einer Erhöhung der Menge an Waaserdaapf in dem gasförmigen Gemieoh. Wenn aan daher das bei der Melaainsynthese anfallende gasförmige Gemisch aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Waeeerdaapf in den verdünnten Abeorbat absorbiert» das duroh Absorption dee bei der NlederdruokdeetlUatlon aus dea Ablauf des Syntheeeautoklav erhaltenen gasförmigen Geaisohes in einea Absorptionsmittel gewonnen wird» so Ist dieses Abeorbat für die Kreislaufftihrung sub Syntheseautoklav nicht konsentrlert genug. Wenn aan diese Lösung la Kreislauf in die Harnstoffsynthese surüokleltet, niaat der Uavandlttng»- grad ab«

Diese Schwierigkeit rührt daher, dass das bei der Melaalnerseugung anfallende gasföraige öenieoh in der Gewinnungsstufe bei der herkOaaliohen Harnstoffsynthese ohne weitere Behandlung absorbiert wird. Ua dieser Schwierigkeit Herr «ι werden, bum das duroh Absorption dieses gasförmigen öemieohee erhalten· Abeorbat verdichtet und unter Druok redeetilliert werden« ua •in gasförmiges dealeoh von niedrigen Wasserdaapfgahalt su gewinnen, welohes dann absorbiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe eu Grunde» ein verbessertes Verfahren mir Kreislaufführung des bei der Melaainherstel-

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lung anfallenden gasförmigen Gemisches in die Harnstoffsynthese und damit ein kombiniertes Verfahren zur Herstellung von Harnstoff und Melamin sur Verfügung zu stellen, bei de» der Umwandlungegrad bei der Harnstoff synthese nioht abnimmt·

Diese Aufgabe wird durch ein Kombinationeverfahren sur Herstellung von Harnstoff und Melamin gelöst, bei dem im Harnstoffsyntheseautoklav Ammoniak mit Kohlendioxyd bei sur Bildung tob Harnstoff geeigneten !Temperaturen und Drücken umgesetst, der Ablauf aus dem Syntheseautoklav entspannt und bei 10 bis 30 attt durch eine auf einer Kopf temperatur von 90 bis 130° C und einer Kessel temperatur von 130 bis 170° 0 gehaltene Hoohdruokdestillierkolonne und dann duroh eine Hiederdruokdsstillierkolonne geleitet wird» wobei in beiden Kolonnen nioht-umgesetstes Ammoniumoarbaoat in Form eines gasförmigen Gemisches aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf abgetrennt und Harnstoff gewonnen wird, mindestens ein leil des Harnstoffe in Gegenwart von Ammoniak und einem Katalysator ernitst, duroh Kühlen des dabei entstehenden gasförmigen Reaktionsproduktee aus Melamin, Ammoniak und Kohlendioxyd alt Wasser oder einer wässrigen Lösung Nelamin abgesohieden und gleichseitig eine wässrige Lösung hergestellt wird, die das als lebenprodukt entstandene Ammoniak und Kohlendioxyd sis Ammoniuaoarbamat enthält, aus dieser wässrigen Aamoniumoarbamatlöeung duroh Destillation bei 3 bis 10 atü ein gasförmiges Gemieoh «us Ammoniak» Kohlendioxyd und Wasserdampf abgetrennt

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wird und das von der Aomoniuooarbamatlösung abgetrennte gasförmige Genisoh sowie die bei der Hiederdruokdestillation und bei der Hoohdruokdestillation aus den Ablauf tob Harnstoffsyntheseautoklay abgetrennten gasförmigen Genieohe surUokgewonnen und in Kreislauf in den Harnet of fsyntheseautoklar surttokgeleitet werden, und das. erfindungsgenäss dadurch gekexnv» seiohnet ist, dass nan ein erstes Absorbat herstellt» lad·» nan das bei der MelaninerBeugung als Vebenprodukt anfallende gasförmige Genisoh bei 3 bis 10 attt in der Aenoniunoarbaaatlösung absorbiert, die sioh duroh Absorption des in der VIederdruokdestillierkolonne abgetrennten Genisohes in eins» Absorptionenittel gebildet hat, das erste Absorbat verdiohtet, aus einen Seil des verdiohteten ersten Absorbats in der Hoohdruokdestillierkolonne das darin enthaltene Aneoniunoarbaeat Susannen nit dem in den Ablauf τοη HarnetoffsjmtheseautoklaT enthaltenen nioht-ungesetsten Annonlunoarbanat als gasfömiges Genisoh aus Annoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf abtreibt und dieses gasförmige Oenlsoh in de« Best de· ersten Absorbats unter Bildung eines «weiten Absorbats absorbiert, welches letitere nan in Kreislauf in den Harnetoffsyntheeeautoklav surttokleitet.

Wenn das bei der MelaninerBeugung als Vebenprodukt anfallende gasfurnige Oenisoh aus Annoniak, Kohlendioxyd und Waeserdanpf ohne weitere Behandlung in die Mitteldruokabsorptions-

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Ir

kolonne eingeführt und dort in einer verdünnten Aaaoniu*- oarbaaatlusung absorbiert wird, die duroh Absorption des bei der Vlederdruokdestillation anfallenden gaefürnigen Gemisohes an« I—rminlr. Kohlendioxyd und Wasserdampf bei der Harnstoff» synthese in eine» Absorptionsmittel, wie Wasser, wässriger Am-■oniaklueung oder wässriger Harnstoff lösung, erhalten worden ist, so 1st das so gewonnene Absorbat nicht konsentriert genug, well das bei der Kelavinerseugung anfallende gasförmige Geaieoh unter des verhältnisaäselg niedrigen Druok von 3 bis 10 attt eine erhebliohe Menge an Wasserdampf enthält· Wenn dieses garne Absorbat verdichtet und in die Hoohdruokabsorptionekolonne eingeleitet wird, un das bei der Hoohdruokdestillation entstehende gaeföraige Gemisch zu absorbieren, 1st das dabei erhaltene Absorbat nioht konsentriert genug und weist noch ein Absorptionsvermögen für Amoniak und Kohlendloaqrd auf. Wenn ■an daher nioht einen Veil des aue der Mtteldruokabeorptionekolonne erhaltenen Absorbats, und zwar nur die Menge, die erforderlich und ausreichend 1st, ua das bei der Hoohdruokdestillation entstehende Gasgemisch zu absorbieren, als Absorptionsaittel In die Hoohdruokabeorptionekoloime einführt, ist das in der Hochdruokabeorptlonskolonne erhaltene Absorbat nicht konsentriert genug.

In diesen fall ist eine Behandlung des Bestes des Absorbats aus der Kitteldruokabsorptionekolonne erforderlich. Ge-■äse der Erfindung wird das verdichtete Absorbat in der Ham-

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stoffereeugungsstufβ in die Hoohdruokdeetillierkolonne •ingeleitet und dort susamnen nit den Ablauf aue den Harnstoff eyntheeeautoklav βο behandelt, dass dae darin enthaltene Innoniunoarbanat ale gaefönnlgee Genisoh aus Amoniak, Kohlcndioxya und Wasserdampf Susannen nit einen Teil des in dta Ablauf Ton HarnstoffsyntheeeautoklaY enthaltenen, nioht-uageeetsten Asnoniunoarbanats abgetrennt wird. Dae abgetrennte gaefömige Oeeieoh nit niedrigen Wassergehalt wird in der Hoohdruokabsorptionekolonne in einen feil des aus der Mitteldruokabsorptionakolonne gewonnenen Abeorbate absorbiert» wobei nan eine hinreichend konsentrierte wässrige Annonlunoarbanmtlttsung erhält» die in Kreislauf in den Harnetoffeyntheeeautoklar surüokgeleitet wird.

Das Terhältnis des Seiles des Abeorbate aus der Mitteldruokabsorptionskolonne» der in die Hoohdruokabeorptionekolonne Überführt wird» «u den Teil» der but Hoohdruokdeetillierkolonne geleitet wird» wird so gewählt» dass für den Pail» dass das in die Hiederdruokabsorptionskolonne eingeführte Abeorptionenittel aus Wasser oder einer wässrigen AnnonisJclOsung besteht, dar Wassergehalt des in der Hoohdruckabaorptionskolonne erhaltenen Abeorbate 15 bis 25 Gewiohteprοe©nt beträgt, und dme· für den fall, dass in der HiederdruokabBorptionskolonne als Absorptionsmittel eine wässrige Harnstofflttsung, wie die Hamstoffnutterlauge, verwendet wird, die Geeantnenge an Barnstoff und Wasser 20 bis 40 aewiohteprosent beträgt.

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Selbst wenn bei de» erfindungsgenässen Koabinationsverfahren mir Herstellung von Harnstoff und Melanin das Aaaoniak und Kohlendioxyd, die bei der Helamineraeugung als lebenprodukte anfallen, in der Verfahrensstufe der Gewinnung des nioht-uagesetsten Annoniaks und Kohlendioxyds bei der Harnstoff er Beugung aufgenoanen werden» erhält «an ein hinreichend konsentariertes Absorbat. Wenn dieses Abaorbat ia Kreislauf in den Harnstoffeyntheeeautoklav surüokgeführt wird» sinkt der Ilawandlungsgrad nicht, und die Arbeitsbedingungen bei der Harnstoffsynthese brauohen nioht erheblioh geändert «u werden·

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Besug genommen. Sin flüssiger Aaaonlakstroa 1» ein Kohlendloxydstroa 2 und ein Strom 3 der nachstehend beschriebenen, la Kreislauf geführten Lösung werden dea Harnstoffeyntheseautoklav 4 augeführt und dort bei 160 bis 220° 0 und 150 bis 400 atu ungesetzt. Das Mblverhältnis des gesaaten AaaoniaJcs sun gesaaten Kohlendioxyd in Harnetoffeyntb.eeeautoklav 4 wird auf 2t1 bis 6:1 eingestellt» und das flüssige Aaaonlak wird auf 80 bis 150° 0 vorerhitsst, bevor es in den Harnstoff syntheseautoklav eingeleitet wird. Der Ahlauf 5 «us des) Sjntheseautoklav wird in Reduzierventil 6 auf 10 hie 30 attt entspannt. Der entspannte Ablauf 7 strunt in den oberen Seil der Hoohdruokdestillierkolonne 8, in der die lopfteaperatur 90 his 130° 0 und die Keaseltenperatur 130 bis 170° 0 beträgt,

und die ait Buden oder fttllkörpera ausgestattet ist. Dm nioht-uageaetste Aaaoniuaoarbaaat wird hler au Ammoniak und Kohlendioxyd aeraetst, und von Kopf der Kolonne wird ein fttralges Gemisch aua Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf abgeaogen. Sa die Kopftemperatur und die Keeeelteaperatur In der Hoohdruokdestillierkolonne auf den oben angegebenen Werten gehalten werden, kann der Wassergehalt des aus der Kolonne abgezogenen gasförmigen Geaisohes niedriger gehalten werden al· la falle einer elnalgen Destillation, wenn die Kesselteaperaturen in beiden Tillen die gleiohen sind.

Der 8troa 9 des Harnetoffsyntheseablaufs, von dea der grössere fell de· nioht-umgesetaten Anmonluaoarbaaats in der Hoohdruokdeetillierkolonne 8 abgetrennt worden let» wird ia Redualerrentll 10 welter auf 0 bis 3 attt entspannt. Der entspannte Stroa 11 gelangt in die liederdruokdestillierkolonne 12· Hier wird praktisch alles in des entspannten Stroa nooh enthaltene» nloht-uagesetate Amaoniuaoarbamat als gasförmiges Gemisch aua Ammoniak, Kohlendloxyd und Wasserdaapf abdeetllliert. Die Ilederdruokdestilllerkolonne 12 kann die funktion einer einaigen Deetlllleratufe haben» hat aber vorsugsweiee die gleiohe Bektiflslerwlrkung wie die Hoohdruokdeetillierkolonne . Xh diese» fall betragt die Kopftemperatur 80 bis 130° 0 und die Kesseltemperatur 110 bis UO⁰ 0· ferner kann •wiaohen die Hoohdruokdeetillierkolonne und die liederdruok-

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destillierkolonne eine Hitteldruokdeetillierkolonne eingeschaltet werden, in der der Druok etwa gleioh des Druok de· bei der Kelaainerseugung als lebenprodukt anfallenden gasförmigen Geaisohes aus Aaaonlak, Kohlendioxyd und Wasserdampf 1st. Andererseits kann »an auch, ua eine vollständige Zersetsung des nlehiHUBgeeststen Anaoniimoar'baaate eu ersielen, der MLederdrttokdestllllerkolonne einen Gasabscheider naohsohalten, der bei des gleichen Druck wie die Ilederdrttokdeatilllsrkolonne oder bei eine« niedrigeren Druok arbeitet· Die Htiselgkeitsteaperatur in den Gasabscheider beträgt 100 bis 130° 0. Ken kann natürlich auch die ttLtteldruokdestillierkolonne und den Gasabscheider glelohseltig neben der Hoohdruokdestlllierkolonne und der liederdruokdestlllierkolonne rorsehen.

Sie aus de» 8uapf der Ilederdruokdestllllerkolonne 12 abgesogene wässrige HarnstoffliSeung 13 wird in der Konsentrier-Torriohtung 14 su einer Harnstoffsohnelse eingeengt. Xn der KonsentrlerYorriohtnng 14 kann ein Strom 15 aus Wasserdampf, der etwas Asaonlak enthält, kondensiert und in die nachstehend beschriebene liederdruokabsorptionskolonne eingeleitet werden. Die Konsentrierrorrichtung 14 kann τοη jeder beliebigen Bauart Min. %vm Beispiel kann aan su dieses Zweck einen Vilsrsrdaapfer verwenden. Statt die USeimg in der Koneentrierrorriohtung 14 ta einer wasserfreien Sohaelse einsuengen, kann aan auoh das bei der Hamstoffsynthese erseugte und das in anderen Terfah-

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rsnsstufen eingeführte Wasser duroh Takuuakonsentrlerung abtreiben und den Harnstoff auskrietallisieren lassen. In dieses) lalle kann nan die entstehende Harnstoffautterlauge weiter einengen und eie der Melanlnerseugungestufe suführsn oder als Adsorptionsmittel für das aus den Harnetoffsyntheseablauf abgetrennte gasföralge Geaisoh verwenden.

Die aus der Konsentrleryorriohtung 14 abgesogene Harnstoffsohaelse 16 wird ron der Puape 17 in das Melaeinreaktionegefttss 18 gefordert und dort in Gegenwart eines Katalysators, wie Kieselsäuregel, bei 150 bis 500° C und 0 bis 5 »tu alt de* Aamonlakstrom 19 eu Melamin umgesetzt. Der Strom 20 wird ron der Harnstoffsohaelse 16 abgezweigt, in bekannter Weise su Körnern verarbeitet und als gekörnter Harnstoff ausgetragen oder einer Kristallisatlonsstufe sugeführt und als kristallisierter Harnstoff ausgetragen.

Das aus dea Melaainreaktionegefäes 18 abgesogene gasförmige Produkt 21 aus Melanin, Aaaoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf wird in der Kühlkolonne 22 nit Hilfe des Wasserstroas abgeschreckt und in eine suspendiertes oder gelöstes Helaain enthaltene AamoniumoarbaaatlOsung und ein gasförmiges Oealaoh aus Aaaoniak, Kohlendioxyd und Wasserdaapf «erlegt. Das gaefOralge flealsoh 24 wird aus der Kühlkolonne 22 in die Waaohkolonne 25 überführt und dort alt Hilfe der tob Sumpf dieser Kolonne abgesogenen, gekühlten und im Kreislauf geführten

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«teerigen Aamoniuaoarbamatlusung 26 und der naohetehend toeechriebenen väeerlgen Ammoniaklösung 27 au einer wässrigen Aiimonluaoarbamatlueung kondensiert. Sie wäeerige Aamaniua*- oaxbamatlueung 28, die vom Sumpf der Kuhlkolonne 22 abgesogen wird und suspendiertes oder gelöstes Melamin enthält, wird durch Zentrifugalabsoheidung in Melanin und Mutterlauge «erlegt. Ken kann aber auch das in diesem Stroa enthaltene Aamoniumoarbamat duroh Destillation als gasförmiges Gemisch aue Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf abtrennen, dann, konzentrieren und der Kristallisation unterwerfen, um das Melamin absueoheiden· ,

Ubereohüeeigea Ammoniak, das in der liasohkolonne 25 nicht absorbiert worden let, wird in Form dee Stromes 29 vom Kopf der Kolonne Busammen mit Wasserdampf abgezogen, in den. unteren feil der Ammonlakdestillierkolonne 30 eingeleitet und mit dem dem Kopf der Kolonne 2ugeführt<«i flüssigen *f «wt»*·- etrom 31 in Berührung gebracht, um den darin enthaltenen Wasserdampf Bu kondensieren· Der hierbei entstehende Stroa 19 τοη trockenem gaefÖrmigem Ammoniak wird im Kreislauf in dme HeIaminreaktionegefftss 18 surüokgeleitet· Die bei der oben beschriebenen Wasserdampfkondensation entstehende wäeerige Ammoniaklösung 27 wird aue dem Sumpf der Ammoniakdeetilllerkolonne 30 in die Waeohkolonne 25 geleitet. Anstelle des der Kühlkolonne 22 als Kühlmittel sugefUhrten Wassers oder eines felle·

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desselben kann auch die tob Boden der KUhlkolonne abgesogene wässrige Lösung und die aus der Waeohkoloan· 25 abgesogene wässrige Ammoniumearbamatlusung naoh Kühlung im Kreislauf geführt werden. Um den Wasserdampf aus dea aas der Waeohkolonne 25 abgesogenen gasförmigen Ammoniak su entfernen, kann das Aaaoniak auch in eine wässrige Lösung umgewandelt werden· aus der man wasserfreies gasförmiges Ammoniak duroh Destillation gewinnen kann·

Der andere Teil der rom Sumpf der Wasohkolonn· 25 abgesogenen wässrigen Ammoniuaoarbamatlöaung, der nioht als Strom 26 sua Kopf der Kolonne surüokgeleitet wird, wird duroh die Pumpe 33 als Strom 32 in die auf einem Druok τοη 3 bis 10 attt gehaltene AamoniQBoarbamat-ZersetBungBkolonne 34 gefordert und dort susammen mit der gleiohseitig eingeführten Mutterlauge behandelt, die naoh der Abtrennung des Melamine aus der Aaaoniuaoarbamat und euspendiertes Melamin enthaltenden LOsung hinterbleibt und aus der Kühlkolonne 22 abgelegen wird, um das darin enthaltene Aamoniuaoarbamat ale gaafuraiges Oemieoh aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Vaeserdampf abzutrennen. Da in diesem falle das aus der Mutterlauge stammende Melamin in dem 8troa 35 enthalten 1st, der vom Suapf der Zersetsungekoloim· abgesogen wird, wird dieser Strom eingeengt und das Melamin in kristallisierter form aus der konzentrierten Lesung abgeeohleden. Die Mutterlauge, die naoh der Abtrennung des Melamine «as des)

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Strom 28 hinterbleibt» braucht nioht unbedingt auf die beaohriebene Weise behandelt su werden, sondern kann a.B. auoh gekUhlt und als Kühlmittel im Kreislauf in die Kühlkolonne 22 aurttokgeleitet werden·

Das gasfurmige Gemisoh 36, das in der Viederdruokkolonne 12 aus des Harnetoffsynt&eseablauf abgetrennt worden ist, wird in die liederdruokabsorptionskolonne 37 geleitet und dort bei eine» Druck ron O bie 3 attt in de» Absorption·»*ttelstroa 38 absorbiert« Als Absorptionsmittel für die Mlederdruokabsorptlonskolonne verwendet »an Wasser, das in der Konsentrier-Torriohtung 14 gewonnene, etwas Ammoniak enthaltende Kondenswasser oder, falls der Harnstoff duroh Auakristallisieren gewonnen wird, die Harnstoffautterlauge. Der untere Seil der Hiederdruokabeorptionskolonne wird duroh Wasserkühlung auf einer Temperatur τοη 40 bis 60° C gehalten. Wenn der Ilederdruekdestilllerkolonne ein Ctasabsoheider naohgesohaltet ist, wird das aus dioae» Abscheider gewonnene gaeförnige Gemisch aus AmiDoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf bei 40 bis 60° 0 in dea betreffenden Absorptionsmittel absorbiert und das Absorbat seinerseits als Absorptionsmittel in die liederdruokab-•orptionskolonne geleitet·

Das Absorbat 39 aus der Ilederdruokabsorptionskolonne 37 wird duroh die Pumpe 40 auf 3 bis 10 attt verdichtet und der Terdiohtete Strom 41 in die KLtteldruckabsorptionskolonne 42

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eingeleitet. Gleichseitig wird das in der Ammoniunoarbaaat-ZereetBungekolonne 34 abgetrennte gasförmige Oeaieoh 49 aue Ammoniak, Kohlendioxyd und Waeeerdanpf in die Mitteldruokabsorptionskolonne 42 eingeführt und dort ron den Strom 41 absorbiert.

Wenn der Hoohdruokdestillierkolonne eine MitteldruokdeBtillierkolonne naohgeeohaltet let, .ird dae in der Mitteldruokdeetillierkolonne gewonnene gasförmige Oeaieoh aue Ammoniak, Kohlendioxyd und Was β er dampf i:i die Mitteldruokabsorptlonskolonne 42 geleitet und dort Susannen mit den Strom 43 von den Stron 41 absorbiert. Der untere Hell der Mitteldruokabeorptionskolonne wird duroh ¥aeeerktthlung auf 40 bis 70° C gehalten.

Dae Abeorbat 44 aus der Hitteldruokabsorptionekolonne wird duroh die Puape 45 auf 10 bie 30 atU Terdlohtet. Ein Teil dee yerdiohteten Absorbatstroms 46 wird ale Stron 47 in die Hochdruokabsorptionekolonne 48 geleitet, und der andere Teil wird als Strom 49 in den alt tier ar. Teil der Hoohdruokdeetillierkolonne d eingeführt. Dae Verhältnis des Strone 47 sun Strom 49 riohtet sioh naoh der Menge dee 8troms 46 und der Annonlunoarbaaatkonsentration desselben, wird aber so bemessen, dass für den Pail, daea Waeser oder eine wässrige Aanioniakie-Bung als Absorptionsmittel verwendet wird, der Wassergehalt dee in der Hoohdruckabsorptionskolonne erhaltenen Abeorbatβ

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15 bis 25 Gewiohtsprosent beträgt, und das· für den Fall» daaa ale Absorptionsmittel wässrige Harnstofflöeung verwendet wird» der Gesamtgehalt an Harnstoff und Wasser 20 bis 40 Gewlohte«· proeent beträgt. Sie Zufuhrungsstelle des Strove 49 sur Hoohdruokdestillierkolonne θ rlohtet sieh naoh der Zusammensetzung des Strome 49 und der Flüssigkeiteiueacncensetsung auf den Böden oder in der Püllkörperzone der Hoeluiruokdestillierkolonne. Der der Hochdruckdestillierkolonne 8 angeführte Strom 49 wird zusammen nit den Strom 7 destilliert, ν οbei das darin enthaltene Ammoniumoarbamat als gasförmiges Gemisch aus Aamoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf abgetrieben wird. Das aus der Hoohdruokdestilllerkolonne 8 abströmende gasfurnige Oeaisch 50 aus Aaaoniak» Eohlendioxyd und Wasserdampf gelangt in ff^e Hoohdruokabsorptionskolonne 48, wo praktieoh allee Kohlendioxyd und ein Teil des Asnponiaks von dem Strom 47 absorbiert werden. In diesem Falle wird der Strom 47 la (Jemieoh mit flüssigem Ammoniak eingeführt, um die Yeräampfungswärme des flüssigen AiBeoniaka zur Aufnahme der Absorptionswärae ausBunutien. Die Wärme wird auoh daduroh abgeführt, dass ia unteren Teil der Kolonne eine Kühlschlange vorgesehen ist» Die wässrige Harnstofflösung aus der Konzentrlerrorriohtung kann wx dieses Zweok durch die Kühlschlange geleitet warden, ua auf diese Weise gleichseitig die Absorptionswärae als Wärmequelle sub Einengen der wässrigen Harnstofflösung aue:rmutzen. Auf diese

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Veiae wird die Temperatur ia unteren Teil der Hoohdruokabeorptionskolonne 48 auf 80 bis UO⁰ 0 gehalten. Dae des Stroa 46 beigemischte und in der Boohdruokabeorptionekoloime 48 rerdaapfte Aaaoniak sowie das nioht absorbierte Aaaonlak in de« Gasgeaisoh 50 werden tos Kopf der Kolonne 48 als 8tro« 51 *bgeiogen» ait wässriger AanoniakltSsung gewaaohen, um die darin enthaltene geringe Menge Kohlendioxyd au entfernen· dann gekühlt und au flüssige* Aaaoniak kondensiert· Eine Menge flttasigen Amoniake, die der Menge des dea Stroa 47 belgeaiaohten akB entsprioht, wird ia Kreislauf in die Hoohdruokab-

aorptionakolonne surUokgeleitet» und der Beat wird suaaaaan alt des flttaaigen imoniaketroa 1 ia Kreislauf sua Harnatoffsyntheeeautoklar 4 aurüokgeflihrt· Der voa Boden der Hoohdruokabaorptionakolonne 48 abgesogene Abaorbatatroa 52 (die Kreislauflöaung) wird duroh die Pumpe 53 auf den Harnstoff synthesedruok. Terdiohtet und als Stroa 3 in den Harnstoffsyntheseautoklar 4 eingeleitet.

In dea folgenden Beispiel besiehen sich Teile und Prosentangaben auf Gewiohtsaengen.

Beispiel

Stündlich 253,9 Teile auf 90° 0 Torerhitstes fltiesigee Aaaoniak (die stündlioh 153,6 Teile surflokgewonnenaa flUesiges iaaoniak enthalten), 148,4 Teile Kohlendloxyd und eine Kreielauflusung aua atundlioh 152,1 Teilen M"tfflnla», 148,0 Teilen

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Kohlendioxid und 75,5 feilen Wasser werden in den Harastoffsyntheeeautoklav eingeleitet und bei 185° O und 215 atti um~ gesetet. Der Umwandlungsgrad beträgt 59»7 Jt. Der Ablauf aus des Autoklar, der aus sttindlioh 240,5 feilen Harnstoff» 268,8 Teilen Ammoniak, 119*9 Teilen Kohlendloxyd und 147»6 Teilen Wasser besteht, wird auf 20 atü entspannt und in eine Hoohdruokdestllllerkolonne alt sieben Glockenboden eingeleitet, in der die Kesseltemperatur auf 160° C und die Kopftemperatur auf 120° 0 gehalten wird· Gleichzeitig wird ein aus der Mitteldruokabsorptionskolonne kommendes Abeorbat, das aus stündlich 32,5 Teilen Ammoniak, 16,1 Teilen Kohlendioxyd und 25,0 Teilen Wasser besteht, «um untersten Boden der Hoohdruokdestillierkolonne geleitet und ein gasförmiges Genieoh aus stündlich 265,6 Teilen Ammoniak, 126,7 Teilen Kohlendioxyd und 39,7 Teilen Wasser abgetrennt. Der aus der Hoohdruokdestillierkolonne abgesogene, aus sttindlioh 233,1 Teilen Harnstoff, 36,2 Teilen Ammoniak, 11,2 Teilen Kohlendioxyd und 132,1 Teilen Wasser bestehende Harnstoffeynthe a e ablauf wird auf 1,5 atü entspannt und in eine liederdruokdestillierkolonne geleitet, in der bei 130° 0 ein gasförmiges Gemisch aus stündlich 35»7 Teilen Ammoniak, 11,4 Teilen Kohlendioxyd und 33,0 Teilen Wasser abgetrennt wird. Die dabei anfallende wässrige Harnstofflösung aus sttindlioh 236,5 Teilen Harnstoff, 1,4 Teilen Ammoniak, 1,0 Teil Kohlendloxyd und 96,6 Teilen Wasser wird eu einer

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Sohaelse nit eines Vaesergehalt τοη 1 t ein«·engt. Bttindlioh 63,9 feile dieser 8ohaelse werden der MelaainerBeugung augeführt, während der Rest su körnigen Harnstoff Yerarbeltet

Den Meiaminreaktionsgefäss werden sttindlioh 63,9 Teile der bei der Harnstofferseugung anfallenden Harnstoffsohaelse und 120 Teile ge-sförmiges Ammoniak zugeführt und in Gegenwart τοη Kieselsäuregel bei 400° 0 und 0,5 attt iu Melaain uagssetst.

Aus de« Melaalnreaktlonsgefäss wird ein gasfOralgee Reaktionsprodulct aus stündlich 20 Teilen Melaain, 140,1 Teilen Aaaonlak und 26 Teilen Kohlendioxyd abgesogen und in einer KUhlkolonne alt einer aus der Wasonkolonne koaaenden KreislauflBsung auf 90° 0 abgesohreokt, wobei eioh Relasdn In der wässrigen AnaoniunoarbamatlOeung lust. Das gasfOrsdge dealson aus nioht-absorbiertea Aaaoniak und Kohlendioxid wird in die Vasohicolonne geleitet, ua das Konlendloxyd roll ständig in einer aus der Aamoniakdestillierkolonne angeführten wässrigen Aaaoniaklösung su absorbieren und eine wässrige Aaaonluaoarbaaatlusung su erhalten· Die wässrige Aaaoniuaoarbaaatlttsung wird la Kreislauf In die Kühlkolonne «urüokgeführt.

Obersohüssiges Aaaonlak aus der Weaohkolonne wird in den unteren Teil der iaaoniakdeetilllsrkolci.ae eingeleitet and unter Zuführung von etündlioh 14,9 Teiler fltteelgea Aaaonlak sua

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Kopf der Kolonne destilliert, wobei «an etundlioh 120 Seile wasserfreies gasförmiges Ammoniak erhält. Bas gasförmige Aamoniak wird im Kreislauf in das Nelaminreaktlonsgefäss surüokgeführt, während die vom Boden der KoI Diine abgezogene wässrige Ammoniaklösung in die Wasohkolonne eingeleitet wird·

Sie in der Kühlkolonne erhaltene wässrige Amaoniuaoarba-■atlösung wird auf 6 attt verdichtet und in die Aamoniuaoarbamat-Zersetzungskolonne eingeleitet, wo das AamoniuBoarbamat bei 160° C zersetzt wird. Von Kopf der Kolonne wird ein gasförmige β GeaiBoh aus stündlich 35 Teilen Ammoniak, 26 feilen Kohlendiozyd und 16 Teilen Wasser abgesogen und ia Kreislauf in die Harnetofferzeugung zurückgeführt, während die wässrige Helaminlösung, aus der das Aanoniuaoarbaaat entfernt worden ist, eingeengt wird, wobei man stündlich 20 Teile HelaminkrietalIe gewinnt.

Das in der Hlederdruokdestilllerkolonne der Harnstoffer seugungs stufe abdestillierte gasförmige Gen!ach wird in der Hlederdruokabsorptionskolonne in Wasser su einea Absorbat aus stündlich 35,7 Seilen Ammoniak, 11,4 Teilen Kohlendiozyd und 42 Teilen Wasser absorbiert« Die Teaperatur ia unteren Teil der Niederdruokabsorptionskolonne wird durch Wasserkühlung auf 43° 0 gehalten. Dieses Absorbat wird auf 5,5 attt rerdiohtet und in die MLtteldruokabsorptionskolonne geleitet, der gleichseitig ein aus der Melaainerseugungsetufe koaaendes gasförmiges Oeaisoh sugeführt wird, wobei das letztere su einem Absor-

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bat aus stündlich 70,7 Seilen Aaaonlak, 37t4 »eilen Xoalsndioxyd und 58 Seilen Wasser absorbiert wird. Die Temperatur as Boden der Mitteldruokabeorptlonskolonne wird auf 50° O genalten· Bas aus der lUtteldruokabsorptionekolonne abgesogene Absorbat wird auf 20 attt Terdiohtet und in swei felle geteilt· Stündlich 71,7 Teile des Absorbats werden auf 130° 0 rorerhitst und sua untersten Boden der Hoohdruokdeetilllerkolonne geleitet. Die restlichen 94,4 Seile Absorbat je Stunde werden alt stttndlloh 93t4 feilen flüssigen Aamonlaks gealsoht· Bas öeaieoh wird In die Hoohdruokabsorptionskolonne eingeleitet und dort bei 19 attt sweoks Absorption alt dea aus der Hoohdruokdestillierkolonne abgesogenen gasförmigen Oealsoh In Berührung gebracht. Hierbei verdampft das sugesetste flüssige Aaaoniak· Durch die Verdaapfungswärae des Aaaoniaks und die Wasserkühlung la unteren teil der Kolonne wird die Abeorptionswärae des gasförmigen Gemisches abgeführt und die Temperatur aa Boden der Kolonne auf 105° C gehalten. Bas rerdaapfte gasfOraige Aaaoniak und das aus dea gasförmigen Oeaisoh nioht absorbierte gasfOraige Aaaonlak werden la oberen fell der Hoohdruokabsorptionskolonne alt einer wässrigen AaaoniaklOsung aus stündlioh 18,5 feilen Aaaoniak und 2,8 feilen Wasser gewaeohen, ua die geringe Menge des darin enthaltenen Kohlendloxyds au entfernen, dann gekühlt und su flüssiges Aaaoniak kondensiert. Dea Harnstoffsyntheseautoklar werden stündlich 153,6 felle

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dieses flüssigen Aaaonlaks Susannen ait 100,3 Seilen frischen flüssigen Aamoniaks. sugeführt, während der Best als iltisslfes AjMoniak und wässrige Anaonlaklusung in die Hoohdruokabsorptionskolonne eingeleitet wird. Das τοπ Boden der Hochdruokabsorptionskolonne abgesogene Absorbat besteht aus stundlion 152,1 Teilen Araoniak, 148,0 Teilen Kohlendiozjd und 75,5 Teilen Wasser, wird auf 215 atti rerdiohtet und in den Harnstoff syntheseautoklav eingeleitet.

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Claims (4)

1. H 1313

   loyo Koatsu Industries, Inc

   Patentansprüche

   Patentansprüche

   1· Kombinationsverfahren but Herstellung von Harnstoff und Melamin, bei den in Harnstoffsyntheseautoklar Ammoniak Bit Kohlendioxyd bei zur Bildung von Harnstoff geeigneten Temperaturen und Drücken umgesetzt, der Ablauf aus dem Syntheseautoklav entspannt und bei 10 biß 30 atti duroh eine auf einer Kopftemperatur you 90 bis 130° C und einer Kesseltemperatur von 130 bis 170° C gehaltene Hoohdruokdestilllerkolonne und dann duroh eine Niederdruokdestillierkolonne geleitet wird, wobei in beiden Kolonnen nioht-umgesetsstes Ammoniumoarbaaat in Fora eines gasförmigen Gemisches aus Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf abgetrennt und Harnstoff gewonnen wird, mindestens ein Teil des Harnstoffe in Gegenwart von Ammoniak und einem Katalysator erhitzt, duroh Kihlen des dabei entstehenden gasförmigen Reaktionsprodukte eue Melamin, Ammoniak und Kohlendioxyd mit Wasser oder einer wässrigen Lösung

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   BAD ORJGJNAL

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   Melamin abgeschieden und gleichzeitig eine wässrige Lösung hergestellt wird, die das als Hebenprodukt entstandene Ammoniak und Kohiendioxyd als Ammoniumoarbamat enthält» aus dieser wässrigen Aiimoniumoarbamatlöaung durch Destillation bei 3 bis 10 atti ein gasförmiges Gemisch aas Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasserdampf abgetrennt wird uid das von der Ammoniumoarbamatlösung abgetrennte gasförmige Gemisch sowie die bei der Niederdruckdestillation und bei de:c Hoohdruokdestillation aus dem Ablauf vom Harnstoffsyntheseautoklav abgetrennten gasförmigen Gemische zurückgewonnen und im Kreislauf in den Harnstoffsyntheseautoklav zurüokgeleitet worden» dadurch gekennzeichnet, dass man ein erstes Absorbat herstellt, indem nan das bei der Heiaminerzeugung als Nebenprodukt anfallende gasförmige Gemisch bei 3 bis 10 atü in dear Ammoniumoarbanatlueung absorbiert, die sich durch Absorption cles in der Niederdruckdestillierkolonne abgetrennten Gasgemisches in einem Absorptionsmittel gebildet hat» das erste Abts orbat verdichtet, aus einem !Teil des verdichteten ersten Absorbats in der Hoohdruokdestillierkolonne das darin enthaltene Ammoniumoarbamat zusammen mit dem in dom Ablauf vom Harnsto.fi tynthe se autoklav enthaltenen nicht m ige se ta ten Arni)üniumaa:"lPiDat als gasförmiges Gemisch aus Ammoniak, ICohlendioxyd und Vf aaser dampf abtreibt und dieses gasförmige Geinisoh In dem rte&t des ersten Absorbats unter Bildung eines zwuiten Absorbatö absorbiert, welches

   0^fiH!i8 / 1 aOh

   letztere man Im Kreislauf in den Harnstoffsyntheseautoklar zurückleitet.
2. 2. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch, gekennzeichnet, dass als Absorptionsmittel Wasser, wässrige Ammoniaklösung oder wässrige Harnstofflösung verwendet wiri.
3. 3ο Verfahren naoh Anspruoh 1, daduroa. gekennzeichnet, dass als Absorptionsmittel Wasser oder wässrige Ammoniaklösung verwendet und das Verfahren so durchgeführt wird, dass das zweite Absorbat einen Wassergehalt von 15 ^is 25 Gewichtsprozent hat.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, üadux<ili gekennzeichnet, dass als A'bsorptionsmittel wässrige H&rns-fcoi'flösung verwendet und das Verfahren so durchgeführt wird, dann die Gesaatmenge an Wasser und Harnstoff in dem zweiten Abttorbat 20 bis 40 Gewichtsprozent beträgt.

   BAD OEHGINAL

   — O ·-

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