NL8104011A - Werkwijze voor de bereiding van ureum. - Google Patents

Description

-1- 813187/vdV/BZ/cd

Korte aanduiding: Werkvij ze voor de bereiding van ureum o

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van ureum·

Er zijn een groot aantal werkwijzen bekend voor de bereiding van ureum en het algemene probleem van deze werkwijzen is het 5 terugwinnen van ammoniumcarbamaat uit het effluent van de ureumsyn-thesereactor.

Toor het oplossen van dit probleem heeft men voor het terugwinnen een aantal verschillende werkwijzen voorgesteld·

Van deze werkwijzen verdient het ontleden onder invloed 10 yan warmte en gelijktijdig strippen van het ontledingsprodukt met van buitenaf toegevoerde gassen, meer in het bijzonder ammoniak of . kooldioxide, alsmede het thermisch ontleden en het gelijktijdig zelf-strippen van de ontledingsprodukten met ammoniak en eventueel kool-dioxyde, die door het verhitten van het effluent uit de synthesereac-15 tor ontstaan, de aandacht·

De thermische ontleding en het gelijktijdige zelfstrippen door de in het effluent uit de ureumsynthe sere actor opgeloste ammoniak is bijvoorbeeld beschreven in het Britse octrooi schrift 1»184<>004<>

Voor het zelfs trippen zijn warmte-uitwisselaars met vertik a-20 le bui zenbundels nodig waardoor men het effluent uit de ureumsynthe sere actor in de vorm van een dunne laag langs de binnenwand van de buizen van de boizenbundel laat stromen waarbij de ontledingswarmte door een hete vloeistof of welke verhitte vloeistof dan ook aan de buitenkant van de buizen wordt toegevoerd· 25 De inrichting die hiervoor geschikt is is bijvoorbeeld be schreven in het Britse octrooischrift 1·552·682·

Het het ontleden en strippen of met het ontleden en zelf-strippen kan de waterige ureumoplossing niet volledig van carbamaat gestript worden en dit geldt in het bijzonder voor de uitvoering waar-30 bij de druk gelijk of bijna gelijk is aan de synthesedruk»

Daarom moet de ureumoplossing na het zelfstxippen meestal verder behandeld worden zoals ook in het Britse octrooischrift 1*184*004 is beschreven met het doel de carbamaatresten te verwijderen· 8104011

ί V, 'S

-2-

Het ligt voor de hand dat deze extrabehandelingen met een stripmiddel kunnen wonden uitgevoerd waarbij verwezen wordt naar het Italiaanse octrooischrift 875o128 (overeenkomende met het Britse octrooischrift 10272e873) waarin in een tweede stripfase bij 5 dezelfde druk als bij de eerste zelfstripfase een stripvloeistof wordt gebruikt bestaande uit een mengsel van Ng en Hg bestemd voor de ammoniaksynthese<>

Zoals hierboven vermeld is het bekend dat COg voor het strippen van de ureumoplossing gebruikt kan worden, zoals in het 10 bijzonder in het Britse octrooischrift 952«764 (Stamicarbon) be** schreven is»

Het gebruik van COg als stripmiddel in de tweede trap is beschreven in de Duitse octrooiaanvrage DE**OS 28 19 218« Hierbij wordt carbamaat in de eerste trap in aanwezigheid van ammoniak en 15 in de tweede trap in aanwezigheid van kooldioxide ontleed, waarbij de tweede trap tevens dienst doet als stripfase voor de in de ureum*· oplossing opgeloste ammoniak, waarbij beide trappen bij dezelfde druk werken als de ureumsynthe sere actor o theoretisch kan volgens de werkwijze van DE-OS 28 19 218 20 bij een zeer hoge druk gewerkt worden omdat bij-de tweetrapsontle-ding met de beide genoemde stxipmiddelen zowel het carbamaat als de opgeloste ammoniak ondanks de hoge druk doeltreffend verwijderd kunnen worden* Men heeft echter vastgesteld dat in de ontledingstrap met kooldioxyde bij hoge druk ernstige corrosie kan optreden die 23 veroorzaakt wordt door zowel de hoge temperatuur bij het ontleden van de oarbamaatresten als door kooldioxide zelf dat zoals bekend bij normale temperatuur bijzonder corrosief is· Hoewel theoretisch in staat zowel ammoniumcarbamaat als ammoniak volledig te verwijderen leidt deze werkwijze der bovengenoemde Duitse octrooiaanvrage niet 30 bot deze resultaten omdat de uit de tweede trap afkomstige oplossing nog grote hoeveelheden vrije en gebonden ammoniak en kooldioxide beva$, d«w*z· van 20 tot 28$· De aanwezigheid van carbamaat*· en ammoniak·· resten heeft tot gevolg dat het carbamaat in tenminste twee extra trappen ontleed moet worden, êên bij 10 tot 23 bar en de andere bij 33 ongeveer 3 tot 1 bar, omdat het temperatuumiveau van het koelwater onvoldoende is om de ammoniak en kooldioxide te laten condenseren waardoor recirculatie in vloeibare vorm door pompen mogelijk wordt·

Tot de bekende methoden behoort ook de in het Amerikaanse octrooischrift 3*607*938 beschreven werkwijze waarbij ammoniakcarba- 8104011 it m3m naat in twee trappen ontleed kan worden en waarbij in de eerste trap ammoniak één van de stripmiddelen is die bij dezelfde druk als bij de synthese werkzaam is» terwijl in de tweede trap kooldioxide één van de stripmiddelen is die bij een druk lager dan die van de syn-5 thesqfaexkzaam is· Eet corrosieprobleem is door het genoemde Amerikaanse octrooischrift 3*607 o 9 39 opgelost door in de tweede ontleder van CO^ en een deel van de ontledingsprodukten die naar de striptop gere-eirculeerd worden als stripmiddel gebruik te maken met het doel kool-dioxyde met een grote hoeveelheid ammoniak te verdunnen, en vooral 10 door de keuze van een lage synthese- en ontledingsdruk in de orde van grootte van 133 bar, zoals voorgesteld in een praktisch voorbeeld van het genoemde octrooischrift·

He noodzaak bij een naar verhouding lage druk te moeten werken leidt vanzelfsprekend tot een lagere ureumopbrengst in de 15 reactor waardoor de werkwijze oneconomisch wordt. Hen heeft nu geheel onverwacht gevonden dat het mogelijk is onder vermijding van de bovengenoemde corxosieverschijnselen en van het ontleden van de carbarn aa tres ten in de trap met lage druk, ammoniumcarbamaat in de tweede stripinrichting met kooldioxyde te ontleden en gelijktijdig de synthe-20 se onder hoge druk uit te voeren met het daaruit voortvloeiende voordeel van een hoge opbrengst.

Volgens de webwijze der onderhavige uitvinding vindt de bereiding bij een druk van 180 bar tot 250 bar plaats uitgaande van ammoniak en kooldioxyde in de molaire verhouding EE^ tot COg van 5*1 25 tot 8;1 in de synthesezone, waarbij men de aldus verkregen oplossing vanuit de synthesezone naar een eerste ammoniumcarbamaat-ontledings-zone voert, waarin de in de ureumoplossing uit de synthesezone aanwezige ammoniakovexmaat als zelf strippend middel voor de carbamaat-ontledingsprodukten in tegenstroom met de oplossing vloeit en vaar-30 bij in deze eerste ontledingszone een druk heerst die gelijk of vrijwel gelijk is aan die van de synthesezone en in deze eerste ontledingszone de afscheiding plaatsvindt van een ureumoplossing die 3 tot 25$ carbamaat bevat en van een gasfase die de ontledingsprodukten van ammoniumcarbamaat en ammoniak met een overmaat ten op-33 zichte van de stoechiometrische voor ammoniumc arbamaat benodigde hoeveelheid van 50 tot 90/é van de totale gasstroom bevat, en waarbij men de ureumoplossing uit de eerste ontledingszone naar de tweede ontledingszone voert, die bij een druk werkt die 30 tot 30 bar lager is dan die van de genoemde eerste zone en men in de tweede ontledingszone 40 als stripvloeistof kooldioxyde gebruikte 8104011 «•4*» ¢, ^

De temperatuur In de eerste ontledingszone wordt aangepast ' aan de bovengenoemde voorwaarden wat betreft de hoeveelheid carbamaat- residu in de ureumoplossing en de hoeveelheid ammoniak overmaat in de gasfase, waarbij laatstgenoemde direkt zonder condenseren naar de 5 ureumsynthesezone wordt gerecirculeerd» De temperatuur in de eerste ontledingszone wordt tussen 180 en 215°6 ingesteldo

De temperatuur in de tweede ontledingszone ligt tussen 160 en 210°C·

De van de ureumoplossing in de tweede ontledingszone ge-scheiden ontledingsprodukten en ammoniak worden bij een druk die praktisch gelijk is aan die van de tweede ontledingszone gecondenseerd en het condensaat met een pomp naar de synthesezone gereoirculeerdo De werkwijze der onderhavige uitvinding zal nu aan de hand van de tekening, waarin een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm 15 is weergegeven, nader worden toegelicht·

Tloeibare ammoniak 1 wordt met pomp 2, na koeling in 3 en 4, via pijpleiding 5 naar ureumsynthesereactor 6 gepompt· De ureum-synthesereactor wordt via leiding 7 gevoed met de ontledingsprodukten en de ammoniakovermaat uit de eerste ontledingsinrichting 8, die via 20 leiding 9 met lucht gevoed wordt om de eerste ontledingsinrichting 8 en reactor 6 te passiveren· Reactor 6 ontvangt verder via leiding 10 de condensaten uit de tweede ontledingstrap*

De ureumoplossing die het niet-omgezette ammoniumcarbamaat en de ammoniak overmaat bevat wordt via leiding 11 naar de eerste ont-25 ledingsinrichting 8 gevoerd van waaruit via leiding 12 een ureumop-lossing, die het niet in 8 ontlede carbamaat en de niet in 8 verwijd derde ammoniakovermaat bevat, afgevoerd wordt·

De uit de eerste ontleder 8 geloosde oplossing expandeert in ventiel 15 met een druk verval van J0 tot 50 bar en gaat naar de 5° tweede ontleder 14» waarin de oplossing met kooldioxyde, dat na persen in de compressor 16 via 15 wordt toegevoerd, gestript wordt·

De tweede ontledingsinrichting 14 wordt eveneens gevoed met gasstroom 17 die in ventiel 18 tot de druk van de tweede ontledingsinrichting geëxpandeerd is en die afkomstig is uit de top van de re-35 actor 6 en uit 002* zuurstof, stikstof en andere ventueel in de voeding aanwezige inerte gassen bestaat·

De in de tweede ontledingsinrichting 14 gestripte dampen, de gestripte C0g en de inerte gassen worden via leiding 19 af gevoerd en in koeler 20 gecondenseerd, waarbij de vloeibare fase 10 in de 8104011 -5- scheidingsinrichting 22 van gasfase 21 gescheiden wordt0 ïïreumoplos-sing 25, afkomstig uit de tweede ontledingsinrichting H, wordt van 5 tot 1 bar geëxpandeerd en in 24 aan normale destillatie onderworpen, onder vorming van oplossing 52 die in 25 onder vacuum geconcentreerd 5 wordt en die ureumsmelt 26, die gekorreld wordt, en verder de condensaten 27 levert» Se condensaten 27 uit de vacuumeoneentratie-afde-ling 25 gaan naar de behandelingsafdeling 55 waarin afvoerwater 55 en een ammoniakvloeistof ontstaan, waarvan de laatste via leiding 54 naar koelinrichting 28 gerecirculeerd wordt» 10 Se boven in 24 gevormde ammoniskdampen worden in 28 gecon denseerd en gaan via leiding 29 naar voorraadhouder 50 van waaruit zij met behulp van pomp 51 naar koelinrichting 20 worden gerecircu-. leerd»

Se aandacht wordt erop gevestigd dat vanuit het energie- 15 standpunt de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding voordeliger onder anaere is dan die van S3S-0S 28 19 218, omdat/door het weglaten van de trap met een druk van 10 tot 25 bar de kosten van het opnieuw samenpersen van het in de tweede trap afgescheiden carbamaat tot de synthesedruk vrijwel geheel gecompenseerd wordt* 20 Se werkwijze der onderhavige uitvinding wordt nu aan de hand van een praktisch voorbeeld nader toegelicht·

Voorbeeld.

Toor een produktie van I500 ton/dag wordt het stromings-schema van de tekening gebruikt, waarbij de belangrijkste toegevoerde 25 hoeveelheden in de tabel zijn samengevat· 8104011 «6· τ-. ¾

<M A

o VO ΓΗ » * Ο ·- *- · ·~ Α Ο Ο

Η t*· os ©VO

Φ Ο Ο Α CM w «II

ΙΑ Ο 00 ΙΑ 1 ...........

ΟΙ Η r r IQ ΟΝ ΟΝ Ό ζ- Ü Ο _ , > VI· σ\ φ t- Α χ Ν. cy Α vo Nf· Ο l>- Sb td ^ c— ov cm co r— vo (Μ Ο

t“ I

Η 00 vo vo _ o m o a 03 « « · » +» ·> · Ο «-Ν- cm o t· λ o r a cm ia -vl· ® O A ^ CM * -J ΙΛ r 1Λ V< +» φ " ΙΑ ·Η •rl O O . „ _ IA I—I τί" , ® CM Φ ο Ο Ά σν O VO >. τ- ON -φ .

r-Ο N ΟΙ O t- Λ 1^· ^ (A CIS COT- P

f—I VO t— ''M* O A t— vo CO A

> A o CM ON LA t— CM LTV H

Φ r VO (N ^

r- O

A A CM VO A 0\ ö

O A A r- <M VO ON A

<M * · » » O · » » sï, O

O K\ ® 1* [«. a +» ON O ON —' +» IA r Π A Α Ö moo "-'ho© r- H ON O 1...1-, mi... ... Ο Φ C— Ο " I — ' — !'' 1

T- φ r- CM t— Ot-CM

O H* ON A A H (A VO O ON

H c— A ON A <B > OO CM CM

> Ο Λ v T- •‘Φ VOO A ON

in vo οι on fAO o on

00 t- vo fA ON TflAt-O

T- τ-

Η* VO

CM · · ·* cr> a ο o oo vo a ^¾.

d O £-> +» CM fA A — w T- Ί&, m‘

o o ^ H

(A CM vo tA ...... ...I........... » ...I— ON φ ΙΑ II—.11 1.1 III —.........

t-Ot-t-t- *Ζ CM Ο O - fA ON VO 00

C3 IfA M t- Nlr -M· A vo O

CO CO >- tA VO CM IA

., “> Ώ t- ON ON VO

h sr ’cr CM

§ & Ή

So +> o <3*

Η O Η Λ O

> T- ss. φ IA «* s—·> ο o w a Q O « ......—— PA CM O — I· j !.. — VO β H· »

A M T— CM CM a T- O

¢3 C— E— 3 ' I OV . ON

Z. . Γ. Φ ON ON

-vj i m h· h*

IA tA o CM CM

a I fA VO I MO

P

P

H

Φ Ο Λ *4

HO O 00 CM

r» O C^· 4* » · » »

T- a CM O CM A

fA AO ' HQ "" _ "-----cv« ... —.

T— m r- T- «—<1 ................ CM φ H" ·* S a ο T- H·

P- H

T- r- {> -¾1 T- M- ON ON a

A A . A 'ON ON A VO

A A (· VO M· VO ' A

t— CM t— VO

vo CM 00

V> W

•M /—s ^ p ·Μ y-N P «-Ν

> P P "V, p i> P—, M 'C. M

Ψ9 N, ¢0 «ο p "V. W

ÖM H p ft a ^ ¢0 ^ H

fpOO<< “η w <POO<4^a Φ H a » » fA cm η o if Ha ^ a cm So +· ahioSi^ Ei IS f.h.oiS1 & 8104011

Claims (2)

1. Werkwijze voor de bereiding van ureum uit ammoniak en kooldioxyde met een molaire verhouding van tot COg van 5: 1 tot 8j 1, waarbij ammoniumcarbamaat in de ureumoplossing bereid en in twee trappen ontleed wordt, waarbij in de eerste trap ammoniak als zelfstrip-5 middel en in de tweede trap kooldioxyde als toegevoegd stripmiddel wordt gebruikt, met het kenmerk, dat de bereiding en de ontleding in de eerste ontledingstrap onder dezelfde of praktisch dezelfde druk van 160 tot 250 bar wordt uitgevoerd, terwijl de ontleding in de tweede trap bij een druk wordt uitgevoerd die 50 tot 50 bar lager 10 is dan de druk in de eerste trap· 2« Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat uit de eerste ontledingszone een ureumoplossing geloosd wordt die 5 tot 25$ carbamaat bevat» 5« Werkwijze volgens conclusie 1, met het keurmerk, dat uit de eerste ontledingszone een gasfase geloosd wordt, die meer ammoniak bevat dan de stoechiometrische hoeveelheid die nodig is voor de bereiding van ammoniumcarbamaat, met een hoeveelheid van 50 tot 90$ van de totale toegevoerde gashoeveelheid» 4« Werkwijze volgens één der voorafgaande conclusies 1-5» 20 met het kenmerk, dat de gasfase uit de eerste ontledingszone direkt zonder eerst gecondenseerd te zijn naar de ureumsynthese-zone gerecirculeerd wordto 5» Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat de temperatuur in de eerste ontledingszone 180 tot 215°C 25 bedraagt.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de temperatuur in de tweede ontledingszone tussen 160 en 210°C ligt. 8104011