DE397602C

DE397602C - Verfahren zur Umwandlung von Cyanamid in Harnstoff

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Publication number: DE397602C
Application number: DEW61917D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1922-02-03
Filing date: 1922-08-24
Publication date: 1924-06-24

Description

Verfahren zur Umwandlung von Cyanamid in Harnstoff. Durch Behandlung von Cyanamid mit Schwefelsäue oder anderen starken Mineralsäuren wird bekanntlich Harnstoff gebildet, indem das Cyanamid Wasser gemäß folgender Reaktion aufnimmt: CN - NI-I2 + H,0 = CO (NH2)2. Gleichzeitig mit dieser Hauptreaktion finden auch gewisse Nebenreaktionen statt. Einerseits verbindet gich ein Teil des gebildeten Harnstoffs mit Wasser zu Kohlensäure und Ammoniak gemäß der Reaktion: CO (NH#2 + FI,0 = CO, + 2 NH" andererseits geht ein Teil des Cyanamids direkt in Ammoniak und andere basische Verbindungen über.
Die Bildung dieser Basen beeinträchtigt die Herstellung von Harnstoff einerseits dadurch, daß sie einen Teil der benutzten Schwefelsäure neutralisieren, so daß die Schwefelsäurekonzentration sinkt, anderseits dadurch, daß das Endprodukt, der Harnstoff, durch Ammoniumsulfat und andere Salze verunreinigt wird.
Da die genannten Reaktionen mit verschiedener Geschwindigkeit bei verschiedener Temperatur verlaufen, ist es zur Erzielung eines guten Resultates erforderlich, bei einer Temperatur zu arbeiten, beiwelcherdieUmwandlung des Cyanamids in Harnstoff verhältnismäßig schnell stattfindet, während die nicht gewünschten Nebenreaktionen verhältnismäßig langsam verlaufen. Eine solche Temperatur ist z. B. 65' C. Eine Schwierigkeit beim praktischen Betrieb in gro&m Maßstab liegt aber in der Aufrechterhaltung dieser Temperatur während des Verlaufs der Reaktion. Bei der Umwandlung des Cyanamids. in 'Harnstoff werden bedeutende Wärmemefigen das Reaktionsgemisch um so stärker erirj£,tZeY,.4 je stärker die Lösung ist. Weil die Reaktion anfänglich sehr schnell verläuft, hat es sich bei stärkeren Lösungen als praktisch unmöglich erwiesen, durch Kühlschlangen oder andere Mittel zur indirekten Kühlung die erzeugte Reaktionswärme genügend schnell zu entfernen, weshalb die Temperatur so hoch stieg, daß sich ein beträchtlicher Teil des gebildeten Harnstoffs mit der benutzten Schwefelsäure in Ammoniumsulfat -umsetzte.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Aufrechterhaltung einer praktisch genommen konstanten Reaktionstemperatur bei der Umwandlung von Cyanamid in Harnstoff in Anwesenheit einer Mineralsäure unter Ausnutzung der Reaktionswärme. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Reaktionswärme in dem Maße, wie sie entwickelt wird, unmittelbar zu einem geregelten Verdampfen eines Teils des Wassergehalts der Lösung. benutzt wird.
Es ist an sich bekannt, die bei chemischen Reaktionen auftretende Wärme zum Eindampfen von Lösungen zu benutzen. Bei dem Erfindungsgegenstand wird aber nicht nur die Reaktionswärme zu diesem Zwecke verwertet, sondern durch die unmittelbare Ausnutzung der Wärme wird eine der Harnstoffreaktion schädliche Überhitzung der 1.bsung vermieden, und somit werden die für diese Reaktion günstigsten Temveraturverhältnisse trotz der großen Wärmeentwicklung innegehalten.
Die praktische Ausführung der Erfindung kann in verschiedener Weise erfolgen. Eine geeignete Ausführungsform ist folgende: Die Cyanamidlösung wird mit Schwefelsäure in solcher Menge versetzt, daß sie i-normal mit Bezug auf Schwefelsäure ist und wird durch äußere Wärmezufuhr auf eine Temperatur von etwa 65' C erhitzt. Wenn die Reaktion begonnen hat und die Temperatur zu steigen anfängt, wird die Lösung allmählich -über ein Gradierwerk gepumpt, so daß ein Teil des Wassergehalts der Lösung auf Kosten der entwickelten Reaktionswärme abdampft, wonach die somit gekühlte und teilwcise konzentrierte Lösung nach dem Reaktionsgefäß zurückgeleitet wird.
Eine andere Ausführungsform. besteht darin, die Reaktion in einem geschlossenen Gefäß auszuführen, das mit einer Vakuumpumpe und einem Kondensator in Verbindung steht, und in dem Reaktionsgefäß einen so niedrigen Druck aufrechtzuerhalten, daß die Flüssigkeit ins Sieden gerät, sobald die gewünschte Reaktionstemperatur erreicht wird.
Ein drittes Verfahren besteht darin, die Umwandlung selbst bei Atmosphärendruck auszuführen und die Lösung durch einen unter Vakuum stehenden Apparat oder Kessel in Umlauf zu halten, in welchem ein Teil des Wassers unter Bindung von so viel Wärme abdampft, daß die Temperatur etwas unter die beabsichtigte Reaktionstemperatur hinabgeht, z. B. bis zu 45' C, wonach die Lösung in das Reaktions,-efäß wieder zurückgeführt wird, worin sie eine gewisse Temperaturerniedrigung herbeiführt.
Auch andere Verfahren zur Verwcrtung der Reaktionswärme zwecks Verdampfung eines Teiles des Wassergehaltes der Lösung unter Beibehaltung einer praktisch genommen konstanten Temperatur sind möglich.
Durch das beschriebene Verfahren zur Kühlung des Reaktionsgemisches kann die Reaktion in besonders vorteilhafter Weise geregelt werden, so daß nicht erwünschte Nebenreaktionen mir in sehr geringem Umfang entstehen und die Reaklionswärmo zür Konzentrierung der Lösung verwertet wird.
Bei Lösungen, welche in bezug auf Cyanamid i5.prozentig und in bezug auf Schwefelsäure i-normal sind, gcnügt die Reaktionswärrne zur Verdampfung von etwa 2o Prozent des ursprünglichenWassergehaltes, und die Real,-tion wird in etwa 5 Stunden vollständig durchgeführt.
Wenn die Reaktion beinahe beendigt ist und der größte Teil des Cyanamids umgewandelt worden ist, wird die Wärmeentwicklung gering, so daß es geg(,benenfalls (rforderlich ist, Wärme von außen zuzuführen, um die Reaktionstemperatur aufrechtzuerhalten.

Claims

PATENT-ANspRüciiE: r. Verfahren zur Umwandlung von Cyanamid 1 in Harnstoff in Anwesenheit einer Mineralsäure, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Umwandlung entwickelte Reaktionswärme, in dem Maße, wie sie entsteht, unmittelbar zu einer geregelten Verdampfung eines Teile des Lösungswassers benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindampfen der Lösung unterVakuum stattfindet.