WO2003008333A1 - Method for the separation of ammonia from a mixture - Google Patents

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WO2003008333A1
WO2003008333A1 PCT/EP2002/007486 EP0207486W WO03008333A1 WO 2003008333 A1 WO2003008333 A1 WO 2003008333A1 EP 0207486 W EP0207486 W EP 0207486W WO 03008333 A1 WO03008333 A1 WO 03008333A1
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stage
mixture
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gaseous
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Karl-Heinz Walczuch
Axel Polt
Frank Poplow
Hermann Luyken
Stefan Meckl
Heinz Auer
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Basf Aktiengesellschaft
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/16Nitrogen compounds, e.g. ammonia

Definitions

  • the present invention relates to a process for separating ammonia from a mixture which contains ammonia and whose boiling point in the ammonia-free state is more than 50 ° C. higher than the boiling point of pure ammonia, characterized in that in a process with n stages, with n is a natural number at least 2,
  • stage n used as starting material mixture according to step b
  • Temperature t n is partially or completely separated from the educt mixture fed from stage n-1 by evaporation to give a product and gaseous ammonia
  • each pressure p m is greater than p m + .
  • DE-A-195 00 222 describes the separation of ammonia from a mixture which contains ammonia, hexamethylene diamine, 6-aminocapronitrile and adiponitrile and was obtained in the partial hydrogenation of adiponitrile.
  • an intermediate boiler is disclosed. Disadvantages here are the high costs for the device and the large circuit currents which are required for effective ammonia separation.
  • the object of the present invention was to provide a process which removes ammonia from a mixture which contains ammonia and whose boiling point in the ammonia-free state is more than 50 ° C. higher than the boiling point of pure ammonia, enabled in a technically simple and economical manner while avoiding the disadvantages mentioned.
  • the invention uses a mixture containing ammonia and having a boiling point in ammonia-free state by more than 50 ° C higher than is the boiling point of pure ammonia (boiling point of rei ⁇ nem ammonia -33 ° C), a. So far, no restrictions are known with regard to the mixture, its preparation or composition. In a preferred embodiment, such mixtures come into consideration whose ammonia content is 1 to 99, preferably 5 to 99% by weight, based on the total weight of the mixture. At lower ammonia contents, the process according to the invention begins to become uneconomical, without however affecting its basic technical applicability.
  • Such mixtures can be obtained, for example, in the partial hydrogenation of adiponitrile in ammonia to adiponitrile, hexamethylenediamine and 6-aminocapronitrile.
  • Such mixtures usually have contents of adiponitrile in the range from 5 to 80% by weight, hexamethylenediamine in the range from 5 to 80% by weight, 6-aminocapronitrile in the range from 5 to 80% by weight, ammonia in the range from 10 to 90% by weight and other impurities which are customary per se, such as catalyst or promoters or impurities in the starting materials, with the proviso that the sum of the stated values does not exceed 100% by weight.
  • Such mixtures and their preparation are known per se.
  • the boiling point of the ammonia-free mixture is significantly more than 50 ° C above the boiling point of ammonia.
  • n is a natural number of at least 2, preferably 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, in particular 2, 3, 4, 5, 6 ,
  • step b) in each stage m, with m a natural number from 1 to n-1, part of the ammonia at a pressure p m is removed from the starting material mixture fed from stage m-1 by evaporation to give one Product mixture which has an ammonia content corresponding to the pressure p m and the temperature t m , and of gaseous ammonia.
  • Distillation devices with separation stages such as distillation columns with trays or packings, preferably sieve tray columns, bubble tray trays, packing columns or packed columns, are suitable.
  • Separation devices without separation stages such as bubbles with or without an evaporator, or natural or forced-flow evaporators are also suitable.
  • the separation can be carried out continuously or batchwise.
  • heat can be supplied to the mixture using suitable devices, for example using an evaporator.
  • heat can be added to the feed to the distillation stage in question before or after the expansion, that is to say at the pressure of the corresponding stage or the pressure of the subsequent stage.
  • the evaporation of the ammonia by adding heat or by cooling the Product mixture from the temperature t m - ⁇ to the temperature T m during the expansion of the pressure p m p m _ ⁇ be achieved on the pressure.
  • the optimum pressure p m for the respective stage m can easily be determined by a few simple preliminary tests, depending on the mixture used. In response to this pressure p m results in the required liquid-phase temperature and the ammonia content of the residual product mixture in the respective stage m.
  • the product mixture obtained in stage m is used in stage m + 1, with the exception of stage n, as the starting material mixture according to step b).
  • step d) in step n) partially or completely separates the ammonia at a pressure p n from the educt mixture fed from step n-1 by evaporation to obtain a product and gaseous ammonia.
  • the parameters already described for carrying out step m in step b) are also suitable.
  • each pressure p m is greater than p m + ⁇ . This means that relaxation takes place from each level to each subsequent level m + 1.
  • the temperature t m in the respective stage m results from the composition of the mixture in the respective stage m and the respective pressure p m .
  • the temperature t n in stage n results from the composition of the mixture in stage n and the pressure p n .
  • the respective concentration in stage n by means of pressure p n and temperature t n , the temperature t n being able to be set in particular by supplying it with heat.
  • the gaseous ammonia obtained in stage m or stage n can be compressed. This compression can be done so that the ammonia remains gaseous or liquefied.
  • the gaseous ammonia obtained in stage m + 1 can be compressed and combined with the gaseous ammonia obtained in stage m.
  • the ammonia can advantageously be liquefied after the combination.
  • the pressures of the relevant stages m and m + 1 can be selected so that the gaseous ammonia from stage m + 1 can be brought to the pressure of the gaseous ammonia from stage m in a one-stage compressor.
  • the gaseous ammonia obtained in each stage m + 1 can be compressed and combined with the gaseous ammonia obtained in the respective stage m.
  • the ammonia after the combination with the gaseous ammonia of the first stage can advantageously be liquefied.
  • the pressures of the relevant stages m and m + 1 can be selected so that the gaseous ammonia from stage m + 1 can be brought to the pressure of the gaseous ammonia from stage m in a one-stage compressor.
  • the compressors of stages 2 to n can be driven by the same shaft.
  • the gaseous stream from stage m + 1 can be cooled before compression, it being possible to separate off condensable fractions.
  • the condensable components of the gaseous stream can be returned from stage m + 1 to stage m + 1.
  • the ammonia which is released by the expansion process am2 was compressed with a compressor V2 to a pressure of 20 bar and condensed together with ammonia aml in the condenser Kl.
  • the bottom draw from bubble B2 was depressurized to a pressure of 3 bar in a column K3 and slightly heated with a heat exchanger W3 before being introduced into the column.
  • the ammonia outgassing by the expansion process was removed overhead and cooled with a cooler W4.
  • the condensate formed was returned to column K3 as reflux.
  • the gaseous ammonia am.3 from the cooler W4 was compressed with a compressor V3 from 3 bar to 8 bar, combined with the stream am2 and further compressed in the compressor V2 to 20 bar and then condensed with the stream aml in the condenser W2.
  • the bottom draw from column K3 contained less than 0.2% ammonia.

Abstract

The invention relates to a method for the separation of ammonia from a mixture which contains ammonia and whose boiling point in an ammonia-free state is more than 50 °C higher than the boiling point of pure ammonia, characterized in that said method comprises n stages, n being a natural number of at least 2, wherein a) said mixture is fed to stage 1; b) at each stage m, m being a natural number of 1 to n-1, part of the ammonia is separated from the educt mixture fed from stage 1 at a pressure Pm by means of evaporation in order to obtain a product mixture which has an ammonia content corresponding to pressure Pm and temperature tm, and gaseous ammonia, c) the product mixture obtained in stage m is used in step m+1 as an educt mixture, with the exception of stage n, according to step b), d) in step n, the ammonia is separated at a pressure Pn and temperature tn either partially or fully from the educt mixture fed from stage n-1 by means of evaporation in order to obtain a product and gaseous ammonia, each pressure Pm being greater than Pm+1.

Description

Verfahren zur Abtrennung von Ammoniak aus einem GemischProcess for the separation of ammonia from a mixture
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Ammoniak aus einem Gemisch, das Ammoniak enthält und dessen Siedepunkt in ammoniakfreiem Zustand um mehr als 50°C höher liegt als der Siedepunkt von reinem Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Verfahren mit n Stufen, mit n eine natürliche Zahl mindestens 2,The present invention relates to a process for separating ammonia from a mixture which contains ammonia and whose boiling point in the ammonia-free state is more than 50 ° C. higher than the boiling point of pure ammonia, characterized in that in a process with n stages, with n is a natural number at least 2,
a) einer Stufe 1 dieses Gemisch zuführt,a) feeds this mixture to a stage 1,
b) in jeder Stufe m, mit m eine natürliche Zahl von 1 bis n-1, einen Teil des Ammoniaks bei einem Druck pm aus dem aus der Stufe m-1 zugeführten Eduktgemisch durch Verdampfung abtrennt unter Erhalt von einem Produktgemisch, das einen dem Druck pm und der Temperatur tm entsprechenden Ammoniakgehalt aufweist, und von gasförmigem Ammoniak,b) in each stage m, with m a natural number from 1 to n-1, part of the ammonia at a pressure p m from the educt mixture fed from stage m-1 separated by evaporation to give a product mixture which one Pressure p m and the temperature t m corresponding ammonia content, and of gaseous ammonia,
c) das in Stufe m erhaltene Produktgemisch in Stufe m+1, mitc) the product mixture obtained in stage m in stage m + 1, with
Ausnahme von Stufe n, als Eduktgemisch einsetzt gemäß Schritt b),Exception of stage n, used as starting material mixture according to step b),
d) in Stufe n den Ammoniak bei einem Druck pn und einerd) in stage n the ammonia at a pressure p n and one
Temperatur tn teilweise oder vollständig aus dem aus Stufe n-1 zugeführten Eduktgemisch durch Verdampfung abtrennt unter Erhalt eines Produktes und von gasförmigem Ammoniak,Temperature t n is partially or completely separated from the educt mixture fed from stage n-1 by evaporation to give a product and gaseous ammonia,
wobei jeder Druck pm größer ist als pm+ .where each pressure p m is greater than p m + .
Gemische, die Ammoniak enthalten und deren Siedepunkt in ammoniakfreiem Zustand um mehr als 50°C höher liegt als der Siedepunkt von reinem Ammoniak, entstehen bei zahlreichen technischen Verfahren als unmittelbare Reaktionsgemische. So werden beispielsweise Hydrierungen in Ammoniak als flüssigem Verdünnungsmittel oder in flüssigen Verdünnungsmitteln in Gegenwart von Ammoniak durchgeführt. Der im Überschuß oder als flüssiges Verdünnungsmit- tel eingesetzte Ammoniak wird üblicherweise vor der Gewinnung des Wertproduktes aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt, um den abgetrennten Ammoniak aus Kostenersparnis- und Umweltschützgründen in die Reaktion zurückführen zu können. In der Regel werden zur Abtrennung des Ammoniaks destillative Verfahren angewandt. Problematisch ist hierbei die in der Regel große Siedepunkts - differenz zwischen reinem Ammoniak und dem Reaktionsgemisch in ammoniakfreiem Zustand. Einerseits besteht das Bestreben, die Destillation bei hohem Druck durchzuführen, um den ab- destillierten Ammoniak in wirtschaftlicher Weise bei Temperaturen oberhalb von 20°C unter Einsatz von Kühlwasser als Kühlmedium zu kondensieren. Eine Kondensation bei niedrigeren Temperaturen erfordert den Einsatz von Kälteanlagen, deren Betrieb mit hohen Kosten verbunden ist. Andererseits erfordert ein hoher Druck bei der Destillation hohe Sumpftemperaturen bei der Destillation, wodurch es zu Schädigungen des Wertproduktes kommen kann. Zudem werden Energiequellen, wie beispielsweise Dampf, sowie die entsprechenden Destillationsvorrichtungen mit zunehmender Temperatur in der Regel teurer.Mixtures that contain ammonia and whose boiling point in the ammonia-free state is more than 50 ° C higher than the boiling point of pure ammonia, arise as direct reaction mixtures in numerous industrial processes. For example, hydrogenations are carried out in ammonia as a liquid diluent or in liquid diluents in the presence of ammonia. The ammonia used in excess or as a liquid diluent is usually separated off from the reaction mixture before the product of value is obtained, in order to be able to recycle the separated ammonia into the reaction for reasons of cost savings and environmental protection. As a rule, distillative processes are used to remove the ammonia. The generally large boiling point difference between pure ammonia and the reaction mixture in the ammonia-free state is problematic here. On the one hand, there is an attempt to carry out the distillation at high pressure in order to condense the distilled ammonia in an economical manner at temperatures above 20 ° C. using cooling water as the cooling medium. Condensation at lower temperatures requires the use of refrigeration systems, the operation of which is associated with high costs. On the other hand, a high pressure during the distillation requires high bottom temperatures during the distillation, which can damage the product of value. In addition, energy sources, such as steam, and the corresponding distillation devices generally become more expensive with increasing temperature.
In DE-A-195 00 222 wird die Abtrennung von Ammoniak aus einem Gemisch, das Ammoniak, Hexamethylendiamin, 6-Aminocapronitril und Adipodinitril enthält und bei der partiellen Hydrierung von Adipodinitril erhalten wurde, beschrieben. Um den Ammoniak bei hohem Druck und gleichzeitig nicht zu hoher Sumpftemperatur abtrennen zu können, wird die Anwendung eines Zwischensieders offenbart. Nachteilig hierbei sind die hohen Kosten für die Vorrichtung und die großen Kreislaufströme, die für eine effektive Ammoniakabtrennung erforderlich sind.DE-A-195 00 222 describes the separation of ammonia from a mixture which contains ammonia, hexamethylene diamine, 6-aminocapronitrile and adiponitrile and was obtained in the partial hydrogenation of adiponitrile. In order to be able to separate the ammonia at high pressure and at the same time not too high bottom temperature, the use of an intermediate boiler is disclosed. Disadvantages here are the high costs for the device and the large circuit currents which are required for effective ammonia separation.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die Abtrennung von Ammoniak aus einem Gemisch, das Ammoniak enthält und dessen Siedepunkt in ammoniakfreiem Zustand um mehr als 50°C höher liegt als der Siede- punkt von reinem Ammoniak, auf technisch einfache und wirtschaftliche Weise unter Vermeidung der genannten Nachteile ermöglicht.The object of the present invention was to provide a process which removes ammonia from a mixture which contains ammonia and whose boiling point in the ammonia-free state is more than 50 ° C. higher than the boiling point of pure ammonia, enabled in a technically simple and economical manner while avoiding the disadvantages mentioned.
Demgemäß wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden.Accordingly, the process defined at the outset was found.
Erfindungsgemäß setzt man ein Gemisch, das Ammoniak enthält und dessen Siedepunkt in ammoniakfreiem Zustand um mehr als 50°C höher liegt als der Siedepunkt von reinem Ammoniak (Siedepunkt von rei¬ nem Ammoniak -33°C) , ein. Hinsichtlich des Gemisches, seiner Herstellung oder Zusammensetzung sind bislang keine Einschränkungen bekannt. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform kommen solche Gemische in Betracht, deren Gehalt an Ammoniak 1 bis 99, vorzugsweise 5 bis 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs, beträgt. Bei niedrigeren Ammoniakgehalten beginnt das erfindungs- gemäße Verfahren unwirtschaftlich zu werden, ohne daß jedoch hierdurch seine prinzipielle technische Anwendbarkeit beeinträchtigt wird. Solche Gemische können beispielsweise bei der partiellen Hydrierung von Adipodinitril in Ammoniak zu Adipodinitril, Hexa- methylendiamin und 6-Aminocapronitril erhalten werden. Derartige Gemische weisen üblicherweise Gehalte an Adipodinitril im Bereich von 5 bis 80 Gew.-%, Hexamethylendiamin im Bereich von 5 bis 80 Gew.-%, 6-Aminocapronitril im Bereich von 5 bis 80 Gew.-%, Ammoniak im Bereich von 10 bis 90 Gew% und sonstige an sich übliche Verunreinigungen, wie Katalysator oder Promotoren oder Verunreinigungen der Einsatzstoffe, auf, mit der Maßgabe, daß die Summe der genannten Werte nicht über 100 Gew.- liegt. Solche Gemische und deren Herstellung sind an sich bekannt. Der Siedepunkt des ammoniakfreien Gemisches liegt deutlich mehr als 50°C oberhalb des Siedepunktes von Ammoniak.According to the invention uses a mixture containing ammonia and having a boiling point in ammonia-free state by more than 50 ° C higher than is the boiling point of pure ammonia (boiling point of rei ¬ nem ammonia -33 ° C), a. So far, no restrictions are known with regard to the mixture, its preparation or composition. In a preferred embodiment, such mixtures come into consideration whose ammonia content is 1 to 99, preferably 5 to 99% by weight, based on the total weight of the mixture. At lower ammonia contents, the process according to the invention begins to become uneconomical, without however affecting its basic technical applicability. Such mixtures can be obtained, for example, in the partial hydrogenation of adiponitrile in ammonia to adiponitrile, hexamethylenediamine and 6-aminocapronitrile. Such mixtures usually have contents of adiponitrile in the range from 5 to 80% by weight, hexamethylenediamine in the range from 5 to 80% by weight, 6-aminocapronitrile in the range from 5 to 80% by weight, ammonia in the range from 10 to 90% by weight and other impurities which are customary per se, such as catalyst or promoters or impurities in the starting materials, with the proviso that the sum of the stated values does not exceed 100% by weight. Such mixtures and their preparation are known per se. The boiling point of the ammonia-free mixture is significantly more than 50 ° C above the boiling point of ammonia.
Dieses Gemisch setzt man in der ersten der n Stufen ein, wobei n eine natürliche Zahl mindestens 2, vorzugsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6 ist.This mixture is used in the first of the n stages, where n is a natural number of at least 2, preferably 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, in particular 2, 3, 4, 5, 6 ,
Erfindungsgemäß trennt man gemäß Schritt b) in jeder Stufe m, mit m eine natürliche Zahl von 1 bis n-1, einen Teil des Ammoniaks bei einem Druck pm aus dem aus der Stufe m-1 zugeführten Eduktgemisch durch Verdampfung ab unter Erhalt von einem Produktgemisσh, das einen dem Druck pm und der Temperatur tm entsprechenden Ammoniakgehalt aufweist, und von gasförmigem Ammoniak.According to the invention, in step b), in each stage m, with m a natural number from 1 to n-1, part of the ammonia at a pressure p m is removed from the starting material mixture fed from stage m-1 by evaporation to give one Product mixture which has an ammonia content corresponding to the pressure p m and the temperature t m , and of gaseous ammonia.
Für die Abtrennung kommen hierfür übliche Apparaturen in Betracht, wie sie beispielsweise in: Kirk-Oth er, Encyclopedia of Chemical Technology, 3.Ed., Vol. 7, John Wiley & Sons, New York, 1979, Seite 870-881 beschrieben sind. In Betracht kommen De- stillationsvorrichtungen mit Trennstufen, wie Destillationskolonnen mit Böden oder Packungen, vorzugsweise Siebbodenkolonnen, Glockenbodenkolonnen, Packungskolonnen oder Füllkörperkolonnen. Ebenso in Betracht kommen Abtrennvorrichtungen ohne Trennstufen, wie Blasen mit oder ohne Verdampfer, oder Natur- oder Zwangs - mlaufverdampfer.For the separation, customary apparatuses are considered, as described, for example, in: Kirk-Oth er, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Ed., Vol. 7, John Wiley & Sons, New York, 1979, pages 870-881 , Distillation devices with separation stages, such as distillation columns with trays or packings, preferably sieve tray columns, bubble tray trays, packing columns or packed columns, are suitable. Separation devices without separation stages, such as bubbles with or without an evaporator, or natural or forced-flow evaporators are also suitable.
Die Abtrennung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.The separation can be carried out continuously or batchwise.
Dabei kann während der Abtrennung dem Gemisch Wärme mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen zugeführt werden, beispielsweise mittels Verdampfer. Ebenso kann dem Zulauf zu der betreffenden Destillationsstufe Wärme vor oder nach der Entspannung, also bei dem Druck der entsprechenden Stufe oder dem Druck der nachfolgenden Stufe, zugeführt werden. Ebenso kann die Verdampfung des Ammoniaks durch die Zuführung von Wärme oder durch die Abkühlung des Produktgemisches von der Temperatur tm-ι auf die Temperatur tm bei der Entspannung vom Druck pm_ι auf den Druck pm erzielt werden.During the separation, heat can be supplied to the mixture using suitable devices, for example using an evaporator. Likewise, heat can be added to the feed to the distillation stage in question before or after the expansion, that is to say at the pressure of the corresponding stage or the pressure of the subsequent stage. Likewise, the evaporation of the ammonia by adding heat or by cooling the Product mixture from the temperature t m -ι to the temperature T m during the expansion of the pressure p m p m _ι be achieved on the pressure.
Der für die jeweilige Stufe m optimale Druck pm kann je nach ein- gesetztem Gemisch leicht durch einige einfache Vorversuche ermittelt werden. In Abhängigkeit von diesem Druck pm ergibt sich die erforderliche Sumpftemperatur und der Ammoniak-Restgehalt des Produktgemischs in der jeweiligen Stufe m.The optimum pressure p m for the respective stage m can easily be determined by a few simple preliminary tests, depending on the mixture used. In response to this pressure p m results in the required liquid-phase temperature and the ammonia content of the residual product mixture in the respective stage m.
Erfindungsgemäß setzt man das in Stufe m erhaltene Produktgemisch in Stufe m+1, mit Ausnahme von Stufe n, als Eduktgemisch ein gemäß Schritt b) . Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, daß für die Durchführung der Stufe m+1 die bereits für Stufe m gemäß Schritt b) beschriebenen Parameter in Betracht kom- men.According to the invention, the product mixture obtained in stage m is used in stage m + 1, with the exception of stage n, as the starting material mixture according to step b). For the purposes of the present invention, this means that the parameters already described for step m according to step b) are considered for carrying out step m + 1.
Erfindungsgemäß trennt man gemäß Schritt d) in Stufe n den Ammoniak bei einem Druck pn teilweise oder vollständig aus dem aus Stufe n-1 zugeführten Eduktgemisch durch Verdampfung ab unter Er- halt eines Produktes und von gasförmigem Ammoniak. Zur Durchführung von Schritt d) kommen ebenfalls die bereits für die zur Durchführung von Stufe m gemäß Schritt b) beschriebenen Parameter entsprechend in Betracht.According to the invention, step d) in step n) partially or completely separates the ammonia at a pressure p n from the educt mixture fed from step n-1 by evaporation to obtain a product and gaseous ammonia. For carrying out step d), the parameters already described for carrying out step m in step b) are also suitable.
Erfindungsgemäß ist jeder Druck pm größer als pm+ι. Dies bedeutet, daß von jeder Stufe zu jeder jeweilig nachfolgenden Stufe m+1 eine Entspannung stattfindet.According to the invention, each pressure p m is greater than p m + ι. This means that relaxation takes place from each level to each subsequent level m + 1.
Die Temperatur tm in der jeweiligen Stufe m ergibt sich aus der Zusammensetzung des Gemisches in der jeweiligen Stufe m und dem jeweiligen Druck pm.The temperature t m in the respective stage m results from the composition of the mixture in the respective stage m and the respective pressure p m .
Die Temperatur tn in der Stufe n ergibt sich aus der Zusammensetzung des_ Gemisches in der Stufe n und dem Druck pn.The temperature t n in stage n results from the composition of the mixture in stage n and the pressure p n .
Ebenso ist es möglich, mittels Druck pm und Temperatur tm, wobei die Temperatur tm insbesondere durch Zufuhr durch Wärme eingestellt werden kann, in Stufe m die jeweilige Konzentration einzustellen.It is also possible to set the respective concentration in stage m by means of pressure p m and temperature t m , the temperature t m being able to be set in particular by supplying it with heat.
Ebenso ist es möglich, mittels Druck pn und Temperatur tn, wobei die Temperatur tn insbesondere durch Zufuhr durch Wärme eingestellt werden kann, in Stufe n die jeweilige Konzentration einzustellen. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform kann der in einer Stufe m oder in Stufe n anfallende gasförmige Ammoniak verdichtet werden. Diese Verdichtung kann so erfolgen, daß der Ammoniak gasförmig bleibt oder verflüssigt wird.It is also possible to set the respective concentration in stage n by means of pressure p n and temperature t n , the temperature t n being able to be set in particular by supplying it with heat. In a preferred embodiment, the gaseous ammonia obtained in stage m or stage n can be compressed. This compression can be done so that the ammonia remains gaseous or liquefied.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform kann der in einer Stufe m+1 anfallende gasförmige Ammoniak verdichtet und mit dem in Stufe m anfallenden gasförmigen Ammoniak zusammengeführt werden. Dabei kann der Ammoniak nach der Zusammenführung vorteilhaft verflüssigt werden. In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform kann man die Drücke der betreffenden Stufen m und m+1 so wählen, daß der gasförmige Ammoniak aus der Stufe m+1 in einem einstufigen Verdichter auf den Druck des gasförmigen Ammoniaks aus Stufe m gebracht werden kann.In a further preferred embodiment, the gaseous ammonia obtained in stage m + 1 can be compressed and combined with the gaseous ammonia obtained in stage m. The ammonia can advantageously be liquefied after the combination. In an advantageous embodiment, the pressures of the relevant stages m and m + 1 can be selected so that the gaseous ammonia from stage m + 1 can be brought to the pressure of the gaseous ammonia from stage m in a one-stage compressor.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform kann der in jeder Stufe m+1 anfallende gasförmige Ammoniak verdichtet und mit dem in der jeweiligen Stufe m anfallenden gasförmigen Ammoniak zusammengeführt werden. Der Ammoniak nach der Zusammenführung mit dem gasförmigen Ammoniak der ersten Stufe kann vorteilhaft verflüssigt werden. In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform kann man die Drücke der betreffenden Stufen m und m+1 so wählen, daß der gasförmige Ammoniak aus der Stufe m+1 in einem einstufigen Verdichter auf den Druck des gasförmigen Ammoniaks aus Stufe m gebracht werden kann. In einer besonders vorteilhaften Ausführung können die Verdichter der Stufen 2 bis n von der gleichen Welle angetrieben werden.In a further preferred embodiment, the gaseous ammonia obtained in each stage m + 1 can be compressed and combined with the gaseous ammonia obtained in the respective stage m. The ammonia after the combination with the gaseous ammonia of the first stage can advantageously be liquefied. In an advantageous embodiment, the pressures of the relevant stages m and m + 1 can be selected so that the gaseous ammonia from stage m + 1 can be brought to the pressure of the gaseous ammonia from stage m in a one-stage compressor. In a particularly advantageous embodiment, the compressors of stages 2 to n can be driven by the same shaft.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der gasförmige Strom aus Stufe m+1 vor der Verdichtung gekühlt werden, wobei kondensierbare Anteile abgetrennt werden können. In einer besonders vorteilhaften Ausführung können die kondensierbaren Anteile des gasförmigen Stromes aus Stufe m+1 in Stufe m+1 zurückgeführt werden.In an advantageous embodiment, the gaseous stream from stage m + 1 can be cooled before compression, it being possible to separate off condensable fractions. In a particularly advantageous embodiment, the condensable components of the gaseous stream can be returned from stage m + 1 to stage m + 1.
Beispielexample
1 000 kg/h eines Gemisches enthaltend 70 % Ammoniak, 10 % Hexa- methylendiamin, 10 % 6-Aminocapronitril und 10 % Adipodinitril wurden von einem Druck von 40 bar auf einen Druck von 20 bar entspannt und in einer Blase Bl mit Verdampfer VI Ammoniak ab- destilliert. Der abdestillierte Ammoniak aml wurde mit Hilfe eines Kondensators Kl bei 45 °C verflüssigt. Im Sumpf der Blase Bl wurde ein Ammoniak-Gehalt von ca. 5 % eingestellt, wodurch sich eine Sumpftemperatur von 175 °C ergab. Der Sumpfabzug aus Blase Bl wurde auf einen Druck von 8 bar in eine Blase B2 ohne Verdampfer entspannt. Der durch den Entspannungsvorgang ausgasende Ammoniak am2 wurde mit einem Verdichter V2 auf einen Druck von 20 bar verdichtet und zusammen mit Ammoniak aml im Kondensator Kl kondensiert. Der Sumpfabzug aus Blase B2 wurde auf einen Druck von 3 bar in eine Kolonne K3 entspannt und vor der Einleitung in die Kolonne mit einem Wärmetauscher W3 leicht erhitzt. Der durch den Entspannungsvorgang ausgasende Ammoniak wurde über Kopf entnommen und mit einem Kühler W4 gekühlt. Das sich dabei bildende Kondensat wurde als Rücklauf auf die Kolonne K3 zurückgefahren. Der gasförmige Ammoniak am.3 aus dem Kühler W4 wurde mit einem Ver- dichter V3 von 3 bar auf 8 bar verdichtet, mit dem Strom am2 zusammengeführt und im Verdichter V2 weiter auf 20 bar verdichtet und anschließend mit dem Strom aml im Kondensator W2 kondensiert. Der Sumpfabzug aus der Kolonne K3 enthielt weniger als 0.2 % Ammoniak. 1,000 kg / h of a mixture containing 70% ammonia, 10% hexamethylenediamine, 10% 6-aminocapronitrile and 10% adiponitrile were released from a pressure of 40 bar to a pressure of 20 bar and in a bubble Bl with evaporator VI ammonia distilled off. The ammonia aml distilled off was liquefied at 45 ° C. using a condenser K 1. An ammonia content of about 5% was set in the bottom of the bladder Bl, resulting in a bottom temperature of 175 ° C. The bottom draw from bladder Bl was expanded to a pressure of 8 bar in a bladder B2 without an evaporator. The ammonia which is released by the expansion process am2 was compressed with a compressor V2 to a pressure of 20 bar and condensed together with ammonia aml in the condenser Kl. The bottom draw from bubble B2 was depressurized to a pressure of 3 bar in a column K3 and slightly heated with a heat exchanger W3 before being introduced into the column. The ammonia outgassing by the expansion process was removed overhead and cooled with a cooler W4. The condensate formed was returned to column K3 as reflux. The gaseous ammonia am.3 from the cooler W4 was compressed with a compressor V3 from 3 bar to 8 bar, combined with the stream am2 and further compressed in the compressor V2 to 20 bar and then condensed with the stream aml in the condenser W2. The bottom draw from column K3 contained less than 0.2% ammonia.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Abtrennung von Ammoniak aus einem Gemisch, das Ammoniak enthält und dessen Siedepunkt in ammoniakfreiem Zustand um mehr als 50°C höher liegt als der Siedepunkt von reinem Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Verfahren mit n Stufen, mit n eine natürliche Zahl mindestens 2,1. A process for the separation of ammonia from a mixture which contains ammonia and whose boiling point in the ammonia-free state is more than 50 ° C higher than the boiling point of pure ammonia, characterized in that in a process with n stages, with n a natural number at least 2,
a) einer Stufe 1 dieses Gemisch zuführt,a) feeds this mixture to a stage 1,
b) in jeder Stufe m, mit m eine natürliche Zahl von 1 bis n-1, einen Teil des Ammoniaks bei einem Druck pm aus dem aus der Stufe m-1 zugeführten Eduktgemisch durch Verdampfung abtrennt unter Erhalt von einem Produktgemisch, das einen dem Druck pm und der Temperatur tm entsprechenden Ammoniakgehalt aufweist, und von gasförmigem Ammoniak,b) in each stage m, with m a natural number from 1 to n-1, part of the ammonia at a pressure p m from the educt mixture fed from stage m-1 separated by evaporation to give a product mixture which one Pressure p m and the temperature t m corresponding ammonia content, and of gaseous ammonia,
c) das in Stufe m erhaltene Produktgemisch in Stufe m+1, mit Ausnahme von Stufe n, als Eduktgemisch einsetzt gemäß Schritt b) ,c) the product mixture obtained in stage m is used in stage m + 1, with the exception of stage n, as starting material mixture in accordance with step b),
d) in Stufe n den Ammoniak bei einem Druck pn und einer Temperatur tn teilweise oder vollständig aus dem ausd) in stage n the ammonia at a pressure p n and a temperature t n partially or completely from the
Stufe n-1 zugeführten Eduktgemisch durch Verdampfung abtrennt unter Erhalt eines Produktes und von gasförmigem Ammoniak,Stage n-1 feed mixture separated by evaporation to obtain a product and gaseous ammonia,
wobei jeder Druck pm größer ist als pm+ι.where each pressure p m is greater than p m + ι.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der in einer Stufe m oder in Stufe n anfallende gasförmige Ammoniak verdichtet wird.2. The method according to claim 1, wherein the gaseous ammonia obtained in a stage m or in stage n is compressed.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der in einer Stufe m+1 anfallende gasförmige Ammoniak verdichtet und mit dem in Stufe m anfallenden gasförmigen Ammoniak zusammengeführt wird.3. The method according to claim 1, wherein the gaseous ammonia obtained in a stage m + 1 is compressed and combined with the gaseous ammonia obtained in stage m.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der in jeder Stufe m+1 an- fallende gasförmige Ammoniak verdichtet und mit dem in der jeweiligen Stufe m anfallenden gasförmigen Ammoniak zusammengeführt wird.4. The method according to claim 1, wherein the gaseous ammonia accumulating in each stage m + 1 is compressed and combined with the gaseous ammonia accumulating in the respective stage m.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei der gasförmige Ammoniak anschließend verflüssigt wird. 5. The method according to claims 1 to 4, wherein the gaseous ammonia is then liquefied.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei die Drücke pm und pn der einzelnen Stufen m und n so gewählt werden, daß eine einstufige Verdichtung bei der Verdichtung des Ammoniaks jeweils erfolgt.6. The method according to claims 1 to 5, wherein the pressures p m and p n of the individual stages m and n are selected so that a single-stage compression takes place in the compression of the ammonia.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, wobei keine Wärme einer oder mehreren der Stufen 2 bis n zugeführt wird. 7. The method according to claims 1 to 6, wherein no heat is supplied to one or more of stages 2 to n.
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