DE2126776C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Ammoniak und Kohlendioxid aus einem wasserstoff- und sauerstoffhaltigen Abgas einer Harnstoffsynthese - Google Patents

Description

r»- τ--c j u . ·α. · ι* _< ι. j· XT gigkeit von der Art und Weise, wie sie erhalten wer-Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- §* gewöhnlich geringe Mengen anderer Gase, wie Achtung zur Rückgewinnung von Ammoniak und _Wass£_retoff Stickstoff, Kohlenmonoxid und gegebe-Kohlendiox.d aus dem Abgas einer Harnstoff- ^ _{nenfalls Methan entweder in gas}f_örmi_gem oder in synthese. ... gelöstem Zustand. Diese Gase, die sich nicht an dei Die Synthese von Harnstoff aus Ammoniak und _Harnstoffbildung beteiligen, würden sich bei Rück-Kohlendioxid verläuft in modernen Herstellungsver- _{führungsverfahl}|_{n auf d}f_{e Dauer in der} Synthesevorfahren unter hohen Druck- und Temperaturverhalt- _{rf h} * _oder . _{anderen Tejlen der An}, '_{e anhäufen} n.ssen in zwei Stufen, und zwar der Umsetzung von _{6o und de}& _{Umsetzungsgrad} nachteilig beeinflussen. Ein Ammoniak und Kohlendioxid zu Ammonium- Ablaß der Inertgase ist somit notwendig. Dabei wercarbamat nach der Reaktionsgleichung: _{den unvermeid},f_{ch zugleich} Ammoniak und Kohlen·

2NH₁ + CO₂ =*= NR₁COONH₄ (1) dioxid abgeführt in Mengen, die durch die angewand-

. , , ,,' . , „.,. ,_T _ ten Temperatur- und Druckverhältnisse bedingt wer·

und der darauffolgenden Bildung von Harnstoff aus _den ^\ _{ö Uch diese wertvollen} Bestandteile

Ammoniumcarbamat unter Ausscheidung von _durch Absorption in Wasser, ammoniakhaltigen ode,

^asser' harnstoffhaltigen wäßrigen Lösungen aus dem Abgas

NH₂COONH₄ =;= CO(NH₂)., + H₂O (2) gemisch zurückzugewinnen. Das auf diese Weis«

3 ί 4

zurückgewonnene Ammoniak und Kohlendioxid wer- Kolonne kann das. verbleibende Gasgemisch explo den schließlich in gelöstem Zustand wieder der Harn- sionsfähig werden. Die Explosionsgefahr isl zwa stoffsynthesevorrichtung zugeführt, wo sie sich aufs unter anderem infolge der niedrigeren Temperaturei

neue an der Synthese beteiligen. Die Absorption soll geringer, aus Sicherheitsgründen aber soll die Ab unter möglichst hohem Druck erfolgen, damit die 5 sorptionskolonne einem Druck gewachsen sein, de erforderliche Lösungsmittelmenge möglichst gering das Zehnfache des Betriebsdrucks beträgt. Ein wet

bleibt; dies mit Rücksicht auf die bereits genannte tcrer Nachteil ist, daß die dabei erhaltene Lösunj ungünstige Auswirkung von Wasser auf die Bildung eine große Menge Wasser enthält, so daß eine direkt,

von Harnstoff aus Ammoniumcarbamat. Rückführung in den Hochdruckteil der Harnstoff

Findet die Harnstoffherstellung in Vorrichtungen io synthese mit einer beträchtlichen Herabsetzung de:

und Leitungen statt, die in Titan oder korrosions- Umsetzungsgrads und einer Zunahme des Dampfver

festem Stahl ausgeführt bzw. mit diesen Werkstoffen biauchs für die Zersetzung des nicht umgesetzter

ausgekleidet sind, so wird zur Vermeidung einer Ammoniumcarbamats und das Abtreiben des dabe

Korrosion dieser Werkstoffe gewöhnlich eine geringe frei werdenden Ammoniaks und Kohlendioxids ver

Luft- oder Sauerstoffmenge dem Kohlendioxid bei- 15 bunden wäre. Dies wird beim bekannten Verfahrer

«..■geben oder gesondert zugeführt. Der Teil des beschränkt, aber nicht ganz vermieden, indem mar

S.-inerstoffs oder der Luft, der nicht für die Beibehal- die Lösung bei einem Druck von einigen Atmo-

i'.-ig des Passivzustands der einer Korrosion ausge- Sphären desorbiert und das frei werdende Ammoniak-

s izten Metalloberflächen verwendet wird, gelangt Kohlendioxid-Wasserdampfgemi'· .n in einer verdünn-

--·· wenigstens teilweise — in die bereits genannten ao ten Ammoniumcarbamatlösung absrrbiert. Dazu isi

5;>e.-tgase und ist gleichfalls abzuführen. eine gesondeite Absorptionskolonne notwendig, was

Während der Absorption von Ammoniak und wiederum zusätzliche Investitions- und Betriebs-Kohlendioxid aus dem die Inertgase enthaltenden kosteM mit sich bringt. Damit ist außerdem der wich-Gasgemisch ändert sich selbstverständlich die Kon- tige Nachteil verbunden, daß die Absorptionswärme /. Miration an Inertgasen in der Gasphase. Dabei 35 in diesem System auf niedrigem Temperaturniveau i. ,nn sich, insbesondere bei Übergangszuständen wie frei wird und also keine Anwendungsmöglichkeiten Inbetriebnahme und Einstellung der Anlage, die Zu- hat.

sammensetzung des restlichen Gasgemisches derart Die Erfindung sieht ein Verfahren vor, bei dem die g: stalten, daß entweder durch interne oder durch vorgenannten Nachteile vermieden werden und die c:< lerne Ursachen explosionsartig verlaufende Reak- 30 Möglichkeit explosivartig verlaufender Reaktionen elitiiiien von Sauerstoff mit z. B. Wasserstoff oder miniert oder wenigstens weitgehend beschränkt wird, anderen brennbaren Bestandteilen des vorhandenen Dazu wird das Abgas auf bekannte Weise in weniglniirtgasgemisches oder gegebenenfalls mit Ammo- stens einer Absorptionszone intensiv mit Wasser oder niak auftreten, welche mit sehr schnellen Druck- einer bei der Harnstoffsynthese üblichen Waschsteigerungen auf etwa das Zehnfache des Betriebs- 35 lösung in Berührung gebracht. Erfindungsgemäß wird drucks verbunden sind. Beim Entwurf der Vorrich- nun aber das aus der letzten Absorptionszone austung' könnt·* diesem Umstand Rechnung getragen tretende Gasgemisch unmittelbar mit einem in bezug worden. Erfolgt die Absorption aber bei Synthese- auf die Abgaskomponenten inerten Gas vermischt, druck, so sollen Absorptionsanlage und zugehörige Es kann beschwerlich sein, die Möglichkeit, daß Leitungen und Armaturen Drücken von 1500 bis 40 sich eine explosivartig verlaufende Reaktion einstellt, 3000 at gewachsen sein. Eine solche Ausführung ist völlig zu eliminieren, und zwar wegen der großen S'iRerst kostspielig. Inertgasmenge, welche dazu erforderlich ist, die Zu-

In Anbetracht der Tatsache, daß in wasserstoff- sammensetzung bestimmter Abgasgemische derart zu

freien Gemischen von Inertgasen mit Ammoniak und ändern, daß diese nicht mehr im Explosionsgebiet

Kohlendioxid ein um 3- bis 4mal höherer Sauerstoff- 45 liegt.

gehalt zugelassen werden kann als in ähnlichen Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des wasserstoffhaltigen Gemischen, ehe die vorgemeinten erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Inertgas aus Reaktionen auftreten können, könnte man dazu über- diesem Grunde aus einem wenigstens die letzte Abgehen, vorher den Wasserstoff, z. B. durch kataly- sorptionszone umgebenden, mit diesem Gas gefül'ten tische Verbrennung, aus dem Kohlendioxid abzutren- 50 Ga&.aum zugeführt. Dieser Gasraum soll die schnellen nen. Diese Bearbeitung führt aber nicht zu einer Drucksteigerungen, die infolge etwaiger Reaktionen vollständigen Abtrennung des Wasserstoffs und ist im Abgasgemisch auftreten, auffangen können. In außerdem gleichfalls ziemlich kostspielig. der Praxis bedeutet dies, daß der maximale Druck-

Bei bekannten Verfahren, wie z. B. beschrieben in anstieg in der Absorptionsvorrichtung nur einige zehn

British Chemical Engineering, 13 (1968), Nr. 10, 55 Prozentsätze besagen darf.

S. 1368 a b/e 1368 c, wird aus diesem Grund nur eine Die Erfindung sieht gleichfalls eine zur Durchfühteilweise Kondensation und gegebenenfalls Absorp- rung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete tion der mit den Inertgasen mitgerissenen Reaktions- Vorrichtung vor. Diese Vorrichtung, bestehend aus komponenten unter dem Druck, bei dem die Harn- einem Gasblasenwäscher (20), der mit einer Gasstoffsynthese erfolgt, durchgeführt. Das zurückblei- 60 zuführleitung (7), einer auf höherem Niveau als die bende Gasgemisch, das noch große Ammoniak- und Gaszufuhrleitung angebrachten Flüssigkeitsabfuhr(8) Kohlendioxidmengen enthält, wird anschließend auf und Wärmeabfuhrvorrichtungen (21) versehen ist, atmosphärischen Druck entspannt und einer Absorp- und einer Absorptionszone (11), die mit dem Gastionskolonrte zugeleitet, in der nahezu sämtliches raum des Gasblasenwäschers in Verbindung steht und noch vorhandene Ammoniak und Kohlendioxid in 65 Vorrichtungen für einen intensiven Gas-Flüssigkeitsbei der weiteren Bearbeitung des Produktstroms an- Kontakt enthält, über denen Vorrichtungen zur Zufallendem Kondensat aufgelöst werden. Beim Aus- fuhr (12) und Verteilung (13) von Flüssigkeit und waschen von Ammoniak und Kohlendioxid in dieser eine Gasabfuhrleitunc (16) vorgesehen sind, ist ze

kennzeichnet durch — in der Gasstromrichtung ge- wascher ausgeführt. In der Flüssigkeit wird ein Teil

sehen — oberhalb der letzten Gruppe von Kontakt- des Ammoniaks und des Kohlendioxids je nach der

vorrichtungen angebrachte Vorrichtungen zur Zufüh- Wärmemenge, die über nicht gezeichnete Kühl-

rung von Gas. elemente aus der Lösung abgeführt wird, kondensiert

In der zur Durchführung der bevorzugten Ausfüh- 5 und absorbiert. Die anfallende Lösung verläßt die rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens be- Kolonne über den Überlauftrichter 8, der in die Abstimmten Vorrichtung wird wenigstens die letzte fuhrleitung 10 übergeht. Das zurückbleibende Gas-Gruppe von Kontaktvorrichtungen von einem Gas- gemisch steigt empor und wird in einem in möglichst raum umgeben und mit Hilfe einer Wand von diesem geringer Distanz über dem Flüssigkeitsspiegel vor-Gasraum getrennt, welcher Raum mit einer Zufuhr- io gesehenen Bett 11 aus Füllkörpern, z. B. Raschigöffnung für Gas versehen ist und über öffnungen in ringen, mit einer über Leitung 12 und Verteilungsvorder genannten Wand mit dem Gasraum über den richtung 13 zugeführten Waschflüssigkeit gewaschen. Kontaktvorrichtungen in Verbindung steht. Dazu kann die im Rückführungs- oder Konzentrie-

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der rungsteil der Harnstoffanlage anfallende Ammonium-Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt 15 carbamat-, Ammoniumcarbonat-, Harnstoff- oder

F i g. 1 ein Schema eines Teils eines Verfahrens zu A nmoniaklösung benutzt werden. Diese Wasch-

der Herstellung von Harnstoff, in dem die Erfindung flüssigkeit nimmt nahezu sämtliches noch vorhandene

angewandt wird, Ammoniak und Kohlendioxid auf. Die dabei an-

F i g. 2 eine Waschkolonne, in der das erfindungs- fallende Lösung wird im unteren Teil der Kolonne

gemäße Verfahren verwirklicht werden kann, 20 aufgefangen und kann hier auf die vorumschriebene

F i g. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Weise nochmals als Waschflüssigkeit dienen.

Waschkolonne gemäß F i g. 2, Während des in zwei Stufen verlaufenden Wasch-

Fi g. 4 eine Waschkolonne, geeignet für die Durch- Vorgangs kann sich die Zusammensetzung der Gasführung einer bevorzugten Ausführungsform des er- phase derart ändern, daß diese innerhalb des Explofindungsgemäßen Verfahrens. 35 siop'gebiets zu liegen kommt. In beiden Zonen und

Im Schema gemäß Fig. 1 stellt A einen Synthese- auch dazwischen ist das Gasgemisch jedoch in Gasautoklav dar, in dem Harnstoff gebildet wird. Die blasen oder Teilströme verteilt, die völlig von Flüssigcrhaltene Syntheselösung, die neben Harnstoff und keit umgeben sind. Hierdurch sind explosivartig verWasser Ammoniumcarbamat und das überschüssige laufende Reaktionen ausgeschlossen. Statt Füllkörper Ammoniak enthält, wird über die Leitung 1 oben in 30 können auch andere Mittel, die einen intensiven Gasdie Abtreibkolonne B eingeleitet, in der mit Hilfe von Flüssigkeit-Kontakt bewirken, z. B. Siebplatten, verbei 2 zugeführtem Kohlendioxid unter Wärmezufuhr wendet werden.

das Ammoniumcarbamat in Ammoniak und Kohlen- Das aus der Kolonnenfüllung 11 emporsteigende dioxid zersetzt wird. Diese werden in gasförmigem Gasgemisch wird sofort mit einem übet Leitung 14 Zustand abgetrieben. Das aus der Abtreibkolonne 35 und Verteilvorrichtung 15 zugeführten Inertgas derart austretende Gasgemisch, das außer Ammoniak und vermischt, daß die Zusammensetzung völlig außer-Kohlendioxid eine Menge Wasserdampf enthält, geht halb des Explosionsgebiets zu liegen kommt. Das auf über Leitung 3 dem Kondensator C zu, in dem unter diese Weise verdünnte Gasgemisch verläßt schließlich Wärmeabfuhr eine Ammoniumcarbamatlösung ge- die Waschkolonne über die Abfuhr 16 und wird über bildet wird, die über Leitung 4 in den Autoklav A 40 ein nicht gezeichnetes Expansionsventil abgelassen,
strömt. Die in der Abtreibkolonne B enthaltene Harn- Als Inertgas können z.B. Luft, Stickstoff oder Stofflösung wird nach Entspannung im Reduzier- Kohlendioxid verwendet werden. Für Luft und Stickventil 5 weiterverarbeitet. Das für die Synthese erfor- stoff ist zur. Steigerung des Gasdrucks auf Synthesederliche Ammoniak wird bei 6 in den Autoklav ge- druck ein gesonderter Kompressor erforderlich, wähleitet. Dem frischen Kohlendioxid ist eine geringe 45 rend bei Anwendung von Kohlendioxid eine geringe Menge Luft oder Sauerstoff beigegeben, damit eine Vergrößerung der Kapazität des ohnehin erforder-Korrosion von Gefäßen. Leitungen und Armaturen, liehen Kohlendioxid-Kompressors genügt Mit Luft ist die in Titan oder einem austenitischen, korrosions- außerdem der Nachteil verbunden, daß bei gleicher festen Stahl ausgeführt oder mit diesen Werkstoffen Zusammensetzung des Abgases zur Erreichung dei ausgekleidet sind, vermieden wird. . 50 gewünschten Verdünnung eine größere Menge zu-

Die Inertgase, die mit dem frischen Ammoniak und geführt werden muß als bei Anwendung von Kohlendem frischen Kohlendioxid in das System eingebracht dioxid. In diesem Falle sind also auch die Verdichwerden, sammeln sich im Kopf des Autoklavs an und tungskosten höher.

werden von .hier aus über Leitung 7 der Wasch- Im allgemeinen hat die Anwendung von Kohlenkolonne D zugeleitet, wo sie durch Kondensation und 55 dioxid denn auch den Vorzug. In diesem Falle kann Absorption von dem mitgerissenen Ammoniak, sich ein Teil des Kohlendioxids in der Waschflüssig-Kohlendioxid und Wasserdampf getrennt und an- keit auflösen. Es ist denn auch zur Erreichung dei schließend auf atmosphärischen Druck expandiert erforderlichen Verdünnung notwendig, die derWasch- und abgelassen werden. Die in der Waschkolonne kolonne zuzuführende Kohlendioxidmenge dementerhaltene, verdünnte Ammoniumcarbamatlösung geht 60 sprechend zu vergrößern. Der Gesamtverbrauch ar über die Leitung 8 dem Autoklav A oder dem Kon- Kohlendioxid wird dadurch nicht größer, weil die abdensator C zu. sortierte Menge letzten Endes in die Synthesevorrich-

Eine für die Behandlung des Abgases geeignete tung gelangt; es ist aber wohl eine größere Menge Waschkolonne ist einigermaßen vereinfacht in F i g. 2 Absorptionswärme abzuführen. Die Absorption vor dargestellt. Das Synthese-Abgas wird über 7 und den 65 Verdünnungs-Kohlendioxid kann jedoch durch eine im Boden der Kolonne angebrachten Zufuhrteil 9 möglichst geringe Kontaktfläche zwischen Kohlenunter dem Flüssigkeitsspiegel in die Kolonne einge- dioxid und Waschflüssigkeit oder durch die Anwenleitet. Dieser Teil der Kolonne ist als Gasblasen- dung von Carbamat- oder Carbonatlösungen mil

einem minimalen Ammoniakübersehuß als Waschflüssigkeit beschränkt werden. Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 3 dargestellt. In der hier gezeichneten Waschkolonne ist über der Flüssigkcitsverteilvorriehtung 13 ein zweites Rillkörperpakel 17 vorgesehen, das ,iber die Leitung 18 und Verteilvorrichtung 19 von einer geringen Menge Wasser oder einer nahezu ammoniakfreien HarnstofTlösung berieselt wird. Hierin lösen sich nur sehr geringe Menge ι Kohlendioxid auf. Die Waschflüssigkeit llicl.lt durch die Füllung 17 dem Füllkörperpaket 11 zu und absorbiert hier, ebenso wie die über die Verteilvorrichtung 13 zugefiihrte Waschflüssigkeit, das noch im Gas vorhandene Ammoniak. Im übrigen wird das Abgas in dieser Waschkolonne auf dieselbe Weise wie in der Waschkolonne nach F i g. 2 behandelt.

Die Incrlgasmenge. die dazu erforderlich ist. eine vollständige Verdünnung des gewaschenen Gasgemisches, also bis außerhalb des ExplosionsgebiiHs. zu erreichen, wird außer durch die Temperatur- und Druckverhältnisse auch durch die Zusammensetzung dieses Gasgemisches bedingt. In ungünstigen Fällen kann z. B. das erforderliche Volumen Kohlendioxid, das stündlich zuzuführen ist, erheblich mehr betrugen als die Hälfte des behandelten Abgasvoluniens. Dieser Umstand kann wegen der hohen Vcrdichtungskosten beschwerlich sein. Statt einer vollständigen Verdünnung kann dann vorteilhaft eine teilweise Verdünnung angewandt werden gemäß dem nachstehend an Hand der F i g. 4 beschriebenen Verfahren. Dabei wird das zu behandelnde Abgasgemisch über die Leitung 7 unten in das Flüssigkeitsabteil 20 der Waschkolonne D eingeleitet. Auch hier finden die Kondensation und Absorption des größten Teils des im Gemisch vorhandenen Ammoniaks und Kohlendioxids statt. Die dabei frei werdende Wärme wird abgeführt über die Kühlelemente 21. durch die ein Kühlmittel strömt, das über 22 zu- und über 23 abgeführt wird. Die anfallende verdünnte Carbamatlösung wird über das Ubcrlaufrohr 8 aus dem Flüssigkeitsabteil abgeführt. Das zurückbleibende Gasgemisch wird nochmals gewaschen im Füllkörperpaket 11. das über die Leitung 12 und die Verteilvorrichtung 13 mit Waschflüssigkeit berieselt wird. Die aus 11 hinausströmende Lösung wird im Trichter 24 aufgefangen und strömt über das mit Öffnungen 25 versehene Rohr 26 unten in das Flüssigkeitsabteil 20. Der Gasraum 27 über dem Fiillkörpcrpaket 11 ist an der oberen Seite abgeschlossen und steht über Öffnungen 28 im Mantel 29 in Verbindung mit dem mit Inertgas gefüllten Gasraum 30. an den die Gaszufuhr 14 angeschlossen ist. Das Volumen des Gasraums 30 ist so groß gewählt worden, daß, falls im Gasraum 27 infolge einer Explosion im teilweise inertisierten Abgas ein zu großer Druckanstieg auftritt und der Mantel 29 und/oder die Deckplatte 31 erliegen, dieser Druckanstieg völlig von dem Inertgaspuffer aufgefangen werden kann. Es genügt im allgemeinen, wenn das Volumen des Gasraums 30 das 5- bis 20fache des Volumens des Gasraums 27 beträgt. Dabei kann man sich mit einer Inertgasmenge begnügen, die dazu ausreicht, den Gasraum 27 fortwährend zu durchspülen, einer Menge also, die beträchtlich geringer ist als im Falle einer vollständigen Verdünnung. Das verdünnte Abgasgemisch wird über Leitung 16 abgelassen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus folgendem Vergieichsbeispiel.

Beispiel

Das aus dem Syntheseteil einer Harnstoffanlage herlührende Abgas enthält neben den abzulassenden, inerten Bestandteilen je Tonne hergestellten Harnstoffs 30 kg NII., und 5 kg CO₀.

Werden diese Grundstoffe gemäß dem eingangs beschriebenen, bekannten Verfahren ausgewaschen, ίο dann sind je Tonne erzeugten Harnstoffs erforderlich:

Für Absorption bei atmosphärischem Druck: 2 m^:t Kühlwasser, wenn der Temperaturanstieg des Kühlwassers 8 C beträgt; iür Desorption bei 3 bis 4 ata: 50 kg Dampf;

für Absorption bei 3 bis 4 ata: 2 m^:l Kühlwasser und 30 kg Wasser zur Lösung von NH₁ und CO.,.

Die anfallende Lösun» geht dem Synthcsc-Autoklav zu, was zur Folge hat, daß der Umselzungsgrad zurückgeht und eine größere Ammoniunicarbamatmenge zersetzt werden muß und frei werdendes NH., und CO., abzutreiben sind. Dazu sind etwa 50 kg Dampf erforderlich.

Die 30 kg Wasser in der Lösung gehen größtenteils mit der Harnstofflösung dem Konzentrierungsteil der HamstolTanlage zu. Für die Verdampfung dieser zusätzlichen Wassermenge sind 30 kg Dampf erforderlich, und die Kondensierung des abgeführten Dampfes erfordert 2 m^:! Kühlwasser.

Insgesamt sind bei diesem Verfahren je Tonne Harnstoff also 6 m^:t Kühlwasser und 130 kg Dampf zur Rückgewinnung von Ammoniak und Kohlendioxid aus dem Abgas erforderlich. Werden das im Abgas vorhandene NH., und CO., unter Synthesedruck absorbiert, so wird ein großer Teil der Kondensations- und Absorptionswärme, die in diesem Falle auf hohem Temperaturnivcau frei wird, verwendet für die Aufwärmung der rückgeführten Ammoniumcarbamatlösung, die als Absorptionsflüssigkeit benutzt wird, während der restliche Teil für die Aufvvärmung des frischen Ammoniaks angewandt werden kann. Dabei ist der zusätzliche Kühlwasser-Verbrauch also gleich Null: durch die Anwendung der frei werdenden Wärme werden 20 bis 70 kg Dampf je Tonne Harnstoff erspart. Weil jetzt außerdem kein Dampf für die vorgenannte Desorption usw. erforderlich ist, wird der gesamte Dampfverbrauch also um 150 bis 200 kg je Tonne Harnstoff verringert. Bei vollständiger Verdünnung des endgültigen Abgases beträgt der zusätzliche Energieverbrauch zui Verdichtung der dafür erforderlichen Kohlendioxidmenge etwa 10 kWh/t Harnstoff. Bei teilweiser Verdünnung und bei Anwendung der Waschkolonne nach F i g. 4 beträgt die Menge Kohlendioxid nur V₅ unc der zusätzliche Energieverbrauch dementsprechenc etwa 2 kWh/t Harnstoff. Die Einsparung an Kühlwas ser und Dampf wiegt reichlich gegen die zusätzlicher Verdichtungskosten auf.

Die Anwendung des Verfahrens und der Vorrich tung gemäß der Erfindung beschränkt sich nicht au die Behandlung von Abgasen bei Synthesedruck. Aucl bei Herstellungsweisen für Harnstoff, bei denen da Inertgas aus einer niedrigeren Druckstufe, z. B. au einer Absorptions- oder Waschkolonne für das ab getriebene Ammoniak und Kohlendioxid, abgelassei werden soll, können sie vorteilhaft Anwendung finder

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 607/3«

Claims (6)

I ' 2 Patentansprüche- Reaktion (1) verläuft spontan und vollständig raienwnsp, ucne. ^^ ^ ^ ^. werdende Warme genügend schnell

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Ammoniak abgeführt wird. Reaktion (2) ist eine Gleichgewichtsund Kohlendioxid aus einem wasserstoff- und reaktion, die nach rechts endotherm verläuft. Der sauerstoflthaltigen Abgas einer Harnstoffsynthese 5 Prozentsatz Ammoniumcarbamat, das in Harnstoff durch intensive Wäsche des Abgases mit Wasser umgesetzt wird, ist unter anderem von den Reak- oder einer bei der Harnstoffsynthese üblichen tionsbedingungen, dem Ammoniak-Kohlendioxid-Waschlösung in wenigstens einer Absorptions- Molarverhältnis und dem Wassergehalt des Reakzone, dadurch gekennzeichnet, ' daß tipnsgemisches abhängig. Aus Reaktionsgleichung(2) man das aus der letzten Absorptionszone aus- io geht hervor, daß der Umsetzungsgrad niedriger ist, je tretende Gasgemisch unmittelbar mit einem in nachdem der Wassergehalt höher ist.

'bezug auf die Abgaskomponenten inerten Gas Das in der aus der Synthesevorrichtung abgeführvermischt, ten Syntheselösung noch vorhandene Ammonium-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- carbamat ist, ebenso wie das Wasser und die überkennzeichnet, daß man das Inertgas aus einem 15 schüssige Ammoniakmenge, von dem gebildeten wenigstens die letzte Absorptionszone umgeben- Harnstoff zu trenYien, was gewöhnlich in einigen den, mit diesem Gas gefüllten Gasraum zuführt. Stufen erfolgt: Zersetzung des Ammoniumcarbamats,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Abtrennung des dann vorhandenen Ammoniaks und gekennzeichnet, daß man als inertgas Kohlen- Kohlendioxids und schließlich Abscheidung des restdioxid verwendet. 20 liehen Wassers. Das abgeschiedene Ammoniak und

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfall- Kohlendioxid können zu Nebenprodukten, wie rens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Gas- Ammoniumnitrat oder Ammoniumsulfat, verarbeitet blasenwäscher (20), der mit einer Gaszufuhr- werden; diese Reaktionskomponenten werden aber leitung (7), einer auf höherem Niveau als die Gas- meistens wieder der Harnstoffsynthese zugeleitet. Bei zuführleitung angebrachten Flüssigkeitsabfuhr (8) 25 bekannten Rückiührungsveriahren verfährt man und Wärmeabfuhrvorrichtungen (21) versehen ist, dabei wie folgt: Die in der Synihesevorrichtung ge- und einer Absorptionszone (11), die mit dem Gas- bildete Syntheselösung wird in einigen Druckstufen, raum des Csblasenwäschers in Verbindung steht z. B. 10 bis 30 ai und 2 bis 5 at, erhitzt, wodurch das und Vorrichtungen für einen intensiven Gas- Ammoniumcarbamat dissoziiert und das frei wer-Flüssigkeits-Kontakt tnthält, über denen Vorrich- 30 dende Ammoniak und Kohlendioxid abgetrieben tungen zur Zufuhr (12; und "Verteilung (13) von werden. Die nicht umgesetzten Reaktionskomponen-Flüssigkeit und eine Gasabfunrleitung (16) vor- ten werden anschließend in Wasser oder einer wäßgesehen sind, gekennzeichnet durch — in der rigen Lösung absorbiert, wonach die anfallende Gasstromrichtung gesehen — oberhalb der letzten Lösung wieder der Synthesevorrichtung zugeleitet Gruppe von Kontaktvorrichtungen angebrachte 35 wird. Bei' einem anderen bekannten Verfahren erVorrichtungen zur Zuführung von Gas. folgen die Zersetzung des nicht 'umgesetzten Ammo-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekcnnzcich- niumcarbamats und die Abtreibung des größten net durch einen die Kontaktvorrichtungen (11) Teils des frei werdenden Ammoniaks und Kohlendiumgebenden und durch eine Wand (29 und 31) oxids dadurch, daß man die Syntheselösung bei von ihnen getrennten Gasraum (30), der mit einer 40 Synthesedruck und unter Erhitzung mit Hilfe gas-Zufuhröffnung (14) für Gas versehen ist und über förmigen Ammoniaks oder Kohlendioxids oder eines öffnungen (28) in der genannten Wand mit dem Inertgases abtreibt. Das dabei anfallende Gasgemisch Gasraum (27) über den Kontaktvorrichtungen in wird, gleichfalls bei Synthesedruck, kondensiert und Verbindung steht. in einer wäßrigen Lösung absorbiert. Dabei bildet

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeich- 45 sich eine Ammoniumcarbamatlösung, die der Synnet durch einen Gasraum (30), dessen Inhalt thesevorrichtung zugeleitet wird. Das noch in der wenigstens das Fünffache des Inhalts des über der abgetriebenen Syntheselösung verbleibende Ammoletzten Gruppe von Kontaktvorrichtungen befind- niak und Kohlendioxid werden bei niedrigem Druck liehen Gasraums (27) beträgt. zurückgewonnen und gegebenenfalls rezirkuliert.

So Das bei der Herstellung von Harnstoff verwendete

Ammoniak und Kohlendioxid enthalten, in Abhän-