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Procédé et appareil pour la fabrication de 1!urée.
On connaît la fabrication synthétique de l'urée CO(NH2)2 par le traitement de sels ammoniacaux de l'acide carbonique, sous pression et à des températures de 150 environ, dans des autoclaves, les sels ammoniacaux étant introduits à l'état solide ou à l'état fondu dans ces autoclaves. La préparation des sels ammoniacaux servant de matières premières pour la synthèse de l'urée peut avoir lieu de différentes façons, par exemple par évaporation sous pression d'une solution à pourcentage élevé de carbonate d'ammonium CO3(NH4)2.H2O ou de carbamate d'ammonium (NH3)2002, le mélange gazeux évacué, composé d'ammoniac NH3, d'anhydride carbonique CO2 et d'une petite quantité d'eau étant condensé dans des réfrigérants à l'état de sel solide ou à l'état fondu.
La transformation ultérieure en urée a lieu après le passage sous pression, du carbamate fondu dans les autoclaves à urée.
On a constaté maintenant que cette préparation
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usuelle et relativement coûteuse; des solutions concentrées de sels ammoniacaux de l'acide carbonique, qui devaient être produits séparément à partir de matières premières pures, est évitée lorsqu'au lieu de ces matières premières, on emploie, pour la fabrication du carbamate d'ammonium comme solution initiale de l'eau ammoniacale concentrée ordinaire, par exemple celle de cokeries, d'usines à gaz ou d'installation de distillation sèche, etc., qu'on obtient par condensation des vapeurs engen- drées par l'évaporation de liquides dilués de lavage des gaz ou dans le condensa,t des gaz bruts.
L'eau ammoniacale concentrée renferme, à côté de 20 à 25 % environ d'ammoniac NH3 comme constituant principal, de nombreuses impuretés, par exemple de .l'anhydride carbonique CO2, de l'hydrogène sulfuré H2S, des combinaisons lourdes et légères d'hydrocarbures, du cyanogène CH, le sulfocyanogène uns, des phénols et leurs homologues, etc.
L'invention consiste donc en ce qu'on rend utilisable comme matière première avantageuse pour la synthèse industrielle de l'urée cette eau ammoniacale concentrée brute et impure, de composition variable, sans épuration préalable importante, par l'adaptation du procédé déjà connu de fabrication de l'urée, aux substances étrangères et à la composition variable de l'eau concentrée.
La production de l'eau ammoniacale concentrée est précédée d'ordinaire d'une désacidification de l'eau diluée destinée à être transformée en eau concentrée. A cet effet, on chauffe, à environ 90 à 95 , l'eau à faible concentration dans des appareils dits "désacidificateurs" et l'on chasse ainsi la majeure partie de l'anhydride carbonique et de l'hydrogène sulfuré contenue en même temps dans cette eau à faible concentration, éventuellement en appliquant de la vapeur vive. Par la désacidification préalable de l'eau à faible concentration, on peut atteindre des teneurs relativement élevées en ammoniac
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dans l'eau à forte concentration.
Conformément à l'invention, on désacidifie incomplètement, pour la synthèse de l'urée, de l'eau ammoniacale à forte concentration ; en d'autres termes, on interrompt prématurément la désacidification, de préférence après le dégagement de la majeure partie de l'hydrogène sulfuré et d'une faible partie de l'anhydride carbonique. Au lieu d'opérer en réduisant la durée de la désacidification, on peut aussi effectuer cette dernière à des températures relativement basses. ,Suivant la composition de l'eau à faible concentration et la quantité et la nature de la vapeur directement appliquée, la température de travail la plus favorable pour cette désaci- dification incomplète est comprise à peu près entre 70 et 90 , de préférence à 80 ¯ 5 .
Cette désacidification incomplète de l'eau ammoniacale a pour but le passage de la majeure partie de l'anhydride carbonique destiné à se combiner ensuite, à l'état de carbamate C02(NH3)2, à l'ammoniac, dans l'eau à forte concentration. Il est cependant avantageux de régler la désa- ,cidification de telle façon qu'il y ait un défaut d'anhydride carbonique en comparaison de la quantité stochiométrique d'an- hydride carbonique..nécessaire pour fixer l'ammoniac.
L'eau ammoniacale brute à forte concentration ainsi préparée est introduite dans un réservoir sous pression ou est amenée à un deuxième appareil de dégagement ou d'élimination pour y subir un travail ultérieur continu. Comme on ne dispose pas de solutions stochiométriques, mais d'eau brute impure à teneurs variables en anhydride carbonique, en ammoniac et en hydrogène sulfuré, l'élimination, effectuée sous pression, des gaz contenus dans l'eau à forte concentration exige un mode opératoire qui s'adapte à la teneur variable en gaz absorbés.
En vue d'arriver à un rendement aussi élevé que possible en urée, le but de l'élimination sous pression de ces gaz conte- nus dans l'eau ammoniacale à forte concentration est l'obten-
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tion, da.ns les réfrigérants qui viennent ensuite et qui servent à la précipitation des sels ammoniacaux de l'acide carbonique, un sel ou, dans le cas d'un faible refroidissement, une masse fondue, dont la teneur en azote est la plus élevée possible. On cherche donc à produire du carbamate d'ammonium CO2(NH3)2 avec une teneur aussi faible que possible en carbonate d'ammonium C03(NH4)2 + H20 et en bicarbonate d'ammonium HCO3(NH4).
Conformément à l'invention pour obtenir du carbamate d'ammonium C02(NH3)2 presque pur, on distille sous pression de l'eau ammoniacale concentrée, et, pour augmenter la pression partielle de l'ammoniac dans l'eau à forte concentration qu'il s'agit de traiter, on travaille avec un excès d'ammoniac et/ou on modifie la pression dans l'appareil d'élimination suivant le rapport ammoniac : acide carbonique présent dans chaque cas considéré, de telle façon que dans les appareils le carbamate d'ammonium constitue la seule combinaison stable sous laquelle les vapeurs se condensent dans les réfrigérants.
Les pressions à maintenir ainsi pratiquement dans l'appareil d'élimination sont d'environ 10 atmosphères au-dessus de la pression atraosphérique, lorsqu'il y a défaut d'acide carbonique, et de 30 à 35 atmosphères dans le cas d'un fort excès de cet acide. De cette façon, on parvient à réaliser sans difficulté, en travail continu, des sels ou des produits fondus contenant de 90 à 95 % de carbamate d'ammonium. En même temps ou séparément, on élimine, par purge, d'une manière appropriée', l'anhydride carbonique éventuellement présent en excès ainsi que l'hydro- Gène sulfuré qui possède la tension de vapeur la plus élevée.
Comme de l'ammoniac peut également s'échapper lors de l'élimination de ces gaz, on conduit en outre, conformément à l'invention, le gaz de purge dans le courant de gaz brut des cokeries, des usines à gaz, des installations de distillation sèche, etc. avant le lavage du Gaz pour en extraire l'ammoniac.
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La disposition, à la suite des appareils, d'installations par- ticuliéres pour la récupération de l'ammoniac devient ainsi superflue. Il n'est pas nécessaire ici d'employer dans tous les cas toutes les mesures et toutes les opérations précitées pour obtenir des sels ammoniacaux riches en carbamate. Suivant la composition de l'eau concentrée employée on peut supprimer par exemple la purge des restes d'acide. Mais cette purge se mani- feste déjà comme avantageuse du fait que les gaz restants, non combinés, ralentissent la formation du carbamate et réduisent ainsi le rendement de l'installation. Les impuretés, citées au début, de l'eau à forte concentration restent en majeure par- tie dans l'eau résiduelle de l'appareil d'élimination où est traitée cette eau à forte concentration.
L'eau résiduelle ren- ferme en outre un reste d'ammoniac et d'acide carbonique, dont les quantités dépendent des équilibres d'absorption et des pressions partielles de ces gaz en présence de l'eau à diffé- rentes pressions et températures. Conformément à l'invention, cette eau résiduelle de l'appareil précité est ramenée à l'ap- pareil d'élimination où est traitée l'eau à faible concentra- tion, appareil dans lequel celle-ci est libérée du reste de gaz utilisables qu'elle contient.
On décrira à présent avec plus de détails le procédé objet de l'invention en se référant à la représentation sché- matique annexée et donnée à titre d'exemple, d'une installa- tion servant pour la réalisation du procédé.
Dans cette installation, l'eau ammoniacale à forte concentration est introduite dans l'appareil d'élimination a et les vapeurs qui en sortent sont conduites au réfrigérant b qui lui fait suite et qui sert à condenser ou à précipiter les sels ammoniacaux de l'acide carbonique, à l'état de sel solide ou, dans le cas d'un refroidissement plus faible à l'état fondu, une teneur aussi élevée que possible en azote, c'est-à-dire la
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formation du carbamate d'ammonium C02(NH3)2 à côté d'une teneur aussi faible que possible en carbonate d'ammonium CO3(NH4)2 + H2O et en bicarbonate d'ammonium HCO3 NH4 étant recherchée.
A la production du carbamate fait suite, à la façon connue, la production d'urée après le transfert du carbamate dans les autoclaves à urée c. Après la transformation partielle du carbamate CO2(NH3)2 en urée CO(NH2)2 les sels ammoniacaux qui n'ont pas pu se transformer, sont distillés également d'une manière connue dans un récipient, sous pression, maintenu à une tempéra.ture relativement basse.
Tandis que pour la condensation du mélange de vapeurs ainsi produit, d'ammoniac et d'anhydride carbonique, à l'état de carbamate d'ammonium, dans lequel arrive une grande partie de l'hydrogène sulfuré qui est entré avec ces gaz dans l'autoclave, on a employé jusqu'à présent des appareils particulièrement résistants à la pression, on a constaté que la condensation de ces gaz restants a lieu beaucoup plus simplement et à moins de frais dans les réfrigérants b qui sont montés, pour la. production du carbamate, à la suite de la colonne d'élimination a où est traitée l'eau à forte concentration.
La solution d'urée qui sort de l'autoclave à urée c et qui a été soumise à la distillation précitée, contient, à côté des impuretés entraînées au cours du procédé c'est-à-dire principalement le sulfure d'ammonium HSNH4, de petites quantités de combinaisons d'hydro-carbures et de combinaisons azotées du carbone, comme impuretés nouvellement formées, des sulfures métalliques, des oxydes métalliques et de la thio-urée CS(NH2)2.
A côté de ces corps, la solution aqueuse d'urée renferme toujours encore des restes d'ammoniac et d'acide carbonique. Tandis que dans l'évaporation complète de la solution d'urée les gaz restants sont récupérés jusqu'à présent dans des appareils de lavage montés à la suite, grâce à la présente invention on a la possibilité, dans les cokeries, les usines à gaz, les
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installations de distillation sèche, etc., en ramenant dans le courant de gaz brut les produits gazeux qui contiennent de l'ammoniac, de l'anhydride carbonique et de l'hydrogène sulfu- ré et qui proviennent de la chaudière à évaporer d, de rendre superflu suivant l'invention un lavage ultérieur séparé de ces produits gazeux avant le lavage pour l'ammoniac.
On a constaté en outre que l'élimination des impuretés solides précitées, de la solution aqueuse d'urée à l'exception de la thio-urée, peut être exécutée d'une façon presque quan- titative en diluant la solution aqueuse d'urée, avant son éva- poration dans la ou les chaudières d avec une quantité ample d'eau et en ne l'évaporant qu'ensuite. Par l'ébullition relati- vement prolongée de la solution diluée, au cours de l'évapora- tion, les impuretés constituées par les oxydes et les sulfures prennent la forme de flocules.
Ces flocules se déposent plus facilement dans une solution diluée que dans des solutions vis- queuses d'urée et se laissent par conséquent également filtrer plus facilement..En outre, ils retiennent sur le filtre e, pratiquement d'une façon quantitative, les quantités restantes, souvent encore présentes, d'hydrocarbures. L'évaporation de la solution d'urée (ou de matière fondue) qui sort des autoclaves à urée o s'effectue, conformément à l' invention, en deux pha- ses, les impuretés amenées à une forme qui permet une filtra- tion facile, grâce à l'ébullition de la solution diluée d'urée, étant éliminées par filtration après l'expulsion des dernières traces d'ammoniac et d'acide carbonique de cette solution di- luée.
De plus on économise ainsi les agents oxydants à ajouter au cours de l'opération suivante.
Au cours de la dernière opération, on élimine par oxydation, conformément à l'invention, dans la chaudière! les faibles quantités de thio-urée contenues dans la solution.
Comme agents oxydants sont particulièrement appropriés, par
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exemple, le bioxyde de manganèse Mn02, l'eau oxygénée H2O2 et d'autres oxydes bien connus. L'eau oxygénée H202 présente ici l'avantage de ne pas laisser de résidu. En outre, par l'addi- tion de l'agent oxydant, les quantités éventuellement restantes d'oxydes et de sulfures métalliques sont amenées à un état où ils permettent une filtration particulièrement facile, de sorte qu'après une deuxième filtration qui a lieu ensuite, il reste, à la sortie du filtre g, une solution claire et limpide d'urée qu'il suffit d'évaporer pour obtenir de l'urée pure. L'évapora- tion a lieu dans la chaudière de cristallisation h dtoù l'urée est amenée à une turbine centrifuge i.
On renvoie le résidu liquide s'écoulant de la turbine i à la chaudière de cristalli- sation h pour récupérer, là également, les petits fragments de cristaux d'urée entraînés par l'essorage.
Le réservoir à eau à forte concentration est désigné par t, la pompe de refoulement de l'eau à forte concentration par p et le réchauffeur, destiné à un réchauffage préalable de cette eau par w. Le réchauffeur w et les chaudières d et f peuvent être chauffés par échange de chaleur et utilisation de chaleur perdue du procédé.
Exemple de mise en oeuvre. -
L'eau ordinaire à forte concentration d'une cokerie a plus ou moins la composition suivante :
Ammoniac 240 g. au litre
Acide carbonique 220 g. au litre et
Hydrogène sulfuré 50 g. au litre.
Une eau forte concentration partiellement débarras- sée préalablement d'eau possède par contre plus ou moins la composition suivante : Ammoniac 230 g. au litre
Acide carbonique 150 grammes au litre et
Hydrogène sulfuré 5 gr. au litre.
Cette eau à forte concentration donne,: après élimina- tion dans l'appareil d'élimination pour le traitement de l'eau
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à forte concentration et condensation subséquente du mélange de vapeurs dans des refroidisseurs, un sel (carbamate) ayant approximativement la composition suivante :
33,4 % d'azote,
52,3 % d'acide carbonique et 0,1 % .d'hydrogène sulfuré.
Une solution d'urée produite par réaction sous pression dans l'autoclave, à partir du sel carbamate, renferme, lorsqu'on travaille à la température de 145 environ et à une pression de 70 atmosphères au-dessus de la pression atrnosplzé- rique :
Après 4 heures 17,87 % d'urée après 6 heures 21,29 % d'urée et après 8 heures 23,97 % d'urée.
Après réchauffage des autoclaves à urée, après réaction complète et après le transfert d'une partie des gaz non transformés au réfrigérant à carbamate, il reste dans les autoclaves une solution renfermant de 50 à 60 % d'urée qui, après évaporation des restes de gaz non transformés donne une urée à 93 % environ.
Par filtration, oxydation consécutive et filtration ultérieure cette solution permet l'extraction à la turbine d'un sel d'un blanc pur, à 99,94 % d'urée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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A method and apparatus for the manufacture of urea.
We know the synthetic manufacture of urea CO (NH2) 2 by the treatment of ammoniacal salts of carbonic acid, under pressure and at temperatures of approximately 150, in autoclaves, the ammoniacal salts being introduced in the solid state. or in the molten state in these autoclaves. The preparation of the ammoniacal salts serving as raw materials for the synthesis of urea can take place in different ways, for example by evaporation under pressure of a high percentage solution of ammonium carbonate CO3 (NH4) 2.H2O or of ammonium carbamate (NH3) 2002, the evacuated gas mixture, consisting of ammonia NH3, carbon dioxide CO2 and a small amount of water being condensed in refrigerants in the solid salt state or in the molten state.
Further transformation into urea takes place after passage under pressure of the molten carbamate in urea autoclaves.
It has now been found that this preparation
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usual and relatively expensive; concentrated solutions of ammoniacal salts of carbonic acid, which had to be produced separately from pure raw materials, is avoided when instead of these raw materials, ammonium carbamate is used for the manufacture as the initial solution of ordinary concentrated ammoniacal water, for example that of coking plants, gas plants or dry distillation plants, etc., obtained by condensation of the vapors generated by the evaporation of dilute liquids for washing the gas or in the condensa, t raw gases.
Concentrated ammonia water contains, besides about 20 to 25% ammonia NH3 as the main constituent, many impurities, for example carbon dioxide CO2, hydrogen sulfide H2S, heavy and light combinations of hydrocarbons, cyanogen CH, sulfocyanogen uns, phenols and their homologues, etc.
The invention therefore consists in making this crude and impure concentrated ammoniacal water, of variable composition, without significant prior purification, usable as an advantageous raw material for the industrial synthesis of urea, by adapting the already known process of manufacture of urea, foreign substances and the varying composition of concentrated water.
The production of concentrated ammoniacal water is usually preceded by deacidification of the diluted water intended to be transformed into concentrated water. To this end, the water at low concentration is heated to about 90 to 95 in so-called "deacidifiers" and thus most of the carbon dioxide and hydrogen sulphide contained at the same time are removed. in this water at low concentration, possibly by applying live steam. By prior deacidification of water at low concentration, relatively high ammonia contents can be achieved.
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in high concentration water.
In accordance with the invention, ammoniacal water in high concentration is incompletely deacidified for the synthesis of urea; in other words, the deacidification is prematurely interrupted, preferably after the evolution of the major part of the hydrogen sulphide and a small part of the carbon dioxide. Instead of operating by reducing the duration of the deacidification, the latter can also be carried out at relatively low temperatures. Depending on the composition of the water at low concentration and the amount and nature of the steam directly applied, the most favorable working temperature for this incomplete deacidification is approximately between 70 and 90, preferably at 80 ¯ 5.
This incomplete deacidification of ammoniacal water aims at the passage of the major part of the carbon dioxide intended to combine then, in the form of carbamate C02 (NH3) 2, with ammonia, in the water to high concentration. It is, however, advantageous to control the deacidification such that there is a lack of carbon dioxide as compared to the stoichiometric amount of carbon dioxide required to fix the ammonia.
The crude ammoniacal water in high concentration thus prepared is introduced into a pressurized tank or is brought to a second evacuation or elimination device for subsequent continuous work. As we do not have stochiometric solutions, but raw impure water with variable contents of carbon dioxide, ammonia and hydrogen sulphide, the elimination, carried out under pressure, of the gases contained in the water at high concentration requires a operating procedure which adapts to the variable content of absorbed gases
In order to achieve as high a yield as possible of urea, the aim of the pressure-removal of these gases contained in ammoniacal water at high concentration is to obtain
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tion, in the refrigerants which come next and which serve for the precipitation of the ammoniacal salts of carbonic acid, a salt or, in the case of a weak cooling, a melt, of which the nitrogen content is the most high possible. It is therefore sought to produce ammonium carbamate CO2 (NH3) 2 with a content as low as possible of ammonium carbonate C03 (NH4) 2 + H20 and of ammonium bicarbonate HCO3 (NH4).
In accordance with the invention, in order to obtain almost pure ammonium carbamate CO 2 (NH 3) 2, concentrated ammoniacal water is distilled under pressure, and, to increase the partial pressure of ammonia in water at a high concentration qu 'it is a question of treating, one works with an excess of ammonia and / or one modifies the pressure in the apparatus of elimination according to the ratio ammonia: carbonic acid present in each case considered, so that in the apparatuses ammonium carbamate is the only stable combination under which vapors condense in refrigerants.
The pressures to be thus substantially maintained in the stripper are about 10 atmospheres above atraospheric pressure when carbonic acid is lacking, and from 30 to 35 atmospheres in the case of carbonic acid. strong excess of this acid. In this way, it is possible to produce without difficulty, in continuous working, salts or molten products containing 90 to 95% ammonium carbamate. At the same time or separately, the carbon dioxide which may be present in excess as well as the hydrogen sulphide which has the highest vapor pressure are appropriately purged off.
As ammonia can also escape during the removal of these gases, the purge gas is also conducted in accordance with the invention in the raw gas stream of coking plants, gas plants, plants. dry distillation, etc. before washing the gas to extract the ammonia.
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The arrangement, after the apparatus, of special installations for the recovery of ammonia thus becomes superfluous. It is not necessary here to employ in all cases all the aforementioned measures and operations to obtain ammoniacal salts rich in carbamate. Depending on the composition of the concentrated water used, it is possible, for example, to eliminate the purging of acid residues. However, this purge is already shown to be advantageous in that the remaining uncombined gases slow down the formation of the carbamate and thus reduce the efficiency of the installation. The impurities, mentioned at the beginning, of high concentration water remain for the most part in the residual water of the elimination apparatus where this high concentration water is treated.
The residual water also contains a remainder of ammonia and carbonic acid, the amounts of which depend on absorption equilibria and partial pressures of these gases in the presence of water at different pressures and temperatures. In accordance with the invention, this residual water from the aforementioned apparatus is returned to the elimination apparatus where the water at low concentration is treated, apparatus in which the latter is freed from the remainder of usable gases. it contains.
The method which is the subject of the invention will now be described in more detail with reference to the attached diagrammatic representation, given by way of example, of an installation used for carrying out the method.
In this installation, the ammoniacal water in high concentration is introduced into the elimination device a and the vapors which come out are conducted to the refrigerant b which follows it and which serves to condense or precipitate the ammoniacal salts of the carbonic acid, in the form of a solid salt or, in the case of less cooling in the molten state, as high a nitrogen content as possible, i.e.
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formation of ammonium carbamate C02 (NH3) 2 next to a content as low as possible of ammonium carbonate CO3 (NH4) 2 + H2O and ammonium bicarbonate HCO3 NH4 being sought.
The production of the carbamate follows, as is known, the production of urea after the transfer of the carbamate to the urea autoclaves c. After the partial conversion of the carbamate CO2 (NH3) 2 into urea CO (NH2) 2, the ammoniacal salts which could not be transformed are also distilled in a known manner in a container, under pressure, kept at a temperature. relatively low ture.
While for the condensation of the mixture of vapors thus produced, of ammonia and carbon dioxide, in the state of ammonium carbamate, in which arrives a large part of the hydrogen sulphide which has entered with these gases in the 'autoclave, devices which are particularly resistant to pressure have hitherto been employed, it has been found that the condensation of these remaining gases takes place much more simply and at less cost in the refrigerants b which are mounted for the. production of the carbamate, following the elimination column a where the water in high concentration is treated.
The urea solution which leaves the urea autoclave c and which has been subjected to the abovementioned distillation contains, besides the impurities entrained during the process, that is to say mainly the ammonium sulphide HSNH4, small amounts of combinations of hydrocarbons and nitrogenous combinations of carbon, as newly formed impurities, metal sulfides, metal oxides and thiourea CS (NH2) 2.
Beside these bodies, the aqueous solution of urea always still contains residues of ammonia and carbonic acid. While in the complete evaporation of the urea solution the remaining gases are recovered so far in washing devices mounted afterwards, thanks to the present invention it is possible, in coking plants, gas plants , the
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dry distillation plants, etc., by returning to the raw gas stream the gaseous products which contain ammonia, carbon dioxide and hydrogen sulphide and which come from the boiler to be evaporated d, from according to the invention, making a subsequent separate washing of these gaseous products superfluous before washing for the ammonia.
It has further been found that the removal of the above-mentioned solid impurities from the aqueous urea solution except thiourea can be carried out in an almost quantitative manner by diluting the aqueous urea solution. , before it evaporates in the boiler (s) d with a large quantity of water and only then evaporates it. By the relatively prolonged boiling of the dilute solution, during the evaporation, the impurities constituted by the oxides and the sulphides take the form of floccules.
These floccules settle more easily in a dilute solution than in viscous solutions of urea and therefore also allow themselves to be filtered more easily. In addition, they retain on the filter e, practically quantitatively, the quantities remaining, often still present, of hydrocarbons. Evaporation of the urea (or molten material) solution which leaves the urea autoclaves o takes place, in accordance with the invention, in two phases, the impurities brought to a form which allows filtration. easy, thanks to the boiling of the dilute urea solution, being removed by filtration after the expulsion of the last traces of ammonia and carbonic acid from this diluted solution.
In addition, the oxidizing agents to be added during the following operation are thus saved.
During the last operation, is eliminated by oxidation, according to the invention, in the boiler! the small amounts of thiourea contained in the solution.
As oxidizing agents are particularly suitable, for
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example, manganese dioxide MnO2, hydrogen peroxide H2O2 and other well known oxides. H 2 O 2 hydrogen peroxide has the advantage here of not leaving any residue. Further, by the addition of the oxidizing agent, the possibly remaining quantities of metal oxides and sulphides are brought to a state where they allow particularly easy filtration, so that after a second filtration takes place then there remains, at the outlet of the filter g, a clear and limpid urea solution which it suffices to evaporate to obtain pure urea. The evaporation takes place in the crystallization boiler h dto where the urea is fed to a centrifugal turbine i.
The liquid residue flowing from the turbine i is returned to the crystallization boiler h to recover, again, the small fragments of urea crystals entrained by the dewatering.
The high concentration water tank is designated by t, the pump for delivering the high concentration water by p and the heater, intended for preheating this water by w. The heater w and the boilers d and f can be heated by heat exchange and use of waste heat from the process.
Example of implementation. -
Ordinary water at high concentration from a coking plant has more or less the following composition:
Ammonia 240 g. to the liter
Carbonic acid 220 g. per liter and
Hydrogen sulfide 50 g. per liter.
On the other hand, a high concentration water partially freed from water has more or less the following composition: Ammonia 230 g. to the liter
Carbonic acid 150 grams per liter and
Hydrogen sulfide 5 gr. per liter.
This water in high concentration gives ,: after elimination in the elimination apparatus for the treatment of water
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at high concentration and subsequent condensation of the vapor mixture in coolers, a salt (carbamate) having approximately the following composition:
33.4% nitrogen,
52.3% carbonic acid and 0.1% hydrogen sulfide.
A solution of urea produced by reaction under pressure in the autoclave, from the carbamate salt, contains, when working at a temperature of about 145 and at a pressure of 70 atmospheres above the atrnosplzeric pressure:
After 4 hours 17.87% urea after 6 hours 21.29% urea and after 8 hours 23.97% urea.
After reheating of the urea autoclaves, after complete reaction and after transferring part of the unconverted gases to the carbamate condenser, a solution containing 50 to 60% urea remains in the autoclaves which, after evaporation of the remains of unprocessed gas gives about 93% urea.
By filtration, subsequent oxidation and subsequent filtration, this solution allows the extraction with a turbine of a pure white salt containing 99.94% urea.
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