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Verfahren zur Harnstoffsynthese
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Beschreibung Die Erfindung betrifft ein verbessertes zyklisches Harnstoffsyntheseverfahren,
bei dem Harnstoff aus Kohlendioxid und Ammoniak in stöchiometrischem Überschuß hierzu
synthetisiert wird.
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Neuerdings wurde die Abtrennung von nichtumgesetztem Kohlendioxid
und Ammoniak aus einem TIarnstoffsyntheseabstrom bei einem Harnstoffsyntheseverfahren
bei zunehmend höheren Temperaturen durchgeführt, und ein typisches Beispiel für
das Abtrennverfahren ist ein Abstreifverfahren mit gasförmigem Kohlendioxid oder
gasförmigem Ammoniak unter Harnstoffsynthesedrucken. Bei einem derartigen Verfahren,
wie vorstehend beschrieben, werden Inertgase, die in Kohlendioxid und Ammoniak als
Ausgangsmaterialien enthalten sind, wie Stickstoff, Wasserstoff und Methan, sowie
eine geringe Menge als Korrosionsinhibitor in den Harnstoffsyntheseautoklaven zugegebener
Luft (im folgenden der Einfachheit halber als "Inertgas einschließlich Luft" bezeichnet)
bei den bei hohen Drucken durchgeführten Stufen,wie der Harnstoffsynthesestufe,
der Abstreifstufe und der., angehäuft. Aus diesem Grund ist es notwendig, daß das
Inertgas aus derartigen Stufen abgezogen wird.
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Es gibt zwei Arten von Methoden für das Abziehen des Inertgases, eine
erste Methode, bei der das Inertgas in dem Harnstoffsyntheseautoklaven abgetrennt
wird, und eine zweite Methode, bei der das Inertgas abgetrennt wird, wenn abgestreiftes,
nichtumgesetztes
Kohlendioxid und Ammoniak kondensiert werden. Die zweite Methode besitzt im Vergleich
zu der ersten Methode den Nachteil, daß die Menge an in dem Inertgas mitgerissenem
Kohlendioxid und Ammoniak erhöht wird. Das Kohlendioxid und das Ammoniak, die in
dem so abgetrennten Inertgas enthalten sind, müssen zurückgewonnen werden. Gemäß
einem Verfahren zu deren Rückgewinnung, dem Harnstoffsyntheseverfahren von Snam
Progetti S.p.A., wird das Inertgas durch Kondensation von nichtumgesetztem Kohlendioxid
und Ammoniak, die aus dem Harnstoffsyntheseabstrom mit gasförmigem Ammoniak abgestreift
worden sind, abgetrennt und das so abgetrennte Inertgas wird in eine bei mittlerem
Druck arbeitende Absorptionskolonne zusammen mit nichtumgesetztem Kohlendioxid und
Ammoniak, die bei der Destillation unter mittlerem Druck abgetrennt worden sind,
eingeleitet, um das in dem Inertgas enthaltene Kohlendioxid und Ammoniak zurückzugewinnen
??Hydrocarbon Processing, 49, (Nr. 4), 115-6 (1970)].
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Bei einem weiteren Verfahren zu deren RUckgewinnung, dem Verfahren
von Stamicarbon N.V., wird ein Inertgas am Kopf eines Harnstoffsyntheseautoklaven
mit einer Ammoniuncarbamatlösung gewaschen, die einer bei niedrigem'Druck arbeitenden
Kohlendioxid- und Ammoniakrückgewinnungsstufe unter Harnstoffsynthedrucken entstammt,
um das hierin enthaltene Kohlendioxid und Ammoniak zu absorbieren, und das aus der
Absorptionsstufe abgezogene Inertgas wird entspannt und dann entnommen (US-PS 3
691 729). Bei diesem yerfahren ist es notwendig, einer Explosion vorzubeugen, da
für das Inertgas, aus dem Kohlendioxid und Ammoniak entfernt worden sind, eine Explosionsgefahr
besteht, und vorsichtig zu arbeiten, da das Verfahren unter Harnstoffsynthesedrucken
und in einer Apparatur durchgeführt wird, die direkt mit dem Harnstoffsyntheseautoklaven
verbunden ist.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen' und verbesserten
zyklischen Harnstoffsyntheseverfahrens.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes zyklisches
Harnstoffsyntheseverfahren zu schaffen, das eine neue Methode umfaßt, die es ermöglicht,
ein aus einem Harnstoffsyntheseabstrom abgetrenntes Inertgas mit geringer oder ohne
Explosionsgefahr zu behandeln.
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Erfindungsgemäß wird das folgende Harnstoffsyntheseverfahren bereitgestellt:
Ein Harnstoffsyntheseverfahren, umfassend die Umsetzung von Kohlendioxid und Ammoniak
in einem stöchiometrischen Überschuß zu diesem bei Harnstoffsynthesedrucken und
-temperaturen, um einen Harnstoffsyntheseabstrom zu bilden, der nichtumgesetztes
Kohlendioxid und Ammoniak enthält, die Abtrennung eines Inertgases aus dem Harnstoffsyntheseabstrom
zusammen mit nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak, die in dem Inertgas unter
einem Druck von annähernd gleich den Harnstoffsynthesedrucken mitgerissen worden
sind, das Unterwerfen des Harnstoffsyntheseabstroms einem Abstreifen mit Kohlendioxid
oder Ammoniak unter einem Druck, der den Harnstoffsynthesedrucken annähernd gleich
ist, um zumindest einen Teil des nichtumgesetzten Kohlendioxids und Ammoniaks abzutrennen,
das Unterwerfen des Harnstoffsyntheseabstroms,der diesem Abstreifen entstammt, einer
Hochdruckdestillation unter einem Druck von 10 bis 25 kg/cm2 gauge, um den überwiegenden
Anteil des hierin enthaltenen Kohlendioxids und Ammoniaks abzutrennen, das Unterwerfen
des Harnstoffsyntheseabstroms, der dieser Hochdruckdestillation entstammt, einer
Niedrigdrackdestillation, um sämtliches, hierin enthaltenes Kohlendioxid und Ammoniak
abzutrennen, um eine wäßrige Harnstofflösung zu erhalten, die Bildung von Harnstoff
aus der so erhaltenen, wäßrigen Harnstofflösung, das In-Kontakt-Bringen des abgetrennten
Inertgases zusammen mit nichtumgesetzten Kohlendioxid und Ammoniak, die hierin mitgerissen
worden sind, sowie Kohlendioxid und
Ammoniak, die der Hochdruckdestillation
entstammen, mit einem Absorptionsmittel, um hierin Kohlendioxid und Ammoniak unter
Bildung eines Hochdruckabsorbats zu absorbieren, das Kühlen von nichtabsorbiertem,
gasförmigem Ammoniak und des Inertgases, um das erhaltene, flüssige Ammoniak von
dem Inertgas abzutrennen, das In-Kontakt-Bringen des nichtumgesetzten Kohlendioxids
und Ammoniaks, die dem Abstreifen entstammen, mit dem Hochdruckabsorbat zur Kondensation
und die Recyclisierung der so erhaltenen Ammoniumcarbamatlösung und des flüssigen
Ammoniaks zu der Harnstoffsynthese.
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Die einzige Figur stellt ein Fließschema dar, um eine Ausführungsform
der Erfindung zu veranschaulichen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch auf ein Harnstoffsyntheseverfahren
mit vollständiger Recyclisierung anwendbar, bei dem das der Niedrigdruckdestillation
entstammende Kohlendioxid und Ammoniak zuvor in dem Absorptionsmittel absorbiert
werden.
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Die Harnstoffsynthesestufe bei der Erfindung wird unter Verwendung
von Ammoniak in stöchiometrischem Uberschuß zu dem Kohlendioxid, vorzugsweise bei
einer Temperatur von 170 bis 220°C und bei einem Druck von 100 bis 300 kg/cm2 gauge,
durchgeführt.
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Das Ammoniak /Kohlendioxid-Molverhältnis beträgt vorzugsweise 2,1
bis 5 und insbesondere 3 bis 4.
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Der Harnstoffsynthesedruck liegt vorzugsweise so hoch wie moglich
über dem Gleichgewichtsdruck, der der Harnstoffsynthesetemperatur entspricht. Jedoch
ist es unwirtschaftlich, den Harnstoffsynthesedruck nur aufgrund der Abnahme der
Menge des in dem Inertgas mitgerissenen Kohlendioxidv und Ammoniaks zu erhöhen.
Demgemäß wird der Harnstoffsynthesedruck vorzugsweise aus dem vorstehenden Bereich
ausgewählt.
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Erfindungsgemäß wird das Inertgas von dem Harnstoffsyntheseab strom
unter einem Druck annähernd gleich dem Harnstoffsynthesedruck abgetrennt. Das in
dem Inertgas enthaltene Kohlendioxid und Ammoniak liegen wünschenswerterweise in
einer geringstmöglichen Menge vor. Jedoch ist der Partialdruck des Kohlendioxids
und Ammoniaks über dem Harnstoffsyntheseabstrom, der mit dem Inertgas in Kontakt
gebracht wird, der geringste unter den jeweiligen Stufen, die unter Drucken annähernd
gleich dem Harnstoffsynthesedruck betrieben werden. Daher ist es am vorteilhaftesten,
das Inertgas aus dem Harnstoffsyntheseabstrom unter einem Druck annähernd gleich
dem Harnstoffsynthesedruck abzutrennen. Am vorteilhaftesten ist es, das Inertgas
vom Kopf des Harnstoffsyntheseautoklaven abzutrennen, jedoch kann ein Flüssigkeits-Gas-Separator
zwischen die Harnstoffsynthesestufe und die Harnstoffsyntheseabstrom-Abstreif-Stufe
eingebracht werden, um hierdurch das Inertgas abzutrennen.
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Die Bezeichnung ein Druck annähernd gleich dem Harnstoffsynthesedruck"
ist zu verstehen als "ein Druck, der annähernd gleich dem Harnstoffsynthesedruck
ist, oder ein Druck, der höchstens 10 kg/cm2 darüberliegt".
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Der von dem Inertgas abgetrennte Harnstoffsyntheseabstrom wird einem
Abstreifen mit Kohlendioxid oder Ammoniak unter einem Druck annähernd gleich dem
Harnstoffsynthesedruck unterzogen, um zumindest einen Teil an nichtumgesetztem Kohlendioxid
und Ammoniak, die hierin enthalten sind, abzutrennen, wobei die Temperatur und der
Druck vorzugsweise 150 bis 230°C bzw.
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gO bis 310 kg/cm2 gauge betragen. Das Kohlendioxid-Ausgangsmaterial
wird vorzugsweise in gasförmiger Form für die Verwendung beim Abstreifen eingesetzt,
da der Abtrenngrad an nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak erhöht wird und
da deren Löslichkeit in dem Harnstoffsyntheseabstrom niedrig ist.
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Der der Abstreifstufe entstammende Harnstoffsyntheseabstrom wird auf
einen Druck von 10 bis 25 kg/cm2 gauge entspannt und in die Hochdruckdestillationsstufe
eingeleitet, um den überwiegenden Anteil an nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak
abzutrennen. Die Temperatur in der Hochdruckdestillationsstufe liegt vorzugsweise
im Bereich von 110 bis 1700C. Die Hochdruckdestillationsstufe kann aus einer Rektifikationskolonne,
z.B. einer Bodenkolonne mit mehreren Stufen, einer Apparatur, bestehend aus einem
Erhitzer und einem Flüssigkeits-Gas-Separator, oder anderen verschiedenartigen Apparaturen,
bestehen.
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Der der Hochdruckdestillationsstufe entstammende Harnstoffsyntheseabstrom,
der noch eine geringe Menge an nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak enthält,
wird auf einen Druck von 1 bis 5 kiCm2gauge entspannt, um sämtliches, nichtumgesetztes
Kohlendioxid und Ammoniak zu entfernen, und man erhält einen granularen Harnstoff
über einen kristallinen Harnstoff oder eine Harnstoffschmelze bei der Endbehandlungsstufe.
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Das bei niedrigen Drucken aus der wäßrigen Harnstofflösung abgetrennte
Kohlendioxid und Ammoniak werden in einem geeigneten Absorptionsmittel, wie Wasser,
wäßriges Ammoniak, wäßrige Harnstofflösung und dergl., absorbiert. Das erhaltene
Absorbat wird auf den gleichen Druck gebracht, wie er bei der Hochdruckdestillation
vorliegt, und mit Kohlendioxid und Ammoniak, die bei der Hochdruckdestillation abgetrennt
wurden, sowie mit Inertgas, das durch Entspannen des aus dem Harnstoffsyntheseabstrom
abgetrennten Inertgases auf den gleichen Druck wie bei der Hochdruckdestillation
erhalten wurde, in Kontakt frebracht, um sämtliches Kohlendioxid und einen Teil
des Ammoniak aks zu absorbieren, wobei die Temperatur vorzugsweise im Bereich von
100 bis 1300C liegt. Wird der Absorptionsdruck auf über 25 kg/cm2 gauge erhöht,
so werden sowohl das Kohlendioxid als auch Ammoniak mit dem Ergebnis absorbiert,
daß die
Konzentration des Inertgases erhöht und demzufolge auch
die Gefahr einer Explosion erhöht wird. Somit erfährt die obere Grenze des Drucks
bei der Hochdruckdestillation aufgrund einer Explosionsgefahr des Inertgases eine
Einßchränkung, da der Druck bei der Hochdruckdestillation der gleiche sein sollte
wie der Absorptionsdruck des bei der Hochdruckdestillation abgetrennten Kohlendioxids
und Ammoniaks. Andererseits ist die untere Grenze des Absorptionsdrucks auf 10 kg/cm2
gauge beschränkt, so daß die Menge des Absorptionsmittels nicht zu hoch sein darf.
Überschüssiges Ammoniak, das bei der Absorptionsstufe nicht absorbiert worden ist,
wird der Ammoniakkondensationsstufe zusammen mit dem Inertgas zugeführt und dort
gekühlt, um das erhaltene, flüssige Ammoniak von dem Inertgas abzutrennen. Ein Teil
des so erhaltenen, flüssigen Ammoniaks wird zu der Absorptionsstufe für die Verwendung
beim Kühlen zurückgeführt und der Rest wird zu der Harnstoffsynthesestufe zurückgeführt.
Das etwas Ammoniak enthaltende Inertgas wird weiterhin in die Waschkolonne eingeleitet
und mit Wasser oder dergl. zur Entfernung von Ammoniak gewaschen.
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Bei dem in die Waschkolonne eingeleiteten Inertgas besteht keine Explosionsgefahr,
solange der Druck niedriger als 25 kg/cm2 gauge ist, es besteht jedoch bei ihm eine
Explosions gefahr in einer sehr kurzen Leitung während des Zeitraums, der sich vom
Abziehen des Inertgases aus der Waschkolonne bis zu dessen Entspannung erstreckt.
Die vorstehende Leitung befin det sich jedoch unter einem relativ niedrigen Druck
und ist mit der Hauptleitung des Verfahrens über die Waschkolonne verbunden, derart,
daß,selbst wenn in dieser eine Explosion statt finden sollte, diese keine ernsthafte
Gefahr für die Hauptleitung des Verfahrens bedeuten würde.
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Das durch Absorption des bei der Hochdruckdestillation abgetrennten
Kohlendioxids und Ammoniaks erhaltene Hochdruckabsorbat wird auf den Druck in der
Abstreifstufe entspannt und
mit dem bei der Abstreifstufe abgetrennten
Kohlendioxid in Kontakt gebracht, um zumindest einen Teil des Kohlendioxids und
des Ammoniaks zu kondensieren und zu verflüssigen, während die Reaktionswärme derart
entfernt wird, daß die Harnstoffsynthesetemperatur bei einer vorherbestimmten Höhe
gehalten werden kann. Die vorstehende Kondensation wird bei einer Temperatur von
140 bis 2000C bewirkt, während die Wärmerückgewinnung durch Wasserdampferzeugung
mit einem Druck von 3 bis 10 kg/cm2 gauge durchgeführt wird. Das so erhaltene Kondensat
sowie nichtkondensiertes Kohlendioxid und Ammoniak, sofern vorhanden, werden zu
der Harnstoffsynthesestufe recyclisiert.
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Nachfolgend werden spezielle Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Das zu ergänzende Ammoniak aus
Leitung 2 wird mit Hilfe einer Pumpe (nicht gezeigt) zusammen mit recyclisiertem
Ammoniak aus Leitung 25 unter Druck gesetzt und über die Leitung 2A in den Harnstoffsyntheseautoklaven
1 eingeleitet, das zu ergänzende Kohlendioxid wird mit Hilfe anes Kompressors (nicht
gezeigt) unter Druck gesetzt und gegebenenfalls wird ein Teil hiervon dazu durch
Leitung 3A eingeleitet und weiterhin werden die zurückgewonnene Ammoniumcarbamatlösung
sowie das nichtkondensierte Kohlendioxid und Ammoniak, wenn vorhanden, dazu durch
Leitung 4 eingeleitet, derart, daß die Realtion bei einem Druck von 100 bis 300
kg/cm2 gauge und einer Temperatur von 170 bis 2200C durchgeführt werden kann. Das
Molverhältnis von Gesamtammoniak zu Gesamtkohlendioxid am Einlaß des Harnstoffsyntheseautoklaven
liegt vorzugsweise im Bereich von 2,1 bis 5, insbesondere 3 bis 4. Ein Entnahmerohr
5 ist derart ausgebildet, daß es in dem Harnstoffsyntheseautoklaven vorgesehen ist,und
es wird auch ein Inertgas-Abtrerniraum 18 ausgebildet, derart, daß er am Kopf des
Harnstoffsyntheseautoklaven vorliegt.
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Der Harnstoffsyntheseabstrom wird aus dem entnshmerozlr 9 eritnonen
und in den Kopf des Abstreifers d über die Leitung 5A eingeleitet. Der Abstreifer
6 wird auf eine Temperatur von
150 bis 2300C mit Hilfe von Hochdruckwasserdampf,erhitzt,
der aus Leitung 8 zugeführt und aus Leitung 9 abgeführt wird. Der Druck des Abstreifers
wird bei einem Druck annähernd gleich dem Druck im Harnstoffsyntheseautoklaven im
Bereich von 90 bis 310 kg/cm2 gauge gehalten. Zumindest ein Teil des zu ergänzenden
Kohlendioxids aus Leitung 7 wird in den Boden des Abstreifers 6 eingeleitet und
mit dem Harnstoffsyntheseabfluß im Gegenstrom in Kontakt gebracht, um einen Teil
des nichtumgesetzten Kohlendioxids und Ammoniaks in dem Harnstoffsyntheseabstrom
abzustreifen.
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Der dem Abstreifer 6 entstammende Harnstoffsyntheseabstrom wird über
Leitung 10 auf 10 bis 25 kg/cm2 gauge mit Hilfe des Reduktionsventils 11 entspannt
und in den Kopf der Hochdruckdestillationskolonne 12 über Leitung 10A eingeleitet.
Der Erhitzer 13 ist am Boden der Hochdruckdestillationskolonne angebracht, um den
Harnstoffsyntheseabstrom zu erhitzen, der durch diesen nach unten geströmt ist.
Der überwiegende Anteil des nichtumgesetzten Kohlendioxids und Ammoniaks, die in
dem Harnstoffsyntheseabstrom verbleiben, wird in der Hochdruckdestillations kolonne
abgetrennt.
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Es wird eine wäßrige Harnstofflösung, die noch eine geringe Menge
an nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak enthält, vom Boden der Hochdruckdestillationskolonne
12 über Leitung 14 abgezogen, auf 1 bis 5 kg/cm2 gauge entspannt und für die Behandlung
einer unter niedrigem Druck arbeitenden Abtrennstufe (nicht gezeigt) von nichtumgesetztem
Kohlendioxid und Ammoniak entsprechend dem üblichen Verfahren zugeführt, um eine
wäßrige Harnstofflösung zu ergeben. Anschließend wird die wäßrige Harn stofflösung
einer üblichen Endbehandlungs- bzw. Finishingstufe zugeführt, um ein Harnstoffprodukt
zu erhalten.
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Das durch Absorption von Kohlendioxid und Ammoniak, die bei der Niedrigdruckabtrennstufe
von nichtumgesetztem Kohlendioxid
und Ammoniak abgetrennt wurden,
in einem Absorptionsmittel erhaltene Absorbat wird auf 10 bis 25 kg/cm² gauge entspannt
und in den Kopf des Hochdruckabsorbers 16 über Leitung 15 eingeleitet. Dem Boden
des Hochdruckabsorbers 16 wird nichtumgesetztes Kohlendioxid und Ammoniak, die in
der Hochdruckdestillationskolonne 12 abgetrennt wurden, über die Leitung 17 zugeführt.
Andererseits wird das in dem Inertgas-Abtrennraum 18 in dem Harnstoffsyntheseautoklaven
1 abgetrennte Inertgas aus Leitung 19 zusammen mit dem es begleitenden Kohlendioxid
abgezogen und das Ammoniak wird auf einen Druck von 10 bis 25 kg/cm2 gauge durch
das Reduktionsventil 20 entspannt und zwischen die Mitte und den Boden des Hochdruckabsorbers
16 eingeleitet. Am Boden des Hochdruckabsorbers 16 ist ein Kühler 21 angebracht,
um die Bodentemperatur des Hochdruckabsorbers bei 100 bis 1300C zu halten. In dem
Kühler 21 kann die Rückgewinnung der Absorptionswärme natürlich mit Hilfe der Erzeugung
von Wasserdampf erfolgen. Jedoch wird am meisten bevorzugt eine Harnstofflösung,
die aus dem Einengungskristallisator für die wäßrige Harnstofflösung stammt, in
dem Kühler 21 als Kühlmedium zur Kühlung eingeleitet. Somit kann die entwickelte
Wärme aufgrund der Rückgewinnung von Kohlendioxid und Ammoniak, die zusammen mit
dem hierin mitgerissenen Inertgas in den Hochdruckabsorber eingeführt worden sind,
rasch und wirksam ohne zusätzliche Apparaturen zurückgewonnen werden.
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Die über Leitung 17 und Leitung 19A eingeführte Gasmisc}uig wird mit
dem über Leitung 15 eingeführten Absorbat und einer über Leitung 31, wie später
beschrieben, eingeführten, wäßrigen Ammoniaklösung in Kontakt gebracht, um sämtliches
Kohlendioxid und einen Teil des Ammoniaks in der Gasmischung zu absorbieren. Nicht
absorbiertes Ammoniak wird zusammen mit dem Inertgas aus dem Kopf des Absorbers
über die Leitung 22 in den Ammoniakkondensor eingeführt und zur Kondensation mit
Wasser gekühlt. Ein Teil des so erhaltenen, flüssigen kamoniaks wird zu dem Kopf
des Hochdruckabsorbers für die Kuhiung
über Leitung 24 recyclisiert
und der Rest wird zu dem Harnstoffsyntheseautoklaven 1 über Leitung 25 recyclisiert.
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Das von dem flüssigen Ammoniak in dem Ammoniakkondensor 23 abgetrennte
Inertgas wird in die Ammoniakwaschkolonne 27 zusammen mit ihrem mitgerissenen Ammoniakgas
über Leitung 26 eingeleitet, mit Wasser, das durch Leitung 28 eingeleitet wird,
zur Entfernung von Ammoniak hieraus gewaschen, über Leitung 29 abgezogenen, auf
Atmosphärendruck durch das Reduktionsventil 30 entspannt und über Leitung 29A für
geeignete Anwendungen entnommen. Am Boden der Ammoniakwaschkolonne 27 ist ein Kühler
(nicht gezeigt) vorgesehen. Das vom Boden der Ammoniakwaschkolonne 17 entnommene,
wäßrige Ammoniak wird dem Kopf des Hochdruckabsorbers 16 über Leitung 31 zugeführt.
Das Inertgas enthält zugegebenen Sauerstoff als Korrosionsinhibitor für die Apparatur
sowie Wasserstoff, Methan und dergl., so daß bei dem Inertgas in Leitung 19 nach
Entfernung des Ammoniaks eine Explosionsgefahr bestehen könnte. Jedoch kann gesagt
werden, daß wenig oder keine Explosionsgefahr besteht, da dort der Druck im Bereich
von 10 bis 25 kg/cm2 gauge liegt. Jedoch selbst wenn dort eine Explosion stattfinden
sollte, würde sie keine Schädigung der Hauptleitung beinhalten, da das Inertgas
in Leitung 29 von der Hauptleitung durch die AmmoniakwaschRolonne 27 isoliert ist.
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Das am Boden des Hochdruckabsorbers 16 abgezogene Hochdruckabsorbat
wird über Leitung 32 auf den gleichen Druck wie den Druck des Abstreifers durch
die Pumpe 33, die am Kopf des Carbamatkondensors 34 angebracht ist, entspannt. Andererseits
wird eine Gasmischung von nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak, die dem Abstreifer
6 entstammen, dem Kopf des Carbamatkondensors 34 über Leitung 35 zugeführt und mit
dem Hochdruckabsorbat in Kontakt gebracht, um zumindest einen Teil hiervon zur Bildung
einer Ammoniumcarbamatlösung zu kondensieren. Die hierbei gebildete Wärme wird entfernt
und
durch Kühlung mit in Leitung 36 eingebrachtes Wasser rückgewonnen.
Aus Leitung 37 wird durch die so zurückgewonenene Wärme gebildeter Wasserdampf mit
einem Druck von 3 bis 10 kg/cm² gauge abgezogen. Die Temperatur des Carbamatkondensors
34 wird aufgrund der Bildung von Wasserdampf bei 140 bis 2000C gehalten. Die so
gebildete Ammoniumcarbamatlösung sowie nichtkondensiertes Kohlendioxid und Ammoniak,
sofern vorhanden, werden über Leitung 4 in den Harnstoffsyntheseautoklaven 1 eingeleitet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Harnstoffsynthese besitzt verschiedene,
wie vorstehend beschriebene Vorteile. Zunacilst ermöglicht die Abtrennung zur Rückgewinnung
eines beträchtlichen Anteils an nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak durch
Abstreifen des Kohlendioxids oder Ammoniaks unter einem Druck annähernd gleich dem
Harnstoffsynthesedruck es, die Menge des zur Rückgewinnung hiervon verwendeten Absorptionsmittels
zu erniedrigen, die Menge des in den Harnstoffsyntheseautoklaven eingeführten Absorptionsmittels
zu erniedrigen und demzufolge ein hoches Umwandlungsverhältnis zu erhalten. Zweitens
wird das Abziehen von Inertgas, das sich in dem ilarnstoffsynthesesystem aufgrund
des Inertgases in dem zu ergänzenden Kohlendioxid und Ammoniak angesammelt hat und
auch als Korrosionsinhibitor für die Apparaturen hierzu zugegebenen Sauerstoff enthält,
entweder in der Harnstoffsynthesestufe oder zwischen der Harnstoffsynthesestufe
und der Abstreifstufe durchgeführt, derart, daß die Menge an mitgerissenem Kohlendioxid
und Ammoniak in dem so abgezogenen Inertgas auf einem niedrigen Niveau verbleibt.
Drittens sind erfindungsgemäß die Hochdruckdestillations- und Absorptionsstufen
nach der Abstreifstufe derart vorgesehen, daß die Rückgewinnung von Kohlendioxid
und Ammoniak, die von dem vorstehenden Inertgas begleitet werden, zusammen mit der
Wärmerückgewinnung in der Hochdruckabsorptionsstufe durchgeführt werden kann. Uberdies
liegt der Druck bei der vorstehenden Stufe im Bereich von 10 bis 25 kg/cm2 gauge,
so dafj bei dem Inertgas, aus dem
Kohlendioxid und Ammoniak entfernt
worden sind, wenig oder keine Explosionsgefahr besteht.
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Nachstehend wird ein Beispiel für das durch die zugehörige Zeichnung
erläuterte Verfahren gegeben. Das Beispiel zeigt die Menge und die Zusammensetzung
des Stroms in jeder Leitung sowie die Arbeitsbedingungen in jeder Apparatur.
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B e i s p i e l Apparatur Arbeitsbedingungen Harn- CO2 Strom Inertgas
oder Temperat. Druck stoff NH3 H2O Strom (°C) (kg/cm²G) (kg/h) (kg/h) (kg/h) (kg/h)
(Nm³/h) 2A 638 3,0 3A 15 7,0+ 4 120 1083 1127 244 1 200 250 5A 1140 334 1163 548
6 195 250 10A 1140 200 300 460 12 170 17 14 1140 60 95 435 15 120 58 94 114 16 103
16,5 17 140 205 25 19A 16 24 2 21 [Kühlung durch Wärmeaustausch mit wäßrigen Harnstofflösung.
Die Menge der zurückgewonnenen Wärme entspricht 0,2 Teilen Wasserdampf/Teil Harnstoff.]
22 190 10 24 102 25 59 26 29 10 31 29 15 32A 120 214 264 156 34 175 250 35 869 863
88 37 [0,65 Teile Wasserdampf von 5 kg/cm² gauge] + enthaltend Luft als Korrosionsinhibitor
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