DE1907025B2

DE1907025B2 - Verfahren zur herstellung von harnstoff in verbindung mit einem verfahren zur herstellung von ammoniak

Info

Publication number: DE1907025B2
Application number: DE19691907025
Authority: DE
Inventors: Akio; Matumoto Genya; Niihama Yamagishi (Japan)
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1968-02-12
Filing date: 1969-02-12
Publication date: 1973-07-26
Also published as: JPS4832091B1; DE1907025C3; US3666807A; GB1253724A; DE1907025A1

Description

ίο Aus den japanischen Patentveröffentlichungen 3 291/67 und 12 245/67, sowie den USA.-Patentschriften 3 303 215 und 3 349126 sind Verfahren zur Herstellung von Harnstoff in Verbindung mit Verfahren zur Herstellung von Ammoniak bekannt, wobei ein rohes Ammoniaksynthesegas, das Kohlendioxid enthält, mit einem flüssigen Absorptionsmittel, das Ammoniak enthält, unter dem zur Harnstoffsynthese erforderlichen Druck behandelt und der gesamte Kohlendioxidanteil absorbiert wird

a« und wobei das kohlendioxidhaltige flüssige Absorptionsmittel unter Temperatur- und Dmckbedingungen gehalten wird, die für die Harnstoffsynthese erforderlich sind, wonach aus dem kohlendioxidfreien abgetrennten Ammoniaksynthesegas eine Ammoniaksynthese durchgeführt wird und das hergestellte Ammoniak wiederum zur Harnstoffherstellung verwendet wird.

Gemäß diesen Verfahren kann das im rohen Ammoniaksynthesegas enthaltene Kohlendioxid entfernt und gleichzeitig die Harnstoffsynthese durchgeführt werden und damit die Verfahrensführung vereinfacht und der Wirkungsgrad der Verfahren verbessert werden. Bei den bekannten Verfahren wird jedoch die Ammoniaksynthese aus dem abgetrennten kohlendioxidfreien Ammoniaksynthesegas in an sich bekannter Weise durchgeführt. Bei Verfahren zur Synthese von Ammoniak wird gewöhnlich das Abgas aus einer Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak mit Wasser oder einem Ammoniakkühler bis zur Verflüssigung des Ammoniaks gekühlt und das flüssige Ammoniak isoliert, während das nicht umgesetzte Ammoniaksynthesegas in die Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak zurückgeführt wird. Durch das Kühlen des Abgases geht jedoch viel Wärme verloren und der Kostenaufwand für die Kühlung ist erheblich.

Andererseits wurde bereits versucht, das Ammoniak in Wasser zu absorbieren. Zwar ist dieses Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Ammoniaklösungen brauchbar, aber nicht für die Herstellung von freiem Ammoniak.

Es wurde gefunden, daß es bei der Verbindung eines Verfahrens zur Herstellung von Harnstoff mit einem Herstellungsverfahren von Ammoniak, wobei für die Harnstoffsynthese ein rohes Ammoniaksynthesegas, das Kohlendioxid enthält, verwendet wird, nicht unbedingt erforderlich ist. Ammoniak in isolierter flüssiger oder gasförmiger Form herzustellen, sondern daß es möglich ist. beide Verfahren so 711 kombinieren, daß das Ammoniak unmittelbar aus dem Kreislaufgas aus der Ammoniaksynthese zur Verwendung für die Harnstoffsynthese entnommen werden kann.

Erfir.dungsgemäß wird das Verfahren zur Herstellung von Harnstoff in Verbindung mit einem Verfahren zur Herstellung von Ammoniak derart geführt, daß die Notwendigkeit entfällt, das Kreislaufgas aus der Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak zur Ammoniakcewinnunc zu kühlen, wodurch nicht nur

der Wärmeverlust durch das Kühlen vermieden wird, sondern auch die sonst erforderlichen Kühlvorrichtungen entfallen können. Überdies wird durch die Verbindung des Herstellungsverfahrens von Harnstoff mit dem Herstellungsverfahren von Ammoniak die Harnstoffsynthese vereinfacht und der Wirkungsgrad des Verfahrens verbessert.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff durch Umsetzung von Ammoniak mit Kohlendioxid bei Temperaturen von 160 bis 230 ⁰C und Drücken von 120 bis 400 kg/cm², in Verbindung mit einem Verfahren zur Herstellung von Ammoniak durch Umsetzung von Wasserstoff und Stickstoff bei Temperaturen von 200 bis 600 ^:C und Drücken von 100 bis 500 kg/cm², wobei man ein rohes, kohlendioxidhaltiges Gasgemisch zur Ammoniaksynthese gegebenenfalls zusammen mit dem Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden sogenannten Abstreifgas aus der Harnstoffsynthese und -aufbereitung mit einem flüssigen Absorptionsmittel in einer Kohlendioxidabsorptionszone vereinigt, und das das gesamte Kohlendioxid sowie Ammoniak enthaltende flüssige Absorptionsmittel aus der der Harnstoffsynthesevorrichtung zuführt, das dadurch gekennzeichnet ist. daß man

a) das ammoniakhaltige Kreislaufgas aus der Amni^niaksynthesevorrichtung, gegebenenfalls zusammen mit einem aus der Kohlendioxidabsorptionszone abgetrennten ammoniakhaltigen Wasserstoff-Stickstoff-Gasgemisch, in einer Absorptionszone mit einem Ammoniak absorbierenden flüssigen Lösungsmitte! zusammenbringt,

b) das so erhaltene, flüssige, ammoniakhaltige Absorptionsmittel in die Kohlendioxidabsorptionsrone einleitet.

c) das aus der nach Zufuhr des flüssigen Absorptionsmittels der Kohlendioxidabsorptionszone erfolgten Harnstoffherstellung zurückgewonnene Ammoniak und Kohlendioxid in die Ammoniakabsorptionszone oder — in bekannter Weise — in die Kohlendiovidabsorptionszone oder die Harnstoffsynthesevonichtung einleitet.

d) ein Stickstoff, Wasserstoff und gegebenenfalls Ammoniak enthaltendes Gasgemisch das aus der Kohlendioxidabsorptionszone abgetrennt worden ist, in die Ammoniakabsorptionszone oder unmittelbar in die Ammoniaksynthesevorrichtung einleitet und

e) ein Stickstoff und Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch, das aus der Ammoniakabsorptionszone abgetrennt worden ist. in die Ammoniaksynthesevorrichtung einleitet.

Die Reinigung der aus der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff erhaltenen Lösung kann durch Abstreifen der Lösung mit einem Teil der Gaskomponente der Stufe (e). die ein Ammoniaksynthesegas darstellt und im wesentlichen aus Wasserstoff und Stickstoff besteht, durchgeführt werden. In der Stufe (/)) wird eine Gaskomponente aus dem Reinigungsverfahren, die nicht umgesetztes Ammoniak, nicht umgesetztes Kohlendioxid und Ammoniaksynthesegas enthält, in die Absorptionszone für Kohlendioxid eingeleitet, und der aus der Stufe («) verbliebene Rest dieser Gaskomponente in der Stufe (c) in die Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak eingeführt. Das Abstreifen der Harnstofflösung kann bei einem Druck erfolgen, der dem Druck in der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff entspricht, bis zu einem 50 kg/cm² niedriger liegenden Druck. Die Ammoniakabsorptionszone der Stufe (a) sowie die Kohlendioxidabsorptionszone der Stufe (b) können ebenfalls bei einem Druck entsprechend dem Daick in der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff bis zu 50 kg/cm^s unter diesem Druck betrieben werden.

Das ammoniakhaltige Kreislaufgas ist beim erfindungsgemäßen Verfahren das Abgas aus der Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak. Üblicherweise wurde bisher dieses Gas zur Abtrennung von flüssiin gern Ammoniak gekühlt. Erfindungsgemäß wird das Ammoniak jedoch gasförmig in die Ammoniakabsorptionszone eingeleitet und dadurch das für die Harnstoffherstellung benötigte Ammoniak in das flüssige Absorptionsmittel überführt. Somit entfällt nicht nur die Notwendigkeit einer Kühlung durch z. B. einen Ammoniakkühler sowie die Verwendung entsprechender Kühlvorrichtungen, sondere es kann auch der beim Kühlen auftretende Wärmeverlust erheblich vermindert werden. Außer-2n dem ist das vollständige Auffangen von Ammoniak durch Verflüssigen unter Kühlen nicht möglich, da der Verflüssigung durch den Partialdruck des Ammoniaks eine"Grenze gesetzt ist. während erfindungsgemäß durch die Verwendung eines flüssigen Absoiptionsmittels nicht nur das Ammoniak im Kreislaufgas durch Einhalten bestimmter Bedingungen vollständig gewonnen wird, sondern auch die Umsätze bei der Ammoniaksynthese erhöht werden können.

Das Kreislaufgas ist ein ammoniakhaltiges Ammoniaksvnthesegas. das neben Ammoniak Wasserstoff. Stickstoff und etwas Inertgas enthält. Die Gaskomponente, die aus der Kohlendioxidabsorptionszone abgetrennt und in die Ammoniakabsorptionszone oder Γη die Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak eingeleitet wird, ist ein Ammoniaksynthesegas. das hauptsächlich aus Wasserstoff und Stickstoff besteht und' im wesentlichen kein Kohlendioxid enthält, jedoch einige Prozent Ammoniak enthalten kann. Auch die Gaskomponente, die aus der Ammoniakabsorptionszone abgetrennt wird, ist ein Ammoniaksynthesegas. das hauptsächlich aus Wasserstoff und Stickstoff besteht und fast kein Ammoniak und überhaupt kein Kohlendioxid enthält. Das Gas. das in die Ammoniaksynthese eingeführt wird. wird, gegebenenfalls nach einer Abtrennung von Ammoniak, in die Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak eingeleitet, wobei ein Teil des Wasserstoffs und des Stickstoffs zu \mmoniak umgesetzt wird, wonach das abgeblasene ammoniakhaltige Kreislaufgas erneui in die Ammoniakabsorptionszone eingeleitet wird.

Die Ammoniakabsorptionszone besteht gewöhnlich aus einer Füllkörperkolonne, einem Rieselturm, einer Bodenkolonne oder einer Wirrichtung, wie sie allgemein zur Destillation, zum Abstreifen oder zur Absorption verwendet wird. Hauptzweck dieser Absorptionszone ist die Absorption der im Gas enthaltenen Amn.oniakmenge. Als flüssiges Absorptionsmittel kann Wasser, eine wäßrige Harnstofflosung. eine wäßrige Ammoniumcarbamatlösung. eine wäßrige Ammoniaklösung oder eine wäßrige Harnstoffsyntheseproduktlösung verwendet werden. Das flüssige Absorptionsmittel "absorbiert einen wesentlichen Teil oder die Gesamtmenge des im eingeleiteten Gas enthaltenen Ammoniaks.

6₅ Die Kohlendioxidabsorptionszone besteht ebenso wie die Ammoniakabsorptionszone z. B. aus einer Fülikörpcrkolonne. einem Riesclturm oder einer Bodenkolonne. Ihre Hauptaufgabe besteht in der Ab-

sorption des im Gas enthaltenen Kohlendioxids und gleichzeitig in der Ammoniakabsorption. Außerdem kann diese Absorptionszone gegebenenfalls mit einem Wärmeaustauscher versehen sein.

Der Wärmeaustauscher dient zur Abfuhr der Wärme, die bei der Ammoniakabsorption und/oder bei der Bildung von Ammoniumcarbamat in der Kohlendioxidabsorptionszone entsteht. Insbesondere kann durch die Möglichkeit, diese Absorptionszone

in einer Absorptionsflüssigkeit absorbiert und die Absorptionsflüssigkeit anschließend unter Druck zurückgepumpt wird, oder durch Abstreifen z. B. mit Kohlendioxid oder Ammoniak. In diesem Fall wer-5 den in Abhängigkeit von dem Aufarbeitungsverfahren neben Ammoniak und Kohlendioxid auch Harnstoff. Wasser und Absorptionsflüssigkeit abgezogen.

Wird die Lösung aus der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff mit dem Ammoniaksynthesegas abge-

einer Vorrichtung bei Temperaturen von 160 bis 230 C und Drucken von 120 bis 400 kg/cm^ä durchgeführt.

Die Ammoniaksynthese wird ebenfalls in bekannter Weise in einer Vorrichtung bei Temperaturen von 200 bis 600 C und Drucken von 100 bis 500 kii/cmdurchgeführt.

Durch die Anwendung annähernd gleicher Drucke

bei einer Temperatur von 130 bis 180 C zu be- >o streift, so enthalten die abgestreiften Gaskomponentreiben, die entwickelte Wärme mit Hilfe eines Boilers ten Ammoniaksynthesegas, insbesondere Wasserstoff als Dampf gewonnen werden. Das in die Kohlen- und Stickstoff, Das Gasgemisch kann als solches undioxidabsorptionszone eingeleitete flüssige Absorp- mittelbar in die Kohlendioxidabsorptionszone eingetionsmittel enthält das aus der Ammoniakabsorp- leitet werden. Da dieses Aufarbeitungsverfahren tionszone abgezogene Ammoniak. Das eingeleitete 15 überaus einfach ist, kann es vorteilhaft mit dem rohe Ammoniaksynthesegas, das Kohlendioxid ent- erfindungsgemäßen Verfahren verbunden werden, hält, stammt aus der CO-Konvertierung und wird Das aus der Kohlendioxidabsorptionszone abge-

z. B. aus einem Kohlenwasserstoff in art sich bekann- trennte Gas wird anschließend in die Ammoniakabter Weise hergestellt. Es enthält als Hauptbestandteile sorptionszone oder in die Vorrichtung zur Synthese Wasserstoff. Stickstoff und Kohlendioxid. Das Ver- 20 von Ammoniak eingeleitet.

hältnis von Wasserstoff zu Stickstoff wird in diesem Die Harnstoffsynthese wird in bekannter Weise in

Gas in an sich bekannter Weise auf etwa 3 : 1 eingestellt. Für die Harnstoffsynthese liegt die Kohlendioxidmenge vorzugsweise niedriger als die äquivalente, aus Wasserstoff und Stickstoff synthetisierbare 25
Ammoniakmenge. Ist daher überschüssiges Kohlendioxid im Gas vorhanden, so muß ein Teil davon in
bekannter Weise entfernt werden. Liegt dagegen bei
der Harnstoffsynthese Ammoniak in einem zu großen Überschuß gegenüber der für Kohlendioxid 30 in den Vorrichtungen zur Synthese von Harnstoii stöchiometrisch erforderlichen Menge vor, so kann bzw. Ammoniak ist es möglich, den Arbeitsaufwand das überschüssige Ammoniak in einem Ammoniak- für das Fördern der Flüssigkeiten durch die verabscheider abgetrennt werden. schiedenen Anlagen erheblich zu vermindern. 1ns-

Die in der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff besondere wird beim Abstreifen der Lösung aus der eingespeiste Lösung besteht aus Harnstoff, Wasser, 35 Vorrichtung zur Synthese \on Harnstoff mit Am-Ammoniak und Kohlendioxid, wobei das Kohlen- moniaksynthesegas unter dem gleichen Druck U;c dioxid im wesentlichen in Form von Ammonium- dem Druck, der bei der Harnstoffsynthese verwendet carbamat vorliegt. Im allgemeinen liegt in der Pro- wurde, der Kostenaufwand für die Förderung der duktlösung überschüssiges Ammoniak zusammen mit Flüssigkeiten vermindert und die Wärmeausnutzun;: Harnstoff, Wasser und Ammoniumcarbamat vor, weil 40 verbessert. Außerdem wird beim Arbeiten unter dem Ammoniak in die Vorrichtung 7ur Synthese von Harn- gleichen Druck das Auftreten von Schaden an den stoff in größerer Menge eingespeist wird, als die äqui- Pumpen, z. B. der Ammoniumcarbamatpumpe. und valente Menge Kohlendioxid. Erfindungsgemäß ist es den Kompressoren vermindert, möglich, die nicht umgesetzten Verbindungen Am- Erfindungsgemäß ist es nicht erforderlich, getrennte

moniak und Kohlendioxid oder Ammoniak und Am- 45 Absorptionszonen für Ammoniak und Kohlendioxid moniumcarbamat zurückzugewinnen und erneut ein- vorzusehen, vielmehr können diese beiden Zonen in zusetzen. einer integrierten Absorptionsvorrichtung zusammen-

Das Ammoniak und das Kohlendioxid, die aus der gefaßt werden. Hierbei stellt der Teil, in dem haup;-Harnstoffherstellung und -reinigung gewonnen und sächlich Ammoniak absorbiert wird, die Ammoniak in die Ammoniakabsorptionszone, in die Kohlen- 5° absorptionszone dar. und der Teil, in dem hauptsächdioxidabsorptionszone oder in die Vorrichtung zur lieh Kohlendioxid absorbiert wird, stellt die Kohlen-Synthese von Harnstoff eingeleitet werden, stammen dioxidabsorptionszone dar. Bei einem nach ύ^τί als nicht umgesetzte Verbindungen aus der aus der Gegenstromprinzip arbeitenden Absorptionsturm für Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff abgezogenen Gase und Flüssigkeiten, der in diesem Fall gewöhn-Lösung und werden in gasförmiger, flüssiger oder 55 lieh verwendet winL ist der untere Turmabschnitt die fester Form aus der Vorrichtung znr Synthese von Kohlendioxidabsorptionszone und der obere Ab-Hamstoff durch ein an sich bekanntes Reinigungs- schnitt die Ammoniakabsorptionszone, verfahren isoliert. In flüssiger oder fester Form liegen Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens

sie als Ammoniak-Ammoniumcarbamatgemischc vor der Erfindung wird nachstehend anhand des Fließ- und werden in dieser Form gegebenenfalls eingesetzt. 60 Schemas erläutert. Hierbei wird die Aufarbeituns der In die Ammoniakabsorptionszone werden be\ orzugt Lösung aus der Vorrichtung zur Synthese von Harndie nicht umgesetzten Verbindungen eingeleitet, die "

als Hauptkomponente Ammoniak enthalten.

Im allgemeinen erfolgt die Aufarbeitung der Lo-

stoff durch Abstreifen mit Ammoniaksynthesegas vorgenommen. Es können jedoch auch andere Aufarbeitungsverfahren angewendet werden.

sung aus der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff 65 Das rohe Ammoniaksynthesegas, aas Kohlenentweder unter Druckverminderung in zwei oder drei dioxid enthält und aus der CO-Konvertierunssanlage Stufen, wobei Ammoniak und Kohlendioxid als
Dampfphase abgetrennt werden und die Dampfphase

kommt, wird durch eine Leitung 1 in das Verfahren eingespeist und nach dem Verdichten auf den zur

Harnstoffsynthese erforderlichen Druck von 120 bis 400 kg/cm² mit Hilfe eines Kompressors 2 durch die Leitung 3 in die Kohlendioxidabsorptionszone 4 eingeleitet. Das Abgas aus dem Abstreifturm 25, das aus der Herstellung und Aufarbeitung des Harnstoffs kommt und hauptsächlich aus Wasserstoff, Stickstoff, Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser besteht, wird durch die Leitung 5 ebenfalls in die Kohlendioxidabsorptionszone geleitet. Durch die Leitung 6 wird das flüssige, ammoniakhaltige Absorptionsmittel aus der Ammoniakabsorptionszone 7 in die Kohlendioxidabsorptionszone eingeleitet. In dieser Zone 4 erfolgt die Absorption im wesentlichen des gesamten Kohlendioxids aus den Leitungen 3 und 5, und ein Teil oder die Gesamtmenge des Ammoniaks und des Wassers, die aus der Leitung 5 zugeführt werden, wird in das flüssige Absorptionsmittel überführt. Nach der Absorption wird die Absorptionsflüssigkeit durch die Leitung 8 in die Vorrichtung zur Synthese νοη Harnstoff 9 eingeleitet, die auf annähernd dem gleichen Druck gehalten wird wie der Druck in der Absorptionszone beträgt. Die Vorrichtung 9 wird auf der für die Harnstoff synthese notwendigen Temperatur von 160 bis 230 C gehalten und Harnstoff erzeugt. Die Lösung aus der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff wird durch die Leitung 10 in den Abstreifturm 25 eingeleitet. Die Temperatur in der Kohlendioxidabsorptionszone wird auf 130 bis ISO C gehalten und die dort erzeugte Wärme mit Hilfe eines Boilers (nicht dargestellt) abgeführt und in Form von Dampf zurückgewonnen.

Die aus der Kohlendioxidabsorptionszone abgetrennte Gaskomponente stellt ein Ammoniaksynthesegas dar. das gegebenenfalls Ammoniak enthält. Sie wird durch die Leitung 13 in eine Ammoniakabsorptionszone 7 zusammen mit dem ammoniakhaltigen Ammoniaksynthesegas (Kreislaufgas) aus der Leitung 12 eingeleitet. In die Ammoniakabsorptionszone, die auf annähernd dem gleichen Druck wie die Kohlendioxidabsorptionszone gehalten wird, wird durch die Leitung 14 das flüssige Absorptionsmittel eingeleitet, das den größten Teifoder die Gesamtmenge des Ammoniaks" aus dem Gasstrom der Leitung 13 absorbiert. Die Temperatur der Ammoniakabsorptionszonc 7 schwankt je nach der An des verwendeten flüssigen Absorptionsmittels, beträgt jedoch im allgemeinen 20 bis 100 C. Nach der Absorption wird die Absorptionsflüssigkeit durch die Leitung 6 abgezogen und in die Kohlendioxidabsorptionszone 4 eingespeist. Das abgetrennte Ammoniaksynthesegas, das •icht immer Ammoniak enthalten muß. aber praktisch kein Kohlendioxid enthält wird durch die Leitung 23 abgezogen und ein Teil davon durch die Leitung 15 In die Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak eingespeist, während der Rest durch die Leitung 24 in den Abstreifturm 25 eingeleitet wird. Wird die Ammoniaksynthese bei einem anderen Druck als die Harnstoffsynthese durchgeführt so wird der Gasdruck in der Leitung 15 nach Bedarf erhöht oder vermindert. Nachdem gegebenenfalls aus dem Gas der Leitung 15 Ammoniak entfernt wurde, wird das Gas über die Leitung 16 in die Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak 17 eingespeist, in dem Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff hergestellt wird. Das Abgas wird über eine Leitung 18 nach einer Erhöhung oder Verminderung des Drucks, sofern dies erforderlich ist in die Ammoniakabsorptionszone zurückgeführt gewöhnlich über die Leitungen 12 und

13. Ist die Ammoniakmenge, die aus der Einspeisung von Wasserstoff und Stickstoff aus der Leitung 1 erzeugt wird, gegenüber dem Kohlendioxidgehalt in der Leitung 1 unter Berücksichtigung der stöchiomefrischen Verhältnisse bei der Harnstoffsynthese zu hoch, so muß die überschüssige Ammoniakmenge aus dem System entfernt werden. Dies erfolgt, indem die entsprechende Gasmenge durch die Leitung 19 abgezogen und in einem Ammoniakabscheider 20 aufgetrennt wird, wobei das Ammoniak durch die Leitung 21 abgezogen wird, während das ammoniakfreie Ammoniaksynthesegas durch die Leitung 22 in die Leitung 15 zurückgeführt wird. Die Lösung aus der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff wird durch die Leitung 10 abgezogen und in den Abstreifturm 25 geleitet, wo sie unter annähernd dem gleichen Druck abgestreift wird, wie der Druck in der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff beträgt, während gleichzeitig das Ammoniaksynthesegas durch die Leitung

ao 24 eingespeist wird. Die Hauptmenge oder die Gesamtmenge des Ammoniaks und des Kohlendioxids, die in der Lösung aus der Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff nicht umgesetzt enthalten sind, und eine kleine Wassermenge werden in die Dampfphase überführt und über die Leitung 5 in die Kohlendioxidabsorptionszone 5 eingespeist, während die wäßrige Harnstofflösung, die fast kein Ammoniak und Kohlendioxid mehr enthält, über die Leitung 26 abgezogen wird.

Die Erfindung wird durch das Beispiel näher erläutert.

Beispiel

Ein Gasgemisch aus 60 Volumprozent Wasserstoff. 20 Volumprozent Stickstoff und 20 Volumprozent Kohlenoxid wird durch die Leitung 1 in einer Menge von 1735 Mol Stunde eingeleitet und mit Hilfe des Kompressors 2 auf 220 kg/cm'² verdichtet und anschließend durch die Leitung 3 in eine als Kohlendioxidabsorptionszone arbeitende Füllkörperkolonne 4 eingespeist. Gleichzeitig wird in die Kolonne durch die Leitung 5 ein Ausgangsgas aus dem Abstreifturm 25 in einer Menge von 3405 Mol/Stunde eingeleitet, das aus 31.1 Volumprozent Wasserstoff, 10,4 Volumprozent Stickstoff. 50.2 VolumpHueni Ammoniak. 6.6 Volumprozent Kohlendioxid und 1.7 Volumprozent Wasser besteht, und Ammoniak. Kohlendioxid und Wasser bei einer Temperatur von 140 C am Boden des Absorptionsturms in der Absorptionsflüssigkeit absorbiert, die aus der Leitung 6 der Ammoniakabsorptionszone 7 kommt.

Die nach der Absorption gewonnene Flüssigkeitsmenge beträgt 75.2 kg/Stunde und besteht aus 54,4 Gewichtsprozent Ammoniak. 33.4 Gewichtsprozent Kohlendioxid, 4.8 Gewichtsprozent Harnstoff und 7.4 Gewichtsprozent Wasser. Die Flüssigkeit wird durch die Leitung 8 abgezogen und in die Vorrichtung zur Synthese von Harnstoff 9 eingespeist. In der Vorrichtung 9. die bei einer Temperatur von 180 ⁰C und einem Druck von 200 kg/cm² betrieben wird, wird Harnstoff hergestellt. Die aus der Vorrichtung 9 abgezogene Lösung aus 38,7 Gewichtsprozent Ammoniak. 13.1 Gewichtsprozent Kohlendioxid. 32.5 Gewichtsprozent Harnstoff und 15,7 Gewichtsprozent

Wasser wird durch die Leitung 10 in den Abstreifturm 25 eingespeist Durch die Leitung 24 wird in einer Menge von 1413 Mol/Stunde das Abgas aus der Ammoniakabsorptionszone, das aus 75 Volumpro-

309530/530

9 10

zent Wasserstoff und 25 Volumprozent Stickstoff und einem Druck von 220 kg/cm² Ammoniak absor- -_t.

besteht, in den Abstreifturm 25 eingeleitet und das in biert. Die nach der Absorption erhaltene Absorp- J

der Lösung aus der Vorrichtung 9 enthaltene Ammo- tionsflüssigkeit wird durch die Leitung 6 in den |

niak und Kohlendioxid bei einem Druck von 190 kg/ Kohlendioxidabsorptionsturm 4 eingeleitet. Das abge- |

cm² und einer Temperatur von 180 ⁰C am Kopf und 5 trennte Ammoniaksynthesegas, das aus 75 Volum- t

120 ⁰C am Boden des Abstreifer abgestreift. Aus der prozent Wasserstoff und 25 Volumprozent Stick- f

Leitung 26 am Boden des Abstreifturms werden stoff besteht, wird durch die Leitung 23 abgezogen \

35,2 kg der wäßrigen Harnstofflösung mit einem Ge- und ein Teil des Gasgemisches zum Abstreifturm 25 f

halt von 69,4 Gewichtsprozent Harnstoff und 30,6 zurückgeführt, während der Rest durch die Leitung I

Gewichtsprozent Wasser abgezogen. io 15 in einer Menge von 5326 Mol/Stunde in die Vor- |

Das Abgas aus der Kohlendioxidabsorptionszone 4 richtung zur Synthese von Ammoniak eingespeist (

wird über die Leitung 11 zusammen mit dem Kreis- wird. Das Gas wird hierbei durch die Leitung 16 in !

laufgas aus der Vorrichtung zur Synthese von Ammo- die Vorrichtung 17 eingespeist und die Ammoniak-

niak aus der Leitung 12 durch die Leitung 13 in den synthese bei einem Druck von 220 kg/cm^s durch-

Ammoniakabsorptionsturm 7 (Füllkörperkolonne) 15 geführt. Anschließend wird das Kreislaufgas aus der

eingespeist. In den Absorptionsturm 7 wird als Ab- Vorrichtung 17, das aus 63,8 Volumprozent Was- j

Sorptionsflüssigkeit durch die Leitung 14 in einer serstoff, 21,2 Volumprozent Stickstoff und 15,0

Menge von 8,1 kg/Stunde eine wäßrige Harnstoff- Volumprozent Ammoniak besteht, durch die Lei- j

lösung aus 44,4 Gewichtsprozent Harnstoff und 55,6 tung 18 in einer Menge von 4634 Mol/Stonde ab- j

Gewichtsprozent Wasser eingespeist und bei einer ao gezogen und durch die Leitungen 12 und 13 in die j

Kopftemperatur des Absorptionsturms von 30 ⁰C Ammoniakabsorptionszone 7 eingespeist. 1

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patenansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Harnstoff durch Umsetzung von Ammoniak mit Kohlendioxid bei Temperaturen von 160 bis 230 ⁰C und Drücken von 120 bis 400 kg/cm² in Verbindung mit einem Verfahren zur Herstellung von Ammoniak durch Umsetzung von Wasserstoff und Stickstoff bei Temperaturen von 200 bis 600 ^CC und Drücken von 100 bis 500 kg/cm², wobei man ein rohes, kohlendioxidhaltiges Gasgemisch zur Ammoniaksynthese, gegebenenfalls zusammen mit dem Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden, sogenannten Abstreifgas aus der Harnstoffsynthese- und -aufbereitung mit einetr flüssigen Absorptionsmittel in einer Kohlendioxidabsorptionszone vereinigt und das das gesamte Kohlendioxid sowie Ammoniak enthaltende, flüssige Absorptionsmittel aus der der Hamstoffsynthesevorrichtung vorgeschalteten Absorptionsstufe der Harnstoffsynthesevorrichtung zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) das ammoniakhaltige Kreislaufgas aus der Ammoniaksynthesevorrichtung. gegebenenfalls zusammen mit einem aus der Kohlendioxidabsorptionszone abgetrennten ammoniakhaltigen Wasserstoff-Stickstoff-Gasgemisch, in einer Absorptionszone mit einem Ammoniak absorbierenden flüssigen Lösungsmittel zusammenbringt.

b) das so erhaltene, flüssige, ammoniakhaltige Absorptionsmittel in die Kohlendioxidabsorptionszone einleitet,

c) das aus der nach Zufuhr des flüssigen Arsorptionsmittels der Kohlendioxidabsorptionszone erfolgten Harnstoffherstellung zurückgewonnene Ammoniak und Kohlendioxid in die Ammoniakabsorptionszone oder — in bekannter Weise — in die Kohlendioxidabsorptionszone oder die Harnstoff synthesevorrichtung einleitet.

d) ein Stickstoff, Wasserstoff und gegebenenfalls Ammoniak enthaltendes Gasgemisch, das aus der Kohlendioxidabsorptionszone abgetrennt worden ist. in die Ammoniakabsorptionszone oder unmittelbar in die Ammoniaksynthesevorrichtung einleitet und

e) ein Stickstoff und Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch, das aus der Ammoniakabsorptionszone abgetrennt worden ist, in die Ammoniaksynthesevorrichtung einleitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Harnstoffherstellung erhaltene Lösung aus der HarnstofFsynthesevorrichtung mit einem Teil des aus der Ammoniakabsorptionszone abgetrennten Gasgemisches abstreift und das erhaltene Abstreifgas in die Kohlendioxidabsorptionszone einleite! und das aus der Kohlendioxidabsorptionszone abgezogene Gasgemisch in die Ammoniakabsorptionszone oder unmittelbar in die Ammoniaksynt lesevorrichtung einleitet, während man einen Teil des aus der Ammoniakabsorptionszone abgezogenen Gasgemisches erneut zum Abstreifen der Lösung aus der HarnstofTsynthesevorrieliUing verwendet und den Rest in die Ammoniaksynthesevorrichtung einleitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch eekennzeichnet. daß man die Absorptionszoncn für Kohlendioxid und Ammoniak unter einem Druck betreibt, der dem Druck in der Harnstoffsynthesevorrichtung und/oder Ammoniaksynthesevorrichtung entspricht oder bis zu 50 kg/cm² niedriger ist.