PL34835B1 - - Google Patents

Description

Znane jest wytwarzanie mocznika przez reak¬ cje dwutlenku wegla i amoniaku w aparatach wysokocisnieniowych utrzymywanych w tempe¬ raturze 150—200°C pod cisnieniem wyzszym od preznosci dysocjacji karbaminianu amonu two¬ rzacego sie przejsciowo podczas reakcji, przy czym z wytworzonej w sposób ciagly stopionej mieszaniny reakcyjnej zlozonej z mocznika, wo¬ dy oraz pozostalosci karbaminianu amonu uzy¬ skuje sie mocznik przez rozklad karbaminianu amonu na dwutlenek wegla i amoniak.Cieplo reakcji tworzenia sie karbaminianu z dwutlenku wegla i amoniaku, nawet jezeli amoniak wtryskuje sie do autoklawu w postaci ¦aekleji jest bardzo znaczne i nalezy je usuwac.Cieplo to mozna wykorzystac, np. prowadzac reakcje w aparatach skladajacych sie z waskich rurek otoczonych woda, która w ten sposób do¬ prowadza sie do wrzenia, a wytworzona pare zuzytkowuje sie do rozkladu karbaminianu amo¬ nu. Mieszanina reakcyjna powoduje jednak znaczna korozje rurek oraz dosc szybkie ich zniszczenie.W patencie francuskim nr 928247 rozwiazane jest zagadnienie w ten sposób, ze aparaty slu¬ zace do syntezy chlodzi sie przez wtryskiwanie do nich obojetnej cieczy, nie mieszajacej sie z roztworem mocznika, w ilosci dostatecznej do otrzymania odpowiedniej temperatury. Ciecza ta moze byc olej. Po usunieciu cisnienia cieplo oleju powoduje rozklad karbaminianu amonu na dwutlenek wegla i amoniak.Wynalazek dotyczy innego sposobu, umozli¬ wiajacego rozwiazanie tego zagadnienia i pole¬ gajacego na kierowaniu rozprezonej mieszaniny reakcyjnej wychodzacej z aparatów wysokccis- /nieniowych do wezownicy odpornej na korozje umieszczonej w aparacie, w którym zachodzi wiazanie sie egzotermiczne dwutlenku wegla, i amoniaku na karbaminian amonu.Na rysunku podano tytulem przykladu na fig. 1, 2, 3, 4, 5 kilka schematów urzadzenia we¬ dlug wynalazku.Przyklad I. Dwutlenek wegla (fig. 1) po przejsciu przez licznik 3 zostaje sprezony do cis¬ nienia 180—200 kg/cm2 za pomoca sprezarki 1, zaopatrzonej w odgalezienie 2, najkorzystniej dzialajace automatycznie. Po oczyszczeniu z ole¬ ju w zbiorniku 41 przechodzi on do oczyszczal- nika 4, przeznaczonego do usuwania sladów tle¬ nu sposobami znanymi.Amoniak ciekly, pochodzacy ze zbiornika (nie wyobrazonego na rysunku) utrzymywany w temperaturze nieco wyzszej od temperatury otoczenia, przechodzi najpierw przez licznik 5 i jest równiez sprezany do cisnienia 20 kg/cm* za pomoca pompy 6 najkorzystniej o wydajno¬ sci zmiennej i dajacej sie regulowac. Wydajnosc pompy reguluje sie tak, aby na 2 czastki amo¬ niaku przypadala 1 czasteczka dwutlenku we¬ gla. Amoniak i dwutlenek wegla wchodza na¬ stepnie odpowiednio przewodami 23 i 24 do wy¬ sokocisnieniowego aparatu 7, zbudowanego ze stali i pokrytego wewnatrz olowiem. W apara¬ cie tym umieszczona jest wezowriica 8 omówio¬ na ponizej. Oba gazy lacza sie dajac karbami¬ nian amonu zawierajacy drobna ilosc mocznika.Karbaminian ten zbiera sie w postaci stopionej na dnie aparatu 7 i przechodzi do autoklawu 9, w którym zachodzi reakcja odwadniania z wy¬ twarzaniem mocznika. Autoklaw zbudowany jest równiez ze stali powleczonej olowiem.Czesc dwutlenku wegla mozna wprowadzac bez¬ posrednio przewodem 10 do autoklawu 9 z po¬ minieciem aparatu 7. Dzieki temu daje sie re¬ gulowac temperatury tych dwóch aparatów [utrzymywac w autoklawie temperature 150— 200°C. Cisnienie w autoklawie 9 mierzy sie za pomoca manometru 11. Cisnienie w aparacie 7 odczytuje sie na manometrze 12. Temperature w autoklawie 9 mierzy sie za pomoca termome¬ tru umieszczonego w pochwie 13. Drugi termo¬ metr umieszczony w pochwie 13' pozwala ozna¬ czac temperature w aparacie 7. Mieszanina reakcyjna opuszcza autoklaw przewodem, w któ¬ rym cisnienie moze byc regulowane za pomoca zaworu 14, i doplywa do wezownicy 8, w której karbaminian ulega dysocjacji, pochlaniajac cie¬ plo wywiazywane w aparacie 7. Spadek cisnie- «ia po wyjsciu mieszaniny reakcyjnej z auto¬ klawu 9 jest lbardzo duzy, tak ze mieszanina przechodzi przez wezownice 8 z duza szybkoscia, dzieki czemu uzyskuje sie znaczna wymiane cie¬ pla. W wezownicy temperatura jest stosunko¬ wo niska 60—90°C, wobec czego korozja spowo¬ dowana dzialaniem mieszaniny reakcyjnej nie jest bardzo duza, jednakze lepiej jest budowac te wezownice z materialów odpornych na ko¬ rozje, np. ze stali chromoniklowej, nie ulegaja¬ cej utlenianiu, albo ze stopów, np. brazów alu¬ miniowych lub krzemowych, metalu Monela, stopów miedzi, niklu, manganu o zawartosci np. 20% niklu i 20% manganu. Z zewnatrz we- zownica narazona jest na znacznie wieksza ko¬ rozje,* wobec czego zaleca sie pokrycie jej olo¬ wiem. To samo dotyczy przewodu 10 oraz po¬ chew 13 i13'. J . ' Przewód zaopatrzony w zawór 15 sluzy do oprózniania aparatów po ich zatrzymaniu i umoz¬ liwia przez zamkniecie zaworu 16 bezposrednie przesylanie zawartosci do wezownicy 8. Mie¬ szanine z wezownicy przesyla sie przewodem 17 do rozdzielacza 18, typu np. cyklonowego, gdzie dwutlenek wegla i amoniak oddziela sieod*roz--v tworu mocznika, po czym oba te gazy kieruje sie przewodem 19 do innego, urzadzenia, aby je uzyc ponownie w reakcji syntezy. Roztwór mocznika zbiera sie w zbiorniku 20 i poddaje krystalizacji. Aby roztwór mocznika nie byl zbytnio stezony, mozna do rozdzielacza 18 wpro¬ wadzac wode albo mniej stezony roztwór mocz¬ nika, np. rozcienczone lugi macierzyste, pocho¬ dzace z krystalizacji, zawarte w kadzi 22. W tym celu mozna zmniejszyc cisnienie mieszaniny reakcyjnej i zastosowac wtryskiwacz 21.Urzadzenie wedlug fig- 1 podano jedynie ty¬ tulem przykladu, ulatwiajacego zrozumienie wy¬ nalazku. Mozna w nim zastosowac wiele zmian, bez naruszania zasady ogólnej, pokgsiacej na umieszczeniu wezownicy w aparacie, w którym powstaje karbaminian, w której to wezownicy karbaminian rozklada sie.Przyklad II. Fig. 2 wyobraza jedna z od¬ mian urzadzenia, rózniaca sie od poprzedniego tym, ze aparat 7 i autoklaw 9 tworza jeden zbiornik 79, w dolnej czesci którego znajduje sie wezownica 208. Amoniak doprowadza sie prze¬ wodem 123 u podstawy autoklawu, zas dwutle¬ nek wegla czesciowo przewodem 124, a czescio¬ wo przewodem 110, którego wylot znajduje sie wewnatrz autoklawu tuz ponad górnym zwojem wezownicy. Ilosc ciepla wywiazanego podczas reakcji COt + 2NH* = NHtCOONH* wokól we¬ zownicy jest proporcjonalna do ilosci dwutlen¬ ku wegla doprowadzonego przewodem 124. Re- gulujac doplyw COt przez przewód 124 regulu¬ je sie temperature. Reszta dwutlenku wegl* doplywajaca przewodem 110 wiaze sie z afi&o- — 2 —niakiem poza strefa, w które} znajduje sie w^ zownica, tak ze cieplo reakcji nie dziala juz na wezownice. Calkowite opróznienie aparatu na¬ stepuje przez zamkniecie zaworów 14 i 16 i otworzenie zaworu 15. Zawartosc autoklawu 79 przechodzi wtedy przewodem 124 przez zawór 15 i przewód 17 do rozdzielacza identycznego z rozdzielaczem wedlug fig. 1. Pozostale czesci aparatu sa takie same, jak w przykladzie I, wo¬ bec eztego oznaczono je tak samo jak na fig. 1.Przyklad III. Inny przyklad wykonania wynalazku przedstawiono na fig. 3. Przestrzen pierscieniowa 107 wytworzono w autoklawie za pomoca przegrody cylindrycznej 25. W tej prze¬ strzeni pierscieniowej umieszczona jest wezow- nica 208. Amoniak oraz czesc dwutlenku wegla doprowadza sie od góry do przestrzeni 107, któ¬ ra staje sie w ten sposób miejscem reakcji CO2 + 2NHs = NH2 — CO — ONH4 i wymiany ciepla z wezownica. Masa reakcyjna przechodzi na dno autoklawu, a nastepnie wznosi sie we¬ wnatrz przegrody cylindrycznej 100 i wydosta¬ je sie poprzez zawór 14. Regulowanie tempera¬ tury odbywa sie, jak opisano powyzej, a resz¬ te dwutlenku wegla wprowadza sie przewodem 210 u podstawy autoklawu, to jest w miejscu umieszczonym poza przestrzenia 107, w której znajduje sie wezownica. Calkowite opróznianie aparatu odbywa sie przewodem 210 przez zam¬ kniecie zaworów 16 i 14 i otwarcie zaworu 15.Opróznianie oraz rozdzielanie produktów reakcji odbywa sie w taki sam sposób, jak w przy¬ kladzie I.Przyklad IV. Fig. 4 przedstawia urza¬ dzenie analogiczne do urzadzenia wedlug przy¬ kladu I (fig. 1) z ta jedynie róznica, ze wezow¬ nica 308 przytwierdzona jest do scianki zewne¬ trznej aparatu wysokocisnieniowego 7 a nie znajduje sie wewnatrz niego. Najkorzystniej jest spoic ja z ta scianka, a calosc zaopatrzyc w izo¬ lacje cieplna sposobami znanymi. W celu przej¬ rzystosci rysunku nie przedstawiono oslony ze¬ wnetrznej. Wszystkie inne czesci aparatu sa ta¬ kie same i dzialaja tak samo, jak w urzadzeniu wedlug fig. 1. Sa one równiez oznaczone tak samo, jak na fig. 1.Przyklad V. Fig. 5 przedstawia urza¬ dzenie podobne do urzadzenia wedlug fig. 2, z ta róznica, ze wezownica 108 (fig. 2) jest za¬ stapiona wezownica 408, umieszczona na ze¬ wnatrz autoklawu 79 i najkorzystniej spojona z nim. Wezownica 408 moze byc nawinieta na znaczna czesc autoklawu, przy czym calosc jest zamknieta oslona nie przedstawiona na rysun¬ ku. Dwutlenek wegla doprowadza sie czesciowo przewodem 124, czesciowo zas przewodem 220, co znacznie ulatwia rozprowadzanie ciepla w aparacie. Poza wezownica 408 pozostale czesci aparatu sa takie same, jak na fig. 2 i sa ozna¬ czone tak samo.Przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazl ku zuzycie pary na ogrzewanie urzadzenia jest nieznaczne, a koszty poza dwutlenkiem wegla i amoniakiem sa zredukowane do strat energii, niezbednej do sprezania dwutlenku wegla i pompowania amoniaku. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia pat e ji t o w e 1. Sposób ciagly wytwarzania mocznika, w któ¬ rym dwutlenek wegla i amoniak wprowadza sie pod cisnieniem do aparatu utrzymywane¬ go w temperaturze 150—200°C, gdzie wiaza sie one najpierw na karbaminian amonowy, który ulega nastepnie odwodnieniu na mocz¬ nik dzieki dostatecznie dlugotrwalemu prze¬ bywaniu w tej temperaturze, po czym mie¬ szanina reakcyjna zlozona z mocznika, wo¬ dy i karbaminianu amonowego opuszczajac wymieniony aparat, po usunieciu cisnienia, ogrzewana jest w celu spowodowania dyso- cjacji pozostalego karbaminianu amonowego nie przeksztalconego w mocznik, znamienny tym, ze wspomniana mieszanine po usunie¬ ciu cisnienia prowadzi sie przez wezownice umieszczona w tej czesci aparatury, w któ¬ rej zachodzi reakcja egzotermiczna wytwa¬ rzania karbaminianu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w tej czesci aparatury, w której przebiega reakcja egzotermiczna powstawania karbami¬ nianu amonowego, reguluje sie temperature, wprowadzajac do tej czesci aparatury tylkp wymagana do utrzymania zadanej tempera¬ tury ilosc dwutlenku wegla, pozostala zas ilosc dwutlenku wegla potrzebna do reakcji wprowadza sie do innej czesci aparatury.

3. Urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wezownica (8) jest umieszczona w czesci aparatury od stro¬ ny doplywu odczynników, przy czym wlot wezownicy jest polaczony z wylotem apara¬ tury, w której zachodzi synteza, podczas gdy wylot jej jest polaczony z odbieralni¬ kiem produktów reakcji znajdujacym sie na zewnatrz tej aparatury. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze wezownica jest umieszczona wewnatrz wysokocisnieniowego aparatu (7), który po¬ przedza autoklaw i jest z nim polaczony. — 3 —Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze wezownica znajduje sie wewnatrz prze¬ strzeni pierscieniowej utworzonej przez umie¬ szczenie przegrody cylindrycznej w aparacie do syntezy. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze wezownica jest umocowana najkorzyst¬ niej za pomoca spawania na zewnatrz apara¬ tu do syntezy. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze wezownica jest umocowana najkorzystniej za pomoca spawania na zewnatrz aparatu (7), który poprzedza autoklaw i jest z nim po¬ laczony. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze posiada wtryskiwacz umieszczony w prze¬ wodzie prowadzacym od wylotu wspomnia¬ nej wezownicy do rozdzielacza. Compagnie de Produits Chimiaues et Electromc- tallurgiaues Ala i.s, Froges et Camarg u e Zastepca: inz. W. Zakrzewski rzecznik patentowy ^=79*Do opisu patentowego nr 3483$ r\G.L .HgA /•#» .Ffe.

4. riG.

5. co* *e»^A 'C3-W PL