DE1816099B2 - Verfahren zu der herstellung von harnstoff in kombination mit einer ammoniaksynthese - Google Patents

Description

befindliche CO2 mit durch die Leitung 6 eintretender konzentrierter Ammoniaklösung zu Ammoniumcarbamat und Harnstoff gebunden wird. Der Gasstrom wird zwecks Abtrennung von nicht gebundenem NHj mit durch die Leitung 16 herangeführtem Wasser und mit durch die Leitungen 17 und 18 eintretenden, bei der Aufarbeitung und Eindampfung der Harnstoffsyntheselösung anfallenden Ammoniumcarbamatlösungen gewaschen. Das so erhaltene, fast völlig CO₂- und NHj-freie Am;noniaksynthesegas wird über die Leitung iu 10, Pumpe 19, Wärmeaustauscher 20, wo der Gasstrom durch den aus der Ammoniaksynthese abgehenden heißen Gasstrom auf z.B. 130⁰C erhitzt wird, dem CO-Konvertor F zugeführt, wo das das Synthesegas verunreinigende CO zu Kohlendioxid oxydiert wird. Das Synthesegas fließt jetzt über die Leitung 1 in die Waschkolonne G, wo das gebildete CO2 mit durch die Leitung 27 herangeführtem NH₃ beseitigt vird, um von dort über die Leitung 2 mit Umlaufpumpe 3 in die Ammoniaksynthesevorrichtung Bhineinzufließen, nachdem zuerst dafür gesorgt wird, daß aus dem Gasstrom mit Hilfe des Kondensors 21 und der Molekularsiebe 22 die letzten Wasser-, NH₃- und Kohlendioxidreste abgetrennt worden sind. Der über die Leitung 4 aus der Ammoniaksynthese austretende NH₃-haltige Gasstrom, dessen Temperatur z. B. 43O⁰C beträgt, wird — über einen Dampfgenerator 29, in dem die Gastemperatur auf beispielsweise 160⁰C herabgesetzt wird und über einen Wärmeaustauscher 20, in dem die Gastemperatur weiter auf z.B. 8O⁰C absinkt und ein Teil des NH₃ kondensiert, der in einem Gas/Flüssigkeitsscheider 23 vom Gasstrom getrennt wird, ggf. über die Leitung 27 mit Pumpe 28 teilweise der Waschkolonne G zufließt und im übrigen der Harnstoffsynthesevorrichtung zugeht oder ggf. als flüssiges Ammoniak abgeführt wird — über die Leitung 24 mit dem durch die Leitung 7 herangeführten Absorptionsmittel in Form von Wasser oder einer wässerigen Lösung, welches zuerst die Waschkolonne G als Waschflüssigkeit durchläuft und von dort oben in die Röhren der Absorptionskolonne C fließt, in Kontakt gebracht. In diesen Röhren wird das NH₃ aus dem durch die Leitung 24 herangeführten Gasgemisch von dem abwärtsfließenden Absorptionsmittel im Gegenstrom aufgenommen; die dabei frei werdende Absorptionswärme erhitzt wieder das durch die Leitung 32 herangeführte, um die Röhren der Kolonne herumfließende Absorptionsmittel, das die Absorptionskolonne C wieder über die Leitung 33 verläßt. Das größtenteils NH₃-freie Gas wird über die Leitungen 25 und 25a unten in die Waschkolonne G geleitet, wo das restliche NH₃ ausgewaschen wird, wonach man das Gas über die Leitung 2 mit Umlaufpumpe 3 wieder in die Ammoniaksynthesevorrichtung B zurückführt.

Um in dem durch die Ammoniaksynthesevorrichtung B strömenden Umlaufgas eine Anhäufung von Inertgasen, Argon, zu vermeiden, wird ein Teil des Gasstroms auf die übliche Weise über die Leitung 26 abgelassen.

Die so erhaltene konzentrierte Ammoniaklösung wird durch die Pumpe 5 über Leitung 6 unten in die Harnstoffsynthesevorrichtung geleitet, in der Ammoniak mit Kohlendioxid zuerst Ammoniumcarbamat bildet und anschließend unter Wasserabspaliung Harnstoff entsteht. Die in der Harnstoffsynthesevorrichtung A gebildete Harnstoffsyntheselösung wird über die Leitung 9 oben in die Abstreifkolonne £ geleitet, um im Gegenstrom mit durch die Leitung 14 eintretendem Synthesegas in Kontakt gebracht zu werden, wodurch — wie schon bekannt — ein großer Teil z. B. 80 bis 90% des in der Harnstoffsyntheselösung befindlichen Ammoniumcarbamats in Form von NH₃ und CO2 aus der Lösung entfernt wird. Die hierfür benötigte Wärme wird in Dampfform durch die Leitung 36 herbeigeschafft, der kondensierte Dampf geht durch die Leitung 37 ab. Das NH₃- und CO₂-haltige Synthesegas fließt über die Leitung 15 unten in die Harnstoffsynthesevorrichtung A. Die dort erzeugte Wärme wird mit Hilfe von Kühlspiralen 38, 39, 40 und 41 auf unterschiedlicher Temperaturstufe, meistens unter Bildung von Dampf, abgeführt. Unten aus der Abstreifkolonne wird über die Leitung 42 die gewonnene Harnstofflösung abgeführt; diese Lösung wird auf die übliche Weise nach Entspannung weiter von dem nicht in Harnstoff umgesetzten Ammoniumcarbamat befreit und zu der Harnstoffschmelze eingedampft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. λ u cirh Has Gleichgewicht der Reaktion Ammoni^wodur?^SIC,^hdaS Harnstoff+ Wasser bezüglich der SmsSdung ungünstiger gestaltet. Durch Wahl !,,reichend hohen Drucks bei der Absorption ^ein _r ^e _7ueswet e bei Synthesedruck, z. B. von 250 at. oder h her TdTe für Absorption von NH₃ erforderliche Wassermenge so stark zurückgegangen daß die VoS des Verfahrens etwaige Nachteile weit

   Patentanspruch:

   Verfahren zu der Herstellung von Harnstoff in Kombination mit einer Ammoniaksynthese, durcn Umsetzung des aus der Ammoniaksynthese stammenden Ammoniaks mit Kohlendioxid, dadurcn gekennzeichnet, daß man einen ammoniaK-haltigen Wasserstoff/Stickstoff-Strom aus der Am- _wiegen.

   monfaksynthese unter Synthesedruck im Gegen- ^ub^^W'_v ^e _e ^g _rdunnlen wässeriger,Lösungen von Harnstoff
   strom mit Wasser oder einer wässerigen Losung von " _{iak und Kohle}nd.ox.d, welche als Absorp-

   Harnstoff oder Ammoniak und Kohlend.ox.d aus- o« ^ ^ _{NRj dieneni sind} Losungen welche

   wäscht, das NH₃-freie Gasgemisch der Ammoniak- no™ ^ _{Harnstoffanlage} beim Eindampfen

   synihese und die so erhaltene Lösung der Harnstoff- norm _{iop des Damp}fes gebildet werden und

   synthese zuführt. ₁₅ ^ wenige Gewichtsprozente Feststoff enthalten.

   Das Prinzip des Verfahrens wird an Hand von F, g 1

   der Zeichnungen erläutert, in denen auf schematiche

   Weise eine Harnstoffsynthesevorrichtung Λ eine Ammoniaksynthesevorrichtung B und eine Absorp- *o kolonne Cdargestellt sind. Die Absorpt.onsko onne ist eine Röhrenkolonne, in der das Absorptionsmittel dach ein Röhrenbündel hinunterfließt, wöbe, das Ah^orDtionsmittel durch eine um die Rohren herange-Ä^PS5ttelmenge gekühlt wird. Als Kühlmittel werden Flüssigkeiten oder Gase bevorzugt, welche aus bestimmten Gründen vorerh.tzt werden müssen wie Kesselspeisewasser, einzudampfende Harnstofflosungenoder Benzin, das letzten Endes in einem Krackofen

   ^UmDer^SeArnmo^dniaksynthesevorrichtung geht durch die Leitungen 1 und 2 sowie über die Umlauf-Pumpe 3 frisches Ammoniaksynthesegas zu. das sich bere.ts auf Synthesedruck befindet. Die von der Synthese kommenden Gase, welche 15 bis 20 Vol.-O/o NH₃ enthalten und aus denen zuerst durch einfaches Kuhlen mit Kuhlwasser flüssiges Ammoniak kondensiert und abgeschieden werden kann, treten über die Leitung 4 m die Absorptionskolonne C ein, wo das Gasgemisch im Gegenstrom mit dem durch d.e Leitung 7 herangeführten Absorptionsmittel in Kontakt gebracht wird, wobei das Absorptionsmittel das NH₃ aufnimmt. Das NH₃-freie Synthesegas strömt zusammen mit frischem Synthesegas über die Leitung 2 mit Pumpe 3 wieder in

   Aus diesen Gründen ist die Durch.unrung ces ^"X^j^ynthese B zurück. Die so erhaltene Verfahrens wirtschaftlich nicht attraktiv. Zwar kann J_ ^g_10811n* _{mit z}. B. 90 Gew,% NH₃ geht über man in die Harnstoffsynthesevorrichtung Ammoniak 45 Ammoniawosu g _g ^ _{Harnstoffsynthesevorrich}. einleiten, das im voraus durch Verflüssigung vor. dem Pumpe sun ^e _Vorrichtung tritt ferner durch die

   nicht in Ammoniak umgesetzten Wasserstoff und ^u"f„ _{8bereits auf} Synthesedruck verdichtetes CO₂ Stickstoff getrennt worden ist, durch Auskühlung von Leitung ^ ^ _Reaktion gebildete

   NH₃ aus den von der Ammoniaksynthese stammenden f£rnstoffsyntheselösung _{uberdie Le}i_tUng9 abgeht.
   Gasen geht aber mit dem benutztem Kuhlwasser nicht ^Ha™?T%ⁿ ₀,Hegenden kombinierten Harnstoff- und

   nur Wärme verloren, sondern es muß zugleich - zur ^DC1 .. ?, . , ..,;„ „„Λ_ο™ήΰσ h^it*

   Erreichung der für eine vollständige Auskühlung erforderlichen Temperatur von -10 bis -20⁰C - mit Hilfe von Kühlmaschinen Kälte erzeugt werden, was ^ einen gewissen Energieaufwand erfordert.

   Erfindungsgemäß kann jetzt sowohl dem Nachteil einer Auskühlung von NH₃ aus den Ammoniaksynthesegasen als auch dem Nachteil der Anwesenheit großer Inertgasmengen in der Synthesezone abgeholfen werden, indem man das NH₃ aus dem von der Ammoniaksynthese stammenden NH₃-, H₂- und N₂-naltigen Gasgemisch im Gegenstrom in Wasser oder einer verdünnten wässerigen Harnstoff- oder Ammoniak- und Kohlendioxidiösung absorbiert und

   Die Erfindung betrifft eine verbesserte Durchführung einer in eine Ammoniaksynthese eingegliederten Harnstoff herstellung.

   C a s a 1 e hat bereits 1924 ein Verfahren beschrieben, welches darin bestand, daß das aus der Ammoniaksynthese austretende Gasgemisch — das zu etwa 20 Vol.-°/o aus NH₃ und im übrigen aus nicht umgesetztem H₂ und N₂ besteht — unter den vorliegenden Temperatur- und Druckbedingungen unter Bildung der Harnstoffsyntheselösung zusammen mit Kohlendioxid in eine Harnstoffsynthesevorrichtung geleitet wird, worauf das zurückgebliebene Gasgemisch, nach Zusatz einer frischen Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff wieder der Ammoniaksynthese zugeht.

   Mit dem Verfahren ist der Nachteil verbunden, daß in der Harnstoffsynthesevorrichtung ein großes Volumen an Inertgasen anwesend sein muß, was je Tonne Fertigprodukt ein großes Vorrichtungsvolumen bedingt, während zugleich zur Erhaltung einer ausreichend hohen Reaktionstemperatur — was wiederum mit dem Partialdruck der Reaktionskomponenten NH₃ und CO₂ des in die Synthesezone einströmenden Gasgemisches zusammenhängt — ein hoher totaler Synthesedruck erforderlich ist.

   Gründen ist die Durchführung des Ammoniakherstellung kann - wie anderweitig bere.ts erwähnt worden ist - für die Harnstoffsynthese ein kohlendioxidhaltiges Stickstoff/Wasserstoff-Gemisch benutzt werden, und zwar derart, daß zuerst das Kohlendioxid in der Harnstoffsynthese abgetreten wird, worauf die aus der Harnstoffsynthese abzuführenden Gase in die Ammoniaksynthese eintreten. Em solches Verfahren zeigt schematisch Fig.
2. 2. D.e in Fij;. benutzten Buchstaben und Ziffern werden fur die entsprechenden Teile auch in F i g. 2 gebraucht Gemäß dem in Fig.2 dargestellten Verfahren wird Leitung 13 Synthesegas^ ζ. B. jjine durch

   über die Leitung 13 Synthesegas z. B eine d

   * — c- . . ... _n . ι i_mcpt-/iing von Methan gebildetes Gemisch aus H₂, N₂

   und Kohlendioxidiösung absorbiert und anschließend U™e£ung von Me g „ _{auf heM}.

   die so erhaltene Ammoniaklösung in die Hamstofftyn- und^CO₂ nut HUte _{über die Leitung 14}

   thesevorrichtung leitet. Mit dem Verfahren ist theore- drud^J^cht ™ _{und Leitu 15 in die} Harnstoffsyn-Si^aSa^^ ÄÄ, Λ eingebracht, wo das im Gasstrom