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Verfahren zur Herstellung von harnstoff aus ammoniak und Kohleudioxyd.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von @arnstoff
aus NH3 und aus CO2 in einem Keaktor bei einem Uruck von 200 bis 350 atm, vorzugsweise
300 atin, und einer Temperatur von 160 bis 23G0G, wobei die nicht in @arnstoff umgesetzten
ReaktionsteiInehmer in wässriger Lösung im Kreislauf in den Reaktor gerührt werden,
was d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ist, daß man die Reaktor verlassen
rohe wässerige Lösung von harnstoff, Ammoniumkarbamat und gegebenenfalls NH3 mit
einem R2, N2 und Null bis 14 Volum-% CO2 enthaltenden Gasgemisch in Berührung bringt,
die die @mmoniumkarbamatzersetzungsprodukte und gegebenenfalls NH3 enthaltende lösung
abstreift, die abgestreiften Produkte in wässeriger Lösung absorbiert und im Kreislauf
in den Reaktor führt, wobei die Zersetzung, das Abstreifen und die Absorption im
wesentlichen bei gleichem Druck durchgeführt werden, der im Reaktor herrscht, abzüglich
der üblichen Druckverluste.
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Die Rück- bzw. Kreislaufführung der nicht umgesetzten Reaktionsteilnehmer
ist das hauptproblem der technischen @arnstoffsynthese und es ist bekannt, daß zahlreiche
Wege versucht wurden, um diese Au@gabe gunstig zu losen.
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Es ist bekannt, daß harnstoff technisch dadurch hergestellt wird,
daß man NH3 mit CO2 miteinander umsetzt, wobei Ammoniumkarbamat als Zwischenprodukt
gebildet wird. Es ist auberdem bekannt, daß die @msetzung von Ammoniumkarbamat in
@arnstoff desto @öner ist, je hoher der Übersc@uß an NH3 über die stöchlometrische
menge, je hoher die @msetzungstemperatur und je geringer die in den Reaktor mit
eingefuhrte menge @asser ist. Bekannt ist auch, daß der Gleichgewichtsdruck des
systems im gleichen sinn durch dieselben Parameter beeinflußt wird, und daß es daher,
um hohe @mwanulungen zu erzielen, notwendig ist, bei umso höheren Druck zu arbeiten,
je höher die Temperatur und der NH3-@berschuß sind und je geringer die Menga an
@2O ist, das heißt also, je günstiger die genannten Parameter für nohe Umwandlungen
sind.
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Schließlich ist bekannt, daß, auch wenn im Reaktor unter den an sich
günstigsten Bedingungen gearbeitet wird, das den Reaktor verlassende Gemisch aus
einer wässrigen Lösung von Harnstoff, Ammoniumkarbamat und gegebenenfalls NH3 besteht.
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Wie bereits erwähnt, sind verscniedene Verfahren vorgeschlagen worden,
um das Ammoniumkarbamat sind das ammoniak von den lösungen abzutrennen und in den
Reaktor zurückzuführen. Bei allen diesen Verfahren wird das smmoniumkarbamat durch
Wärme zersetzt und die Zersetzungsprodukte werden zusammen mit dem NH3-Überschuß
abgetrennt. Die aus dem Reaktor fließende Lösung muß daher Bedingungen unterworfen
werden, die die Wärmezersetzung des Ammoniumkarbamats und das Abdestillieren des
NH3-Überschußes
begünstigen. Bekanntlich sind diese Bedingungen
hohe Temperatur und niedriger Druck. ebenso bekannt ist bedoch, daß die hohe Temperatur
die Hydratisierung des @arnstoffs zu Ammoniumkarbamat und die Biuretbil@ung Begunstigt,
wahrend der niedrige Druck das zurückfuhren des Ammoniumkarbamats und des Ammoniaks
in den Reaktor erschwert. welches auch immer das angewendete @reislaufverfahren
ist, so steigt doch immer, mit der Verringerung des Drucks, bei dem die Trennung
der nicht umgesetzten Reaktionsteilnehmer erfolgt, der Energieverbrauch für deren
Zurückkomprimieren in den Reaktor. wenn denier, wie dies bei der Mehrzahl der bekannten
\Ierfaliren der Fall ist, das Ammoniumkarbamat und das überschüssige Ammoniak in
wässeriger Lösung rückgeführt werden, so eriiolit sie mit der Verringerung des Trenndrucks
der Verdunnungsgrad der rückgeführten Lösungen, wodurch sich die Umwandlung im Reaktor
verringert. weshalb also die von einem allgemein wirtschaftlichen Gesichtspunkt
aus guns-tigstell Bedingungen für die Tennung bei diesem Verfahren niedrige temperatur
und hoher Druck wären, nämlich das Gegenteil des vorhin genannten kriteriums.
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Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um diesen Bedingungen
naliezukommen. bo is-t beispielsweise vorgeschlagen worden, die Trennungen in zwei
oder mehreren Stufen bei verschiedenen Drücken durchzuführen derart, daß die bei
niedrigem Druck getrennten produkte eine geringere menge ausmachen und gleichzeitig
die Arbeitstemperatur in der Stufe ues höchsten Druckes niedriger wird. In dieser
Stufe liegt Jedoch der höchste bislang vorgeschlagene Druck nicht über 120 atm,
während im Reaktor unter den günstigsten Bedingungen der Druck höher liegt als 200
atm. kerner ist die teilmenge an Ammoniumkarbamt und ammoniak, die es in den Stufen
bei niedrigerem Druck zu trennen gilt, immer noch beträchtlich.
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In Anwendung des bekannten Prinzips, daß bei gleichbleibendem Gesamtdruck
die Temperatur der Wärmezersetzung einer Verbindung geringer wird, wenn man den
Teildruck eines ihrer Zersetzungsprodukte verringert und zugleich die Teildrücke
der anleren erhöht, wurde andererseits vorgeschlagen, die den Reaktor verlassende
Lösung mit einem NH3-Strom in Berührung zu bringen, wobei Lösung und Nii3 im Gegenstrom
in einer erhitzten Apparatur geführt werden. Da jedoch die Löslichkeit des NH3 in
der wässerigen Harnstofflösung sehr hoch ist, so bleiben große Anteile NH3 in Lösung
und das Problem der Rückführung aus Niederdruckstufen ist daher nicht gelost.
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Wiederum in Anwendung desselben Prinzips wurde vorgeschlagen, die
den Reaktor verlassende Lösung mit einem CO2-Strom in Berührung zu bringen und dadurch
den NH3 Teildruck zu verringern. Da es jedoch wegen der oben angeführten Bründe
zweckmäßig ist, im Reaktor mit grobem NH3-Überschuß über dem stöchiometrischen Wert
zu arbeiten, während die mit der den reaktor verlassenden Lösung in Berührung zu
bringende CO2-Menge sehr gering ist (hochstens 1 Mol CO2 je Mol Harnstoff), so wird
die Teildruckerniedrigung des NH3 geringfügig, wenn im Reaktor bedingungen eingehalten
werden, ie eine hohe Ausbeute begünstigen ;in weiterer Nachteil dieses Verfahrens
ist, daß die Verringerung des Teildrucks eines der Zersetzungsprodukte durch Erhöhung
des Teildrucks des anderen Produkts erreicht wird und daher die iirkung, die der
Zusatz des einen derselben auf die Zersetzungsspannung des Earbamats hat, stark
eingedämmt wird und der Gesamtdruck, bei dem es möglich wird, zu arbeiten, stets
verhältnismäßig niedrig ist. Wollte man infolgedessen zwecks Ausschaltung
von
kreislaufpumpen zwischen der Zersetzungsstufe des Karbamats und dem Reaktor die
beiden Arbeitsgänge beim gleichen Druck durchführen, so hätte der niedrige Druck
stark negative Folgen in bezug auf die Umwandlung, wegen des oben Gesagten.
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Alle diese @chwierigkeiten lassen sich mit Hilfe der vorliegenden
Erfindung, aurcel die ein Verfahren mit einer besseren Kreislaufführung der nicht
ZLt harnstoff umgesetzten Reaktionsteilnehmer bereitgestellt wird, über winden.
Sie hat eine Arbeitsweise zum Gegenstand, welche es gestattet, die Wärmezersetzung
des Ammoniumkarbamats und die Abtrennung der Zersetzungsprodukte und des NH3-@berschußes
in einer einzigen Druckstufe bei sehr @ohem Druck, vorzugsweise bei 300 atm, druchzuführen.
Es wird da@er möglich, die Arbeitsgänge beim selben Druck durchzuführen, der im
harnstoffsythesereaktor herrscht, und dabei in le-tz-serem einen Druck anzuwenuen,
der eine hohe Ümwandlung besonders begünstigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich ganz wesentlich
von allen bisher vorgeschlagenen Verfahrensweisen insofern, als die @erabsetzung
der Zersetzungstemperatur des Ammoniumkarbamats und der @rennungstemperatur der
betreffenden Zersetzungsprodukte und des NH3 nicht durch Erhöhung des Teildrucks
eines der Zersrtzungsprodukte und demzufolge Verringerung des Teildrucks des anderen
Zersetzungsproduktes erreicht wird, sondern dadurch Verringerung der Teildrücke
beider Zersetzungsprodukte.
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Diese gleichzeitige Verringerung der beiden Teildrücke wird uadurch
erzielt, daß das Zersetzen und das Trennen in Gegenwart eines Inertgases durchgeführt
werden. Der ausdruck "inert" bezieht sich hier auf die ersetzung des
Karbamats.
So ist als in diesem Sinne "inertes" Gas ein h2 enthaltendes Gasgemisch zu verwenden,
wie es als Ausgangsstoff in Anlagen für die Synthese von NH3 und Harnstoff dient,
und beispielsweise in Anlagen zum Reformieren oder zur teilweisen Verbrennung von
kohlenwasserstoffen mit nachfolgender Ümwandlung des CO mit H2C in H2 und CO2 erhalten
wird. Vor seinem Einsatz als "Inertgas" bei den vorgenannten Arbeitsgängen wird
das betreffende Gas einer Kohlensäureentziehung unterworfen, die jedoch nicht gründlich
zu sein braucht, weil restmengen von CO2 aus uem Gasgemisch zusammen mit den Produkten
der Zersetzung des Ammoniumkarbamats und dem NH3-Überschu@ abetrennt werden können.
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Die Kombination von endgültiger Rohlensäureentziehung des zum Teil
von CO2 befreiten Gasgemisches, mit Rückgewinnung der Zersetzungsprodukte des Ammoniumkarbamats
und der NH3-Überschußes in einem Arbeitsgang, bildet ein weiteres Charakteristikum
der Erfindung.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in einer Arbeitsweise, die
es gessa-ttet, diese rfombination von Arbeitsgängen auf einem solchen thermischen
Niveau durchzuführen, daß die dabei entwickelten wesentlichen Wärmemengen eine wirtschaftliche
iutzung in der @arnstoffsyntheseanlage und in einer Absorptionskälteanlage finden
können, die den Kältebedarf der NH3-Syntheseanlage und der Anlage zur Vor-Kohlensäureentziehung
des genannten Gasgemisches deckt.
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Die Zeichnung stellt ein erläuterndes Fließschema es Verfahrens dar
Durch
die Rohrleitung 1 wird in die Anlage A ein Gasgemisch, welches aus H2 und N2, in
dem zur NH3-Synthese erforderlichen Verhältnis, besteht; CO2 in einer im allgemeinen
den Bedarf der @arnstoffsyntheseanlage übersteigenden Menge und geringe Anteile
von CO, C@4 und Ar eingeführt. Die Anlage A ist eine Kohlensäureentziehungsanlage,
vorzugsweise der in der italienischen Patentschrift Nr. 624 117 beschriebenen Art.
In diesem Fall ist das druch 1 in A eintretende Gasgemisch bereits auf den Druck
komprimiert, bei dem die Ammoniaksynthese erfolgt, und das durch Verflüssigen mittels
Tiefkühlung abgetrennte CO2 liegt ebenfalls unter dem gleichen Druck vor. Wenn zur
Kohlensäureentziehung eine Arbeitsweise gewäHlt wird, die von der in der italienischen
Patentschrift Nr. 624 117 beschriebenen abweich#t, dann umfaßt die Anlage auch einen
Kompressor für das vor CO2 befreite Gemisch und einen Kompressor für das in den
Harnstoffsynthesereaktor über 2 einzuspeisende CO2. Falls in dem über 1 in die Anlage
A eingeführten Gasgemisch ein Überschuß an CO2 über den Bedarf der Harnstoffsyntheseanlage
enthalten ist, wird dieser Überschuß über 3 abgelassen.
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bs ist nicht erforderlich, daß das Gas gemisch vollstandig voii CO2
befreit ist, doch ist vorzuziehen, daß die im Gasgemisch, das die halage A über
4 verlässt, vorliegende CO2 Menge nach der Kohlensäureentziehung 70 bis 75 % des
Bedarfs der Harnstoffsyntheseanlage nicht übersteigt; jedenfalls soll der CO2-Gehalt
nicht höher sein als etwa 14 Volum-(Mol-)ß. In dem Harnstoffsynthesereaktor 5, der
bei einem Druck von 200-350 atm, vorzugsweise etwa 300 atm, und einer Temperatur
von 160 bis 230°C betrieben wird, werden außer dem CO2 über 2, auch das NH3 über
@ und die Kreislaufprodukte (Ammoniumkarbamat und NH3) in wässriger Läsung über
7 eingeführt. Das NH3 wird in der Anlage C aus h2 und N2 hergestellt, die in dem
über 1 in A
eintretenden Gasgemisch entnalten sind0 Da der in diesem
Gemisch enthaltende H2 in der Harnstoffsyntheseanlage zurückgewonnen wird, braucht
das Gemisch nicht entspannt zu werden, um uen gelösten H2 zurückzugewinnen und kann
in den Harnstoffsynthesereaktor über t: durch eine Zentrifugenpumpe 8 geringer Förderleistung
eingeleitet werden. ES ist dies ein weiterer vorteil der vorliegenden Erfindung.
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Die aus dem Reaktor austretende wässerige Lösung von Harnstoff, Ammoniumkarbamat
und NH3 wird unter gleichem druck über 9 in die geheizte Apparatur 10 geschickt
und nachher über 11 in die geheizte Apparatur 12, wo sie mit dem über 4 aus der
Anlage A kommenden Gasgemisch in berührung gebracht wird0 In der Zeichn ung werden
die erhitzten Apparaturen 10 und 12,in denen das Gasgemisch mit der Harnstoff enthaltenden
lösung in Berührung gebracht wird, und die gekühlten Apparaturen 14, 17, 19, deren
Arbeitsweise nachstehend erläutert wird, schematisch als Rohr dargestellt, über
welches ein flüssiger Film im Gegenstrom zum Gasgemisch geführt wird. Es lassen
sich zum Massenaustausch zwischen Flüssigkeit und Gasgemisch und zum Zuführen oder
Abführen der in diesen Arbeitsgängen aufgenommen oder entwickelten Wärme auch andere
Arbeitsweisen anwenden. Man kann Füllkörper- oder Bodensäulen verwenden, die mit
einer geeigneten Wärmeaustauschfläche versehen sind, oder beliebige sonstige Apparaturen,
wie sie zum austausch von Stoff und Wärme gebräuchlich sind. In den erhitzten Apparaturen
10 und 12 erzielt man die fast vollständige Zersetzung des Ammoniumkarbamats und
das fast vollstänuige Abstreifen seiner Zersetzungs produkte und des ggf. in der
Lösung vorhandenen H3-Überschußes. Die Durchsatzmenge an Gasgemisch ist derart,
aaß eine ganz bedeutende Herabsetzung der Teildrücke des Ammoniaks und des Kohlendioxyds
die Folge ist, auch wenn bei sehr hohen Drücken gearbeitet wird.
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As wurde ferner gefunden, daß aie Abstreifwirkung eines einen Rohen
Prozentanteil Wasserstoff enthaltenden Gemisches stärker ist, als von einem beliebigen
Inertgas zu erwarten wäre. Selbstverständlich lässt sich ein beliebiges wasserstoff
enthaltendes Gasgemisch verwenden, das im geschlossenen Kreislauf zwischen der Abstreifapparatur
und der Absorptionsapparatur umläuft; doch wird man im allgemein als Abstreifmittel
die werwendunjo des Gasgemisches vorziehen, das den iiiasserstoff und den Stickstoff
zur Ammoniaksynthese enthält, da ja dieses Gemisch bereits komprimiert ist und daher
für den Umlauf in der Abstreifapparatur keines besonderen Verdichters mehr bedarf.
Ferner gestattet der Einsatz dieses Gasgemisches, den Vorgang der Rückgewinnung
der dort abgestreIften Produkte mit dem Vorgang der susorption des darin gegebenenfalls
vorliegenden CO2 zu kombinieren.
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!)ie Anlage zur Kohlensäureentziehung des Gas gemisches gestal-se-
sic daher sehr wirtschaftlich und einfach, und es ist möglich, beispielsweise ein
@ohlensäureentziehungsverfahren wie die des bereits erwännten italienischen Patents
anzuwenden. Dieser Arbeitsgang ist wirksamer, wenn er in zwei oder mehr stufen bei
gleichem Druck durchgeführt wird, mit zwischenabsorption der abgestreiften Produkte,
da durch diese Absorption der Teildruck des NH3 und des CO2 in dem als Abstreifmittel
verwendeten Gas in den aufeinanderfolgenden Stufen geringer wird. Das die Apparatur
12 über 13 verlassende Gasgemisch wird daher in den unteren bereich einer gekühlten
Apparatur 14 eingeleitet, worin die Absorption eliles großen Seils der in 12 abgestreiften
Produkte und des gegebenenfalls in dem über 4 in 12 eintretenden Gasgemisch vorliegenden
s°2 erfolgt. In dieser Apparatur wird bei einem thermischen Niveau nicht unter 150°C
gearbeitet.
Die Absorptionswärme kann man daher für die Herstellung von Dampf oder für die sonstigen
nachstehend erwähnten Verwendungszwecke benutzen. @ach der Absorption wird das Gasgemisch
über 15 in die erhitzte Apparatur l@ geleitet, wo es im Gegenstrom zu der in dieselbe
Apparatur über 9 eintretenden Läsung geführt wird und die Zersetzung eines Teils
des @arbamats und das Abstreifen dessen @ersetzungsprodukte sowie eines großen Teils
des @@3-@berschußes bewirkt.
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Die Verwendung eines solchen Abstreifverfahrens in mehreren Stufen
bei gleichem Druck, das die Wirksamkeit der Trennung stark erhöht, ist hingegen
bei den Verfahren, bei denen als Abstreifmittel NH3 und CO2 Anwendung finden, nicht
möglich.
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Das über 10 aus iG austretende Gasgemisch wird in die cekühlte Apparatur
17 geführt, wo die Absorption bei einem thermischen @iveau erfolgt, das nicht unter
125°C liegt.
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Auch die in dieser Apparatur entwickelte @itze kann wie weiter unten
ausgeführt Verwendung finden. Das aus der gekühlten Apparatur 17 austretende Gasgemisch
enthält noch NH3 und kleine Anteile CO2. Es wird daher über 16 in die gekühlte Apparatur
19 geführt, in der bei einer Temperatur von nicht über 50°C gearbeitet wird. ei
dieser Temperatur ist die Absorption des im Gasgemisch vorhandenen GG so gut wie
vollständig. Die geringen Restanteile an NH3 werden hingengen in dem oberen Bereich
20 absorbiert, in dem das Gasgemisch mit einem über 21 eintretenden H2O-Strom in
Berührung gebracht wird. In diesam oberen Bereich 20 bildet sich eine wässerige
NH3-Lösung7 die sich in der gekühlten Apparatur 19 weiter hin an NH3 anreichert
und als Ammoniumkarbonat oder -bikarbonat oder -karbamat das in dem über 18 8 in
19 eintretenden Gasgemisch vorliegende CO2 bindet. Die so
erhaltene
Lösung wird über 22 in die gekühlte Apparatur 17 geführt, wo sie in Berührung mit
dem über 16 eintretenden Gasgemisch, einen Großteil des in demselben enthaltenden
NH3 und CO2 absorbiert. Die erhaltene Lösung wird über 23 in die geküiflte Apparatur
14 gelietet, wo die Absorption eines großen Teils der in 12 gestrippten Produkte
und des gegebenenfalls in dem über 4 in 12 eintretenden Gasgemisch vorliegenden
GO2 erfolgt Die aus der Apparatur 14 austretende wässerige Lösung enthält das im
Reaktor 5 nicht in Harnstoff umgesetzte Ammoniumkargbamat und ammoniak und, das
an NH3 gebundene, gegebenenfalls in dem über 4 in 14 eintretenden Gasgemisch vorliegende
CO2. Diese Lösung wird in den Reaktor 5 zurückgeleitet. Die Arbeitsgänge des Sersetzens,
Abstreifens und Absorbierens werden beim gleichen Druck durchgeführt, der im Reaktor
herrscht.
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Zum Rückführen der aus 14 austretenden wässerigen Lösung in den Reaktor
kann daher eine Zentrifugalpumpe 24 geringer Förderleistung genügen. Wenn man die
Apparatur 14 auf einem Niveau anordnet, das entsprechend höher liegt als der Reaktor
, ist keine Pumpe nötig. Die über 25 aus 12 austretende wässerige harnstofflösung
ist so gut wie frei von Ammoniumkarbamat und Ammoniak, enthält aber noch, außer
dem im Reaktor 5 durch Dehydratisierung des Ammoniumkarbamats gebildeten Wasser,
auch das als Absorptionsmittel zum Absorbieren der in 10 und 12 abgestreiften Produkte,
die dann in wässeriger Lösung in den Reaktor zurückgeführt werden, verwendete Wasser.
Die wässerige Harnstofflösung wird daher auf 1 bis 3 atm mit Hilfe des Ventils 26
entspannt und in der erhitzten Apparatur 27 konzentriert.
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Im Trennapparat 28 erfolgt die abtrennung einer Lösung, die 1 T.lol
l120 je Mol harnstoff enthält und über 29 in die nachfolgenden Konzentrier- und
Granul er- bzw.
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Kristallisier-Anlagen geführt wird. Die in 28 abgeschiedenen Dämpfe
bestehen vorwiegend aus H2ü, können aber auch kleine Anteile NH3 und CO2 enthalten.
Sie werden über 30 in die gekühlte Apparatur 31 geführt und kondensiert. Die erhaltenen
Kondensate werden mittels der Pumpe 32 über 21 in die absorptionsapparatur 20 geführt.
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Das aus der Apparatur 20 austretende Gasgemisch, das so gut wie frei
von Gu2 und NR3 ist, wird über 33 in die Anlage B geführt, die eine der üblichen
Anlagen zum Abtreiben der sauerstoffhaltigen Verbindungen ist und weiter in die
Anlage C zur NH3-Synthese.
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J Die in den wpparaturen 14 und 17 entwickelte Wärme kann in der
Harnstoffsyntheseanlage und in den Anlagen A und C genutzt werden. In der Harnstoffsyntheseanlage
kann sie im Wärmeaustauscher 27 und im Endkonzentrator (nicht in der Zeichnung dargestellt)
für die über 29 aus der Anlage austretende harnstofflösung Verwandung finden.
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die kann auch zum Vorwärmen der über 2 und 6 in den Reaktor eingespeisten
Reaktionskomponenten verwendet werden. Eine andere mögliche Verwendung ist folgende:
Es ist bekannt, daß das in den Ammoniak-dyntheseanlagen hergestellte NH3 teilweise
bei tiefer Temperatur (etwa -20°C) abgetrennt werden muß. Zum Abtrennen des für
die Herstellung von 1 Tonne Harnstoff verwendeten NH3 werden etwa 50 kwh (Kilowatt-Stunden)
in einer Kompressionskühlanlage verbraucht. Dieser Energieverbrauch reduziert sich
auf 2 kWh, wenn eine Absorptionskühlanlage benutzt wird. Auch zur Kohlensäureentziehung
in der Anlage A wird, wenn nach der in der italienischen Patentschrift Nr. 624 117
beschriebenen Arbeitsweise
verfahren wird, die Kondensationswärme
bei niedriger Temperatur entzogen, und einer Kompressions-Kühlanlage würde sich
ein erheblicher Enerieverbrauch ergeben. Die in den Apparaturen 14 und 17 wiedergewonnene
Wärme kann daher zum Teil in einer Absorptionskühlanlage benutzt werden, die sämtliche
in den Anlagen A und C verbrauchten Frigorien (Kälteeinheiten bzw. negative Kalorien)
liefert, BEISPIEL: In der Anlage A treten über 1 bei 300 atm Druck 5,85 KMol eines
Gasgemisches ein, das folgende Zusammensetzung hat : H2 = 59 %; N2 = 19,6 %; CO2
= 20,5 %; CO + CH4 + Ar = 0,9 %.
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Aus der Anlage A treten aus: 0,2 KMol C02 über 3, 0,5 KMol CO2 über
2 und ein aus 4,5 KMol H2 + N2 + CO + CH4 + Ar und 0,5 KMol C02 bestehendes Gasgemisch
über 40 Der Reaktor 5 arbeitet bei 1900 C bei 300 atm. Die den Reaktor über 9 verlassende
Lösung hat folgende Zusammensetzung: Harnstoff = 1 KMol; Carbamat = 0,45 KMol; NR3
= 3,6 KMol; n;10 = 1,73 KMol. In der erhitzten Apparatur 10 wird bei 300 atm und
bei 150 bis 1800C gearbeitet, wobei die Temperatur von der Zusammensetzung des über
15 eintretenden Gasgemisches und mithin von derjenigen Temperatur abhängt, bei der
in der Apparatur 14 gearbeitet wird.
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Das Gasgemisch 15 enthält: H2 + N2 + CO + CH4 + Ar = 4,65 Kiviol,
002 = 0,1 - 0,4 KMol und NH3 = 0,5 - 2 KLiol.
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In der erhitzten Apparatur 12 wird ebenfalls bei 300 atm und bei 150
- 1800C gearbeite-t, wobei diese Temperatur im wesentlichen von der Zusammensetzung
der über 11 eintretenden Lösung abhängt, sowie vom C02-Gehalt in dem über 4 eintretenden
Gas. Die über 25 austretende Lösung besteht aus 1 KMol Harnstoff, 1,68 - 1,72 KMol
H20 und vernachlässigbaren Anteilen, normalerweise weniger als
0,02
KMol Ammoniumkarbamat. In den gekühlten Apparaturen 14 und 17 werden 25 000 bis
35 000 Kcal je KMol harnstoff bei einer Temperatur zurückgewonnen, die nicht unter
125°C liegt, Von dieser Wärme können mindestens 15 000 Kcal je KMol Harnstoff bei
einer Temperatur nicht unter 150°C wiedergewonnen werden. Das aus der Absorptions-Apparatur
über 33 austretende Gas enthält 4,65 KMol @2 + + N2 + CO + CM + Ar und ist so gut
wie frei von NR3 und 0020 Die über 29 aus 28 austretende Harnstofflösung enthält
1 KMol Harnstoff und 1 KMol H2O Im Kühler 31 werden bei 20 - 5000 0,68 bis 0,72
KMol H2O kondensiert, worin die geringen Mengen Ammoniumkarbamat absorbiert werden,
die nicht in 12 abgetrennt wurden.
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Diese Kondensate werden durch die Pumpe 32 silber 21 in den Konf der
Absorptionsapparatur gcfüiirt0 In der Anlage C werden bei 30C atm 2 KMol NH3 erzeugt,
zu dessen Abtrennung etwa 7 000 Frigorien bei -20°C verbraucht werden. Palls das
Kohlensäureentziehungsverfahren des italienischen Patents Nr. 624 117 Anwendung
findet, ergibt sich in der Anlage A ein Verbraucn von ungefähr 2 000 Frigorien bei
-15°C. Die Kälteanlage hat also insgesamt etwa 9 GC)G Frigorien je KMol Harnstoff
zu liefern, die in einer Absorptions-Kälteanlage unter Verbrauch von ungefähr 22
000 cal bei einer isiindest-Temperatur von 12500 erzeugt werden können. Der Rest
der der Apparatur 35 entzogenen Wärme. kann in der Apparatur 27 und im End-Konzentrator
(nicht in er Zeichnung dargestellt) der über 22 aus der Anlage austretenden Harnstofflösung
genutzt werden0