DE2521507B2

DE2521507B2 - Verfahren zur rueckgewinnung der harnstoff-, ammoniak- und kohlendioxidanteile aus dem beim einengen einer harnstoffloesung anfallenden dampfgemisch

Info

Publication number: DE2521507B2
Application number: DE19752521507
Authority: DE
Inventors: Sadashi; Kawabe Toyotaro; Miyakawa Hisashi; Seki Naotoshi; Takaishi Osaka Chikaoka (Japan)
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1974-05-14
Filing date: 1975-05-14
Publication date: 1978-01-19
Also published as: NO751695L; BE828819A; BR7502789A; ES437246A1; NL7505667A; US4003801A; FR2271200A1; DE2521507A1; ATA369175A; JPS50142515A; IN140496B; NO149959B; AT347474B; EG11673A; GB1453422A; NO149959C; CA1044257A; JPS555977B2; FR2271200B1; NL171266B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung der Harnstoff-, Ammoniak- und Kohlendioxidanteile aus dem Dampfgemisch, welches bei einer bei vermindertem Druck vorgenommenen Einengung einer aus der Umsetzung von Ammoniak mit Kohlendioxid erhaltenen wäßrigen Harnstofflösung anfällt.

Zur Herstellung von kristallinem Harnstoff werden nach einem bekannten Verfahren Kohlendioxid und Ammoniak unter Harnstoffsynthesetemperaturen und -drücken miteinander umgesetzt unter Bildung eines Harnstoff, nicht-umgesetztes Ammoniumcarbamat und Wasser enthaltenden Reaktionsgemisches, das dann einer Vielzahl von Stufen zur Zersetzung des nicht-umgesetzten Aminoniumcarbamats unterworfen wird, in denen die Drücke stufenweise verringert werden. An eine Niederdruckzersetzung schließt sich in der Regel eine Abtrennstufe durch Schnelldestillation unter normalem oder vermindertem Druck an, um das nicht-umgesetzte Ammoniumcarbamat in Form eines Mischgases aus Ammoniak und Kohlendioxid von dem Reaktionsgemisch abzutrennen. Die dabei erhaltene Harnstofflösung, die noch geringe Mengen Ammoniak und Kohlendioxid enthält, wird vorzugsweise unter vermindertem Druck eingeengt unter Bildung von kristallinem Harnstoff. Bei diesem Verfahren enthält das bei der Einengung gebildete Dampfgemisch neben Wasserdampf eine geringe Menge an Harnstoff zusammen mit Ammoniak und Kohlendioxid. Wird daher das beim Kondensieren dieses Dampfgemisches gebildete Kondensat, so wie es ist, abgelassen, so führt dies nicht nur zu einer Wasserverschmutzung, sondern auch zu einem Verlust an Harnstoff und Ammoniak.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde der Wasserdampf bisher durch indirekte Kühlung kondensiert unter Bildung eines Harnstoff, Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden Kondensats, das dann zur Abtrennungeines Mischgases aus Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf rektifiziert wurde, wobei das Mischgas abgetrennt und in die Harnstoffsynthesezone zurückgeführt wurde. Da jedoch das aus der Rektifizierstufe abgelassene Abwasser noch etwas Harnstoff enthält, treten Probleme auf in bezug auf

Wasserverschmutzung und Harnstoffverluste, obgleich ein Teil des Harnstoffs während der Rektifizierung zu Ammoniak und Kohlendioxid, die zusammen mit dem gebildeten Mischgas gewonnen werden, hydrolysiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Rückgewinnung der beim Konzentrieren einer wäßrigen Harnstofflösung im gebildeten Dampfgemisch vorliegenden Harnstoff- und Ammoniakanteile anzugeben, das dazu führt, daß eine Wasserverschmutzung oder ein Harnstoffverlust vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) das von der Einengstufe abgegebene, Harnstoffpartikel, Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf enthaltende Dampfgemisch bei 40 bis 90° C kühlt unter Bildung eines ersten Kondensats in Form eines im Harnstoffsyntheseprozeß als Absorptionsmittel oder Waschflüssigkeit, verwendbaren Teilkondensats,

(2) noch verbleibendes Dampfgemisch der Stufe (1) durch ein- oder mehrstufiges indirektes Kühlen kondensiert unter Bildung eines zweiten Kondensats, und

(3) das zweite Kondensat rektifiziert unter Abtrennung eines Gemisches aus Ammoniak und Kohlendioxid sowie geringen Restanteilen an Wasserdampf, das in den Harnstoffsyntheseprozeß zurückgeführt wird, und das anfallende Abwasser verwirft oder im Rahmen der Harnstoffgewinnung als Speisewasser oder Waschflüssigkeit verwendet.

Die wäßrige Harnstofflösung, die in der vorzugsweise unter vermindertem Druck durchgeführten Einengstufe eingespeist wird, kann hergestellt werden durch Umsetzung von Ammoniak und Kohlendioxid nach einem der zahlreichen bekannten Verfahren, wie siez. B. in den US-PS 2 116881, 3200 148, 3317601, 3347915, 3357901, 3390058, 3470247, 3573 173 und 3725210 beschrieben werden. Die dabei erhaltene Harnstofflösung enthält in der Regel 60 bis 80 Gew.% Harnstoff,0,1 bis 1,0 Gew.% Ammoniak und 0,1 bis 1,0 Gcw.% Kohlendioxid.

Die Harnstofflösung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 bis 85° C und unter einem Druck von 60 bis 200 mmHg eingeengt, wobei kristalliner Harnstoff ausfällt. Das Dampfgemisch aus der Einengstufe enthält neben Wasserdampf einen Nebel aus der wäßrigen Harnstofflösung und feinen Harnstoffpartikeln sowie Ammoniak und Kohlendioxid, die beide in der Harnstofflösung enthalten sind, wobei Harnstoff, Ammoniak und Kohlendioxid in der Regel in Konzentrationen von 0,1 bis 1,2 Gew.%, 0,3 bis 1,6 Gew.% bzw. 0,2 bis 1,0 Gew.% in dem Dampfgemisch vorliegen.

Dieses Dampfgemisch wird zur Abtrennung der in dem Nebel vorliegenden Stoffe vom Wasserdampf in eine Abtrennstufe (1) eingeführt, in der das Dampfgemisch auf 40 bis 90° C abgekühlt und vorzugsweise bei dieser Temperatur gehalten wird, so daß ein Teil ι des Wasserdampfes zusammen mit einem Teil des darin enthaltenen Ammoniaks und Kohlendioxids kondensiert wird unter Bildung eines ersten Kondensats.

Das Dampfgemisch kann aber auch vor der Einfüh- ι rung in die Abtrennstufe indirekt gekühlt werden, um einen Teil des Wasserdampfes zusammen mit einem Teil des Nebels aus der wäßrigen Harnstofflösung und Harnstoffpartikeln, Ammoniaks und Kohlendioxids zu kondensieren unter Bildung eines Vorkondensats, wonach das restliche Dampfgemisch in die Abtrennungsstufe eingeführt wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie eine praktisch vollständige Abtrennung des Harnstoffs auf einfache Weise ermöglicht, was in einer einzigen Abtrennstufe oftmals nicht gelingt, da der Nebel aus Harnstofflösung und feinen Partikeln aus Harnstoffkristallen teilweise im Wasserdampf verbleiben und ins erste und ggf. zweite Kondensat gelangen kann, wobei in der Rektifizierstufe keine vollständige Rückgewinnung erfolgt. Wird jedoch die angegebene indirekte Kühlung vorgeschaltet, so kondensiert Wasserdampf auf den im Nebel

< enthaltenen Harnstoffpartikeln unter Bildung größerer Teilchen, die in der nachfolgenden Abtrennstufe (1) leicht niedergeschlagen und entfernt werden.

Das erhaltene erste Kondensat enthält im allgemeinen 1 bis 20 Gew.% Harnstoff, 0,02 bis 0,1 Gew.%

ι Ammoniak und 0,01 bis 0,1 Gew.% Kohlendioxid. Dieses erste Kondensat wird vorzugsweise als Prozeßwasser in einer Stufe der Harnstoffherstellung verwendet, z. B. als Absorptionsmittel in der Stufe zur Rückgewinnung des nicht-umgesetzten Ammoniumcarbamate, als Lösung zum Waschen von kristallinem Harnstoff in einer Zentrifugenabtrennstufe oder als Absorptionsmittel für den Harnstoffstaub, der in der von einem Sprühkristallisionsturm abgegebenen Kühlluft enthalten ist.

ι Das nach Durchführung der Abtrennstufe (1) noch verbleibende Dampfgemisch wird durch indirektes Kühlen in einer Kondensationsstufe (2) kondensiert, vorzugsweise in einer Vielzahl von Kondensationsstufen. Das dabei erhaltene zweite Kondensat enthält in

. der Regel 0 bis 0,05 Gew.% Harnstoff, 0,3 bis 2,0 Gew.% Ammoniak und 0,2 bis 1,5 Gew.% Kohlendioxid. Dieses zweite Kondensat wird in die Rektifizierstufe (3) eingeführt oder es wird gegebenenfalls ein Teil desselben in Kombination mit dem ersten Kondensat als Absorptionsmittel in der Stufe zur Rückgewinnung des nicht-umgesetzten Aminoniumcarbamats verwendet oder zum Waschen von kristallinem Harnstoff in der Zentrifugenabtrennstufe.

In der Rektifizierstufe (3) werden von dein zweiten Kondensat praktisch das gesamte Ammoniak und Kohlendioxid in Form eines Gasgemisches abgetrennt, das im wesentlichen aus Ammoniak und Kohlendioxid besteht und eine geringe Menge Feuchtigkeit enthält. Dieses Mischgas kann rückgewonnen werden durch Absorption in einem Absorptionsmittel in der Stufe zur Rückgewinnung von nicht-umgesetztem Ammoniumcarbamat oder durch Absorption in einer Säure. Das erhaltene verarmte zweite Kondensat wird einem Wärmeaustausch mit eingespeistem frischem zweiten Kondensat unterzogen und dann verworfen, oder es wird so wie es ist als Abwasser abgelassen oder als Beschickungswasser für einen Siedekessel verwendet, erforderlichenfalls nach Durchleiten durch einen Ionenaustauscher, da es sich beim verarmten zweiten Kondensat um destilliertes Wasser handelt, das aus dem Eindampfen der wäßrigen Harnstofflosung resultiert.

In der Rektifizierstufe werden vorzugsweise die Ammoniak- und Kohlendioxidgase, die vom Kopf der Rektifizierkolonne abgeführt werden, in eine gesättigte wäßrige Ammoniumcarbamatlösung von 70 bis 125° C eingeleitet, um praktisch die gesamte Feuchtigkeit daraus zu entfernen unter Bildung eines Misch-

gases mit nur geringem Feuchtigkeitsgehalt, wobei ein Teil der wäßrigen Ammoniumcarbamatlösung am Kopf der Rektifizierkolonne erneut eingeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Kombination mit einem Verfahren zur Rückgewinnung von Harnstoffstaub aus einem Abgas, das aus einer Harnstoffgranuliervorrichtung oder einem Harnstoffsprühkristallisationsturm abgegeben wird, durchgeführt werden. Der in dem Abgas enthaltene Harnstoffstaub kann mit dem zweiten Kondensat und/oder dem ersten Kondensat und/oder dem aus der Rektifizierstufe stammenden Abwasser gewaschen werden, wobei der Harnstoffstaub in dem Kondensat gelöst wird. Die dabei erhaltene Harnstofflösung kann in der Vakuumkonzentrationsstufe oder in anderer Weise wie oben angegeben als Prozeßwasser dienen.

Die Erfindung wird durch die Zeichnung näher veranschaulicht, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand eines Fließdiagrammes schematisch wiedergibt.

Eine wäßrige Harnstoff lösung, die 60 bis 80 Gew. % Harnstoff, 0,1 bis 1,0 Gew.% Ammoniak und 0,1 bis 1,0 Gew.% Kohlendioxid enthält, wird durch die Leitung 1 in die Vakuumkonzentriervorrichtung 2 eingeführt, die mittels eines Ejektors 24, der durch Hochdruckwasserdampf betrieben wird, bei einem verminderten Druck von z. B. 60 bis 200 mmHg gehalten wird. Das Einengen wird bei einer Temperatur von 55 bis 70° C durchgeführt. Die Konzentriervorrichtung 2 ist über ein barometrisches Rohr 3 mit der Kristallisiervorrichtung 4 verbunden, in der eine Harnstoffaufschlämmung gebildet wird. Ein Teil der Harnstoffaufschlämmung kann entweder durch die Leitung 5 für die Zentrifugenabtrennung abgezogen oder so wie sie ist in eine nicht dargestellte zweite Konzentrationsstufe eingeführt werden unter Bildung von geschmolzenem Harnstoff, der praktisch frei von Feuchtigkeit ist. Die abgetrennten Harnstoffkristalle können gewaschen und getrocknet werden unter Bildung des Endproduktes oder sie können in eine Sprühkristallisierstufe eingeführt werden. Außerdem kann ein Teil der Harnstoffaufschlämmung abgezogen und durch eine nicht dargestellte Heizvorrichtung geführt werden, und die erhitzte Aufschlämmung kann zur Verwendung als Heizquelle für das Einengen in die Vakuumkonzentriervorrichtung 2 eingeführt werden.

Das Dampfgemisch aus der Vakuumkonzentriervorrichtung 2, das 0,1 bis 1,2 Gcw.% Harnstoff in Form eines wäßrigen Harnstofflösungsncbels, 0,3 bis 1,6 Gew.% Ammoniak und 0,2 bis 1,0 Gew.% Kohlendioxid enthält, wird durch die Leitung 6 in den Vnrkühler 7 eingeführt, in dem ein Teil des wäßrigen Harnstofflösungsnebels zusammen mit einem Teil des Wasserdampfes, des Ammoniaks und des Kohlendioxids kondensiert wird unter Bildung eines Vorkondensats durch Kühlen mit Wasser, das durch die Leitung 8 zugeführt und durch die Leitung 9 abgeleitet wird. Der Vorkühler 7 kann in einigen Fällen weggelassen werden. Das aus dein Vorkühler 7 austretende Dampfgemisch wird durch die Leitung 10 in den Abscheider 11 eingeführt zur Durchführung der Abtrcnnslufe (1). Obwohl als Abscheider 11 Abscheider verschiedener Typen verwendbar sind, eignet sich für die Zwecke der vorliegenden I''rfindun></.. B. ein Zyklonabscheider mit einem Kühlmantel 12. Die Temperatur des Abscheiders 11 wird durch Kühlwasser, das durch die Leitung 13 in den Kühlmantel 12 eingeführt und durch die Leitung 14 abgeführt wird, bei 40 bis 60° C gehalten, so daß praktisch der gesamte wäßrige Harnstofflösungsnebel, 1 bis 10 Gew.% des "' Ammoniaks und 0,5 bis 5 Gew.% des Kohlendioxids, die in dem in den Abscheider 11 eingeführten Dampfgemisch enthalten sind, zusammen mit einem Teil des Wasserdampfes kondensiert werden unter Bildung eines ersten Kondensats. Dabei kann die Kondensa-

I» tions-Abtrennung in dem Abscheider 11 erleichtert werden durch Einführung eines Absorptionsmittcls für Ammoniak und Kohlendioxid in den Abscheider 11, z. B. der Kondensate, die in dem Abscheider 11, dem ersten Kondensator 16, dem zweiten Kondensa- > tor 20 und dem barometrischen Kondensator 26, wie nachfolgend näher beschrieben, erhalten werden.

Das vom Abscheider 11 abgegebene Dampfgemisch wird zur Durchführung der Stufe (2) durch die Leitung 15 in den ersten Kondensator 16 geleitet, in

_>n dem es mit Wasser, das durch die Leitung 17 zugeführt und durch die Leitung 18 abgeführt wird, indirekt gekühlt wird, wobei ein Teil des Dampfes kondensiert unter Bildung eines Teils des zweiten Kondensats, bei dem es sich um eine verdünnte wäßrige Ammonium-

:i earbamatlösung handelt. Das von dem ersten Kondensator 16 abgegebene Dampfgemisch wird dann durch die Leitung 19 in den zweiten Kondensator 20 eingeführt und mit Wasser, das durch die Leitung 21 eingeführt und durch die Leitung 22 abgeführt wird,

in indirekt gekühlt. Dabei wird der größte Teil des Dampfes kondensiert unter Bildung eines weiteren Teils des zweiten Kondensats, bei dem es sich um eine verdünnte wäßrige Ammoniumcarbamatlösung handelt. Der Dampf, der in dem zweiten Kondensator

π 20 noch nicht kondensiert worden ist, wird durch die Leitung 23 in den Ejektor 24 eingeleitet, der mit Hochdruckwasserdampf betrieben wird, und er wird zusammen mit dem Hochdruckwasserdampf betrieben wird, und er wird zusammen mit dem Hochdruck-

4(i wasserdampf durch die Leitung 25 in den barometrischen Kondensator 26 eingeführt, in dem der Dampf durch direktes Kühlen mit durch die Leitung 27 eingeführtem Wasser kondensiert wird unter Bildung eines dritten Anteils des Kondensats, bei dem es sich um

•r> eine verdünnte wäßrige Ammoniumcarbamatlösung handelt. Dem barometrischen Kondensator 26 kann durch die Leitung 35 ein Teil des zweiten Kondensats oder durch die Leitung 34 der dritte Anteil des Kondensats oder durch die Leitung 34 der dritte Anteil

-,(i des Kondensats an Stelle des Kühlwassers zugeführt werden. Selbstverständlich ist die Kondensation des vom Abscheider 11 abgegebenen Dampfgemisches nicht auf das vorstehend beschriebene Zweistufenvcrfahren beschränkt, sondern auch unter Anwendung

-,i eines Kondensationsverfahrens mit einer beliebigen Anzahl von Stufen durchführbar.

Das in dem Abscheider 11 erhaltene erste Kondensat wird durch die Leitung 28, die Pumpe 29 und die Leitung 30 zur Verwendung als Prozeßwasser geför-

d(i dcrt zusammen mit dem Vorkondensat, das durch die Leitung 31 aus dem Vorkühlcr 7 abgezogen wird. Ein Teil oder die Gesamtmenge des zweiten Kondensats, das durch die Leitungen 32 und 33 aus dem ersten Kondensator 16 entnommen wird, ist ebenfalls als

hi Prozeßwasser verwendbar. Das Prozeßwasser wird beispielsweise verwendet zum Waschen der in einem Zentrifugenabscheider erhaltenen Harnstoff kristalle, als Absorptionsmittel, das bei tier Rückecwinnune

von nicht-umgesetztem Ammoniumcarbamat verwendet werden kann, oder als Absorptionsmittel für den Harnstoffstaub, der in der von einem Sprühkristallisationsturm abgegebenen Kühlluft enthalten ist. Vor der Verwendung dieser Kondensate als Prozeßwasser können ein Teil derselben oder die Gesamtmenge einer Rektifizierung unterworfen werden, um ein Mischgas aus Ammoniak und Kohlendioxid abzutrennen. Ferner kann ein Teil der Kondensate in die Vakuumkonzentriervorrichtung 2 eingeführt werden statt als Prozeßwasser Verwendung zu finden.

Die im ersten Kondensator 16, im zweiten Kondensator 20 und im barometrischen Kondensator 26 gebildeten Kondensate werden durch die Leitungen 32, 32' bzw. 34 miteinander vereinigt und durch die Leitung 35 und die Pumpe 36 in den Wärmeaustauscher

37 eingeführt zum Wärmeaustausch mit dem aus dem Boden der Rektifizierungskolonne 38 abgegebenen heißen Wasser, worauf sie zur Durchführung der Stufe (3) durch die Leitung 39 in den Mittelabschnitt der Rektifizierkolonne 38 eingeführt werden, die bei einem Druck von 1,5 bis 4,0 kg/cm² betrieben wird. Zum Erhitzen wird Wasserdampf durch die Leitung 40 in den Bodenabschnitt der Rektifizierungskolonne

38 eingeführt. Ein Mischgas aus Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf, das am Kopf der Rektifizierkolonne 38 austritt, wird durch die Leitung 41 in den Kondensator 42 geleitet, in dem es mit einem Kondensat des Mischgases (einer wäßrigen Ammoniumcarbamatlösung) bei 70 bis 125° C in Kontakt gebracht wird, um einen Teil des Wasserdampfes darauf zu entfernen, worauf es durch die Leitung 43 abgelassen wird. Das auf diese Weise erhaltene Mischgas, das 10 bis 60 Gew.% Ammoniak, 5 bis 40 Gew.% Kohlendioxid und 6 bis 80 Gew.% Wasserdampf enthält, wird für die Absorption in eine nicht dargestellte Stufe zur Rückgewinnung des nicht-umgesetzten Ammoniumcarbamats geleitet. Das Mischgas kann durch Absorption in Schwefelsäure oder Phosphorsäure abgetrennt werden.

Das in dem Kondensator 42 erhaltene Kondensat wird durch die Leitung 44 in den Kopf der Rektifizierkolonne 38 im Kreislauf zurückgeführt. Vom Boden der Rektifizierkolonne 38 wird heißes Wasser, das Ammoniak in einer Menge von weniger als 0,05 Gew.% enthält, abgelassen und durch die Leitung 45 in den Wärmeaustauscher 37 eingeleitet, in dem es, wie vorstehend beschrieben, einem Wärmeaustausch mit dem in die Rektifizierungskolonne 38 eingespeisten Kondensat unterworfen wird. Das auf diese Weise gekühlte Wasser kann entweder durch die Leitung 46 als Abwasser abgelassen oder für einen der oben angegebenen Zwecke verwendet werden. Vorzugsweise wird es als Beschickungswasser für einen Siedekessel verwendet, wobei es durch einen nicht dargestellten Ionenaustauscher geleitet wird zur Entfernung der in dem destillierten Wasser vorliegenden geringen Mengen an Ammoniak und Kohlendioxid. Das gekühlte Wasser kann aber auch zum Waschen der aus einem Sprühkristallisationsturm austretenden Kühlluft verwendet werden zur Entfernung des darin enthaltenen Harnstoffstaubs, wie nachfolgend näher erläutert wird.

Das erfindungsgemäßc Verfahren kann in Kombination mit der Abtrennung von Harnstoffstaub aus der aus einem Sprühkristallisationsturm austretenden Kühlluft in der Praxis z. B. in der Weise durchgeführt werden, daß geschmolzener Harnstoff durch die Lei-

tung 47 in den Behälter 48 eingeführt wird, aus dem der geschmolzene Harnstoff in Form von Tröpfchen durch eine Düsenplatte 49 in den Sprühkristallisationsturm 50 tropft. Die Tröpfchen werden gekühlt und erstarren, wenn sie beim Herunterfallen mit dei durch die Leitung 51 am Boden des Sprühkristallisationsturms 50 abgelassene Kühlluft in Kontakt gelangen; der dabei erhaltene körnige Harnstoff wird durch die Leitung 52 am Boden des Sprühkristallisationsturms 50 entnommen. Die aus dem oberen Abschniti des Sprühkristallisationsturms 50 abgelassene Kühlluft enthält in der Regel 100 bis 1000 mg/m³ Harnstoffstaub. Die abgelassene Luft wird durch die Leitung 53 in den Waschturm 54 geleitet, in dem sie durch Düsen 55 mit durch die Leitung 56 eingeführtem Wasser und/oder dem mittels der Pumpe 29 durch die Leitung 57 eingeführten ersten Kondensat besprüht wird, um sie zu waschen und den Hauptteil des Harnstoffstaubes daraus zu entfernen. Dann wird der verbleibende Staub innerhalb des Turms 54 durch Filtrieren durch die Schichten 58 eines geschäumter Harzes mit einer offenzelligen Porosität von mehr als 90% gesammelt. Die vom Harnstoffstaub befreite Luft wird durch die Leitung 59 abgelassen. Die aus dem Waschturm 54 ausgetragene Lösung enthält im allgemeinen 10 bis 30 Gew.% Harnstoff und ein Teil dieser Lösung wird mittels der Pumpe 60 durch die Leitung 61 in den Waschturm 54 im Kreislauf zurückgeführt und der Rest wird durch die Leitung 62 abgezogen und als Prozeßwasser verwendet oder zur Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ir die Vakuumkonzentriervorrichtung 2 geleitet.

Erfindungsgemäß können praktisch der gesamte Harnstoff, das gesamte Ammoniak und das gesamte Kohlendioxid, die in dem beim Konzentrieren einei wäßrigen Harnstofflösung gebildeten Dampfgemiscr enthalten sind, zurückgewonnen werden, so daß eine Wasserverschmutzung durch das Abwasser vermieder wird. Außerdem enthält das beim Rektifizieren des zweiten Kondensats nach Abtrennung von Ammoniak und Kohlendioxid erhaltene Abwasser keinen Harnstoff, weil im zweiten Kondensat kein Harnstoff enthalten ist. In der Rektifizierstufe kann daher keir Harnstoffverlust durch Hydrolyse zu Ammoniak unc Kohlendioxid auftreten. Der Wasserdampfverbrauch ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nur geringfügig höher als bei konventionellen Verfahren.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher erläutern.

Beispiel

725 t Dampfgemisch pro Tag, die in einer bei 55° C unter einem Druck von 72 mmHg betriebenen Vakuumkonzentriervorrichtung gebildet wurden und, jeweils pro Tag gerechnet, 2,45 t Harnstoff (in Forrr eines Nebels einer wäßrigen Harnstofflösung), 3,8 ' Ammoniak und 1,91 Kohlendioxid enthielten, wurder in den Vorkühlcr 7 und dann in den Zyklonabscheidei 11 eingeführt, in dem der Dampf auf 45 ° C abgekühl wurde, um den gesamten Harnstoff und einen Tei des Ammoniaks und Kohlendioxids durch Kondensation abzutrennen. Das dabei erhaltene Kondensat (be dem es sich um eine Kombination aus dem im Vorkühler 7 erhaltenen Vorkondensat und dem im Abscheider 11 erhaltenen ersten Kondensat handelte' enthielt, wiederum pro Tag, 2,45 t Harnstoff, 0,0451 Ammoniak, 0,018 t Kohlendioxid und 16,8 t Wasser Der aus dem Abscheider 11 abgelassene Dampl

wurde zur weiteren Kondensation durch erste und zweite Kondensatoren 16 und 20 geleitet unter Bildung eines zweiten Kondensats. Der aus dem zweiten Kondensator 20 austretende Wasserdampf wurde dann in den Ejektor 24 eingeführt zusammen mit Hochdruck-Wasserdampf, der zum Betreiben des Ejektors durch denselben geleitet wurde, wobei ein dritter Anteil des Kondensats, das 3,76 t Ammoniak pro Tag, 1,88 t Kohlendioxid pro Tag und 750 t Wasser pro Tag enthielt, gebildet wurde. Ein Teil dieses Kondensats wurde nach dem Abkühlen in den barometrischen Kondensator 26 im Kreislauf zurückgeführt.

Das in dem Separator 11 gebildete erste Kondensat wurde in eine Zentrifuge für die Harnstoffkristalle eingebracht und zum Waschen der Kristalle verwendet. Die zweiten Kondensate aus dem ersten Kondensator 16, dem zweiten Kondensator 20 sowie dem barometrischen Kondensator 26 wurden miteinander vereinigt, auf einen Druck von 3,5 kg/cm² gebracht und durch den Wärmeaustauscher 37 geleitet, in dem das vereinigte Kondensat durch Wärmeaustausch mit heißem Wasser von 143° C, das aus der Rektifizierkolonne 38 stammte, auf 120° C erhitzt wurde. Das so erhitzte kombinierte Kondensat wurde in den Mittelabschnitt der Rektifizierkolonne 38 eingeführtf. Ein Mischgas von 105° C, das vom Kopf der Rektifizierkolonne 38 abgezogen worden war und 4,15 t Ammoniak pro Tag, 2,39 t Kohlendioxid pro Tag und 3,42 t Wasserdampf pro Tag enthielt, wurde in den Kondensator 42 eingeführt, wo es mit einem bei 90° C gehaltenen Kondensat des Mischgases (einer wäßrigen Ammoniumcarbamatlösung) in Kontakt gebracht und in Form eines Mischgases, bestehend aus 3,68 t Ammoniak pro Tag, 1,88 t Kohlendioxid pro Tag und 1,62 t Wasserdampf pro Tag, abgelassen wurde. Das Mischgas wurde zur Absorption in eine Niederdruck-Absorptionskolonne im System zur Rückgewinnung des nicht-umgesetzten Ammoniumcarbamats eingeführt. Aus dem Kondensator 42 wurden, jeweils pro Tag 0,46 t Ammoniak, 0,51 t Kohlendioxid und 1,8 t Wasser in den oberen Abschnitt der Rektifizierkolonne 38 eingeführt. Andererseits wurden pro Tag 0,0751 Ammoniak und 750 t Wasser von 143 ° C vom Boden der Rektifizierkolonne 38 abgelassen und diese Austragslösung wurde einem Wärmeaustausch mit dem in die Rektifizierungskolonne 38 eingespeisten kombinierten Kondensat unterworfen, um sie, wie oben beschrieben, auf 69° C abzukühlen. Ein Teil des kombinierten Kondensats wurde zum Herauswaschen von Harnstoffstaub aus der Kühlluft des Sprühkristallisationsturms 50 verwendet und der restliche Teil wurde durch Kontakt mit einem Luftstrom zur Verwendung als Kühlwasser weiter gekühlt. Zur Durchführung des in diesem Beispiel beschriebenen Verfahrens war im Vergleich zum konventionellen Verfahren nur eine geringe zusätzliche Menge an Wasserdampf, nämlich 0,003 t pro t Harnstoff, erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückgewinnung der Harnstoff-, Ammoniak- und Kohlendioxidanteile aus dem Dampfgemisch, welches bei einer bei vermindertem Druck vorgenommenen Einengung einer aus der Umsetzung von Ammoniak mit Kohlendioxid erhaltenen wäßrigen Harnstofflösung anfällt, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) das von der Einengstufe abgegebene, Harnstoffpartikel, Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf enthaltende Dampfgemisch bei 40 bis 90° C kühlt unter Bildung eines ersten Kondensats in Form eines im Harnstoffsyntheseprozeß als Absorptionsmittel oder Waschflüssigkeit verwendbaren Teilkondensats,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß !nan in der Stufe (1) indirekt kühlt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Abtrennstufe (!) ein Absorptionsmittel für Ammoniak und Kohlendioxid einführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Dampfgemisch vor dem Einführen in die Abtrennstufe (1) indirekt kühlt unter Kondensation eines Teils des Harnstoffnebels zusammen mit einem Teil des Wasserdampfes, Ammoniaks und Kohlendioxids unter Bildung eines Vorkondensats.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe (3) in zwei Stufen kondensiert.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den in der Stufe (2) abgegebenen Restanteil Dampfgemisch durch Mischen mit Wasser oder einer verdünnten wäßrigen Ammoniumcarbamatlösung zu einem dritten Kondensat kondensiert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das zweite Kondensat zusammen mit dem dritten Kondensat rektifiziert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mischgas aus der Stufe (3) durch eine gesättigte Ammoniumcarbamatlösung mit einer Tempeiatur von 70bis 125° Gleitet und einen Teil der gesättigten Ammoniumcarbamatlösung in den oberen Abschnitt der Rektifizierzone zurückführt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zweite Kondensat mit aus der Rektifizierzone abgelassenem heißem Abwasser erhitzt, bevor man es rektifiziert.

K). Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man das erste Kondensat mit dem Vorkondensat vereinigt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem ersten Kondensat Harnstoffstaub aus dem aus einer Harnstoffsprühkristallisationszone abgegebenen Kühlluftstrom herauswächst.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil der Waschflüssigkeit für das weitere Herauswaschen von Harnstoffstaub aus dem Kühlluftstrom im Kreislauf führt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Waschflüssigkeit in die Einengstufe der wäßrigen Harnstofflösung einführt.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das erste Kondensat mit dem aus der Rektifizierzone ausgetragenen Abwasser vereinigt.