DE1907025B2 - Verfahren zur herstellung von harnstoff in verbindung mit einem verfahren zur herstellung von ammoniak - Google Patents
Verfahren zur herstellung von harnstoff in verbindung mit einem verfahren zur herstellung von ammoniakInfo
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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/cms 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/cmä 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-
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
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.
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/cms 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 (3)
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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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