DE2049891B2 - Verfahren zur Verbesserung der Ammoniumcarbamat-Zersetzung bei der Herstellung von Harnstoff - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Ammoniumcarbamat-Zersetzung bei der Herstellung von HarnstoffInfo
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Description
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Ejektor erfolgt.
Zersetzer zu
erhebliche Wärmeb
werden muß. Darüberhinaus ist bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren die Kondensation von Ammoniak, welches in dem Synthesegefäß hergestellt wurde,
nicht notwendig und die Abtrennung des Kohlendioxids von dem für die Ammoniak-Synthese zu verwendenden
Wasserstoff und Stickstoff wird relativ einfach nach der Erhöhung des Gasdrucks auf den
Ammoniak-Synthesedruck vorgekommen. Darüberhinaus erreicht man durch das Einleiten des aus der
Ammoniak-Synthese kommenden Gasstroms in die Ammoniumcarbainat-Lösung, daß die gasförmigen
aus der Ammoniak-Synthese herführenden Bestandteile ohne Kühlung mit den flüssigen Anteilen aus
der Harnstoff-Synthese, welche nicht in Harnstoff umgewandeltes Carbamat enthalten, gemischt werden.
Dadurch sind hierbei physikalisch-chemische Bedingungen vorhanden, unter denen ein Teil des Carbamats
in Ammoniak und Kohlendioxid zerlegt wird. Die für diese Zerlegung notwendige Wärme
wird dem aus der Ammoniak-Synthe^e kommenden
Gas entnommen und, wenn dies nicht cenügt, zusätzliche Wärme durch Verwendung von Dampf mit
geeignetem Druck und geeigneter Temperatur zugeführt, wobei die Wärme gegebenenfalls durch Wärmeaustauscherflächen
übertragen wird.
Aus diesem Grunde kann das erfindungsgemäße Verfahren außer einer erheblichen Einsparung an
Dampf im Vergleich zu anderen Verfahren eine erhebliche Verminderung der Schwierigkeiten bringen,
weiche mit der Rückführung des nicht in Harnstoff umgewandelten Carbamats in den Kreislauf verbunden
sind. Darüberhinaus erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, daß die wäßrige Harnstofflösung
nach Expansion auf einen niedrigeren Druck als den Synthesedruck, einen begrenzten Anteil freien Ammoniaks
enthält, da die genannte Lösung in einem Strom überhitzter inerter Gase einer Destillation unterworfen
wird. Die Harnstoff-Synthese wirkt also in ihrer Carbamat-Zersetzungssiufc als Waschstufe für
die Gase der Ammoniak-Synthese.
Während das Kohlenmonoxid katalytisch vor dem Hochdruckkompressor entfernt wird, wird das Kohlendioxid
vollständig durch Waschen mit der in den Kreislauf zurückgeführten Carbamat-Ammoniak-Wasser-Lösung
abgetrennt und zwar innerhalb eines Systems mit niedrigem Druck und letztlich mit flüssigem
Ammoniak.
Da die für die Ammoniak-Synthese eingegebenen Gase jedoch Spuren von Sauerstoff enthalten können,
welche aus der katalytischen Oxydation von Kohlenmonoxid herrühren, muß eine Deoxo-Vorrichtung
in den Ammoniakstrom eingebaut werden. Vorzugsweise wird diese Vorrichtung der Ammoniak-Synthese
vorgeschaltet und dem Harnstoff-Synthesegefäß nachgeschaltet, da die vorhandenen Sauerstoffspuren
in der Harnstoff-Synthese als Korrosionsinhibitor wirken.
In der Zeichnung wird das Verfahren beispielsweise beschrieben.
Nach der Zeichnung wird das aus der Ammoniak-Synthese kommende Gas 1, welches frei von Kohlenmonoxid
ist, aber den ursprünglich vorhandenen Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid enthält, in
dem Ejektor 2 (oder in einer anderen Umwälzvorrichtung), mit dem: aus dem Turm 15 zurückgeführten
Gas gemischt.
Das Kohlendioxid und Ammoniak, welche zusammen mit Stickstoff, Wasserstoff, Methan und Argon
in gasförmigem Zustand vorliegen, setzen sich bei geeignetem Druck und geeigneter Temperatur weitgehend
um und bilden dabei Ammoniumcarbamat, während die dabei entstehende Reaktionswärme
durch einen Wärmeaustauscher 3 abgeleitet wird. Die gebildete Carbamatlösung wird anschließend zusammen
mit den nicht verbrauchten Gasen zum Boden eines mit Böden versehene» Turms 4 geleitet. Da die
Carbamat-Ammoniak-Wasser-Lösung vom Kopf dieses Turms aus nach unten geleitet wird, setzt sich
dabei praktisch das gesamte freie Kohlendioxid mit dem anwesenden Ammoniak um. Die so gabildele
Wasser-Carbamat-Lösung steigt nun bis zur Zone 5 des Turms 4 auf, wo sie sich von selbst teilweise in
Harnstoff zersetzt und zwar entsprechend der Gleichgewichtsreaktion. Über den Siphon 17 wird das Reaktionsgemisch
in den Turm 15 geleitet, welcher entweder mit Böden oder mit Füllkörpern ausgerüstet
ist. In diesem Turm entsteht ein inniger Kontakt zwischen der Flüssigkeit 14 aus der Ammoniak-Synthesevorrichtung
13 und den Umwandlungsprodukten des Carbamat-Verfahrens aus dem Gefäß 5.
Die in der Flüssigkeit 14 enthaltende Wärme wird während der Berührung vollständig an die Umwandlungsprodukte
des Carbamatveriahrens abgegeben, bis die Temperatur der Produkte in 15 erreicht ist.
Die darüberhinaus noch für die Carbamat-Zersetzung zusätzlich notwendige Wärme wird im Kopf
des Turms 15 durch einen Wärmeaustauscher eingeführt, welcher mit Dampf 16 beheizt wird. Wegen
der Änderung der Gleichgewichtsbedingung des Carbamats in 15 zersetzt sich das meiste Carbamat in
Ammoniak und Kohlendioxid und diese Gase werden dann am Kopf des Turms abgezogen, um durch
die Düse oder den Ejektor 2 in den Turm 4 und damit in den Kreislauf zurückgegeben zu werden.
Vom Boden des Turms 15 wird eine wäßrige Harnstofflösung abgezogen, welche noch nicht umgeformtes
Carbamat enthält, und diese Lösung wird dann auf einen niedrigeren Druck expandiea (Ventil
18).
Die nicht verbrauchten Anteile, welche im Turm 4 nach oben steigen, fließen im Gegenstrom zu einer
Lösung 8 aus Carbamat, Wasser und Ammoniak und einem Strom flüssigen Ammoniaks 7, wobei die Lösung
8 und das Ammoniak 7 aus der Wiedergewinnungsanlage kommen, welche hinter dem Expansionsventil
18 angeordnet ist. Der Wasser-Kondensalor 6 sichert den Ammoniakrückfluß, so daß auch
jede kleinste Spur von Kohlendioxid entfernt wird. Da im Strom 1 noch kleine Anteile von Sauerstoff
vorhanden sind, so entfernt die Ueoxo-Vorrichtung den Sauerstoff durch Umwandlung desselben in Wasser.
Die kleine Kolonne 10, welche noch mit einem von der Kühlflüssigkeit 12 durchflossenen Kondensator
11 für das Ammoniak verbunden ist, trennt auch die letzten Spuren von Wasser ab und reduziert
das eingeführte Ammoniak für das Ammoniak-Synthese-Gefäß 13. Eine Beschreibung der hinter dem
Ventil 18 liegenden Vorrichtung scheint nicht notwendig, da es sich hierbei um einen an sich bekannten
Typ handelt.
Die Gase des Ammoniak-Harnstoff-Synthesekreislaufs werden aus der Anlage abgeleitet, nachdem sie
sich in der Lösung gelöst haben, welche durch das Ventil 18 nach der Abtrennung von Ammoniak abfließt.
Dieser Anteil ist der normale Verlust 19 eines Ammoniak-Synthesekreislaufs.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- weiteren Oasen,Patentansprüdie:, verfahren - V«*»», de,_»-; Α „iumearbamat-Zersemmg eier be, e »gta*en .n ^m;i rinem gewissen Anteil von und zwar zusammen^X^freagierthaben. Auweiteren Oasen, weicnci ^ Synthese kommenden
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