DE2065278C3 - Verfahren zur Abtrennung und Rückführung der njcht-umgesetzten Ausgangsstoffe bei einer Harnstoffsynthese aus Ammoniak und Kohlendioxid. Ausscheidung aus: 2050903 - Google Patents
Verfahren zur Abtrennung und Rückführung der njcht-umgesetzten Ausgangsstoffe bei einer Harnstoffsynthese aus Ammoniak und Kohlendioxid. Ausscheidung aus: 2050903Info
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Description
nmklOsung durch die Leitung22 aus; vom Kopf tritt
dos gereinigte Inertgas aus, welches über 20 zum Kompressor 2X geführt ist und über 16 zum Boden
des Zersetzers 13 für das Abstreifen zurückgeführt ist.
Eine Anzahl möglicher Ausfuhrungsformen für diese schematische Anordnung sind selbstverständlich
bei der Vorrichtung zum Reinigen von Inertgas, welches veranlaßt wird, im Zersetzer 13 zu zirkulieren,
möglich; selbstverständlich aber auch beim to
Arbeitsdruck der verschiedenen Vorrichtungen, wie z.B. der ReaktionsvorrichtungS; den Carbamatzersetzern
8 und 13 und dem Carbamatkondensator 10.
Eine weitere wichtige Modifikation des Schemas nach Fig. 1 ergibt sich, indem zum Zersetzer 13 als
Abstreifmittel 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 diesem N., + 3 H., zugeführt werden, das aus
einer Vorrichtung zur Herstellung eines Gemisches für die Ammoniaksynthese kommt.
In diesem Fall werden — wird auf die Figur Bezug
genommen — die Leitungen 15 und 16 zweckmäßig mit solch einer Vorrichtung verbunden.
Es ist in der Tat wünschenswert, daß nahe einer Vorrichtung für die Harnstoffherstellung eine solche
für die Ammoniaksynthese vorhanden ist.
Das nachfolgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie zu begrenzen.
Der Synthesevonichtung 5 wurden 572 kg NH.,
und 739 kg CO2 zugeführt.
Der Druck betrug 150 ata und war in allen Teilen der Vorrichtung gleich.
Aus der Synthesevorrichtung wurde über 6 ein Strom bei einer Temperatur von 185° C ausgetragen,
der die folgende Zusammensetzung aufwies:
NH3 ....
CO2 ....
Harnstoff
H,O ....
CO2 ....
Harnstoff
H,O ....
40%>; 1378 kg
14%; 482 kg
29%; 1000 kg
17%; 586 kg
3447 kg
Dieser Strom wurde dem Zersetzer8 zugeführt; das Produkt am Kopf dieses Zersetzers hatte eine
Temperatur von 1900C und die folgende Zusammensetzung:
NH. 66%;
CO2
H0O
H0O
27%;
7%;
7%;
930 kg
380 kg
96 kg
1406 kg Das Badenprodukt vom Zerseteer 8 wurde gebildet
durch einen flüssigen Strom, der eine Temperatur von 205° C und die folgende Zusammensetzung aufwies:
NR1
CO,,
CO,,
22«/»; 5 Ve;
Harnstoff 49»/o;
H2O 24»/6;
449 kg 102 kg
1000 kg 490 kg
2041 kg
Dieser Strom wurde über die Leitung 12 dem Zersetzer 13 bei einer Temperatur von 190° C zugeleitet.
Ebenfalls wurden 200 kg Inert-Stoffe durch die Leitung 16 zugeführt Das den Kopf dieses Zersetzers
über 15 verlassende Produkt bestand aus
NH5 443 kg
CO. 96 kg
H.,Ö 190 kg
sowie Inert-Stoffen.
729 kg
Das Bodenprodukt aus dem Zersetzer 23 hatte die folgende Zusammensetzung:
NH3 0,5%; 6 kg
COl 0,5%; 6 kg
Harnstoff 76,2%; 1000 kg
H2O 22,8%; 300 kg
1312kg
Das über die Leitung 15 den Zersetterl3 verlassende
Produkt wurde durch den Kondensator 17 kondensiert und über 23 und 11 zur Synthesevorrichtung
5 zusammen mit dem aus dem Zersetzer 8 nach Kondensation im Kondensator 10 kommenden
Produkt im Kreislauf rückgeführt.
Der aus der Leitung 11 bei einer Temperatur von 160° fließende Strom besteht aus:
NH,
co.;
H.,Ö
45
64%; 1373 kg
22%; . ... 476 kg
14%; 286 kg
2135 kg
Das nicht kondensierte Produkt aus dem Kondensator 17 wurde über 18 an einen Absorber 19 gegeben,
in welchem die Inert-Stoffe. mit 120 kg H2O, das über 24 zugeführt wurde, gewaschen wurden.
Über die Leitung 22 wurden 120 kg H2O abgezogen, welche Spuren von NH3 enthielten, während über
Leiiung 20 sämtliche Inert-Stoffe (200 kg) ausgetragen wurden, weiche über die Leitung 16 zum Zersetzer
13 recyciisiert wurden.
Offensichtlich läßt sich eine ausgezeichnete Reinigung nach einem solchen Verfahren erreichen; eine
ausgezeichnete Reinigung bedeutet wiederum eine ausgezeichnete Rückgewinnung des nicht umgesetzten
Produktes.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1 2
Der gasförmige, mit NH, und H„O gesättigte, au*
Patentanspruch: dem zweiten Zersetzer kommende inerte Strom, wird
an einen Kondensator gegeben, in dem Wärme rück-
Verfahren zur Abtrennung und Rückführung gewonnen wird, wobei Wasserdampf auf hohem therder
nicht umgesetzten Ausgangsstoffe einer bei 5 mischem Niveau erzeugt wird, per I eil, der konden-150
bis 300° C und 50bis300 Atmosphären durch- siert, wird zur Synthesezone im Kreislauf ruckgegeführten
Harostoffsynthese aus Ammoniak und fuhrt, während der inerte, gegebenenfalls nicht kon-Kohiendioxid
durch thermische Zersetzung des densierte Teil einem Waschvorgang zum Wieder-Syntheseabstroms
in einer ersten Stufe, weitere gewinnen des noch enthaltenen NH3 zugetunrt wird.
Zersetzung des in der ersten Stufe erhaltenen xo Aus solchem Waschvorgang tntt das Inertgas prakflüssigen
Abstroms in einer zweiten Stufe und Ab- tisch rein aus, und, nachdem es wieder komprimiert
streifen der nicht umgesetzten Ausgangsstoffe mit wird, wird es zum zweiten Zersetzer, wie vorher erHilfe
eines Inertgases, dadurch gekenn- wähnt, im Kreislauf ruckgefuhrt.
zeichnet, daß man sämtliche Zersetzungs- Vom Boden des zweiten Zersetzers tntt eine waßstufen unter praktisch den gleichen, dem Syn- 15 rige Lösung von praktisch reinem Harnstoff aus, die thesedruck entsprechenden Dnickbedingungen den weiteren Behandlungen ausgesetzt wird,
durchführt. Offen zutage liegt der Vorteil, in jedem Teil der
zeichnet, daß man sämtliche Zersetzungs- Vom Boden des zweiten Zersetzers tntt eine waßstufen unter praktisch den gleichen, dem Syn- 15 rige Lösung von praktisch reinem Harnstoff aus, die thesedruck entsprechenden Dnickbedingungen den weiteren Behandlungen ausgesetzt wird,
durchführt. Offen zutage liegt der Vorteil, in jedem Teil der
Vorrichtung bei einem Druck gleich dem Synthese-
druck arbeiten zu können. Außer bei hohem Druck
20 zu kondensierenden Dämpfen nämlich, die es ermöglichen, Wasserdampf zu erzeugen, der in verschie-
Aus der deutschen Patentschrift 1157 212 ist es denen Teilen der Vorrichtung verwendet werden
bekannt, die nicht umgesetzten Ausgangsstoffe einer kann, ergibt sich eine beachtliche Vereinfachung der
bei 150 bis 300° C und 50 bis 300 Atmosphären Verfahrensregelung, und die Anzahl der notwendigen
durchgeführten Harnstoffsynthese aus Ammoniak a5 Vorrichtungen, wenn verschiedene Druckwerte an-
und Kohlendioxid durch thermische Zersetzung des gewandt werden, wird vermindert.
Syntheseabstroms in einer ersten Stufe, weitere Zer- Darüber hinaus Rekompressionen nicht notwen-
setzung des in der ersten Stufe erhaltenen flüssigen dig sind, liegt der Energieverbrauch niedrig, der in
Abstroms in einer zweiten Stufe und Abstreifen der diesem Teil der Vorrichtung auf die notwendigen
nicht umgesetzten Ausgangsstoffe mit Hilfe eines 30 Werte für die Zirkulation des Inertgasstroms redu-
Inertgases abzutrennen und rückzuführen. ziert wird.
Bei einem solchen Verfahren «st nun die Biuret- Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfin-
bildung praktisch nicht vollständig zu vermeiden. dung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläu-
Erfindungsgernäß wird dieser Nachteil nun da- tert werden.
durch behoben, daß man im Gegensatz zu dem be- 35 In der Zeichnung ist ein Schema für das bereits erkannten
Verfahren sämtliche Zersetzungsstufen unter wähnte Verfahren nach der Erfindung dargestellt,
praktisch den gleichen, dem Synthesedruck ent- Über die Leitungen 1 bzw. 2 wird NH3 und CO2 sprechenden Druckbedingungen durchführt. in die Synthesevorrichtung 5 eingeführt. Die Syn-Die Rückführung sämtlicher in den Abströmen theseprodukte bestehen im wesentlichen aus Harnaus der Synthesevorrichtung enthaltenen Verbindun- 40 stoff, Carbamat, NH3, Co2 und Wasser,
gen (Carbamat, Carbonat NH,) durch eine Anord- Im Zersetzer 8 erfolgt die thermische Carbamatnung, die praktisch beim Synthesedruck arbeitet, er- zersetzung allein auf Grund der Erwärmung,
gibt so eine praktisch reine wäßrige Harnstofflösung. Die aus dem Kopf des Zersetzers über die Leitung 9 Das aus der Harnstoff-Synthesevorrichtung korn- kommenden Dämpfe werden zum Kondensator gemende Gemisch aus Harnstoff, Carbamat, Ammo- 45 schickt, in welchem Wasserdampf erzeugt wird, und niak, Kohlendioxid und Wasser wird an einen die kondensierte Phase wird im Kreislauf durch die Carbamatzersetzer gegeben, der also im wesentlichen Leitung 11 zur Synthesezone rückgeführt,
bei Synthesednick arbeitet. Es wird ohne irgendein Aus dem Zersexzer 8 tritt über die Leitung 12 die Strippermaterial gearbeitet, indem lediglich eine ein- im wesentlichen CO^-freie Harnstofflösung kopfseitig fache thermische Zersetzung vorgenommen wird. 50 in den zweiten Zersetzer 13 und trifft im Gegenstrom Der Carbamatzersetzer selbst wird erwärmt, um auf das Inertgas, welches am Boden des Zersetzers die Zersetzung zu begünstigen. 13 über die Leitung 16 eingeführt wurde. Beim fol-Der gasförmige, oben am Carbamatzersetzer abge- genden Abstreifen wird die Lösung vom gesamten zogene Strom, der im wesentlichen aus NH3, CO2 Ammoniak befreit; auf diese Weise wird vom Boden und H2O besteht, wird in einem Kondensator kon- 55 des Zersetzers 13 eine wäßrige, im wesentlichen reine densiert, in welchem Wasserdampf auf hohem ther- Harnstofflösung abgezogen und nachfolgenden Bemischem Niveau erzeugt wird. Da dieser Wasser- handlungsvorgängen über die Leitung 14 zugeführt, dampf in anderen Teilen der Vorrichtung wieder Das Gemisch aus vom Kopf des Zersetzers 13 komverwendet werden kann, wird der Wirkungsgrad ge- menden Gasen und Dämpfen, das im wesentlichen steigert, Die aus dem Kondensator kommende Phase 60 aus NH3, Inertgas-Wasserdampf gebildet wird, wird wird zur Synthesezone im Kreislauf rückgeführt. Über die Leitung 15 zum Kondensator 17 geleitet; der Die flüssige, am Boden des Zersetzers austretende, kondensierte Teil wird über die Leitung 23 in die praktisch CO2-freie Phase wird an einen zweiten Leitung 11 gegeben und dann im Kreislauf zur Syn-Zersetzer gegeben, in welchem ein Inertgas (N.„ N2 thesezone rückgeführt; die nicht kondensierbaren und Hä und/oder andere) als Abstreifmittel verwen- 65 Gase werden über die Leitung 18 zum Waschturm 19 det wird, geführt und treffen im Gegenstrom auf die durch die
praktisch den gleichen, dem Synthesedruck ent- Über die Leitungen 1 bzw. 2 wird NH3 und CO2 sprechenden Druckbedingungen durchführt. in die Synthesevorrichtung 5 eingeführt. Die Syn-Die Rückführung sämtlicher in den Abströmen theseprodukte bestehen im wesentlichen aus Harnaus der Synthesevorrichtung enthaltenen Verbindun- 40 stoff, Carbamat, NH3, Co2 und Wasser,
gen (Carbamat, Carbonat NH,) durch eine Anord- Im Zersetzer 8 erfolgt die thermische Carbamatnung, die praktisch beim Synthesedruck arbeitet, er- zersetzung allein auf Grund der Erwärmung,
gibt so eine praktisch reine wäßrige Harnstofflösung. Die aus dem Kopf des Zersetzers über die Leitung 9 Das aus der Harnstoff-Synthesevorrichtung korn- kommenden Dämpfe werden zum Kondensator gemende Gemisch aus Harnstoff, Carbamat, Ammo- 45 schickt, in welchem Wasserdampf erzeugt wird, und niak, Kohlendioxid und Wasser wird an einen die kondensierte Phase wird im Kreislauf durch die Carbamatzersetzer gegeben, der also im wesentlichen Leitung 11 zur Synthesezone rückgeführt,
bei Synthesednick arbeitet. Es wird ohne irgendein Aus dem Zersexzer 8 tritt über die Leitung 12 die Strippermaterial gearbeitet, indem lediglich eine ein- im wesentlichen CO^-freie Harnstofflösung kopfseitig fache thermische Zersetzung vorgenommen wird. 50 in den zweiten Zersetzer 13 und trifft im Gegenstrom Der Carbamatzersetzer selbst wird erwärmt, um auf das Inertgas, welches am Boden des Zersetzers die Zersetzung zu begünstigen. 13 über die Leitung 16 eingeführt wurde. Beim fol-Der gasförmige, oben am Carbamatzersetzer abge- genden Abstreifen wird die Lösung vom gesamten zogene Strom, der im wesentlichen aus NH3, CO2 Ammoniak befreit; auf diese Weise wird vom Boden und H2O besteht, wird in einem Kondensator kon- 55 des Zersetzers 13 eine wäßrige, im wesentlichen reine densiert, in welchem Wasserdampf auf hohem ther- Harnstofflösung abgezogen und nachfolgenden Bemischem Niveau erzeugt wird. Da dieser Wasser- handlungsvorgängen über die Leitung 14 zugeführt, dampf in anderen Teilen der Vorrichtung wieder Das Gemisch aus vom Kopf des Zersetzers 13 komverwendet werden kann, wird der Wirkungsgrad ge- menden Gasen und Dämpfen, das im wesentlichen steigert, Die aus dem Kondensator kommende Phase 60 aus NH3, Inertgas-Wasserdampf gebildet wird, wird wird zur Synthesezone im Kreislauf rückgeführt. Über die Leitung 15 zum Kondensator 17 geleitet; der Die flüssige, am Boden des Zersetzers austretende, kondensierte Teil wird über die Leitung 23 in die praktisch CO2-freie Phase wird an einen zweiten Leitung 11 gegeben und dann im Kreislauf zur Syn-Zersetzer gegeben, in welchem ein Inertgas (N.„ N2 thesezone rückgeführt; die nicht kondensierbaren und Hä und/oder andere) als Abstreifmittel verwen- 65 Gase werden über die Leitung 18 zum Waschturm 19 det wird, geführt und treffen im Gegenstrom auf die durch die
Auch der zweite Zersetzer wird erwärmt und Leitung 24 eingeführte Waschflüssigkeit,
arbeitet im wesentlichen bei Syiithesedruck. Vom Boden des Waschturms 19 tritt eine Ammo-
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