DE3100388C2 - - Google Patents

Description

Neuerdings wurde die Abtrennung von nichtumgesetztem Kohlendi­ oxid und Ammoniak aus einem Harnstoffsyntheseabstrom bei einem Harnstoffsyntheseverfahren bei zunehmend höheren Tempera­ turen durchgeführt, und ein typisches Beispiel für das Ab­ trennverfahren ist ein Abstreifverfahren mit gasförmigem Koh­ lendioxid oder gasförmigem Ammoniak unter Harnstoffsynthese­ drucken. Bei einem derartigen Verfahren, wie vorstehend be­ schrieben, werden Inertgase, die in Kohlendioxid und Ammoniak als Ausgangsmaterialien enthalten sind, wie Stickstoff, Wasser­ stoff und Methan, sowie eine geringe Menge als Korrosions­ inhibitor in den Harnstoffsyntheseautoklaven zugegebener Luft (im folgenden der Einfachheit halber als "Inertgas einschließ­ lich Luft" bezeichnet) bei den bei hohen Drucken durchgeführ­ ten Stufen, wie der Harnstoffsynthesestufe, der Abstreifstufe und dergl., angehäuft. Aus diesem Grund ist es notwendig, daß das Inertgas aus derartigen Stufen abgezogen wird.

Es gibt zwei Arten von Methoden für das Abziehen des Inert­ gases, eine erste Methode, bei der das Inertgas in dem Harn­ stoffsyntheseautoklaven abgetrennt wird, und eine zweite Methode, bei der das Inertgas abgetrennt wird, wenn abge­ streiftes, nichtumgesetztes Kohlendioxid und Ammoniak konden­ siert werden. Die zweite Methode besitzt im Vergleich zu der ersten Methode den Nachteil, daß die Menge an in dem Inert­ gas 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 Harnstoffsynthese­ verfahren 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 Absorp­ tionskolonne zusammen mit nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak, die bei der Destillation unter mittlerem Druck ab­ getrennt worden sind, eingeleitet, um das in dem Inertgas enthaltene Kohlendioxid und Ammoniak zurückzugewinnen ["Hydrocarbon Processing", 49 (Nr. 4), 115-6 (1970)].

Bei einem weiteren Verfahren zu deren Rückgewinnung, dem Ver­ fahren von Stamicarbon N.V., wird ein Inertgas am Kopf eines Harnstoffsyntheseautoklaven mit einer Ammoniumcarbamatlösung gewaschen, die einer bei niedrigem Druck arbeitenden Kohlen­ dioxid- und Ammoniakrückgewinnungsstufe unter Harnstoffsynthese­ drucken entstammt, um das hierin enthaltene Kohlendioxid und Ammoniak zu absorbieren, und das aus der Absorptionsstufe ab­ gezogene Inertgas wird entspannt und dann entnommen (US-PS 36 91 729). Bei diesem Verfahren ist es notwendig, einer Ex­ plosion vorzubeugen, da für das Inertgas, aus dem Kohlendi­ oxid 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 verbun­ den ist.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesser­ ten zyklischen Harnstoffsyntheseverfahrens.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes zykli­ sches Harnstoffsyntheseverfahren zu schaffen, das eine neue Methode umfaßt, die es ermöglicht, ein aus einem Harnstoff­ syntheseabstrom abgetrenntes Inertgas mit geringer oder ohne Explosionsgefahr zu behandeln.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Harnstoff, durch

• A) Umsetzung von Kohlendioxid und Ammoniak bei einem NH₃/CO₂-Molverhältnis im Bereich von 2,1 bis 5, einem Druck von etwa 99,1 bis 295,3 bar und bei einer Tempe­ ratur von 170 bis 220°C.
• B) Abtrennen eines Stickstoff, Wasserstoff, Methan und Sauer­ stoff enthaltenden Inertgases zusammen mit mitgerissenem Ammoniak und Kohlendioxid aus dem in Stufe A) erhaltenen Harnstoffsyntheseabstrom bei einem Druck, der annähernd dem Druck der Stufe A) entspricht oder höchstens um etwa 9,8 bar darüberliegt.
• C) Abstreifen des Harnstoffsyntheseabstroms, der nichtumge­ setztes Kohlendioxid und Ammoniak enthält, mit Kohlendioxid oder Ammoniak unter einem Druck im Bereich von etwa 89,3 bis 305,1 bar und einer Temperatur von 150 bis 230°C zur Abtrennung zumindest eines Teils des nichtumgesetzten Ammoniaks und Kohlendioxids.
• D) Hochdruckdestillation des aus Stufe C) erhaltenen Harnstoff­ syntheseabstroms bei einem Druck von etwa 10,8 bis 25,5 bar zur Abtrennung der überwiegenden Anteile an Kohlendioxid und Ammoniak.
• E) Niederdruckdestillation des aus Stufe D) erhaltenen Harnstoff­ syntheseabstroms bei einem Druck im Bereich von etwa 2 bis 6 bar zur Entfernung von restlichem Ammoniak und Kohlen­ dioxid.
• F) Gewinnung von Harnstoff aus der so erhaltenen wäßrigen Harnstofflösung.
• G) Absorption des in der Stufe D) abgetrennten Kohlendioxids und Ammoniaks in einem wäßrigen Absorptionsmittel, wobei das erhaltene Hochdruckabsorbat auf den Druck der Hoch­ druckdestillation gemäß Stufe D) gebracht wird.
• H) Kühlung des nichtabsorbierten Ammoniakgases und Abtrennung des so erhaltenen flüssigen Ammoniaks.
• I) Inkontaktbringen des beim Abstreifen gemäß Stufe C) abge­ trennten Kohlendioxids und Ammoniaks mit dem Hochdruck­ absorbat zur Kondensation.
• J) Rückführung der so erhaltenen Ammoniumcarbamatlösung und des flüssigen Ammoniaks zur Harnstoffsynthese,

dadurch gekennzeichnet, daß man

• K) das Ammoniak und Kohlendioxid enthaltende, in Stufe B) abgetrennte Inertgas auf etwa 10,8 bis 25,5 bar entspannt und zusammen mit dem bei der Hochdruckdestillation gemäß Stufe D) abgetrennten Kohlendioxid und Ammoniak bei diesem Druck mit dem wäßrigen Absorptionsmittel in Kontakt bringt, und
• L) das hierbei erhaltene Inertgas, das im wesentlichen von Kohlendioxid frei und nicht absorbiertes Ammoniak ent­ hält, abkühlt, von dem dabei anfallenden flüssigen Ammoniak abtrennt und zur Absorption von restlichem Ammoniak mit Wasser wäscht.

Die einzige Figur stellt ein Fließschema dar, um eine Aus­ führungsform der Erfindung zu veranschaulichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch auf ein Harnstoff­ syntheseverfahren mit vollständiger Recyclisierung anwendbar, bei dem das der Niedrigdruckdestillation (Stufe E) entstam­ mende Kohlendioxid und Ammoniak vor ihrer Zufuhr zu Stufe G) in dem Absorptionsmittel absorbiert werden.

Bei der Harnstoffsynthesestufe (A) beträgt das Ammoniak/ Kohlendioxid-Molverhältnis vorzugsweise 3 bis 4.

Der Harnstoffsynthesedruck liegt vorzugsweise so hoch wie mög­ lich über dem Gleichgewichtsdruck, der der Harnstoffsynthese­ temperatur entspricht. Jedoch ist es unwirtschaftlich, den Harnstoffsynthesedruck nur auf Grund der Abnahme der Menge des in dem Inertgas mitgerissenen Kohlendioxids und Ammoniaks zu erhöhen. Demgemäß wird der Harnstoffsynthesedruck aus dem vorstehenden Bereich ausgewählt.

Erfindungsgemäß wird das Inertgas von dem Harnstoffsynthese­ abstrom unter einem Druck annähernd gleich dem Harnstoffsynthe­ sedruck oder höchstens etwa 9,8 bar darüber abgetrennt. Das in dem Inertgas enthaltene Kohlendioxid und Ammoniak liegen wünschenswerterweise in einer ge­ ringstmöglichen 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 Harnstoffsynthese­ abstrom unter einem Druck annähernd gleich dem Harnstoff­ synthesedruck abzutrennen. Am vorteilhaftesten ist es, das Inert­ gas vom Kopf des Harnstoffsyntheseautoklaven abzutrennen, jedoch kann ein Flüssigkeits-Gas-Separator zwischen die Harn­ stoffsynthesestufe und die Harnstoffsyntheseabstrom-Abstreif- Stufe eingebracht werden, um hierdurch das Inertgas abzutren­ nen.

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 Kohlenstoff und Ammoniak, die hierin enthalten sind, abzutrennen, wobei die Temperatur und der Druck 150 bis 230°C bzw. etwa 89,3 bis 305,1 bar betragen. Das Kohlendioxid-Ausgangs­ material wird vorzugsweise in gasförmiger Form für die Ver­ wendung beim Abstreifen eingesetzt, da der Abtrenngrad an nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak erhöht wird und da deren Löslichkeit in dem Harnstoffsyntheseabstrom niedrig ist.

Der der Abstreifstufe entstammende Harnstoffsyntheseabstrom wird auf einen Druck von etwa 10,8 bis 25,5 bar entspannt und in die Hochdruckdestillationsstufe eingeleitet, um den über­ wiegenden Anteil an nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak abzutrennen. Die Temperatur in der Hochdruckdestillations­ stufe liegt vorzugsweise im Bereich von 110 bis 170°C. Die Hochdruckdestillationsstufe kann aus einer Rektifikations­ kolonne, z. B. einer Bodenkolonne mit mehreren Stufen oder einer Apparatur, bestehend aus einem Erhitzer und einem Flüssig­ keits-Gas-Separator, bestehen.

Der der Hochdruckdestillationsstufe entstammende Harnstoff­ syntheseabstrom, der noch eine geringe Menge an nichtumge­ setztem Kohlendioxid und Ammoniak enthält, wird auf einen Druck von etwa 2 bis 6 bar entspannt, um sämtliches, nicht­ umgesetztes Kohlendioxid und Ammoniak zu entfernen, und man er­ hält einen granularen Harnstoff über einen kristallinen Harn­ stoff oder eine Harnstoffschmelze bei der Endbehandlungsstufe.

Das bei niedrigen Drucken aus der wäßrigen Harnstofflösung ab­ getrennte Kohlendioxid und Ammoniak werden in einem geeigneten Absorptionsmittel, wie Wasser, wäßrigem Ammoniak und wäßriger Harnstofflösung, absorbiert. Das erhaltene Absorbat wird auf den gleichen Druck gebracht, wie er bei der Hoch­ druckdestillation vorliegt, und mit Kohlendioxid und Ammoniak, die bei der Hochdruckdestillation abgetrennt wurden, sowie mit Inertgas, das durch Entspannen des aus dem Harnstoffsynthese­ abstrom abgetrennten Inertgases auf den gleichen Druck wie bei der Hochdruckdestillation erhalten wurde, in Kontakt ge­ bracht, um sämtliches Kohlendioxid und einen Teil des Ammoni­ aks zu absorbieren, wobei die Temperatur vorzugsweise im Be­ reich von 100 bis 130°C liegt. Wird der Absorptionsdruck auf über etwa 25,5 bar erhöht, so werden sowohl das Kohlendi­ oxid 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 auf Grund einer Explosionsgefahr des Inertgases eine Einschränkung, da der Druck bei der Hochdruckdestillation der gleiche sein sollte wie der Absorptionsdruck des bei der Hochdruckdestillation ab­ getrennten Kohlendioxids und Ammoniaks. Andererseits ist die untere Grenze des Absorptionsdrucks auf etwa 10,8 bar be­ schränkt, so daß die Menge des Absorptionsmittels nicht zu hoch sein darf. Überschüssiges Ammoniak, das bei der Absorp­ tionsstufe nicht absorbiert worden ist, wird der Ammoniak­ kondensationsstufe zusammen mit dem Inertgas zugeführt und dort gekühlt, um das erhaltene, flüssige Ammoniak von dem Inert­ gas abzutrennen. Ein Teil des so erhaltenen, flüssigen Am­ moniaks wird zu der Absorptionsstufe für die Verwendung beim Kühlen zurückgeführt und der Rest wird zu der Harnstoffsynthe­ sestufe zurückgeführt. Das etwas Ammoniak enthaltende Inertgas wird weiterhin in die Waschkolonne eingeleitet und mit Wasser zur Entfernung von Ammoniak gewaschen.

Bei dem in die Waschkolonne eingeleiteten Inertgas besteht keine Explosionsgefahr, solange der Druck niedriger als etwa 25,5 bar 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 ver­ bunden, derart, daß, selbst wenn in dieser eine Explosion statt­ finden sollte, diese keine ernsthafte Gefahr für die Haupt­ leitung des Verfahrens bedeuten würde.

Das durch Absorption des bei der Hochdruckdestillation abge­ trennten Kohlendioxids und Ammoniaks erhaltene Hochdruckab­ sorbat 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 Harnstoff­ synthesetemperatur bei einer vorherbestimmten Höhe gehalten werden kann. Die vorstehende Kondensation wird bei einer Tem­ peratur von 140 bis 200°C bewirkt, während die Wärmerückge­ winnung durch Wasserdampferzeugung mit einem Druck von etwa 3,9 bis 10,8 bar durchgeführt. Das so erhaltene Kondensat sowie nichtkondensiertes Kohlendioxid und Ammoniak, sofern vorhanden, werden zu der Harnstoffsynthesestufe recyclisiert.

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 2 A in den Harnstoffsyntheseautoklaven 1 eingeleitet. Das zu ergänzende Kohlendioxid wird mit Hilfe eines Kompressors (nicht gezeigt) unter Druck gesetzt und gegebenenfalls wird ein Teil hiervon dazu durch Leitung 3 A eingeleitet und weiterhin werden die zu­ rückgewonnene Ammoniumcarbamatlösung sowie das nichtkondensierte Kohlendioxid und Ammoniak, wenn vorhanden, dazu durch Lei­ tung 4 eingeleitet, derart, daß die Reaktion bei einem Druck von etwa 99,1 bis 295,3 bar und einer Temperatur von 170 bis 220°C durchgeführt werden kann. Das Molverhältnis von Gesamt­ ammoniak zu Gesamtkohlendioxid am Einlaß des Harnstoffsynthese­ autoklaven liegt im Bereich von 2,1 bis 5, ins­ besondere 3 bis 4. Ein Entnahmerohr 5 ist in dem Harnstoffsyntheseautoklaven ausgebildet, und es ist auch ein Inertgas-Abtrennraum 18 am Kopf des Harnstoffsyntheseautoklaven vorgesehen.

Der Harnstoffsyntheseabstrom wird aus dem Entnahmerohr 5 ent­ nommen und in den Kopf des Abstreifers 6 über die Leitung 5 A eingeleitet. Der Abstreifer 6 wird auf eine Temperatur von 150 bis 230°C 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 etwa 89,3 bis 305,1 bar gehalten. Zumindest ein Teil des zu ergänzen­ den Kohlendioxids aus Leitung 7 wird in den Boden des Abstrei­ fers 6 eingeleitet und mit dem Harnstoffsyntheseabfluß im Ge­ genstrom in Kontakt gebracht, um einen Teil des nichtumgesetz­ ten Kohlendioxids und Ammoniaks in dem Harnstoffsyntheseab­ strom abzustreifen.

Der dem Abstreifer 6 entstammende Harnstoffsyntheseabstrom wird über Leitung 10 auf etwa 10,8 bis 25,5 bar mit Hilfe des Reduk­ tionsventils 11 entspannt und in den Kopf der Hochdruckdestil­ lationskolonne 12 über Leitung 10 A 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 nichtum­ gesetzten Kohlendioxids und Ammoniaks, die in dem Harnstoff­ syntheseabstrom verbleiben, wird in der Hochdruckdestillations­ kolonne abgetrennt.

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 etwa 2 bis 6 bar entspannt und für die Be­ handlung 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.

Das durch Absorption von Kohlendioxid und Ammoniak, die bei der Niedrigdruckabtrennstufe von nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak abgetrennt wurden, in einem Absorptionsmittel er­ haltene Absorbat wird auf etwa 10,8 bis 25,5 bar entspannt und in den Kopf des Hochdruckabsorbers 16 über Leitung 15 einge­ leitet. Dem Boden des Hochdruckabsorbers 16 wird nichtumgesetz­ tes Kohlendioxid und Ammoniak, die in der Hochdruckdestilla­ tionskolonne 12 abgetrennt wurden, über die Leitung 17 zuge­ führt. Das in dem Inertgas-Abtrennraum 18 in dem Harnstoffsyntheseautoklaven 1 abgetrennte Inertgas wird aus Leitung 19 zusammen mit dem Kohlendioxid abgezogen und das Ammoniak wird auf einen Druck von etwa 10,8 bis 25,5 bar durch das Reduktionsventil 20 entspannt und in die untere Hälfte des Hochdruckabsorbers 16 eingeleitet. Am Boden des Hochdruckabsorbers 16 ist ein Kühler 21 angebracht, um die Bodentemperatur des Hochdruckabsorbers bei 100 bis 130°C zu halten. In dem Kühler 21 kann die Rückge­ winnung 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 den Kühler 21 als Kühlmedium zur Kühlung eingeleitet. Somit kann die entwickelte Wärme auf Grund der Rückgewinnung von Kohlendioxid und Am­ moniak, die zusammen mit dem hierin mitgerissenen Inertgas in den Hochdruckabsorber eingeführt worden sind, rasch und wirksam ohne zusätzliche Apparaturen zurückgewonnen werden.

Die über Leitung 17 und Leitung 19 A eingeführte Gasmischung wird mit dem über Leitung 15 eingeführten Absorbat und einer über Leitung 31, wie später beschrieben, eingeführten, wäßri­ gen Ammoniaklösung in Kontakt gebracht, um sämtliches Kohlen­ dioxid und einen Teil des Ammoniaks in der Gasmischung zu ab­ sorbieren. Nicht absorbiertes Ammoniak wird zusammen mit dem Inertgas aus dem Kopf des Absorbers über die Leitung 22 in den Ammoniakkondensator 23 eingeführt und zur Kondensation mit Wasser gekühlt. Ein Teil des so erhaltenen, flüssigen Ammo­ niaks wird zu dem Kopf des Hochdruckabsorbers für die Kühlung über Leitung 24 recyclisiert und der Rest wird zu dem Harn­ stoffsyntheseautoklaven 1 über Leitung 25 recyclisiert.

Das von dem flüssigen Ammoniak in dem Ammoniakkondensator 23 ab­ getrennte Inertgas wird in die Ammoniakwaschkolonne 27 zusam­ men mit mitgerissenem Ammoniakgas über Leitung 26 einge­ leitet, mit Wasser, das durch Leitung 28 eingeleitet wird, zur Entfernung von Ammoniak hieraus gewaschen, über Leitung 29 ab­ gezogen, auf Atmosphärendruck durch das Reduktionsventil 30 entspannt und über Leitung 29 A für geeignete Anwendungen ent­ nommen. Am Boden der Ammoniakwaschkolonne 27 ist ein Kühler (nicht gezeigt) vorgesehen. Das vom Boden der Ammoniakwasch­ kolonne 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 und Methan, so daß bei dem Inertgas in Leitung 19 nach Entfernung des Ammoniaks eine Explosionsgefahr bestehen könnte. Da dort der Druck im Bereich von etwa 10,8 bis 25,5 bar liegt, besteht jedoch wenig oder keine Explosionsgefahr. Sollte dennoch eine Explosion statt­ finden, würde sie keine Schädigung der Hauptleitung beinhalten, da das Inertgas in Leitung 29 von der Hauptleitung durch die Ammoniakwaschko­ lonne 27 isoliert ist.

Das am Boden des Hochdruckabsorbers 16 abgezogene Hochdruck­ absorbat wird über Leitung 52 auf den gleichen Druck wie den Druck des Abstreifers durch die Pumpe 33, die am Kopf des Carbamatkondensators 34 angebracht ist, entspannt. Andererseits wird eine Gasmischung von nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak, die dem Abstreifer 6 entstammen, dem Kopf des Carbamat­ kondensators 34 über Leitung 35 zugeführt und mit dem Hochdruckabsorbat in Kontakt gebracht, um zumindest einen Teil hiervon zur Bildung einer Ammoniumcarbamatlösung zu kon­ densieren. Die hierbei gebildete Wärme wird entfernt und durch Kühlung mit in Leitung 36 eingebrachtes Wasser rückge­ wonnen. Aus Leitung 37 wird durch die so zurückgewonnene Wärme gebildeter Wasserdampf mit einem Druck von etwa 3,9 bis 10,8 bar abgezogen. Die Temperatur des Carbamatkondensators 34 wird auf Grund der Bildung von Wasserdampf bei 140 bis 200°C gehal­ ten. Die so gebildete Ammoniumcarbamatlösung sowie nichtkon­ densiertes Kohlendioxid und Ammoniak, sofern vorhanden, werden über Leitung 4 in den Harnstoffsyntheseautoklaven 1 eingeleitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Harnstoffsynthese besitzt verschiedene, wie vorstehend beschriebene Vorteile. Erstens ermöglicht die Abtrennung zur Rückgewinnung eines beträchtli­ chen Anteils an nichtumgesetztem Kohlendioxid und Ammoniak durch Abstreifen des Kohlendioxids oder Ammoniaks unter einem Druck annähernd gleich dem Harnstoffsynthesedruck, die Menge des zur Rückgewinnung hiervon verwendeten Absorptionsmit­ tels zu erniedrigen, die Menge des in den Harnstoffsynthese­ autoklaven eingeführten Absorptionsmittels zu erniedrigen und demzufolge ein hohes Umwandlungsverhältnis zu erhalten. Zwei­ tens wird das Inertgas, das sich in dem Harn­ stoffsynthesesystem auf Grund des Inertgases in dem zu ergän­ zenden Kohlendioxid und Ammoniak angesammelt hat und auch als Korrosionsinhibitor für die Apparaturen zugegebenen Sauerstoff enthält, entweder in der Harnstoffsynthesestufe oder zwischen der Harnstoffsynthesestufe und der Abstreif­ stufe abgezogen. Hierdurch bleibt die Menge an mitgerissenem Kohlendioxid und Ammoniak in dem abgezogenen Inertgas relativ gering. Drittens sind erfindungs­ gemäß die Hochdruckdestillations- und Absorptionsstufen nach der Abstreifstufe derart vorgesehen, daß die Rückgewinnung von Kohlendioxid und Ammoniak, die von dem vorstehenden Inert­ gas begleitet werden, zusammen mit der Wärmerückgewinnung in der Hochdruckabsorptionsstufe durchgeführt werden kann. Über­ dies liegt der Druck bei der vorstehenden Stufe im Bereich von etwa 10,8 bis 25,5 bar, so daß bei dem Inertgas, aus dem Kohlendioxid und Ammoniak entfernt worden sind, wenig oder keine Explosionsgefahr besteht.

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.

Beispiel

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von Harnstoff, durch

• A) Umsetzung von Kohlendioxid und Ammoniak bei einem NH₃/CO₂-Molverhältnis im Bereich von 2,1 bis 5, einem Druck von etwa 99,1 bis 295,3 bar und bei einer Tempe­ ratur von 170 bis 220°C.
• B) Abtrennen eines Stickstoff, Wasserstoff, Methan und Sauer­ stoff enthaltenden Inertgases zusammen mit mitgerissenem Ammoniak und Kohlendioxid aus dem in Stufe A) erhaltenen Harnstoffsyntheseabstrom bei einem Druck, der annähernd dem Druck der Stufe A) entspricht oder höchstens um etwa 9,8 bar darüberliegt.
• C) Abstreifen des Harnstoffsyntheseabstroms, der nichtumge­ setztes Kohlendioxid und Ammoniak enthält, mit Kohlendioxid oder Ammoniak unter einem Druck im Bereich von etwa 89,3 bis 305,1 bar und einer Temperatur von 150 bis 230°C zur Abtrennung zumindest eines Teils des nichtumgesetzten Ammoniaks und Kohlendioxids.
• D) Hochdruckdestillation des aus Stufe C) erhaltenen Harnstoff­ syntheseabstroms bei einem Druck von etwa 10,8 bis 25,5 bar zur Abtrennung der überwiegenden Anteile an Kohlendioxid und Ammoniak.
• E) Niederdruckdestillation des aus Stufe D) erhaltenen Harnstoff­ syntheseabstroms bei einem Druck im Bereich von etwa 2 bis 6 bar zur Entfernung von restlichem Ammoniak und Kohlen­ dioxid.
• F) Gewinnung von Harnstoff aus der so erhaltenen wäßrigen Harnstofflösung.
• G) Absorption des in der Stufe D) abgetrennten Kohlendioxids und Ammoniaks in einem wäßrigen Absorptionsmittel, wobei das erhaltene Hochdruckabsorbat auf den Druck der Hoch­ druckdestillation gemäß Stufe D) gebracht wird.
• H) Kühlung des nichtabsorbierten Ammoniakgases und Abtrennung des so erhaltenen flüssigen Ammoniaks.
• I) Inkontaktbringen des beim Abstreifen gemäß Stufe C) abge­ trennten Kohlendioxids und Ammoniaks mit dem Hochdruck­ absorbat zur Kondensation.
• J) Rückführung der so erhaltenen Ammoniumcarbamatlösung und des flüssigen Ammoniaks zur Harnstoffsynthese,

dadurch gekennzeichnet, daß man

• K) das Ammoniak und Kohlendioxid enthaltende, in Stufe B) abgetrennte Inertgas auf etwa 10,8 bis 25,5 bar entspannt und zusammen mit dem bei der Hochdruckdestillation gemäß Stufe D) abgetrennten Kohlendioxid und Ammoniak bei diesem Druck mit dem wäßrigen Absorptionsmittel in Kontakt bringt, und
• L) das hierbei erhaltene Inertgas, das im wesentlichen von Kohlendioxid frei und nicht absorbiertes Ammoniak ent­ hält, von dem dabei anfallenden flüssigen Ammoniak abtrennt und zur Absorption von restlichem Ammoniak mit Wasser wäscht.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Stufe E) abgetrennte Kohlendioxid und Ammoniak, bevor sie der Stufe G) zugeführt werden, in dem Absorptionsmittel absorbiert werden.