PL47625B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mocznika z NH3 i C02.Przy wytwarzaniu mocznika, zwykle poste¬ puje sie tak, ze ciekly amoniak i dwutlenek wegla wprowadza sie do autoklawu, w kftórym mieszanine reakcyjna utrzymuje sie pod cisnie¬ niem co najimniieij 160 artim w temperaituirze co najmniej 150 ^C, przy czym reaguja z soba wy¬ zej wymienione reagenty z wytworzeniem naj¬ pierw karbamiiniainru aimionu. Nastepnie eaicho- dizi przemiana karbaminianlu z tworzeniem sie mocznika i wiody; iustala slie — w zaleznosci od temperatury i stosowanego cisnienia, równo¬ waga, w której przemiana wynosi 45^55 %.Równowage te mozma przesunac w kierunku tworzenia sie mocznika, doprowadzajac nadmiar w istosunlku ido stechiometryciznej ilosci w syn¬ tezie mocznika, amoniaku, innymi slowami, sto¬ suje sie podczas syntezy stosunek molowy NH3 dio C02 wyzszy od 2.Takze na tej drodze niie osiagano calkowitej przemiany karbaiminianu anionu w mocznik i wode, a wychodzaca z autoklawu do syntezy mieszanina poreakcyjna zawierala oprócz mocz- niika i wody zawsze jeszcze kairbamimian amo¬ nowy i jezeli stosunek molowy NH3 do C02 wynosil wiecej niz 2 — wolny NH3.Jezeli mieszaninie reakcyjnej pozwoli sie roz¬ prezyc do odpowiednio niskiego cisnienia,) np. do 1 atm, to otrzymuje sie oprócz okolo 75%- owego roztworu mocznika, gazowa mieszanine NH3 i C02.Poniewaz bezposrednie sprezenie z powro¬ tem otrzymanej pnzy irozprezaniu gotowej mie¬ szaniny NH3 i C02 jest trudne itechndiczniie do przeprowadzenia, ze wzgledu na tworzenie sie w nizszych temperalturach stalego kanbaminia- nu amonowego, zadawalano sie tym, ze miesza- nline gazowa ewentualnie po zaabsorbowaniu w wodzie przerabiano na siaircizan amionu, azo¬ tan amonu, chlorek amonowy wraz z soda. Na¬ lezy wziac pod uwage, ze w tego moclzaju spo-sobie postepowania, wlasciwe wytwarzanie mocznika zwiazane jest ze znacznym tworze¬ niem sie itonegp, zawierajacego azot zwiazku.Azeby uniknac ityoh niedogodnosci byly ro- Liione rózne propozycje, wszystkie jednak kon¬ czyly sie na absorbowaniu mieszaniny gazów w talk imalej ilosci wody lub w tak malej ilosci innego odpoiwiedniego rozpuszczalnika, aiby w ten sposób otrzymany stezony roztwór ewen- Lua&nie zawiesine, mógl byc wpnowadzony za pomoca pompy znowu do urzadzenia do syn¬ tezy, mae wywierajac zbyt szkodliwego wplywu na wydajnosc przemiany karbaminianu amonu w mocznik d wode. W tego rodzaju postepo¬ waniu trudnosc polega na tym, ze z jednej strony pozadane jest otrzymanie czystego roz¬ tworu mocznika, nie zawierajacego NH3 i C02, co mozliwe jest do osiagniecia tylko przez roz¬ prezanie mieszaindny reakcyjnej z syntezy mocznika do cisnienia atmosferycznego lub nie¬ co wyzszego, z drugiej strony, azeby wydzie¬ lony z mieszaniny reakcyjnej NH3 i C02 móc dobrze rozpuscic w malej ilosci wójdy i otrzy¬ mac stezony roztwór karbaminianu amonu, trze - ba operowac cisnieniem znacznie wyzszym.Trudnosc te mozna usunac w znany sposób, jezeli mieszanine reakcyjna z syntezy moczni¬ kowej poddaje sie rozprezaniu do MLkustop- miowego cisnienia, np. 2—3. Gazy, które przy kazdym z tych stopni cisnienia (Uwalniaja sie, kondenisurfe sie, kondensat pochodzacy z ostat¬ niego stopnia cisnienia stosuje sie jako srodek do koinidensowania wydzielonych gazów, Wtóre pochodza z jednego z nastepnych stopni cis¬ nienia i kondensat utworzony przy kazdym stopniu cisnienia stosuje sie jafko srodek do fcondensowanda wydzielonych gazów, pochodza¬ cych z nastepnego stopnia cisnienia. Pracujac w ten sposób mozna odprotwadizac z ostatniego stopnia cisnienia roztwór mocznika wolny w przyblizeniu od NH3 i C02, a z naczynia do kondensacji z pierwszego stopnia cisnienia ste¬ zony roztwór amoniakalny karbaminianu amo¬ nu lub jego zawiesine, które znowu wprowa¬ dza sie kio autoklawu do syntezy mocznika. Od¬ powiednia 'do tego celu aparatura, sklada sie dla kazdego stopnia cisnienia z urzadzenia, w którym ogrzewa sie roztwór mocznika w ce¬ lu urtworzenda fazy cieklej i fazy gazowej, z urzadzenia do rozdzielania fazy cieklej i ga¬ zowej i naczynia do kondensacji, w którym fa¬ za gazowa rozpuszcza sie w kondensacie, przy¬ chodzacym tu z nastepnego stopnia cisnienia.Wyzej opisany znany sposób postepowania przedstawiony jest schematycznie na fig. 1 Fig. 1 pokazuje przebieg procesu przy stosowaniu dwustopniowego roczprezanda mieszaniny reak¬ cyjnej z syntezy mocznika, mianowicie do pierwszego, przy którym wychodzaca z auto¬ klawu 1 pod cisnieniem stosowanym przy syn¬ tezie mieszanine reakcyjna za pomoca zaworu rozprezajacego 2 rozpreza sie clo cisnienia np. 18 ata, po czym ogrzewa sie w podgrzewaczu 3, wreszcie otrizymana przez ogrzewanie faze ga¬ zowa i ciekla rozdziela sie od siebie w rozdzie¬ laczu 4. Oddzielona faze ciekla za pomoca za¬ woru rozprezajacego 9, rozpreza sie do cisnie- j nia stosowanego jako drugi stopien cisnienia ^ np. 3 ata. Mieszanine otrzymana przy tym cis¬ nieniu, skladajaca sie z cieczy i gazu prze¬ prowadza .sie przez podgrzewacz 6, a nastepnie doprowadza do jrozdnfalacza 7, w którym od¬ dziela sie od siebie faze ciekla od gazowej. Tak otrzymana faze ciekla w przyblizeniu wolna od NH3 i C02 mozna odprowadzic przez zawór zamykajacy 12, azeby nastepnie CKiparowac w prózni w celu otrzymania krysztalów mocznika, Gazy, które ewentualnie odprowadza sie z rozdzielaczy 4 i 7 kondensuje sie w naczyniu do kondensacji 5 lub 8; utworzony kondensat w iym ositatnim wprowadza sie za pomoca pompy 10 do naczynia do klondenisacji 5, w któ¬ rym utworzony kondensat, za pomoca pompy 11 doprowadza sie znowu do naczynia reakcyjnego do syntezy mocznika. Poza tym przewodem 13 ewentualnie 14 doprowadza sie NH3 i C02 do naczynia ieakcyjnego do syntezy mocznika. Do naczynia tego doprowadza sie wiec ostatecznie za -pomoca tego ukladu stezony amoniakalny roztwór karbaminianu amonu. Chcac osiagnac dobra wydajnosc przemiany, powinno w auto¬ klawie znajdowac sie malo wody; utrzymuje sie przeto w doprowadzonym znowu roztworze kar¬ baminianu amonu mozliwie niska zawartosc wody.Stwierdzono, ze mozna to osiagnac w prosty sposób, jezeli zamiast natychmiastowego ogrze¬ wania rozprezonej mieszaniny do wysokiej temperatury i rozdzielania fazy cieklej od fazy gazowej, otrzymana po rozprezeniu mieszanine przeprowadzi sie przez wstepny [rozdzielacz, ' otrzymana w ndm faze ciekla ogrzeje sie i udworzona wskutek tego ogrzewania miesza¬ nine gazu i cieczy na nowo przeprowadzi sie przez rozdzielacz cieczy. Zawartosc wody w tak otrzymanych fazach gazowych jest bez porów¬ nania nizsza, niz w przypadku, gdy stosuje sie dotychczasowa metode, w której nie uzywa sie wstepnego -rozdzielacza. - 2 -Sposób wedlug wynalazku przedstarwdony jest schematycznie na fig. 2 i 3. Fig. 2 dotyczy spo¬ sobu, w którym iprtzy ostatnim stopniu cisnienia stosuje sie wstepny rozdzielacz 70, fig. 3 — spo¬ sobni, w którym przy pierwszym stopniu cis¬ nienia stosuje sie wstepny rozdzielacz 40, a w ostaltndm — wstepny rozdzielacz 70. Pozo¬ stale oznaiczendia liczbowe maja to sarno zna¬ czenie jak na fig. 1.Na fig. 2 i 3 wstepne rozdzielacze 40 i 70 sa praedstawione jako zwykle naczynia do roz¬ dzielenia, zaopatrzone w jeden otwór wylotowy dla cieczy w dolnej czesci naczynia i w otwór wylotowy dla gazu w górnej czesci naczynia na której znagdiuje sie przewód doprowadza¬ jacy mieszajmne cieczy i gazu. Mozna jednak stosowac rozdzielacze cieczy od gazu o bardziej skomplikowanej budowie. Jako rozdzielacz wstepny, szczególnie odpowietdinia jest kolumna do przemywania (fig. 4).Nastepujacy przyklad liczbowy wyjasnia bli¬ zej wynalazek.Dajmy na to, w rozdzielaczu 4 temperatura wynosi 161 °C i cisnienie 18 ata, wówczas po rozprezeniu za pomoca zaworu rozprezajacego 9 do 3 ata tworzy sie mieszanina o tempera¬ turze 110 °C, wykazujaca nastepujacy sklad: 16,8 mola mocznika 1,0 inol C02 7,3 mola NH3 23,8 mola H20 Mieszanine te ogrzewa sie w podgrzewaczu 6 do temperatury 132 °C, po czym przeprowadza do rozdzielacza 7. Roztwór mocznika odprowa¬ dzany z rozdzielacza 7 zawiera: 16.8 mdla mocznika co2 1.0 mol NH3 16.9 mola H20 Uchodzaca z górnej czesci rozdzielacza 7 faza gazowa odpowiada nastepujacemu skladowi: 1,0 mol C02 6,3 mola NH3 6,9 mola H20 Odprowadzana faza ciekla, gdy zostaje trak¬ towana wedlug schematu na fig. 2, odpowiada nastepujacemu skladojwi: 16,8 mola mocznika 0,94 mola C02 3,3 mola NH8 22,5 mola wody prócz tego otrzymuje sie faze gazowa, o skla¬ dzie: 0,06 mola C02 4,0 mola NH3 1,3 mola wody Faze ciekla ogrzewa sie w podgrzewaczu 6 do temperatury 132 °C i utworzona przy tym ogrzewaniu mieszanine doprowadza sie do roz¬ dzielacza 7, sfcaid odprowadza sie faze ciekla, o nastepujacym skladzie: 16,8 mola mocznika — C02 1,0 mola NH3 19.0 mola H20 i faze gazowa, o skladzie: 0,04 mola CC2 2.2 mola NH3 3,5 mola H20 Fazy gazowe laczy sie razem i wprowadza do sprezarki 8.Otrzymana przez polaczenie wedlug schema¬ tu na fig. 1 mieszanina gazów, sMada sie z: 1,0 mola C02 6.3 mola NH3 6,9 mola Hj^O a wedlug schematu na fig. 2 wykazuje naste¬ pujacy sklad: 1,0 mai C02 6,3 mola NH3 4,8 mola H20 co daje róznice na mol C02 2,1 mola wody.Tb zmniejszenie ilosci wody prowadzi w na¬ czyniu do kondensacji 8 do powstawania stezo¬ nych roztworów; przez to w naczyniu do kon¬ densacji 5 tworzy sie takze jeszcze bardziej stezony roztwór, a wiec do naczynia reakcyj¬ nego do syntezy mocznika doplywa z powrotem równiez stezony roztwór karbaniinianu amonu.Roztwór karbaminianu amonu otrzymany wówczas, gdy prowadzi sie proces wedHug ukla¬ du na fig. 1 zawiera n|p. 26,5% wody, podczas gdy zawartosc wody,, za pomoca zastosowanego przy dnuigim stopniu cisnienia wedlug fig. 2, wstepnego rozdzielacza obnizona jest do 25,1%.Gdy pracuje sie ponadto ze wstepnym rozdzie¬ laczem przy pierwszym stopniu cisnienia, jak na fig. 3, to mozna obnizyc zawartosc wody do 19,4%.Wskutek zwiekszonej wydajnosci przemiany w naczyniu reakcyjnym do syntezy mocznika jest takze mniejsza ilosc roztworu kambamfinianu amonu, przez to powstaje mozliwosc stosowania mniejszych pomp, a ponadto przy ogrzewaniu rozprezonej mieszaniny gazów osiaga sie osz¬ czednosc przez miniejiszy naklad pary w obu - 3 -stopniach cisnienia. Dajmy na to, ilosc dopro¬ wadzanego z powrotem roztworu kairbaminianu amonu wynosi 100 w przypadku fig. 1, w przy¬ padku wedlug fig. 2 wynosi 94, a wedlug fig. 3 tylko 72. Liczby stosowanej tu pary wynosza odpowiednio 100, 95 i 74. PL

Claims (1)

1. Zastrzezeni e patentowe Sposób wytwarzania mocznika z NH3 i C02 przy stosowaniu cisnienia co najmniej 160 atm i temperatury co najmniej 150 °C z doprowa¬ dzaniem z powrotem do syntezy mocznika nie- przereagowanego NH3 i C02 w postaci roztwo¬ ru karbaminianu amonu, przy czym odprowa¬ dzana z syntezy mocznika mieszanine reakcyjna rozpreza sie kilkustopniowo i otrzymuje w przyblizeniu wolny od NH3 i C02 roztwór mocznika, wydzielone przy rozprezaniu NH3, C02 i H20 kondemsuje sie do roztworu w taki sposób, ze utworzony przy nizszym stopniu cis¬ nienia kondensat, stosuje sie jako srodek do kondenisowania wydzielanych gazów, pochodza¬ cych z poprzedniego stopnia cisnienia i utwo¬ rzony przy pierwszym stopniu casraiemia kon¬ densat z powrotem doprowaidza sie do naczynia reakcyjnego do syntezy mocznika, znamienny tym, ze otrzymana przy rozprezaniu jedno- lub kilkustopniowym mieszanine ciczy i gazu naj¬ pierw rozdziela sie na faze ciekla i faze gazowa, nastepnie faze ciekla ogrzewa i tak otrzymana ciepla mieszanine z oieozy i gazu, znowu roz¬ dziela na faze ciekla i faze gazowa, po czym otrzymane przy tym rozdzielaniu ®azy laczy sie razem i kondensuje do roztworu. Stamicarbon N.V. Zastepca: mgr inz. Adolf Towpik rzecznik patentowyDo opisu patentowego nr 47625 Ark. 1 -MJ TTT. 14 A 13 H2 FIGI «4-j h,3 Li SiT~ £ 70 fig.2 14' '13 -—&11 5? p fig.31)0 opisu patentowego nr 47625 Ark. 2 40' 1 J_ -1 14^ ^3 8., * ¥ 10 O" FIG.4 X,70 ^—r BIBLIOTEK, '1567. RSW „Prasa", KieicC. furz^, Pntentoweg PL