WO2008138809A2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung einer ammoniumcarbonatlösung - Google Patents

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WO2008138809A2
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Frank SCHRÖDER
Johannes Fellner
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Ami Agrolinz Melamine International Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a process for the treatment of an ammonium carbonate solution according to the preamble of claim 1 and a device for the treatment of an ammonium carbonate solution according to the preamble of claim 22.
  • the present invention has for its object to provide an efficient method and an efficient apparatus for the processing of an ammonium carbonate solution.
  • the ammonium carbonate solution is accordingly fed as feed into a distillation column operated at overpressure, an ammonium carbamate melt being condensed at the top of the distillation column.
  • the ammonium carbamate melt has a molar ratio of ammonia to carbon dioxide between 0.9: 1 and 6: 1 and has a water content of 2 to 20% by mass.
  • the ammonium carbamate melt can be further processed in a simple manner, in particular pump.
  • the ammonium carbamate melt thus produced can be conveyed into a urea plant for further processing.
  • the ammonium carbamate melt has a water content of 5 to 15% by mass, very particularly a water content of 10% by mass.
  • the distillation is advantageously carried out at a pressure between 20 and 225 bar. It is particularly advantageous if the distillation is carried out between 20 and 100, in particular between 50 and 80 bar.
  • the pressure level, the heating power and / or the temperature are adjusted so that in the condensation of Ammoniumcarbamatschmelze at the top of the distillation column steam at a pressure of at least 2 bar, in particular 3.5 bar or 9 bar can be generated.
  • the recovered steam is advantageously used to evaporate a urea solution.
  • the distillation column is heated with steam of a pressure of more than 60 bar, Dowtherm-, molten salt or electrically heated or heated by direct gas firing.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention separates an ammonium carbonate solution which is obtained from an offgas which has proportions of ammonia and carbon dioxide.
  • a good way of integrating embodiments of the present invention results when the off-gas comes from a plant for the production of melamine and / or urea. Vorteihaft Note is in
  • This offgas is advantageously fed to an absorber device to obtain an ammonium carbonate solution.
  • the absorber device is supplied in particular water.
  • the integration of the overall process can be improved, when an aqueous stream withdrawn at the bottom of the distillation column is used to absorb the off-gas in the absorber device.
  • the absorber device is advantageously operated at the pressure of the off-gas, in particular between 0.1 and 50 bar.
  • the absorber device is advantageously operated at a temperature between 0 0 C and 100 0 C.
  • a good integration option is when the ammonium carbonate solution is separated by means of the absorber device from the offgas of a melamine plant.
  • the ammonium carbonate solution has a water content between 20 and 95% by mass, in particular between 60 and 75% by mass.
  • ammonium carbonate solution is from a urea plant, which is then called lean solution.
  • a portion of the ammonia or carbon dioxide is pure, withdrawn together with inert, which is then used independently of the carbamate, especially in the urea plant.
  • inert is then used independently of the carbamate, especially in the urea plant.
  • the absorber device exhales this and possibly leave also on the feeds entrained inert the absorber device.
  • Carbamatschmelze eg in the urea plants but can also be used in any other way.
  • the object is also achieved by a device having the features of claim 22.
  • the feed of the distillation column is preheated by the bottom product of the distillation column by means of a heat exchanger. It is also advantageous if the distillation column is connected via a return of the aqueous bottom product with an absorber device.
  • a pump serves to increase the pressure of the feed of the distillation column.
  • Fig. 1 is a flow diagram of a first embodiment of the method according to the invention and a device according to the invention
  • Fig. 2 is a flow chart of a second embodiment of the method and apparatus according to the invention.
  • Fig. 3 is a flow diagram of a third embodiment of the method according to the invention and a device according to the invention.
  • a flow diagram is schematically shown that represents a possible first embodiment of the method according to the invention.
  • an ammonium carbonate solution containing ammonia, carbon dioxide and water can be separated by a process according to the invention.
  • an ammonium carbonate solution is produced in which the mass ratio of ammonia to carbon dioxide in the water is about 2: 1. It is possible that the one ammonium carbonate solution has a water content of between 20 and 95% by mass, in particular between 60 and 75% by mass.
  • Solution from a urea plant, with a composition of about 33% by mass of ammonia, 33% by mass of carbon dioxide and 33% by mass of water can be worked up with an embodiment of the method according to the invention, which will be explained in connection with the second embodiment.
  • the ammonium carbonate solution 11 obtained in the embodiment shown in FIG. 1 is obtained from the offgas 1 (ammonia, carbon dioxide, melamine residues) of a melamine plant not shown here. Basically
  • Embodiments of the present invention are also useful for ammonium carbonate solutions from other processes.
  • the offgas 1 is fed to an absorber device 10 and mixed with water 2, 31.
  • the water 2, 31 for the absorber device 10 may consist of a recovered water stream 31 and / or from a
  • Fresh water stream 1 exist.
  • the recovery of the water is described below.
  • the embodiment shown in Fig. 1 shows both variants of the water supply.
  • Temperature control device 6 provided on the absorber device
  • the absorber device 10 may e.g. have a bubble column with or without filler or Rieselfilmkolonne. Also, the absorber device 10 may be formed multi-stage or divided. It is also not mandatory that a countercurrent absorption is performed. The absorber device 10 may further comprise a DC falling-film capacitor for optimal drive power utilization or combinations of these variants.
  • a 30% ammonium carbonate solution 11 (i.e., 70% by mass of water) is withdrawn.
  • the pressure level of the ammonium carbonate solution 11 is increased.
  • the pressure is increased to an overpressure of 70 bar and fed to a distillation column 30 under the same pressure.
  • the pressure range for the pressure distillation in the distillation column 30 may be between 20 and 225 bar.
  • Ammonium carbamate melt 41 is a good pumpable liquid. Different from known distillatives
  • the pressure level of the ammonium carbamate melt is about 70 bar.
  • the ammonium carbamate melt 41 may be brought by another pump 50 to the pressure level of the urea synthesis plant 60 (e.g., 150 to 250 bar).
  • the temperature of the urea synthesis plant 60 e.g. 150 to 250 bar.
  • Ammoniumcarbamatschmelze 41 is about 150 0 C, so that it low pressure steam 42 of 3.5 bar can be generated. Thus, a very large part of the energy used for the heating can be recovered.
  • the vapor 42 thus produced may be used in a urea synthesis plant. At an even higher pressure level in the
  • the heating of the distillation column 30 takes place in the present case with high-pressure steam of about 60 bar, so that sets a temperature of about 270 ° C at the bottom. With a higher pressure steam, the temperature and pressure of the distillation columns 30 can be increased accordingly. Alternatively or additionally, a gas firing of the distillation column 30 can take place.
  • water 31 is withdrawn at a relatively high temperature, so that it can be used to preheat the feed of the distillation column 30 in a heat exchanger 70.
  • the correspondingly cooled water 31 is then supplied to the absorption device 10, as already described above.
  • a low flow of fresh water 2 is necessary.
  • Additional water is possibly added with the ammonium carbonate solution 3a or 3b (eg a lean solution from a urea plant, see FIG. 3) and the offgas 1.
  • Some water is discharged with the ammonium carbamate melt 41 and the inert 5.
  • FIG. 2 shows a second embodiment, which is a modification of the first embodiment according to FIG. To avoid length, reference is made to the above description.
  • Distillation column 30 is added.
  • the re-dilution of the KopfShes can be kept in the tolerance range. This variant is advantageous if no suitable
  • Sewage treatment for stream 4 is available.
  • Fig. 3 another embodiment is shown, in which a Lean Solution is used.
  • the amount of water contained in the stream of ammonium carbonate melt 41 ie the top product of the distillation column
  • off-gas 1 the amount of water contained in the stream of ammonium carbonate melt 41 (ie the top product of the distillation column) is effectively added to off-gas 1, which reduces the effectiveness of a downstream urea synthesis plant 60 over the use of pure carbon dioxide and pure ammonia.
  • This disadvantage can be compensated (or overcompensated) if ammonium carbonate solution (Lean Solution) is imported from a urea synthesis plant 60, which would otherwise be recycled directly into the high-pressure part in the urea process.
  • this ammonia and the carbon dioxide then passes much more concentrated via the overhead product stream 41 into the high-pressure part of the urea synthesis plant 60 and the water content in the Power 4 discharged.
  • ammonium carbonate solution e.g., Lean Solution

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung einer Ammoniumcarbonatlösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumcarbonatlösung (11) als Zulauf in eine bei Überdruck betriebene Destillationskolonne (30) eingespeist wird, wobei am Kopf der Destillationskolonne (30) eine Ammoniumcarbamatschmelze (41) mit einem Ammoniak zu Kohlendioxid-Molverhältnis zwischen 0,9:1 und 6:1 und mit einen Wassergehalt von 2 bis 20 Massen -% Wasser kondensiert wird. Damit ist eine effiziente Auftrennung möglich.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Ammoniumcarbonatlösung .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Ammoniumcarbonatlösung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Behandlung einer Ammoniumcarbonatlösung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22.
Bei der Aufarbeitung von wässrigen Ammoniumcarbonatlösungen mittels Destillation tritt das Problem auf, dass insbesondere am Kopf der Destillationskolonne Abscheidungen von festem, kristallinen Ammoniumcarbonat oder Hydrogencarbonat auftreten. Diese Abscheidungen behindern die Aufarbeitung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Verfahren und eine effiziente Vorrichtung für die Aufarbeitung einer Ammoniumcarbonatlösung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Ammoniumcarbonatlösung wird demnach als Zulauf in eine bei Überdruck betriebene Destillationskolonne eingespeist, wobei am Kopf der der Destillationskolonne eine Ammoniumcarbamatschmelze kondensiert wird. Am Kopf der Destillationskolonne weist die Ammoniumcarbamatschmelze ein Molverhältnis von Ammoniak zu Kohlendioxid zwischen 0,9:1 und 6:1 auf und hat einen Wassergehalt von 2 bis 20 Massen-%. Die Ammoniumcarbamatschmelze lässt sich in einfacher Weise weiter verarbeiten, insbesondere pumpen.
Vorteilhafterweise kann die so erzeugte Ammoniumcarbamatschmelze in eine Harnstoffanläge zur Weiterverarbeitung gefördert werden. Vorteilhafterweise weist die Ammoniumcarbamatschmelze einen Wassergehalt von 5 bis 15 Massen-%, ganz insbesondere einen Wassergehalt von 10 Massen-% auf.
Die Destillation wird vorteilhafterweise bei einem Druck zwischen 20 und 225 bar ausgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Destillation zwischen 20 und 100, insbesondere zwischen 50 und 80 bar ausgeführt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn in der Destillationskolonne das Druckniveau, die Heizleistung und / oder die Temperatur so eingestellt werden, dass bei der Kondensation der Ammoniumcarbamatschmelze am Kopf der Destillationskolonne Wasserdampf bei einem Druck von mindestens 2 bar, insbesondere 3,5 bar oder 9 bar erzeugbar ist. Damit kann eine Energierückgewinnung einfach erfolgen. Der rückgewonnene Dampf wird vorteilhafterweise zur Eindampfung einer Harnstofflösung verwendet. Für die Einstellung der Temperatur in der Destillationskolonne ist es vorteilhaft, wenn die Destillationskolonne mit Dampf von einem Druck von mehr als 60 bar, Dowtherm-, Salzschmelze oder elektrisch beheizt wird oder durch direkte Gasbefeuerung beheizt wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens trennt eine Ammoniumcarbonatlösung, die aus einem Offgas gewonnen wird, das Anteile an Ammoniak und Kohlendioxid aufweist. Eine gute Möglichkeit der Integration von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergibt sich, wenn das Offgas aus einer Anlage zur Herstellung von Melamin und / oder Harnstoff stammt. Vorteihafterweise beträgt im
Offgas das Molverhältnis von Ammoniak zu Kohlendioxid 2:1, es liegt aber grundsätzlich im Intervall: (0,9:1 < 2:1 < 6:1).
Dieses Offgas wird mit Vorteil einer Absorbervorrichtung zugeführt, um eine Ammoniumcarbonatlösung zu erhalten. Dazu wird der Absorbervorrichtung insbesondere Wasser zugeführt. Die Integration des Gesamtverfahrens lässt sich verbessern, wenn ein am Sumpf der Destillationskolonne abgezogener wasserhaltiger Strom zur Absorption des Offgases in der Absorbervorrichtung verwendet wird.
Die Absorbervorrichtung wird vorteilhafterweise beim Druck des Offgases betrieben, insbesondere zwischen 0,1 und 50 bar. Die Absorbervorrichtung wird vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen 0 0C und 100 0C betrieben.
Zur Verhinderung einer Wasseranreicherung, wird Wasser zwischen der Destillationskolonne und der Absorbervorrichtung ausgekreist .
Eine gute Integrationsmöglichkeit ist, wenn die Ammoniumcarbonatlösung mittels der Absorbervorrichtung aus dem Offgas einer Melamin-Anlage abgetrennt wird.
Vorteilhafterweise hat die Ammoniumcarbonatlösung einen Wassergehalt zwischen 20 und 95 Massen-%, insbesondere zwischen 60 und 75 Massen-%.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Ammoniumcarbonatlösung aus einer Harnstoffanläge ist, die dann Lean-Solution genannt wird.
Mit Vorteil wird ein Teil des Ammoniaks oder des Kohlendioxides rein, gemeinsam mit Inerten abgezogen, der dann unabhängig von der Carbamatschmelze, insbesondere in der Harnstoffanläge verwendbar ist. Über den Inertenabzug der Absorbervorrichtung atmet diese und eventuell verlassen auch über die Zuläufe mitgeführte Inerte die Absorbervorrichtung. Bei bestimmten Konzentrations- Druck- und
Temperaturverhältnissen kann aber auch ein Teil des Ammoniaks oder des Kohlendioxides rein, gemeinsam mit den Inerten abgezogen werden, der dann unabhängig von der
Carbamatschmelze z.B. in der Harnstoffanläge aber auch beliebig anders verwertet werden kann. Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst.
Dabei ist es energetisch vorteilhaft, wenn der Zulauf der Destillationskolonne durch das Sumpfprodukt der Destillationskolonne mittels eines Wärmetauschers vorheizbar ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Destillationskolonne über eine Rückführung des wässrigen Sumpfproduktes mit einer Absorbervorrichtung verbunden ist.
Für eine Druckdestillation ist es vorteilhaft, wenn eine Pumpe zur Druckerhöhung des Zulaufes der Destillationskolonne dient.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Fließbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 ein Fließbild einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 ein Fließbild einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 1 ist schematisch ein Fließbild dargestellt, dass eine mögliche erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere eine Ammoniumcarbonatlösung, die Anteile an Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser aufweist, getrennt werden.
Zum Beispiel bei der Herstellung von Melamin fällt eine Ammoniumcarbonatlösung an, bei der das Massenverhältnis von Ammoniak zu Kohlendioxid im Wasser etwa 2:1 beträgt. Es ist möglich, dass die eine Ammoniumcarbonatlösung einen Wassergehalt zwischen 20 und 95 Massen-%, insbesondere zwischen 60 und 75 Massen-% aufweist.
Auch eine Ammoniumcarbonatlösung, eine so genannte Lean
Solution aus einer Harnstoffanläge, mit einer Zusammensetzung von ca. 33 Massen-% Ammoniak, 33 Massen-% Kohlendioxid und 33 Massen-% Wasser kann mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgearbeitet werden, was in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform noch erläutert wird.
Die in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform anfallende Ammoniumcarbonatlösung 11 wird aus dem Offgas 1 (Ammoniak, Kohlendioxid, Melaminreste) einer hier nicht dargestellten Melamin-Anlage gewonnen. Grundsätzlich sind
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aber auch für Ammoniumcarbonatlösungen aus anderen Prozessen verwendbar.
Das Offgas 1 wird einer Absorbervorrichtung 10 zugeführt und mit Wasser 2, 31 versetzt. Das Wasser 2, 31 für die Absorbervorrichtung 10 kann aus einem rückgewonnenen Wasserstrom 31 bestehen und / oder aus einem
Frischwasserstrom 1 bestehen. Die Rückgewinnung des Wassers wird weiter unten beschrieben. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform zeigt beide Varianten der Wasserzufuhr. Die Absorbervorrichtung 10 bei der das Wasser 2, 31 am Kopf der Absorptionskolonne 10 eingespeist wird, das Offgas 2 am Sumpf, so dass die Absorption im Gegenstrom stattfinden kann, Die Absorptionskolonne wird bei atmosphärischem Druck betrieben. Da die Absorption exotherm verläuft, ist eine
Temperiervorrichtung 6 an der Absorbervorrichtung vorgesehen
Die Absorbervorrichtung 10 kann z.B. eine Blasensäule mit oder ohne Füllkörper oder Rieselfilmkolonne aufweisen. Auch kann die Absorbervorrichtung 10 mehrstufig oder geteilt ausgebildet sein. Es ist auch nicht zwingend, dass eine Gegenstromabsorption durchgeführt wird. Die Absorbervorrichtung 10 kann ferner einen Gleichstrom- Fallfilmkondensator zur optimalen Triebkraftausnutzung oder auch Kombinationen dieser Varianten aufweisen.
Am Sumpf der Absorptionskolonne 1 wird eine 30%ige Ammoniumcarbonatlösung 11 (d.h. 70 Massen-% Wasser) abgezogen. Durch eine Pumpe 20 wird das Druckniveau der Ammoniumcarbonatlösung 11 erhöht. Im vorliegenden Fall wird der Druck auf einen Überdruck von 70 bar erhöht und einer unter dem gleichen Druck stehenden Destillationskolonne 30 zugeführt .
Der Druckbereich für die Druckdestillation in der Destillationskolonne 30 kann zwischen 20 und 225 bar betragen .
Im vorliegenden Fall führt die Druckerhöhung dazu, dass am
Kopf der Destillationskolonne 30 eine
Ammoniumcarbamatschmelze 41 mit einem Wassergehalt von ca.
10% in einem Kondensator 40 kondensiert. Die
Ammoniumcarbamatschmelze 41 ist eine gut pumpbare Flüssigkeit. Anders als bei bekannten destillativen
Trennungen von Ammoniumcarbonatlösungen kristallisiert hier bei ausreichendem Druck auch bei hohen Konzentrationen (geringen Wasserkonzentrationen) kein Ammoniumcarbonat oder Hydrogencarbonat aus, was zur Verstopfung der Kolonne oder Leitungen führt.
Das Druckniveau der Ammoniumcarbamatschmelze beträgt ca. 70 bar. Wenn die Ammoniumcarbamatschmelze 41 in einer HarnstoffSyntheseanlage 60 eingesetzt werden soll, so kann die Ammoniumcarbamatschmelze 41 durch eine weitere Pumpe 50 auf das Druckniveau der HarnstoffSyntheseanlage 60 gebracht werden (z.B. auf 150 bis 250 bar) . Die Temperatur der
Ammoniumcarbamatschmelze 41 beträgt ca. 150 0C, so dass damit Niederdruckdampf 42 von 3,5 bar erzeugt werden kann. Damit kann ein sehr großer Teil der Energie, die für die Beheizung aufgewandt wird, rückgewonnen werden. Der so erzeugte Dampf 42 kann in einer HarnstoffSyntheseanlage verwendet werden. Bei einem noch höheren Druckniveau in der
Destillationskolonne 30 kann Dampf mit entsprechend höherem Druck erzeugt werden.
Die Beheizung der Destillationskolonne 30 erfolgt im vorliegenden Fall mit Hochdruckdampf von ca. 60 bar, so dass sich am Sumpf eine Temperatur von etwa 270° C einstellt. Mit einem Dampf höheren Drucks kann die Temperatur und der Druck der Destillationskolonnen 30 entsprechend angehoben werden. Alternativ oder auch zusätzlich kann eine Gasbefeuerung der der Destillationskolonne 30 erfolgen.
Am Sumpf der Destillationskolonne 30 wird Wasser 31 mit einer relativ hohen Temperatur abgezogen, so dass es zur Vorheizung des Zulaufs der Destillationskolonne 30 in einem Wärmetauscher 70 verwendet werden kann. Das entsprechend abgekühlte Wasser 31 wird dann der Absorptionsvorrichtung 10 zugeführt, wie bereits oben beschrieben. Um am Kopf der Absorbervorrichtung 10 im Wesentlichen ammoniakfreie Inerte 5 zu erhalten, ist ein geringer Frischwasserstrom 2 notwendig. Weiteres Wasser wird unter Umständen mit der Ammoniumcarbonatlösung 3a bzw. 3b (z.B. einer Lean Solution aus einer Harnstoffanläge, siehe Fig. 3) und dem Offgas 1 eingetragen. Etwas Wasser wird mit der Ammoniumcarbamatschmelze 41 und den Inerten 5 ausgetragen. Um mit den Eingangsströmen eingetragene geringste Salzmengen (z.B. Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl", SO4 2", NO3, etc.) aus dem Kreislauf zu entfernen und um starke Anreicherung zu vermeiden, was zu Materialschäden führen kann, wird man etwas Sumpfprodukt auskreisen müssen (in Fig. 1, Fig. 3 Strom 4 Wasserauskreisung) . In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erfolgt die Auskreisung im Rücklauf der Destillationskolonne 30. In Abhängigkeit von allen Strömen und deren
Zusammensetzung muss die Wasserbilanz ausgeglichen werden, was bei Wasserüberschuss durch Erhöhung der
Wasserauskreisungsmenge 4 und bei Unterschuss durch Erhöhung der Frischwassermenge 2 möglich ist.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt, die eine Abwandlung der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist. Zur Vermeidung von Längen wird auf die obige Beschreibung Bezug genommen.
Wenn die Wasserauskreisungsmenge 4 sehr gering ist, kann unter Umständen auf die Auskreisung 4 verzichtet werden und an Stelle dessen kann dann ein Strom 21 realisiert werden um
Salz auszukreisen, der dem Kopfprodukt der
Destillationskolonne 30 beigemischt wird. Die Rückverdünnung des KopfProduktes kann im Toleranzbereich gehalten werden. Dies Variante ist vorteilhaft, wenn keine geeignete
Abwasseraufarbeitung für Strom 4 verfügbar ist.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, in der eine Lean Solution verwendet wird. Wenn Offgas 1 einer Melamin-Anlage aufgearbeitet wird, wird dem Offgas 1 die im Strom der Ammoniumcarbonatschmelze 41 (d.h. dem Kopfprodukt der Destillationskolonne) enthaltene Wassermenge effektiv zugesetzt, was die Effektivität einer nachgeschalteten Harnstoffsyntheseanlage 60 gegenüber dem Einsatz von reinem Kohlendioxid und reinem Ammoniak schmälert. Dieser Nachteil kann kompensiert (oder auch überkompensiert) werden, wenn aus einer Harnstoffsyntheseanlage 60 Ammoniumcarbonatlösung (Lean Solution) importiert wird, die im Harnstoffprozess sonst direkt in den Hochdruckteil zurückgeführt würde. Durch die in Fig. 3 dargestellte Zugabe 3a der Lean Solution vor der Druckerhöhung und / oder Zugabe 3b der Lean Solution nach der Druckerhöhung gelangt dieser Ammoniak und das Kohlendioxid dann wesentlich konzentrierter über den Kopfproduktstrom 41 in den Hochdruckteil der Harnstoffsyntheseanlage 60 und der Wasseranteil wird im Strom 4 ausgeschleust.
Es ist grundsätzlich auch möglich, die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvarianten miteinander zu kombinieren .
Die hier beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Integration einer Melaminanlage und einer Harnstoffanläge verwendet, wobei die Erfindung nicht nur in dieser Weise verwendbar ist.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Bezugszeichenliste
1 Offgas
2 Frischwasser 3a Ammoniumcarbonatlösung (z.B. Lean Solution) bei geringem
Druck 3b Ammoniumcarbonatlösung (z.B. Lean Solution)bei ausreichend hohem Druck 4 Wasserauskreisung 5 Inerte
6 Temperiervorrichtung
10 Absorbervorrichtung
11 Ammoniumcarbonatlösung
20 Pumpe für Ammoniumcarbonatlösung 21 Salzauskreisung ins Kopfprodukt
30 Destillationskolonne
31 Wasser als Sumpfprodukt der Destillationskolonne
32 Hochdruckheizdampf zum Kreislaufverdampfer 40 Kondensator 41 Ammoniumcarbamatschmelze
42 bei der Kondensation erzeugter Niederdruckdampf
50 Pumpe für Ammoniumcarbonatschmelze
60 HarnstoffSyntheseanlage
70 Wärmetauscher zur Vorheizung des Zulaufs der Destillationskolonne

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Behandlung einer Ammoniumcarbonatlösung,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ammoniumcarbonatlösung (11) als Zulauf in eine bei Überdruck betriebene Destillationskolonne (30) eingespeist wird, wobei am Kopf der Destillationskolonne (30) eine Ammoniumcarbamatschmelze (41) mit einem
Ammoniak zu Kohlendioxid-Molverhältnis zwischen 0,9:1 und 6:1 und mit einen Wassergehalt von 2 bis 20 Massen-% Wasser kondensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumcarbamatschmelze (41) einen Wassergehalt von 5 bis 15 Massen-%, insbesondere einen Wassergehalt von 10 Massen-% aufweist .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumcarbamatschmelze (40) in eine Harnstoffanläge (60) gefördert wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillation (30) bei einem Druck zwischen 20 und 225 bar ausgeführt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillation (30) zwischen 20 und 100, insbesondere zwischen 50 und 80 bar ausgeführt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Destillationskolonne (30) das Druckniveau, die Heizleistung und / oder die Temperatur so eingestellt werden, dass bei der Kondensation der Ammoniumcarbamatschmelze (41) am Kopf der Destillationskolonne (30) Wasserdampf bei einem Druck von mindestens 2 bar, insbesondere 3,5 bar oder 9 bar erzeugbar ist.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kondensation (40) am Kopf der Destillationskolonne (30) erzeugter Dampf (42) in einer Harnstoffeindampfung verwendet wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Destillationskolonne (30) mit Dampf (32) von einem Druck von mehr als 60 bar, Dowtherm-, Salzschmelze oder elektrisch beheizt wird oder gasbefeuert ist.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumcarbonatlösung (11) aus einem Offgas (1) gewonnen wird, das Anteile an Ammoniak und Kohlendioxid aufweist .
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Offgas (1) aus einer Anlage zur Herstellung von Melamin und / oder Harnstoff stammt .
11. Verfahren mindestens einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Offgas (1) das Molverhältnis von Ammoniak zu Kohlendioxid im Intervall 0,9:1 < Offgas < 6:1 ist, insbesondere ca. 2:1 beträgt.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Offgas (1) einer Absorbervorrichtung (10) zugeführt wird, wobei die Absorption insbesondere mit Wasser (2, 31) erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Sumpf der Destillationskolonne (30) abgezogener wasserhaltiger Strom (31) zur Absorption des Offgases (1) in der Absorbervorrichtung (10) verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorbervorrichtung (10) beim Druck des Offgases (1) betrieben wird, insbesondere zwischen 0,1 und 50 bar.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorbervorrichtung
(10) bei einer Temperatur zwischen 0 und 100 0C betrieben wird.
16. Verfahren mindestens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser zwischen der Destillationskolonne (30) und der Absorbervorrichtung (10) ausgekreist wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, das dass das Wasser als Speisewasser für die Dampferzeugung genutzt wird, wobei das Wasser bei zu starker Verunreinigung zuvor einem Ionentausch unterzogen wird.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumcarbonatlösung (11) mittels der Absorbervorrichtung (10) aus dem Offgas (1) einer Melamin-Anlage abgetrennt wird.
19. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumcarbonatlösung (11) einen Wassergehalt zwischen 20 und 95 Massen-%, insbesondere zwischen 60 und 75 Massen-% aufweist.
20. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumcarbonatlösung (11) aus einer Harnstoffanläge ist, die dann Lean-Solution genannt wird.
21. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Ammoniaks oder des Kohlendioxides rein, gemeinsam mit Inerten abgezogen wird, der dann unabhängig von der Carbamatschmelze, insbesondere in der Harnstoffanläge verwendbar ist.
22. Vorrichtung zur Behandlung einer Ammoniumcarbonatlösung,
gekennzeichnet durch
eine Destillationskolonne (30) zur Abtrennung einer Ammoniumcarbamatschmelze (41) als Kondensat aus einer Ammoniumcarbonatlösung (11) im Zulauf, wobei die Destillationskolonne (30) bei Überdruck betrieben wird und am Kopf der Destillationskolonne (30) eine Ammoniumcarbamatschmelze (41) mit einem Ammoniak zu Kohlendioxid-Molverhältnis zwischen 0,9:1 und 6:1 und mit einen Wassergehalt von 2 bis 20 Massen-% Wasser kondensierbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf der Destillationskolonne (30) durch das Sumpfprodukt (31) der Destillationskolonne (30) mittels eines Wärmetauschers (70) vorheizbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillationskolonne (30) über eine Rückführung des wässrigen Sumpfproduktes (31) mit einer Absorbervorrichtung (10) verbunden ist.
25. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 24, gekennzeichnet durch eine Pumpe (20) zur Druckerhöhung des Zulaufes der Destillationskolonne (30) .
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