DE2050903A1 - Verfahren zur Herstellung von Harn stoff - Google Patents

Description

DIPL. ING. BIETRICH LSWALD 8 MÜNCHEN 18 tw3U3UO PATINTANWALT ϊϋΗΒΤϊΝΒΪΗΟΒΤΗΑββΙ 84 TSI.XFOM SOU 14

SEN

Case 322 - Comm» 707.023

SNAM PROGETTI S.p.A. , M i 1 a η ο (Italien)

Verfahren zur Herstellung von Harnstoff

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff.

Bekanntlich wurde in den letzten Jahres eine neue Technologie auf dem Gebiet der Harnetoffherstellung entwickelt, die eine beachtliche Verminderung der Investition»- und Be- . triebskosten möglich machte. Aufgrund dieser neuen Technologie dissoziiert das im Abstrom enthaltene Ammoniuacarbaaat und trennt sich von der Harnstofflösung aufgrund einet Strippermittele bei einem Gesamtdruck, der gleich des Synthesedruck

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VOMWOKSCWKOMTO M0KOKSM ItMM · KYPOBAMX MUWCMBV, XTO₁-MK. ■■«£·«

sein kann. Es lag nahe, zu versuchen, die thermische Zersetzung bei niedrigem Druck zu vermeiden«

Diese neuen Verfahren ermöglichten eine beachtliche Verminderung der Produktionskosten: sie ermöglichen es nämlich, wie an sich bekannt, die Wärme rückzugewinnen, die in der Kondensation der aus der Carbamatzersetzung kommenden Abströme entwickelt wurde, wodurch Wasserdampf erzeugt wurde, der in anderen Zonen der Anlage wieder Verwendung finden kann.

Naoh der obenbeschriebenen Technologie kann es eich bei dem Strippermitteln um NH- und CO₂ handeln.

Bei dem mit ITH, als Strippermittel arbeitenden Verfahren erfolgt die praktisch vollständige Eliminierung des CO«, das in der aus dem Reaktor kommenden Strömung enthalten ist; jedoch verbleibt eine merkliche Itenge an NH- in den Strom. Bei dem COg als Stripperoittel verwendenden Verfahren befindet sich In dem aus dem Zersetzer kommenden Strom ein Restgehalt an NH-, der niedriger als bei dem oben beschriebenen Verfahren liegt, jedoch ist ein merklicher Rest an CO₂ vorhanden.

Somit erfordern trotz der beachtlichen Vorteile beide Verfahren mühselige Arbeiten für die Endbehandlung der Lösung, sowohl zur quantitativen Rückgewinnung von NH, und CO₂ und zur Rückführung zur Synthese und, um eine wässrige, von CO» und NH* freie Harnatofflöaung zu erhalten. Gleichzeitig sind die Verfahrenssohritte bekannt, welche für eine thereieehe Zersetzung ohne Verwendung eines Strippereittele sorgen«

ErfindungegeaäS soll «in Verfahren vorgeeohlagen werden, welches es eruöflioht, die obengenannten Fachteile zu vermeiden, und, wobei die gesamte Rückführung sämtlicher in den Abetröeen aue dem Reaktor enthaltenen Verbindungen (Carbaaat, Carbonate, NH.) durch ein Syatea herbeigeführt wird, welch·· vorzugsweise beim gleichen Reaktordruok Arbeitet, wodurch nan eine praktisoh reine wässrige Harnetofflöaung erhält*

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ßegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur völligen Reinigung der aus dem Reaktor kommenden Lösung.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Strom aus HH, und CO₂ in einen Reaktor geleitet. Das Reaktionegenisch wird unter einem Durck zwischen 50 und 300 Atmosphären und bei einer Temperatur zwischen 150 und 300° C gehalten; die aus dem Reaktor kommende Mischung die aus Harnstoff, Carbamat, Ammoniak, Kohlendioxyä und V/asser besteht, wird an einen Carbamatzersetzer gegeben, der in wesentlichen bei Synthesedruck arbeitet. Dieser Zersetzer kann als einfacher Destillator (ohne irgendein Strippermittel) arbeiten oder es kann im Gegenstrom zwc genannten Lösung ein Strom über- hitzten gasförmigen Ammoniaks geführt werden, der als Stripper« ™ mittel die Gesamtzersetzung des Carbamate begünstigt·

Im ersten Fall tritt eine einfache thermische Zersetzung ein. Der Carbamatzersetzer - auch in diesem Pail ist ein Strippermittel vorhanden - wird erwärmt, um weiter die Zersetzung zu begünstigen.

Der gasförmige, oben aus dem Carbamatzersetzer kommende Strom, der -im wesentlichen aus NH,, COg und HgO besteht^ wird in einem Kondensator kondensiert, in welchem Wasserdampf auf hohem thermischen Niveau erzeugt wird, welcher in anderen Teilen der Anlage wieder verwendet werden kann. Die kondensierte aus dem Kondensator kommende Phase wird zur Synthesezone im Kreislauf rückgeführt. ä

Die flüssige aus dem Boden des Zerseteers kommende ₉ praktisch COn freie Phase wird an einen zweiten Zersetzer gegeben, in welchem ein Inertgas (N₂, N₂ und H₂ und/oder andere) als Strippermittel verwendet wird.

Auch der zweite Zersstzer wird erwärmt und arbeitet im wesentlichen bei Synthesedruck.

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Der gasförig mit NH und HpO gesättigte, aus dero zweiten Zeraetzer kommende inerte ,Itroin, wird an einen Kondensator gegeben,l# dem die Wärme wieder gewonnen wlrd_? wobei Wasserdampf ouf hohem thermischem Niveau 01-zeugt τ/ird. Der Teil, der kondensiert, wird zur Syjithesesione im Kreislauf rückgefÜhrt, während der inerte, gegebenenfalls nicht kondensierte Teil sinem Waschvorgang mm— -zum Wiedergewinnen des noch enthaltenen NB, zugeführt wird« Aus solch einem Wasehvorgang tritt das Inertgas praktisch rein hub, und $ nachdem ee wieder komprimiert wird, wird ee zum av/ol ten Zereetaerij wie vorher erwähnt, im Kreislauf rüclcgeftihrt„

Vom Boden des aweiten Zersetztere fcritt eina wässrige I/8aung praktisch reinen Harnstoffs aus, die den weiteren Behandlungen außgesetst wird.

Offen zutage liegt der Vorteil, in jedem Teil der Anlage hei einem Druck gleich dem Syntheoedruck arbeiten sru können. Außer hei hohem Druck zu kondensierenden Dämpfen nämlich, die es ermöglichen. Wasserdampf zu erzeugen, der In verschiedenen Teilen der Anlage '«Twendet werden kann, ergiht sich eine beachtliche Vereinfachung der Verfahreneregelung und die Anzahl ier notwendigen Vorrichtungen, wenn verschiedene Druckwerte verwendet werden, wird verminderte

Da darliher hinaus fteirompreseIonen nicht notwendig sind, liegt der Enßrgie-verhrauoh niedrig, der in diesem Teil der Anlage auf die notwendigen Werte für die Zirkulation des Inertgasstroma reduziert wird₄

Eine Beispielsweise Auoführunggfomi der JSrfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher orlMutert werden, wobei iia ersten Zorsetzer ein Abstreifen mitteln Ammoniak vorgenommen wird.

In der Zeichnung ist flao Schema dos bereits kurss erwähnten Vorfahren«

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BAD ORIGINAL

(iit„ι· ell.s Leitungen i bzw. 2 vied ΝΗ~ und CO« in dien Reaktor 5 eingeführt. Me Syntheseprod.ukte, die iia liresentlicheri aus Harnstoff, Om/barna·;, HH.,., COg und WaosGi¹ betrfcohen, wurden über die Leitung

6 rmm ersten Zereetaer im G-ege tust rom mit .Ammoniak geführt,, Diesen Ammoniak wird aus der Leitung 1 durch die Leitung 3 gezogen, verdampfg und im Wärmeaustauscher 4 überhitzt und über die Leitung

7 in den tereetKer 8 eingegebene

fm Zavatrbzev 8 oefolgt die Carbamataersetaung aufgrund der Er- % und der Stripperwirkung des ftramoniala

n.im dein Ko ρΐ dea Zersetiüers über die Leitung 9 kommenden ä d''} werden sum Kondensatox* 10 geschickt, in welchem

erzeugt wird« und die kondensierte Phase wird Lm Kreislauf du ζ? ch ü:io Xiöttutig 11 zur Syntheaeiaone rückgef Ulirt.

ij-s dom äersetsser 8 tritt über die Loitung 12 die im wesentlichen CiUy-.frele Harns co ff lösung fcopfsaluig in den aweiten Zersetzer i;5 ujui. trifft im Gegenstrom auf dt»μ Inertgas, welches am Boden .!-:;:-■< Zoivjübsers 13 über die Leitung 16 eingeführt wurde. Beim fui/^n'len Strippon wird die Lb'oung vom gesjamten Amiaoniek be~

eeit; auf diene Weiße wird vom Boden des !iJornetaere Ij5 eine ,-••.^ίΐρ,'ϊ im //eßontll ehe laixi« Harnstoff lösung abgeaogeu nnd rj?:",h:L't;lg>>ii(loü BehandlungsVorgängen über die Leitung 14 zsugeführt, Dan GemUjcb aus%oui Kopf den ZecsetzeTB 13 kommenden Gasen ™ aria DHmpfon, das im wesentlichen aus NEL, Inertgaa-Waseerdampf ^»bildet wird, wird über die Leitung 1$ zum Kondensator 17 geiejj;e'c; der kondensierte Teil wird über die Leitung 23 in die Leitung 11 gegeben und dann im Kreislauf aur Synthesezone rüokgeführt; die nlotit-kondenrrierbaren ßaae werden über die Leitung 18 aum Wanchfcurüi 19 geführt und treffen im Gegenetrom auf die durch dir* Leitung 24 eingeführte Waschflüssigkeit.

Vom ßo(J>m des Waschfcurms 19 trifet οIne Ammoniaklösung durch dJo Leitung 22 aus; vorn Kopf tritt das geroinigte Inertgao aus, welch«« Über '^;0 aum Kompreanor 21 geführt ist und über 16 zum

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- 6 Boden des Zersetzera 13 für das Abstrippen zurückgeführt ist.»

Eine große Anzahl möglicher Ausführungsformen für diese schematLache Anordnung sind selbefcverotändlich bei der Vorrichtung zum Reinigen von Inertgas möglich, welches veranlaßt wird«, im Stripper 13 au zirkulieren; selbstverständlich aber auch beim Arbeitsdruck der verschiedenen Vorrichtungen wie z.B, dem Reaktor 5 J den Carbainatzersetzern 8 und 13, den Oarbamatkondensator IO und bo weiter..

Eine wichtige Modifikation des in Fig. I dargestellten Schemas kann dadurch ermöglicht werden, daß der erste Zersetzer ohne irgendein Strippermittel arbeitet« d,h₃ in-den in solch einer Stufe eine einfache thermische Zersetzung vorgenommen wird, In dienern Fall fehlen die Leitungen 3 und 7 und der Wärmeaustauscher 4 in der Darstellung.

Eine weitere wichtige Modifikation des Schemas nach Pig. 1 ergibt sich, indem zum Zersetzer 13 als Strippermittel ein von einer äußeren Quelle stammendes Inertgas geführt wird, welches zur obengenannten äußeren Quelle im Kreislauf rückgeführt werden kann, nachdem es einer möglichen Reinigungsbehandlung ausgesetzt wurde. Beispielsweise kann diesen Ng + 3Hg zugeführt werden, das aus einer Anlage zur Herstellung einer Mischung für die Ammoniaksynthese kommt.

In diesem Fall werden - wird auf die Figur Bezug genommendie leitungen 15 und 16 zweckmäßig mit Bolch einer Anlage verbunden*

Es ist in der Tat wünschenswert, daß nahe einer Anlage für die Harnstoffherstellung eine Anlage für die Anmoniakeynthese vorhanden ist.

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Selbstverständlich können die verschiedensten Modifikationen im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden, so da0 die Beschreibung nicht als begrenzend zu verstehen ist.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung ohne sie zu "begrenzen. Wo nicht andern angegeben, handelt ee eich bei den Zahler» um Gewichtsprozent.

In Leitung 6 der Zeichnungen befindet sich ein ReaktionngeraJsch der folgenden Zusammmensetzung:

40,0 %

GO₂ 14,0 io

CO (NH₂) ₂ 29,0 io H₂O 17,0 j>

100_S0

Nach Durchgang der Mischung im Zersetzer 8 ergeben sich die folgenden Zusammensetzungen in der Leitung 12:

NH₀ 27,0 io

CO₂ 2,0

CO (HH₂)2 ^4O'°

100,0

Die Flüssigkeit der obengenannten Zusammensetzung wird durch den Zersetzer 13 gleitet und aus der Leitung 14 tritt ein Gemisch der folgenden Zusammensetzung aus:

CIO
H₂O

0,5
0,5
76,2
22,8
100,0

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Offensichtlich läßt eich eine ausgezeichnete Reinigung nach einem solchen Verfahren erreichen; eine ausgezeichnete Reinigung bedeutet offensichtlich eine auegezeichnete Rückgewinnung des Produktes, welches nicht umgesetzt wurde.

Patentansprüche

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   I₃ Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus NH- und bei völliger Umformung der Reaktionsteilnehmer in das Endprodukt, das ist Harnstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströme vom Reaktor, welche nicht umgesetzte Verbindungen,wie Carbamat, Kohlendioxyd» freien Ammaiak und Wasser enthalten, an eine erste Stufe der thermischen Zersetzung geführt werden, wo der größere !Teil des in diesem Abstrom enthaltenen Carbamats sich zersetzt und abgetrennt wird; daß der flüssige Abstrom aus dieser Zeroetzerstufe an eine zweite Zersetzerstufe geleitet wird, in der die völlige Trennung der nicht umgesetzten Verbindungen mittels eines als Strippermittel dienenden Inertgases erhalten wird, wobei man als Endprodukt eine wässrige Lösung praktisch reinen Harnstoffes erhält.
2. 2 Verfahren zum Herstellen von Harnstoff aus NH- und CO_, unter völliger Umwandlung der Reaktionsteilnehmer in ein Endprodukt nämlich Harnstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Abatrom vom Reaktor, welcher nicht umgesetzte Verbindungen wie Carbamat, Kohlendioxyd, freien Ammoniak und Wasser enthält, an eine erste Zersetzerstufe geleitet wird, in der dor größere Teil des in diesen Abströmen enthaltenen Carbamats sieh zersetzt und mittels einer als Strippermittel benutzten NH, Strömung abgetrennt wird,; und daß der flüssige Abstrora aus der obengenannten Zersetzterstufe an eine zweite Zersetzerstufe gegeben wird, in der die völlige Trennung der nicht umgesetzten Verbindungen mittels eines Stromes aus Inertgaa erhalten wird, weiches als Strippermittel wirkt und als Endprodukt eine wässrige Lösung praktisch reinen Harnstoffes erhalten wird.

   BAD On·;CINAL

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3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zersetzerstufen bei dem gleichen oder im wesentlichn dem gleichen Druck wie der Reaktor betrieben werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Reaktor und der der beiden Zersetzerstufen zwischen 50 und 300 Atmosphären beträgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zersetzerstufen bei einem in beiden Stufen gleichen Druck, der sich vom Reaktor-Druck unterscheidet, betrieben werden, und daß der Druck in den beiden Zersetzterstufen immer mehr als 50 Atmosphären beträgt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zersetzerstufen bei untereinander unterschiedlichen und sich vom Druck des Reaktors unterscheidenden Drücken betrieben werden und wobei in einer der Stufen der Druck niemals um 50 Atmosphären tiefer als der des Reaktors liegt und in jeder dieser Stufen dieser Druck niemals unter 50 Atmosphären beträgt.
7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, äaß als Inertgas zur zweiten Zersetzerstufe ein Gemisch aus N₂ und Hp und gegebenenfalls andere Gase aus einer Anlage zur Vorbereitung der Ammoniaksynthesemischung geleitet werden und dann nach üblicher Reinigungsbehandlung zur Syntheseanlage zurückgeführt werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer Anlage zur Vorbereitung des Ammoniaksyntbesegemisches, kommende Gemisch aus N« und Hp direkt zu dieser Anlage ohne Erleiden irgendeiner Reinigungsbehandlung geleitet wird.

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