DE1930645B - Verfahren zur Wiedergewinnung von Ammoniak - Google Patents

Description

Ammoniak als Beschickung für die Harnstoff- misch in eine zweite Kühlzone überführt, das dadurch

Synthesevorrichtung gewinnt. gekennzeichnet ist, daß man durch die zweite Zone in

2. Verfahi en nach Anspruch 1, dadurch gc 20 direktem Kentakt mit dem unkondensierten Gasgekennzeichnet, daß man in der zweiten Kühlzone misch flüssiges Ammoniak einer Temperatur von das flüssige Ammoniak und die nichtkondensier- - 34,4 bis +4,4⁰C leitet, nichtkondensiertes, hauptten Gase im Gegenstrom führt. sächlich inertes Gas aus der zweiten Zone freisetzt

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- und von beirten Zonen flüssiges Ammoniak als Bezeichnet, daß man das der zweiten Zone züge- 25 schickung für die Harnstoff-Synthesevorrichtung geführte flüssige Ammoniak darin im Kontakt mit winnt.

einem nach oben strömenden Strom des Gasgemi- Die Beschränkung des Wiedergewinnungssystems

sches nach unten leitet. auf im wesentlichen zwei Kühlzonen wird dadurch ge-

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch stattet, daß man eine zweite Stufe vorsieht, in welcher gekennzeichnet, daß man den Ammoniakgehalt 30 das Gas mit der flüssigen Ammoniakbeschickung für des hauptsächlich aus inertem Gas bestehenden die Harnstoffreaktion in Wärmeaustausch gebracht Gases, welches aus der zweiten Zone freigesetzt wird, und zwar bei Bedingungen, die so bemessen wird, unterhalb etwa 25 Volumprozent hält. sind, daß der Ammoniakgehalt des Inertgas-Abstro-

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch mes so niedrig ist, daß in der Regel keine weitere Abgekennzeichnet, daß man das von den Zonen ge- 35 trennung erforderlich ist. Ist dennoch eine weitere Abwonnene flüssige Ammoniak in dem gleichen Be- trennung angezeigt, dann kann sie relativ kostenspahälter zur Einführung in die Synthese\ orrichtung rend erfolgen, so daß die Aufwendungen für eine tosammelt. tale Ammoniak-Wiedergewinnung erkennbar niedriger als bei den herkömmlichen Verfahren sind.

40 Obgleich man in der zweiten Stufe mit auch indirek-

ter Wärmeaustauschkühlung arbeiten könnte, ist eine

weitgehende Wärmeübertragung von besonderer Wichtigkeit. Es wird daher ein direkter Kontakt zwi-

Harnstoff wird gewöhnlich aus Ammoniak und sehen dem Kühlmittel aus flüssigem Ammoniak und Kohlendioxid in Vorrichtungen hergestellt, die zur 45 dem Gemisch aus Ammoniak und inertem Gas vorge-Wiedergewinnung des nicht umgesetzten Ammoniaks sehen, und zwar durch Kondensation des gasförmigen im gasförmigen Abstrom verschiedene Systeme ver- Ammoniaks in der kalten, im Gegenstrom fließenden wenden. Der Abstrom besteht aus einem Gemisch aus Beschickung aus flüssigem Ammoniak.
Kohlendioxid und Ammoniak mit inerten Gasen, die Es kann somit, indem die Temperatur der Ammo-

in die Synthesevorrichtung zusammen mit der Be- 50 niakbeschickung niedrig gehalten wird, die Ammoschickung aus Kohlendioxid und Ammoniak als Ver- niak-Wiedergewinnung in der zweiten Stufe im Verunreinigungen gelangen. Dies ist typischerweise dort gleich zu der Kapazität herkömmlicher vergleichbarer der Fall, wo die Kohlendioxidquelle eine Vorrichtung Kühlstufen hoch sein. Das von beiden Kühlstufen ist, die mit der Herstellung von Ammoniak oder Was- wiedergewonnene Ammoniak wird als Ammoniakbeserstoff gekoppelt ist. 55 schickung für die Harnstoff-Synthesevorrichtung ge-

Die herkömmlichen Vorrichtungen zur Herstellung sammelt.

von Harnstoff besitzen zwecks Wiedergewinnung von Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung, die ein

Ammoniak einen Ammoniak-Kondensator sowie Fließschema einer Ausführungsform des erfindungseinen oder mehrere Austauscher vom Schalen- und gemäßen Verfahrens darstellt, näher erläutert werden. Rohrtyp. Aus diesen wird das Ammoniakkondensat 60 Darin soll die Reaktionsvorrichtung 19 eine der begewöhnlich unter einem Lagerungsdruck von 10,5 bis kannten Harnstoff-Synthesevorrichtungen bedeuten, 24,6 kg/cm² und bei Temperaturen von 12,8 bis denen bei 11 Ammoniak und Kohlendioxid zur Um-40,6⁰C gesammelt. Frisches Ammoniak wird einer setzung zu Harnstoff zugeführt und aus denen der gasderartigen Drucklagerung zugeführt, und die ver- förmige Abstrom, welcher zusammen mit inerten Gaeinigte Beschickung und das wiedergewonnene Am- 65 sen nicht umgesetztes Ammoniak und Kohlendioxid moniak werden in den Harnstoffreaktor gepumpt. enthält, durch die Leitung 12 für die weitere Behand-

Das mit relativ hoher Temperatur im Abstrom der lung abgenommen wird. Wie bereits zum Ausdruck Reaktionsvorrichtung enthaltene Inertgas, welches gebracht, können in das System als Verunreinigungen

rut der BeschickJing aus Kohlendioxid inerte Gase, wie Luft, Stickstoff, Argon, Methan, Kohlenmonoxid, eintreten.

Von der Reaktionsvorrichtung kann der Abstrom in jeden herkömmlichen Typ einer zur Abtrennung des Kohlendioxids und des Ammoniaks aus dem Reaktionsprodukt geeigneten Vorrichtung 13 geführt werden. Ein Teil des Ammoniaks, etwa 20 bis 25% des Ammoniakgehaltes des Gases, wird gesondert mit dem Kohlendioxid abgetrennt Das zurückbleibende Gemisch aus Ammoniak und inerten Gasen, welches gelegentlich noch geringe Mengen Kohlendioxid enthalten kann, wird durch die Leitung 14 in die Wiedergewinnungsvorrichtung, mit welcher sich die Erfindung hauptsächlich befaßt, überführt und erscheint im Diagramm innerhalb der durch die gestrichelte Linie angegebenen Fläche.

Das Gasgemisch aus der Leitung 14, welches typischerweise einen Druck von etwa 14,8 bis 21,1 kg/cm² und eine Temperatur von 43,3WsSl. 7°C aufweist und das ü,2 bis 1,0 Volumprozent Inertgase enthält, wird durch eine erste Kühlzone geleitet. Diese ist unter 15 angegeben und kann aus einem oder mehreren Austauschern vom Rohr- oder Schalentyp bestehen, denen bei ISA und 15B Wasser zu- und abgeführt wird. Sie können auch aus einer äquivalenten Einrichtung für indirekte Wärmeübertragung aus dem G as zu einem flüssigen Kühlmittel bestehen. Diese Kühlung in der ersten Stufe senkt die Gastemperatur auf z. B. etwa 32,2 bis 43,3⁰C. Bei diesen Temperaturen ist der Ammoniakgehalt des Gases zum Teil kondensiert und kann durch die Leitung 16 in ein Ammoniakreservoir 17 abgenommen werden.

Das unkondensierte Gas, welches die erste Kühlstufe durch die Leitung 18 verläßt und das etwa 10 bis 60 Volumprozent Inertgase enthält, tritt in die zweite Kühlstufe 19 ein. Darin wird das Gas durch Wärmeübertragung mit flüssigem Ammoniak, welches durch die Leitung 20 eingeführt wird, abgekühlt. Im allgemeinen wird der Gehalt des restlichen Ammoniaks in dem Abstrom der Leitung 21 aus dieser zweiten Stufe von der Beschickung mit flüssigem Ammoniak in der Weise bestimmt, daß bei entsprechenden Mengenverhältnissen und Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten bei niedrigerer Temperatur der Ammoniakbeschikkung der Ammoniakgehalt des nichtkondensierten Abstromes niedriger wird. Zur Erzielung einer höheren Wiedergewinnung sind am besten Ammoniaktemperaturen von -34,4 bis +4,4⁰C erforderlich.
Im Interesse einer optimalen Wänneübertragungs-

geschwindigkeit und kleineren und wirtschaftlicheren Einrichtungen ist in der zweiten Kühlstufe 20 eine Kolonne 22 vorgesehen, in welcher die Ammoniakbescbickung in Berührung mit dem aufwärts fließenden Gas von der Leitung 18 bei einem Druck, der dem

Kondensationsdruck in der ersten Stufe nahekommt, nach unten geleitet wird. Der Flüssigkeits-Gas-Kontakt kann durch zusätzliche Einrichtungen, wie Siebe, Bepackungen oder Sprüheinrichtungen, innerhalb der Kolonne verstärkt werden. Flüssiges Ammoniak mit Einschluß der Beschickung und von den Kondensaten gelangt von der Kolonne 22 in das Reservoir 17.

Wenn die Ammoniakbeschickung in der Leitung 20 eine niedere Temperatur aufweist, d.h. eine solche

von etwa - 26,1 bis - 34,4⁰C, dann kann der Ammoniakgehalt des Abstromes der Leitung 21 genügend niedrig, z. B. bei 3 bis 7°/o, liegen, so daß eine Weiterbehandlung nicht notwendig oder wirtschaftlich vertretbar ist. Somit kann das Gas seiner gewünschten Verwendung zugeführt werden. Sonst, z. B. wenn die Temperatur der Ammoniakbeschickung sich nach oben bis auf etwa 1,7°C erstreckt, kann der Ammoniakgehalt in dem Abstrom von etwa 25 bis 35 Volumprozent eine weitere Wiedergewinnung durch her-

kömmliche, in dem System 13 vorhandene Mittel vertretbar machen.

Die Beschickung und das Gesamtammoniakkondensat werden durch die Leitung 23 in den Reaktor 10 entsprechend dessen Erfordernissen eingespeist.

In der nachstehenden Tabelle ist ein spezifisches Beispiel der Verfahrensbedingungen aufgezeigt.

14

Nummer des Prozeßstromes im Fließschema I 18 I 21 ISA

ISB

2190,5	1929,2	261,3	0,99	79,56	79,56
4,5		4,5	4,5
7,6		7,6	7.6	79,56	79,56
2203,1	1929,2	273,8	13,6	32,2	38,3
50,0	41,9	41,9	-28,9	3,5	3,5
16,4	16,4	16,4	16,4	397,5	397,5
	15,81

Komponenten, Molkg/h

Ammoniak

Wasser

Luft

Inertstoffe

Gesamt-Molkg/h

Temperatur, ⁰C

Druck, kg/cm²

1/Sek

Ammoniakkondensator 15

Gesamte Außenrohrfläche (mit Ausnahme der Fläche in Rohrflächen): 2000 m².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 930 646 ι 2 . durch die. Amraoj)te3diQadeasato«ai strömt, trägt entPatentansprüche: sprechend hohe Gifiiehgewichfsmengen an ia mit sich, deren Abtrennung zusätzliche Maßnahmen,

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von Ammo- wie die Absorption des restlichen Ammoniaks in Wasniak aus dem Ammoniak enthaltenden gasfönni- 5 ser oder die Kondensation in zusätzlichen Austaugen Abstrom einer mit Ammoniak beschickten schern, erfordern. Die hohen Kosten, die der Wieder-Harnstoff-Synthesevorrichtung, bei welchem man gewinnuBgseinrichtung aufgelegt sind, verteuern den den Abstrom durch eine erste Kühlzone leitet, Betrieb und die Wartung in einem nicht tragbaren darin das Ammoniak teilweise kondensiert und Maße. Diese Nachteile werden durch die Erfindung hierauf das nichtkondensierte Gasgemisch in eine io beseitigt.

zweite Kühlzone überführt, dadurch ge- Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren

kennzeichnet, daß man durch die zweite zur Wiedergewinnung von Ammoniak aus dem Am-

Zone in direktem Kontakt mit dem unkondensier- moniak enthaltenden gasförmigen Abstrom einer mit

ten Gasgemisch flüssiges Ammoniak einer Tem- Ammoniak beschickten Harnstoff-Synthesevorrich-

peratur von —34,4 bis +4,4⁰C leitet, nichtkon- 15 lung, bei welchem man den Abstrom durch erae erste

densiertes, hauptsächlich inertes Gas aus der zwei- Kühlzone leitet, darin das Ammoniak teilweise kon-

ten Zone freisetzt und von beiden Zonen flüssiges densiert und hierauf das nichtkondensierte Gasge-