NO752079L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for integrert fremstilling av urinstoff og ammoniakk0

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for integrert fremstilling av urinstoff og ammoniakk»

De integrerte prosesser for fremstilling av urinstoff og ammoniakk hvori CC>2som inneholdes i den gassformede tilførsel som innføres i NH^-syntesen absorberes ved hjelp av vandige ammoniakalske oppløsninger, kan eksemplifiseres på følgende måte»

Til førsel sgassen som føres til syntesen av JMH^og som inneholder

N , H^, CC>2 og mindre mengder Ar, CH^og CO komprimeres opp til ammoniakk-syntesetrykket og sendes til en primær absorbsjonsinnretning, hvori en sellektiv absorbsjon gjennomføres ved hjelp av ammoniakalske oppløsninger som er oppnådd på forskjellige måter, men i alle fall ved å«utnytte den ammoniakkstrøm som kommer fra syntesen, for å

fjerne CO^og danne ainmoniurnkarbamat.

Den ammoniakalske oppløsning tilføres bunnen av absorbsjonsinnretningen og til toppen av absorbsjonsinnretningen for å gjøre-absorbsjonen av CO^så stor som mulig og for å begrense avdampingen av NH^som skyldes varme utviklet under karbamat-dannelsen så mye som mulig»

Ammoniumkarbamat føres deretter til urinstoff-syntesesonen hvori det dehydratiseres og delvis omdannes til urinstoff»

Den urinstoff-ammoniumkarbaraatblanding som forlater syntesesonen

føres til en strippesone hvori karbamat ved innvirkning av varme omdannes til CO^og NH^og ved hjelp av et strippemiddel føres disse forbindelser tilbake til syntesesonen med eller uten en foregående kondensasjon»

Fra strippesonen tømmes det ut en vandig cppløsning av urinstoff

som fremdeles inneholder en liten mengde karbamat.

Denne urinstoffoppløsning får ekspandere fra trykket i strippesonen (som er likt trykket i sonene for karbamatdannelse og urinstoff-

t

syntesen) gradvis, vanlig i to trinn, ned til atmosfsoretrykket»

I det første trinn destilleres ved nedsatt trykk (vanlig ved

omtrent 16 atmosfærer) urinstoffoppløsningen hvor det som topp-produkt oppnås vann, ammoniakk og CO^ som etter kondensering-rektifisering i en enkel kolonne, skiller seg i en gassfase som utgjøres av NH^og en væskefase som utgjøres av en konsentrert oppløsning av ammoniumkarbonat som føres tilbake til udnstoffsyntesen» Urinstoffoppløsningen som forlater det første destillasjonstrinn

ved nedsatt trykk føres til et annet destillasjonstrinn ved et ytterligere nedsatt trykk.(vanlig omtrent 4 atmosfærer) hvor det

som topp-produkt utskilles ammodakk."^ vann og CC^som etter kondensering gir en svak konsentert ammoniakalsk oppløsning av ammoniumkarbonat» Denne sistnevnte oppløsning, som i fortsettelsen av beskrivelsen benevnes "ammoniakr-.lsk oppløsning" resirkuleres til kondensasjons-rektifikasjonskolonnen for å gjenvinne flytende ammoniakk og karbonat som resirkuleres sammen med det ovennevnte karbonat til urinstoffsyntesen.

Fra de kjemisk-fysikalske data som er kjent fra litteraturen og som er bekreftet av de eksperimentelle verdier oppnådd ved hjelp av apparater som er analoge med dem som kommer til anvendelse ved industriell utøvelse, er det kjent at restmengden av CC>2i gassen

som forlater absorbsjonsinnretningen på den ene side avhenger av total trykket i systemet, av sammensetningen av den oppnådde karbamat-oppløsning, av NH^i overskudd utover den støkiometriske mengde nødvendig til å danne karbamat som er tilstede i gassfaseri og væske-fasen, av konsentrasjonen av den absorberende oppløsning, og air • temperaturen i vaskefasen og gassfasen.

Også ved å anvende, den ammoniakalske oppløsning oppnås ved absorbsjon av NH^fra syntesen eller også vandige oppløsninger av urinstoff og NH^som CX^-absorberende oppløsning, er mengden av rest-C^ som inneholdes i gassen fremdeles høy og slik at gjenvinning av en del eller all NH^som inneholdes deri ved kondensasjon ved avkjøling ikke er.mulig. NH^forblir derfor nødvendigvis i gassen og før den fjernes ved absorbsjon■tilføres gassen et etterfølgende trinn for eliminering av CO..

Denne absorbsjon kan også gjennomføres i det ovenfor beskrevne

.NH^-absorbsjonstrinn»

Den ulempe som frembys av den nevnte avdampede ammoniakk består i

at for å absorbere denne må det anvendes en ytterligere mengde vann ved siden av at det er nødvendig å absorbere ammoniakk som kommer fra syntesen.

Det endelige resultat er at den vannmengde som først innføres for absorbsjon av NH^, deretter til absorbsjon av CCX, og til sist sammen med karbamatet til urinstoffsyntesen er ganske høy og slik. at urinstoff-syntesereaksjonen. strippingen og gjenvinningen av CC>2og NH^som ikke er omdannet til urinstoff i anleggets deler

på nedstrømssiden av étripperen påvirkes kraftig i negativ retning» Der opptrer i virkeligheten nedsatt omdannelse av karbamat til urinstoff, økning i hydrolysen av urinstoff i strippetrinnet og'i de. Æterf ølgende destillas jonstrinn av urinstof f oppløsningen, økning i dampforbruket, mengden av kjølevann og energi, økning i omkostninger for de apparater som utgjør anlegget og så videre»

Det er .iå funnet, og dette utgjør formålet for den f oreliggende oppfinnelse, at det er mulig å eliminere de nevnte ulemper vedrørende innholdet av CC^ og NH^i do gasser som forlater absorbsjonstrinnet ved å utnytte den konsentrerte ammoniumkarbonatdppløsning som oppnås fra dét første trinn for destillasjonen av urinstoffoppløsnigen ved lavt trykk.og den såkalte "ammoniakalske oppløsning" oppnådd fra det annet trinn for destillasjon av urinstoffoppløsningen ved det laveste trykk, slik at man også oppnår vesentlige fordeler med hensyn til urinstoffutbyttet og prosess-omkostninger»

Ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse fødes den konsentrerte ammoniumkarbcnatoppløsning, istedét for direkte til reaktoren, til den primære CC^-absorbsjonsinnretning og den "ammoniakalske oppløsning" til en sekundær CC^-absorbsjonsinnretning ved høyt trykk anbragt umiddelbart på nedstrømssiden.av den primære CC^-absorbsjonsinnretning, idet all CC^.og NH3som forlater den primære CO^-absorbsjonsinnretang absorberes i den nevnte sekundære CO^-absorbsjonsinnretning av den nevnte "ammoniakalske oppløsning", denne "ammoniakalske oppløsning" føres etter absorbsjon av NH^og CO^til bunnen av kondensasjons-rektifikasjonskolonnen hvorfra konsentrert ammoniumkarbonat fraskilles.

Fordelene ved å arbeide i samsvar med den foreliggende oppfinnelse

er de følgende:

Ved å tilføre den konsentrerte ammoniumkarbonat-oppløsning til den primære CO^-absorbsjonsinnretning blir karbamatoppl.øsningen som sendes til urinstoffsyntesen mer fortynnet og det er derfor mye mindre teknologiske vanskeligheter for overføring av denne til reaktoren som ellers kui<l>;.ne skyldes mulig dannelse av fast amitio n i umk ar b am a t.

Videre er der i den primære COg-absorbsjonsinnretring en økning

av mengdene av f^O og ammoniakk (på grunn av den konsentrerte karbonatoppiøsning) og derfor blir resultatene ved CC^-abSDrbsjonen vesentlig bedret.

Overføringen av den konsentrerte karbonatoppløsning til absorbsjonsinnretningen tillater på den annen side å tilføre den.absorberende ammoniakalske oppløsning i større mengde til toppen av den samme absorbs jonsinnretning med derav følgende ytterligere nedsettelse av<COg->innholdet.

Den "ammoniakalske oppløsning" som tilføres den sekundære CO^-absorbsjonsinnretning på nedstrømssiden av den primære CO^-absorbsjonsinnretning tillater total fjernelse av CO^som kommer ut av den primære (X^-absorbsjonsinnretning og' total fjernelse av overskudd av NH^som forlater den samme primære C^-absorbsjonsinnretning, slik at de gasser som sendos til fjernelse av CO^gjøres fri for NH^

(den uønskete forbindelse).

På denne måte unngås videre bruken av ytterligere mengder vann for fjernelse av NHg.

■■ Den nevnte nedsettelse av mengden av absorberende vann tillater økning av utbyttene av urinstoff, eller hvis utbyttene holdes på samme nivå, reduseres omkostningene for apparatene i anlegget da

operasjonene kan gjennomføres ved mer moderate betingelser for trykk og temperatur både for absorbsjonen av CC>2 og for omdannelsen av karbamat til urins'toff.

Etter absorbsjon av NH^ og CO^sendes den "ammoniakalske oppløsning" til trinnet med kondensasjon-rektifikasjon av de gasser som kommer fra den første destillasjonsved lavt trykk, som tillater kondensasjon av de nevnte gasser og, som på grunn av kondensasjonsvarmen fører til avdamping av NH^, som gjenvinnes i flytende form og som derfor kan anvendes på nytt i anlegget»

Med konvensjonelle prosesser ble kondensasjons-rektifikasjonen gjennomført ved.at den flytende ammoniakk som ble skilt ut som topp-produkt på grunn av kondensasjonsvarmen av gassene som kom fra destillasjonen ble ført som tilbakeløp til kolonnen»

Flytende ammoniakk dampet av og ble deretter kondensert og anvendt

på nytt som ovenfor beskrevet.

Den mengde ammoniakk som ble utvunnet som topp-produkt var betraktelig lavere» Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives med henvisning til den vedføyde figur som viser et anlegg for gjennomføring av en eksempelvis og foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen.

Rågasser for syntese av ammoniakk, og som utgjøres av Ng/ Hg, CO^,

Ar, CH^og CO tilføres igjennom ledningen 1 til den primære c°2~absorbsjonsinnretning 2 idet toppen av absorbsjonsinnretningen tilføres en konsentrert ammoniakalsk oppløsning 7 oppnådd ved skrubbing i absorbsjonsinnretningen 5 av den ammoniakk 3 som forlater ammoniakksynteseapparatet 4 med-vann tilført gjennom ledningen 6.

Gjennom ledningen 29 slippes inerte gasser ut til atmosfæren.'

En konsentrert ammoniumkarbonat-oppløsning 8 som kommer fra kolonnen 9 med et trykk på 16 ata tilføres bunnen av den primære C0g~absorbsjonsinnretning-2.

Ammoniumkarbamatoppløsningen som tømmes ut fra bunnen av den primære,COg-absorbsjonsinnretning 2 tilføres gjennom ledningen 10 til apparatet 11 for syntese av urinstoff.

Gasser som forlater absorbsjonsinnrettingen 5 og som utgjøres av

N„, H„, Ar, CH og CO dehydratiseres vod avkjøling i 12 og etter-følgende injeksjon av flytende ammoniakk 14 hvoretter det i 13 gjennomføres separering av de dehydratiserte gasser som før de resirkuleres til ammoniakksyntesereaktoren 4 føres gjennom varme-veksleren 12, og separering av en meget konsentrert ammoniakk-oppløsning som føres til urinstoffsyntesereaktoren 11,

Den gassformede blanding som forlater den primære COg-absorbsjonsinnretning 2 tilføres gjennom ledningen 15 til en sekundær CO^-absorbsjonsinnretning 16 hvori den innføres i motstrøm med den svakt konsentrerte ammoniakalske oppløsning av ammoniumkarbonat 17 oppnådd i de trinn som arbeider ved 4 ata, nemlig 18 og 19»

Oppløsningen 20 som forlater den sekundære COg-absorbsjonsinnretning 16 tilføres kolonnen 9 for å kondensere NH^, COg og vann som kommer fra destillasjonskolonnen 21 og som danner den konsentrerte ammoniumkarbonatoppløsning 8.

Ammoniakk som inneholdes i oppløsningen 20 frigis på grunn av dannelsesvarmen for ammoniumkarbonat (ammoniumkarbonat dannes ved kondensasjon av gassene som forlater, toppen-av 21) og tømmes ut som topp-produkt fra kolonnen 9.

Den nevnte ammoniakk i flytende tilstand tilføres urinstoff-syntesereaktoren 11 gjennom ledningen 22 og gjennom ledningen 14 til dehydratisering av de gasser som skal resirkuleres til syntesen av ammoniakk.

Den gassformede strøm som forlater toppen av den sekundære CO^- . absorbsjonsinnretning 16 føres gjennom mekaniseringsapparatet 28 hvori COfijernes og forenes så med den strøm som forlater toppen av absorbsjonsinnretningen 5 slik at den kan dehydratiseres sammen med den nevnte strøm.

Fra urinstoff-syntesereaktoren 11 tømmes det ut én strøm 23 som tilføres stripperen 24 hvori ikke omdannet karbamat spaltes til dannelse av C0_ og NH som resirkuleres gjennom 25 og en urinstoff-oppløsning som fremdefes inneholder en liten mengde karbamat som tilføres gjennom 26 til destillasjonsapparatet 21 som arbeider ved 16 ata hvori der som nevnt foregår en separasjon av topp-produkter i form av NH^, COg.og HgO som kondenseres for- å danne den konsentrerte ammoniumkarbonatoppløsning og som bunnprodukt en urinstoffoppløsning som destilleres videre i 18 og 19, idet det til slutt oppnås en urinstoffoppløsning som er fri for uønskede komponentero

Fra toppen av reaktoren 11 tømmes det ut inerte gasser og små mengder COg og NHg som resirkuleres til kolonnen 21»Gjennom ledningen 30 slippes inerte gasser fra kolonnen 9 ut til atmosfeoren.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for integrert syntese av urinstoff og ammoniakk, omfattende tilførsel av en rågass for syntese av ammoniakk bestående av Ng, Hg, COg og mindre mengder Ar, CH^ og CO til en primær COg-absorbsjonssone hvori det ved hjelp av en konsentrert ammoniakalsk oppløsning oppnådd ved absorbsjon i vann av den ammoniakk som kommer ut fra syntesen, det meste av COg fjernes under dannelse av ammoniumkarbamat som derfor skilles fra gassene for syntese av ammoniakk som fremdeles inneholder en viss mengde COg og NH^, det oppnådde ammoniumkarbamat tilføres for omdannelse til urinstoff i en urinstof f syntesesone, fra urinstof f syntese» . ^, v..' . L .v. sonen tas det ut en oppløsning som utgjøres av urinstoff, ikke omsatt karbamat, vann og ammoniakk som føres til en strippesone ved samme trykk som syntesetrykket og hvor det som topp-produkter s oppnås spaltingsproduktene av karbamat(COg og NH^ ) som føres tilbake til urinstoffsyntesesonen og en vandig urinstoffoppløsning som fremdeles inneholder ammoniakk og uomsatt karbamat, den nevnte vandige urinstoffoppløsning tilføres et første destillasjonstrinn ved redusert ' trykk hvor det som topp-.prodiakt utskilles vann, NH^ og. COg som etter kondensasjon-rektifikasjon skilles i en konsentrert ammoniumkarbonatoppløsning og flytende NH^ og som bunnprodukt en urinstoffoppløsning som underkastes videre destillasjon i et annet destillasjonstrinn ved ennå lavere trykk, hvor det som topp-produkt ved kondensering separeres en svakt konsentrert ammoniakalsk oppløsning av ammoniumkarbonat,

   karakterisert ved at den konsentrerte ammoniumkarbonatoppløsning tilføres den primære COg-absorbsjonssone, den svakt konsentrerte ammoniakalske oppløsning av ammoniumkarbonat tilføres en sekundær COg absorbsjonssone hvori der er en gjennomstrømning av den gassformede strøm som utgjøres av Ng, Hg, Ar, CH^ og av en viss mengde av uomsatt COg og NH^ som kommer fra den primære COg-absorbsjonsinnretning, idet den oppløsning som oppnås fra den nevnte sekundære COg-absorbsjonsinnretning anvendes for kondenseringen-rektifikasjonen av NH^> COg og vann oppnådd som topp-produkter fra det første destillasjonstrinn ved redusert trykk slik at det samtidig som topp-produk ter fra det samme kondensasjon-rbktifikasjonsapparat oppnås flytende NH^ som resirkuleres til urinstoffsyntesen og den nevnte konsentrerte ammoniumkarbonat-oppløsning.