DE449051C

DE449051C - Verfahren zur Herstellung von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlensaeureanhydrid

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Publication number: DE449051C
Application number: DEC36670D
Authority: DE
Original assignee: DR MARIA CASALE GEB SACCHI
Current assignee: DR MARIA CASALE GEB SACCHI
Priority date: 1924-12-23
Filing date: 1925-05-12
Publication date: 1927-09-05
Also published as: US1670341A; NL16594C; FR599404A; GB241123A

Description

DEUTSCHES REICH 51Ü9

AUSGEGEBEN AM
5. SEPTEMBER 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 449051 KLASSE 12o;GRUPPE

in Rapallo b. Genua.

Die Herstellung von Harnstoff aus Kohlensäure und Ammoniak oder deren unmittelbaren Reaktionsprodukten ist bekannt. Es ist bekannt, daß das System

CO₂ + 2 NH

. CO (NH₂)₂ + H₂O

sich bei ungefähr 150° C schnell ins Gleichgewicht setzt, während bei Temperaturen unter 130⁰ C, bei denen die Umsetzung zu langsam stattfindet, eine Beschleunigung durch verschiedene Katalysatoren erreicht werden kann. Es ist auch festgestellt worden, daß der Harnstoff-Prozentgehalt in besagtem Gleichgewicht mit steigender Temperatur wächst, da die Harnstoffbildung von einer bedeutenden Wärmeaufnahme begleitet ist. Der Harnstoff-Prozentgehalt im Gleichgewicht hängt weiter vom Arbeitsdruck ab, so daß bei höherem Drucke der prozentische Gehalt an Harnstoff steigt.

Die Herstellung von Harnstoff erfolgte bisher derartig, daß man Ammoniumcarbamat oder Kohlensäure und Ammoniak in dem der Gleichung entsprechenden Verhältnisse, gegebenenfalls mit Katalysatoren, in einem Druckgefäße unter Druck auf eine über 130⁰C liegende Temperatur erwärmte, nach der Umwandlung die Reaktionsmasse aus dem Druckgefäße entfernte und den Harnstoff aus der Reaktionsmasse ausschied. Das Verfahren könnte auch kontinuierlich ausgeführt werden, indem man in das auf die nötige Temperatur erwärmte und auf den Arbeitsdruck gebrachte Druckgefäß Kohlensäure und Ammoniak in Mengen einführt, die der nach und nach aus dem Apparate entfernten Harnstoffmenge entsprechen.

Die Kosten des Arbeitsverfahrens sind, namentlich infolge des nötigen Kraft- und Wärmeverbrauchs, sehr bedeutend.

Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Harnstoff besteht darin, daß in die aus der synthetischen Herstellung von Ammoniak aus den Elementen unter hohem Drucke unmittelbar erhaltenen Gase hoher Temperatur und hohen Druckes die erforderliche Menge Kohlensäure eingeleitet und nach erfolgter Reaktion und Ausscheidung des gebildeten Harnstoffs die verbleibenden Gase wieder in das Ammoniakverfahren zurückgeführt werden. Man schaltet den Apparat, in welchem die Harnstoffbildung erfolgt, in eine Anlage

ZUr Erzeugung von hh

h A

g

in geschlossenem Arbeitskreise ein.

geschlossenen Apparatekreis kann die Zirkulation der Gase und die Rückführung der Restgase nach der Abscheidung der Reaktionsprodukte, mittels einer Zirkulationspumpe erfolgen oder auch nach dem französischen Patent 570 966 mittels eines Injektors, wobei die Rückführung der Restgase in den Katalyseraum nach der Abscheidung des Ammoniaks unter Ausnutzung des Überdrucks der in den Injektor eintretenden frischen Gase erfolgt.

Zum Unterschied von dem Verfahren nach dem französischen Patent 583 248 handelt es sich in vorliegendem Falle nicht um die Entfernung von Verunreinigungen (worunter auch kleine Mengen CO₂) aus den Frischgasen vor ihrem Eintritt in den Katalyseraum, sondern man führt hier absichtlich eine bestimmte Menge Kohlensäure in die aus dem Katalyseraum heraustretenden Gase ein, um Harnstoff darzustellen. Zur Herstellung des synthetischen Ammoniaks kann man z. B. die in dem deutschen Patent 374 775 beschriebene Einrichtung verwenden. Die aus diesem Apparate austretende Gasmischung hat einen hohen Gehalt an Ammoniak, eine Temperatur von etwa 250⁰ C und einen Druck von etwa 800 Atm. Führt man nun dieser Gasmischung auf entsprechendem Drucke komprimierte Kohlensäure ein, so erfolgt die Harnstoffbildung. Die Menge der. zugeführten Kohlensäure wird je nach dem Ammoniakgehalt der Gase bemessen, aber vorteilhafter in geringerer Menge angewandt, als der obigen Gleichung entspricht. Die Temperatur in der Reaktionskammer wird durch Gaskühlung zwischen 150° C und 200° C gehalten.

In der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführung des Verfahrens schematisch dargestellt.

Durch ein Rohr 1 drückt ein Kompressor die Wasserstoff-Stickstoff-Mischung in das Rohr 2, in welches diese Mischung durch eine Zirkulationspumpe 12 gedrückt wird. Durch den Reiniger 3 geht die Mischung durch Rohr 4 in die Katalysevorrichtung 5, aus welcher dann die ammoniakreichen Reaktionsgase durch Rohr 6 in eine Kammer 7 gehen, die gegebenenfalls eine Substanz enthalten kann, welche die Harnstoffbildung befördert. Derartige geeignete Katalysatoren sind z. B. Tonerde, Kaolin, Kieselsäure usw. · Der Kammer 7 wird durch das Rohr 8 das Kohlensäureanhydrid zugeführt, das sich mit dem heißen Ammoniak umsetzt und Harnstoff bildet. Letzterer verdichtet sich in dem unteren Teile der Kammer, der gegebenenfalls gekühlt werden kann, zusammen mit dem gleichzeitig gebildeten Wasser. Die kondensierte Flüssigkeit kann durch das Rohr 9 abgezogen werden. Die Gase werden durch den Kühler 10 in ein anderes Gefäß 11 geleitet, in dem sich noch das zurückgebliebene Wasser, etwa vorhandenes Carbonat und Ammoniak kondensieren. Die nicht in Reaktion getretene Mischung von Wasserstoff und Stickstoff wird durch die Zirkulationspumpe 12 wieder in den Arbeitskreis zurückgeleitet und tritt, gegebenenfalls durch das Rohr 1, 2, den Reiniger 3 und durch das Rohr 4, in die Katalysevorrichtung für die Herstellung von Ammoniak.

Es ist empfehlenswert, die Menge des Kohlensäureanhydrids geringer zu wählen, als der obigen Gleichung entspricht, weil es in dieser Weise gelingt, die Gase leicht und sicher auf die für die normale Herstellung von Ammoniak aus den Elementen erforderlichen Bedingungen zurückzubringen. Enthalten z. B. die aus dem Katalyseraum austretenden ■ Gase 19 Prozent N₂, 57 Prozent H₂ und 24 Prozent NH₃ (d.h. 240 1 NH₃ für ι cbm) und führt man 70 Prozent der für die Harnstoffbildung berechneten Menge Kohlensäure ein (d. h. 84 1 für jeden Kubikmeter), so werden die Gase nach der Abscheidung des Harnstoffes, des Wassers und des Ammoniaks, etwa 23,5 Prozent N₂, 70,5 Prozent H₂ und 6 Prozent NH₃ enthalten. Dabei haben sich für jeden Kubikmeter der ursprünglichen Mischung-192 1 'NH₃ (entsprechend etwa 148 g) kondensiert, und zwar 129,5 g als Harnstoff (entsprechend 228,3 g CON₂H₄) und 18,5 g mit den 68,5 g Wasser als Lösung.

Claims

Patentanspruch;

Verfahren zur ununterbrochenen Herstellung von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlensäureanhydrid, dadurch gekennzeichnet, daß in.die aus dem Katalyseraum für die Herstellung von Ammoniak aus den Elementen austretenden Gase, gegebenenfalls nach Einstellung der Temperatur, unmittelbar Kohlensäure in zur Herstellung von Harnstoff ausreichender Menge eingeleitet wird und nach erfolgter Harnstoffbildung und Abscheidung des Harnstoffs, gegebenenfalls mit Wasser, die nötigenfalls gekühlten und gereinigten Gase wiederum in den Katalyseraum zur Herstellung von Ammoniak geleitet werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.