DE1668856C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung einer kleiner als 1,O Gewichtsprozent Wasser enthaltenden Harnstoffschmelze - Google Patents

Description

4. Vorrichtung zur Durchführung des \ 1 fall- 30 von einem anfänglichen Wassergehalt von etwa 5 bis rens nach Anspruch 1 bis 3, bestehend aus einem 35 Gewichtsprozent bis zu einem Wassergehalt weni- oder mehreren in einem Gehäuse vertikal an- gcr als 1 Gewichtsprozent in einem einzigen Durchgeordneten Wärmeaustauschrohren mit einer gang prak'isch ohne Zersetzung des Harnstoffs.
Verteilerkammcr an den oberen Enden dieser Dabei soll das Verfahren bei Atmosphärendruck Rohre, mit Zuführeinrichtungen für ein Wärme- 35 praktisch und wirtschaftlich durchgeführt und die austauschmedium, für die Lösung zum Verteiler Bildung von Feststoffen, die die Vorrichtung verle- und für das Gas, mit einen Füllkörpen;ehäuse, gen können, vermieden werden.

mit einem in diesem Gehäuse untergebrachten Erfindungsgemäß wird eine relativ einfache und

Trichter, der in einen Auslaß mündet, und mit wirtschaftliche Vorrichtung, die bei ,Atmosphärcn-

cinem Aushiß in dem Verteilertrichter am oberen 40 druck betrieben werden kann, eingesetzt, um die an-

Ende der Wärmeaustauschrohre, gekennzeichnet gestreb'.e Verringerung des Wassergehalts von Hurn-

durch einen Füllkörper (20), der in dem unteren, stofflösungcn zu bewirken, währenJ die Zersetzung

in den Trichter (40) vorsteh^-.ucn Teil des Ge- des Harnstoffs minimal gehalten wird,

häuses mit Hilfe eines perforierten Trägers oder Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein

eines Gitters (16) gehaltert ist, dessen Oberfläche 45 praktisch gleichförmiger Film aur en er wäßrige:-,

im Abstand unter den unteren Enden (38) der etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent Wasser enthaltenden

über diese Fläche gleichmäßig verteilten Wärme- Harnstofflösimg auf der Innenfläche wenigstens eines

austauschrohre (18) angeordnet ist und dessen langen vertikal angeordneten Rohres ausbildet. Ein

Durchmesser kleiner als Jer Innendurchmesser großer Teil der Außenfläche des Teils des Rohres,

des Trichters (40) ist. 50 durch den die Harnstofflösung läuft, wird mit einem

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeich- Wärmeträger in Kontakt gebracht, um die Harnstoffnet durch eine wirksame Länge der Rohre von lösung auf eine Temperatur von euva 138 bis etwa 3 bis 7,6 m und einen Durchmesser von 3,8 155° C zu erhitzen und um den Wassergehalt der bis 7.6 cm sowie durch die Tiefe des Füllkörpers Lösung auf etwa 1,0 bis 2,5 Gewichtsprozent zu veri"20) von etwa 12,7 bis 88,9 cm. 55 ringern. Die Harnstofflösung wird dann aus dem

Rohr nach unten durch einen Füllkörperabschnitt geieitet. Gleichzeitig wird ein Inertgasst'om, der auf

eine Temperatur von etwa 121 bis 155° C erhitzt

wurde und eine Masbcngcschwindigkeit von etwa 60 0,14 bis 0,4 i kg/Sekunde je 0,093 η - Rohrquer-

Die zur Zeit angewandten ilarnstoffsynthcsevcr- schnitt hat, nach ol«n im Gegenstrom mit der Harnfahren führen allgemein zu einem Produkt, das etwa Stofflösung durch den Füllkörperabschnitt und da, bis 35 °/o Wasser, aber auch etwa 20 bis 30% Was- Rohr geleitet. Der Harnstoff w:rd hierauf aus dem scr enthält. Da das Wasser einerseits das gewünschte Sumpf des Füllkörperabschnitts mit einer Tempera-Produkt verdünnt und andererseits zu dem Gewicht 65 tür von cuva 126 bis 14*" C und mit einem Wasser- und dem Volumen dieses Produktes beiträgt, hat es gehalt von < 1,0 Gewichtsprozent gewonnen. Das nicht an zahlreichen Versuchen gefehlt, um das Was- Verfahren wird bei Atmosphäre" !--uck durchgefühlt, scr aus Jen Harnstofflösungen abzutrennen. Die hau- Während des Verfahrens verweilt die Harnstofflö-

3 4

sung in dem erhitzten Teil des Rohres und in dem ren des Verfahren« nach der Erfindung werden nicht

Füllkörperabschnitt insgesamt nicht langer als etwa eingehalten. Durch die Anwendung von Vakuum ist

35 Sekunden. Im aligemeinen gewährleistet die rieh- das bekannte Verfahren, wie bereits oben schon aus-

tige Anwendung des erfindungsiiemäßen Verfahrens, geführt, unwirtschaftlich.

daß der Biuret-Gehalt des Harnstoffs nur auf <0,5 5 Bei einem weiteren bekannten Verfahren zum

Gewichtsprozent ansteigt. Herstellen einer praktisch trockenen, oberhalb ihres

Erfindungsgemäß wird demnach die relativ geringe Schmelzpunktes zur Zersetzung neigenden Verbin-

Biuretbildung dadurch erreicht, daß die Verwcilzeit dung, bei der die diese Verbindung enthaltende Lo-

des Harnstoffs und die Strömungsgeschwindigkeit sung in einem Röhren-Fallfilmverdampfer mit einem

des erhitzten Gases innerhalb von engen Grenzen auf υ Gas in Kontakt gebracht wird, erfolgt die Verdamp-

ganz bestimmte Werte eingestellt werden. fung in zwei hintereinandergeschalteten Stufen, ohne

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen die Verwendung eines Füllkörperabschnitts, in den

einer Harnstoff schmelze mit wenigstens 99,5¹Yu die Schmelze direkt aus den Röhren einströmt

Harnstoff, bei dem die konzentrierte Harnstofflösung (USA.-Patentschrift 2 089 945). Bei Durchführung

mit einem vorerhitzten Gasstrom in Kontakt ge- 15 dieses bekannten Verfahrens in einer Stule muß die

bracht wird, wird das Wasser aus der Harnstoff- Anfangskonzentralion der Lösung sehr hoch sein,

lösung unter einem Druck zwischen etwa !80 Diese Beschränkung kommt bei dem Verfahren nach

bis 300 mm Hg abgedampft (USA.-Patentschrift der Erfindung in Wegfall.

3 147 174). Die Anwendung eii.es Teilvakuums hat Es ist schließlich auch schon bekannt, Ammoniak,

die allgemein bekannten Nachteile hinsichtlich der 22 Kohlendioxid und einen Teil des Wassers'aus dem

Betriebsweise und der Wirtschaftlichkeit zur Folge. Abfluß eines Harnstoffsynthese-Autoklavs abzu-

Das Verfahren nach der Erfindung kann im Ge- trennen, wobei die gasförmigen Produkte gleichzei'ig

gensatz hierzu bei Atinosphärendruek durchgeführt mit dem Wasser abgetrennt werden (USA.-Patent-

vverden. " schrift 2 267 133). Dieses Verfahren erfordert eine

Es ist weiter bekannt, eine Harnstofflösung zuerst 25 nachfolgende Gas-Flüssigkeits-Trennung. Es kann

in einem Fallstromverdampfer unter Vakuum oder hierfür ein Röhrenverdampfer verwendet werden,

bei Atmosphärendruck zu verdampfen und die Lö- Die entgaste Schmelze wird bei dem bekannten Ver-

sung hierauf abzukühlen, indem sie durch einen Füll- fahren anschließend in einem Füllkörperturm mit

körperabschnitt im Gegenstrom mit Ammoniak rela- einem Gas im Gegenstrom dehydratisiert. Im Gegen-

tiv geringer Temperatur geleitet wird (L'SA.-Patent- 3> satz hierzu wird bei dem Verfahren nach der Erfin-

schrift 2 933 527). Bei diesem Verfahren hat das dung ein Inertgasstrom im Gegenstrom sowohl durch

Ammoniak eine Temperatur von 25 C und der aus den Füllkörperabschnitt als auch durch die Ver-

dem Füllkörperabschnitt ausfließende Harnstoff eine dampferröhren geleitet, und das Produkt aus den

Temperatur von nur 131⁰C. Bei dem bekannten Röhren wird direkt in den Füllkörperabschnitt vcr-

Verfahren findet dennoch eine erhebliche Abkühlung 35 teilt, so daß keine Notwendigkeit der Trennung von

des Harnstoffs statt, wohingegen eine Abkühlung der Gas und Flüssigkeit besteht.

Harnstorflösung nach dem erfindungsgemäßen Ver- Die bevorzugte Vorrichtung nach dieser Erfindung fahren nur durch Verdampfungskühlung erfolgt, da weist mehrere Rohre auf, und die Harnstofflösung in dem Füllkörperabschnitt eine starke Trocknung wird direkt aus den Rohren auf und über die Oberstattfindet. Bei dem Verfahren nach der Erfindung 4» fläche des Füllkörperabschnitts entladen, um eine wird das erhitzte Inertgas nicht nur im Füllkörpcrab- wirksame Verteilung auf diesem zu bewirken. Die schnitt, sondern auch in den Rohren des Fallstrom- Rohre sind im allgemeinen gleichmäßig über prakvcrdampfers mit der llarnsiofflösung in Berührung tisch die gesamte Oberfläche des Füllkörperabfcbracht. Dabei sind die erfindungsgemäßen Bcdm- Schnitts verteilt.

juingen für die Verweilzeit und die Strömungsge- 45 Die Figur zeigt eine Ansicht einer erfindungsgcmä-

schwindigkeil der Luft für die Erreichung der er- Ben Trockenvorrichtung teilweise im Schnitt.

wünschten Ergebnisse wesentlich. ■ In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Trok-

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Her- kenvorrichtung mit einem Fallstromabschnitt darge-

stellung einer biuretarmen Harnstoffschmelze durch stent, wie er in der USA.-Patentschrift 3 087 533 dar-

Liiulampfcn einer wäßrigen Harnstofflösung wird 50 gestellt und beschrieben wird. Der Mantel 2 hat meh-

tlk'SL in einem normalen Röhren-Fallfilmverdampfcr rtre Halter 4, mit denen die Vorrichtung in vertikaler

ohne zusätzliche mechanische Hilfsmittel in Form Lage befestigt wird. Ein oberes Mantelblech trennt

eines dünnen Filmes bei erhöhter Temperatur mit den Mantel gegenüber der Vertcilerkammer8 und

einem Luftstrom getrocknet (deutsche Auslegeschrift ein unteres Mantelblech 10 in gleicher Weise diesen

1 125 90/j. Hierbei wird kein Füllkörperabschnitt, 55 Mamei von der Plenum-Kammer 14 ab, die einen

v.ie bei dem Verfahren nach de.- Erfindung venven- Boden 12 aufweist. Ein perforierter Träger oder ein

det, und es wird auch kein praktisch wasserfreies Gitter 16 stützt einen Füllkörperabschnitt 20 zwi-

Endprodukt bei Atmosphärendrücken erreicht. sehen dem unteren Mantelblech lö und dem Boden

Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden 12 ab.

wäßrige Harnstofflösungen auf einen Harnstoffgehalt 60 Eine Vielzahl von Rohren sind zwischen den Manvon 95 bis 99% unter Vakuum eingedampft lelblecheno und 10 aufgehängt und erstrecken sich (USA.-Patentschrift 2 916 516). Im Gegensatz hierzu vorzugsweise durch diese. Der Zweck dieser Anordwird mit dem Verfahren nach der Erfindung der nung wird nachstehend ausführlich beschrieben. Die Wassergehalt auf weniger als 1 % bei Atmosphären- Rohre 18 werden vorzugsweise mit den stirnseitigen druck verringert. Das bekannte Verfahren wird nicht 65 Mantelblechen fest verbunden, indem sie in das Mein einem Röhren-Fallfilmverdampfer und einem tall dieser Mantelbleche expandiert werden. Wasser-Füllkörperabschnitt durchgeführt und auch die Mas- dampf oder ein anderes Wärmetauschmedium wird sengeschwindigkeitcn, Verweilzeiten und Temperatu- in den Einlaß 22 eingleitet, strömt nach unten durch

I 668 856

5 6

den Mantel 12 in Berührung mit den Außenflächen praktisch den gesamten Bereich der Oberfläche de>

der Rohre 18 und wird durch den Auslaß 24 abgc- Füllkörperabschnitts gerichtet. Die Rohre 18 haben

führt. Der Mantel 2 hat auch eine Entlüfung 26, um schräg abgeschnittene untere Enden 38, um den Aus-

nicht kondensierbare Gase während der Inbetrieb- fluß Her Lösung aus jedem Rohr zu konsolidieren,

nähme und während des Betriebs abzuziehen. 5 Ein sich nach oben öffnender Trichter 40 mit größe-

Die oberen Enden der Rohre 18 erstrecken sich rcm Durchmcssser als der Füllkörpcrabschnitl 20

durch das obere stirnseitige Mantelblech 6 in die und kleinerem Durchmesser als die Kammer 14 sam-

VcrtcilerkammerS, wo ein Verteilcrring 28 auf der melt die Fliissigkcii aus dem Füllkörperabschnitl 20

äuLieren Peripherie jedes Rohres sitzt. Der Verteiler- und leitet sie durch den Auslaß 42 nach außen, der

ring 28 hat vorzugsweise mehrere in axialer Richtung io mit dem Zufuhrbchälter einer Einrichtung kommuni-

sich erstreckende Schlitze 30, die schräg /ü '.!er ziert, wie z. B. einer Sprühvorrichtung eines Prilling-

Achse des Verteilcrrings verlaufen. Die Schlitze ha- Turms (nicht dargestellt).

ben in axialer Richtung einen Absland ν·->η den l'n- Luft oder anderes Inertgas mit einer vorbestimm-

den des Verteilerrir.gs und definieren Öffnungt..: mit ten Temperatur und einer vorbestimmten Gcschwin-

praktisch festen Abmessungen. Nach dem Einsetzen 15 digkeit wird in die Kammer 14 durch den Einlaß 44

der Rohre 18 in den Rohrmantel 6 weiden die vor- geleitet und strömt nach oben, um die Außenfläche

stehenden Enden der Rohre so bearbeitet, daß ihre des Trichters 40 und von hier durch den Ringrai'ii

oberen Enden in einer Ebene liegen. Die Verteiler- zwischen dem Trichter 40 und dem Füllkörperab-

ringe 28 werden vorzugsweise auch so bearbeitet, schnitt 2Ü. Die vorerhitzte Luft oder das -orerhilzlc

daß sie eng um das Ende jedes der Rohre 18 passen 20 Inertgas erwärmt den Trichter 40 und bildet eine mit

Da die Enden der Rohre 18 über das untere Ende Wärme ummantelte und erhitzte Auslaufzonc und

der Schlitze 30 hinausstehen, wirken auf diese Weise einen erwärmten Füllkörperabschnitt, um ein friih-

die Enden der Rohre 18 al* die wir!:-amen unteren zeitiges oder zu starkes Abkühlen des Produktes /u

Enden der Schlitze 30, so daß diese in ulü einzelnen verhindern. Ein Umgeben dieser Teile der Vorrich-

Verteilerringen 28 ein gleiches unteres Niveau haben. 25 tung mit einem weiteren Wärmemantcl kann cbcn-

Üie Innenflächen der Enden der Runre i» erweitern falls zweckmäßig sein.

sich nach oben, um eine glatte Strömung des Flüssig Im Betrieb der Vorrichtung wird ein Wärmeträger.

keitsfilms aus den Verteilcrringcn 28 auf die Wandt zveckmäßigerweise Dampf oder eine chlorierte Fliis-

der Rohre 18 zu gewährleisten. sinkeit, wie /. B. poly chlorierte Polyphenyle, die un-

Die Verteilerkammer 8 enthält ein im Abstand von 30 ter dem H^ndelsnamcn (i-Aroclor«1 bekanni sind ei der Außenwand angeordnetes Wehr 32, das die hitzt und durch den Einlaß 22 in die Vorrichtung Rohre umgibt und sie von der Einlaßöffnung 34 für eingeleitet, worin der Wärmeträger durch den Mantel die Flüssigkeiten trennt. Mehrere Öffnungen 36, die in Berührung mit der Außenfläche der Rohre 18 im Abstand voneinander unten in dem Wehr r.n- strömt und danach durch den Auslaß 24 ^b^ch·. Die geordnet sind, bi'dcn den Flüs^gkeitseinlauf in den 35 zu trocknende Lö'ung wird in die Vertcilerkamniei 8 inneren rohrseitigen Teil der Kammer8 unterhalb durch den Einlaß 34 eingeleitet, strömt unter dem des Flüssigkeitsniveaus, um die Turbulenz zu vcrrin- Wehr 32 hindurch und von hier aus in die schräg ungern. Dieses Flüssigkeitsniveau in der Verteiierkam- geordneten Sehlitze 30 der Verteüerringe 28, die de mer8 wird unterhalb den oberen Enden der Schlitze Strömung eine Kreisbewegung oder einen Di all vci 30 in den Verleiierrineen 28 eingestellt. Auf diese jo leihen und dadurch eine gleichmäßige Verteilung Weise bestimmt das Flüssigkeitsniveau das obere über die ganze Peiipherie der Innenfläche gewährlci-Ende des durchströmten Abschnitts jedes der sten. Der FKissigkcitsfilm fällt dann unter dem Hin-Sehlitze 30. Da das Flüssigkeitsniveau in dieser mit fluß der Schwerkraft auf die sich konisch erweitern einem Wehr versehenen Verteilerkammer 8 praktisch den Enden der Rohre 18 und fließt kontinuierlich gleichbleibt und das untere Ende jedes der Schlitze 45 länc- der Innenwand der Rohre nach unten, bis d 30 durch die gleichmäßig bearbeiteten Rohrenden Flüssigkeit aus den schräg auf Gehrung gcschniiu·- definiert ist, wird eine ganz bestimmte und praktisch nen unteren Enden 38 der Rohre auf den Füllkörpcrgleichmäßige Menge an Flüssigkeit in jedes Rohr 18 abschnitt 20 ausströmt. Nach dem Durchgang durch eingeleitet. Die Außenwand der Verteilerkammer den Fiillkörperabschnitt 20 fällt das Material auf den kann zwar eine Fortsetzung des Mantels sein, vor- 50 Trichter 24 und wird durch den Auslaß 42 in eine zugsweisc wird diese Außenwand jedoch als getrenn- Hilfseinrichtung, wie z.B. eine Verpackungseinrichtes Element ausgebildet, wie es in den Zeichnungen tung oder einem Prilling-Turm entladen, um den im dargestellt ist, um den Mantel maximal auszunützen wesentlichen trockenen Harnstoff, in Klumpen und um die Vorrichtung leicht herstellen zu können. iPrills) zu formen. Gleichzeitig wird Luft oder ein Eine ausführliche Beschreibung der Verteüerringe 28 55 anderes, gegenüber der Zusammensetzung inertes Gas und der Verteilerkammer 8 ist in der USA.-Patent- zu der Kammer 14 durch den Einlaß 44 mit einer schrift 3087533 enthalten. Temperatur, die derjenigen, die letztlich die flüssige

Das untere Ende der Vorrichtung, die Füllkammer Zusammensetzung haben soll, entspricht, und mit 14, ist vorzugsweise von dem Mantel getrennt. In der einer Geschwindigkeit unter derjenigen, bei der ein Zeichnung ist eine bevorzuge Ausführungsform der 60 nennenswerter Teil des Produktes mitgerissen wird, Vorrichtung dargestellt, in der der Füllkörperab- eingeleitet. Das Gas strömt im Gegenstrom zu 'lern schnitt 20 in der Kammer 14 angeordnet ist. Die nach unten fließenden Material, wobei es den Füllvorrichtung kann jedoch auch so aufgebaut sein, daß körperabschnitt 20 und die Rohre von unten her die Kammer 14 sich ganz unter dem Füllkörperab- durchströmt und in die Kammer 8 und schließlich schnitt 20 befindet. Wie in der Figur gezeigt, stehen 65 aus dem Auslaß 46 zusammen mit dem Wasserdampf die Rohre 18 über das untere Mantelblech 10 hinaus fließt, den es aus dem Harnstoff aufgenommen hat. und endigen kurz über der Oberfläche des Füllkör- Es ist ersichtlich, daß die beschriebene Anordnung perabschnitts 20. Die Rohrenden sind direkt auf der bearbeiteten Rohrenden und der geschlitzten

Verteilerringe zusammen mit der Steuerung des Flüs- »igkeitsspicgels in der Vertcilcrkammer ein Verteilersystem erzeugen, das im wesentlichen den Eintritt von gleichförmigen und vorbestimmten Mengen der Flüssigkeitszusammensetzung in jeden Veiteilcrring und in jedes Rohr innerhalb der Kammer gewährleistet. Die schrägen Schlitze haben sich besonders wichtig für das Erhalten einer gleichförmigen Verteilung der eintretenden Flüssigkeit um die ganze Peii phcric der Verteilerringe und der Rohre erwiesen. Fs ist ebenfalls klar, daß die Verwendung der beschriebenen Anordnung erfindungsgemäß zwar bevorzugt wird, daß jedoch auch andere Vcrteilcreinrichtungen, die gewährleisten, daß praktisch gleiche und vorbestimmte Flüssigkeitsmengen in jedes Rohr 18 einströmen und die eine praktisch gleichförmige Verteilung der einströmenden Flüssigkeit um die Peripherie jedes der Rohre gewährleisten, ebenfalls verwendet werden können.

Die Anordung der Rohre 18 in gleichförmiger Weise über praktisch den gesamten Querschnitt des Gehäuses und direkt über praktisch der gesamten Oberfläche des Füllkörperabschnitts 20 trägt zu einer ausreichenden Verteilung des Materials in dem Füllkörperabschnitt 20 bei. Wenn ein Verdampfer mit Abstrcifschaufcln an Stelle des Fallstromverdampfers gemäß dieser Erfindung verwendet werden würde, würden die Zentrifugalkräfte, die auf das aus den Rohren austretende Material wirken, dieses gegen die ^verdamp"crwand schleudern, wobei die Verwendung von Hilfseinrichtungen, wie z.B. einer Verteilereinrichtung, erforderlich wäre, um das Material in dem Füiikuiperabschnitt lichtig zu verteilen.

Dies würde nicht nur einen größeren Kapitalaufwand bedeuten, sondern ch die Vcrweilzeiten in de· Vorrichtung bei erhöhten Temperaturen erhöhen, was L-anz allgemein unerwünscht ist. da die für einen Durchlauf eikjrderliu.e Zeit verlängert und äi\r--'\i eine nach'eiligc Wirkung auf das Produkt aus geübt werden wi'uüv..

Diejenigen Oberflächen, die der chemischen Verbindung ausgesetzt sind, sollen korrosionsbeständig ausgebildet sein, beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen. Deshalb sind bei der dargestellten Ausfiihrungsform vorzugswe.^e die Rohre, die Stimblechc, das Wehr, die Verteilerringc und der Trichter aus korrosionsbeständigem Stahl hergestellt. Wenigstens die inneren Flächen der Vcrteilcrkanimer sollen auskorrosionsbeständigem Stahl bestehen. Andere Teile können vorteilhafterweise aus Kohlestahl hergestellt sein.

Die Harnstofflösung wird in die Verteilcrkammcr mit einer Geschwindigkeit eingeleitet, die von dem Wassergehalt der Lösung und von der zur Verfügung stehenden Rohrfläche abhängt. Das Einleiten erfolgt bei einer Temperatur, die in der Hauptsache von den Synthesebedingungcn abhängt, da der Vcidämpfer zweckmäßigcnvcisc mit einer Harnstoffsynthesevorrichtung, gekoppelt ist. Geeignete Beschickungstemperaturen sind im allgemeinen von etwa 49 bis 127° C uiid vorzugsweise von etwa 110 bis 121° C. Wenn Lösungen mit einer Temperatur von etwa 49 bis 93" C eingesetzt werden, ist es wünschenswert, ,dem Füllkörperabschnitt der Vorrichtung zusätzlich Wärme zuzuführen und relative lange Rohre zu verwenden. Noch höhere Temperaturen als oben angegeben sollten im allgemeinen vermieden werden, um die Zersetzungsneigung des Harnstoffs zu Diurct und Ammoniak zu verringern. Um ein Produkt bester Qualität zu erhalten, soll der Anfangsgehalt an Biuret des Beschickungsstroms nicht mehr als etwa 0,4 Gewichtsprozent des Harnstoffs betragen.
Das Erhitzen des Films erfolgt zweckmäßigerweise mit einem Wärmclausclimediuin, wie z. B. chlorierten Kohlenwasserstoffen, die auf etwa 140 bis 157 ¹C erhitzt werden oder in dem Wasserdampf mit einem Dampfdruck von etwa 2.9 bis 4.OaIu vcrwendet wird, um dieselbe Temperatur zu erhalten. Im allgemeinen wird der Film auf eine Temperatur von etwa 2.78 bis 11,11 C unterhalb derjenigen des Wärmelauschmediums erwärmt.

Das inerte Gas, am zweckmäßigsten Luft, wird auf <5 eine Temperatur von etwa 121 bis 155° C und vorzugsweise 138 bis 143 C erhitzt, um den gewünschten Trockeneffekt zu erhalten und um eine fühlbare Abkühlung in dem Füllkörperabschnitt zu vermeiden. Die Temperatur der Luft darf nicht so hoc ι sein, dal.' zu große Mengen an Birurct erzeugt werden. Andererseits muß die Temperatur der Luft groß genug sein, um die Kristallisation von Harnstoff auf den Oberflächen der Vorrichtung zu verhindern. Es wird hervorgehoben, daß bei Almosphärendnick Harnstoff, der I¹Vu Biuret enthält, eine Kristallisationstemperatur von etwa 127 C hat Deshalb ist dies die niederste Temperatur, auf die uie Temperatur des Harnstoffs in der Vorrichtung fallen darf. Der einströmende Inertgasstrom kann zwar einen Taupunkt bis zu etwa 29,5 C haben; Gase mit Taupunkten von 18 C und darunter sind am besten geeignet. Da d'T Grad der Trocknung des Produktes, der letztlich erhalten wird, weitgehend von der Trokkcnhdt des angewandten inerten Gases abhängt, sol- !cn Gase mit Taupunkten, die so niedrig als praktisch möglich sind, verwendet werden. Die Geschwindigkeit, mit der das Gas eingeleitet wird, soll im allgemeinen etwa 0,14 bi\ 0,41 kg/Sekunde und je 0.0^l'3 m- Rolmjucrsrhniü betragen. Wenn eine Mcn-''cnceschwindigkcit kleiner als 0.14 angewandt wird, ist gewöhnlich der Massentransport ungenügend. Mengengeschwindigkeiten oder Massengeschwindigkeiten größer als etwa 0.41 führen zu einem AusbeulcverluM infolge des Mitreißens von Teilchen des 4; Produkts durch den Gasstrom.

Bei der Produktion \on Harnstoff ist es wichtii. daß die Verwcilzeit der Lösung in der Vorrichtung nicht zu groß ist, da ein langes Aussetzen des Harnstoffs erhöhten Temperaturen zu einer erhöhten Biuret-Bildung iuhren kann. Deshalb soll die Verweil/er der Harnstofflösung in dem erhitzten Teil der Rohre und in dem Füllkörperabschnitt insgesamt nich mehr als etwa 35 Sekunden betragen. In) allgemeiner wird die Verweilzeit vorzugsweise auf 20 Sekunder oder weniger begrenzt, jedoch muß natürlich beach· let werden, daß bei zu großer Durchsatzgeschwindig keil die Wasserverdampfung ungenügend wird.

Die Anzahl der in der Vorrichtung verwendete! Rohre ist nicht von Bedeutung und kann in einen weiten Bereich variiert werden. Für begrenzte An Wendungsgebiete kann ein einziges Rohr verwende werden. Die Verwendung von bis zu 500 Rohrei oder mehr ist ebenfalls möglich. Gewöhnlich wird fii die Verwendung in der Industrie die Vcrrichtun normalerweise etwa 200 bis 400 Rohre enthaltcr Die Rohre haben gewöhnlich einen äußeren Durch messer zwischen 3,8 und 7,6 cm und vorzugsweis von etwa 5,1 cm. Der kritischere Faktor im Hinblic

409 618/23

auf die Rohre ist die Länge, über die sic erhitzt werden, da iür alle praktischen Zwecke dies die wirksame Länge der Rohre ist. Im allgemeinen beträgt die erhitzte Länge der Rohre etwa 3,05 bis 7.62 m. Es existiert ein enges Abhängigkeitsverliällnis zwisehen der Anfangstempcralur und der Konzentration der Beschickung sowie der erhitzten Lunge der Rohre.

Die erhitzte Rohrlänge, die Lufttemperatur und die Temperatur des Wärmciar ehinediums müssen in so gewählt werden, daß der 11 mstoff, der aus den Rohren austritt, eine Temperatur \ on etwa I3H bis 155° C und einen Wassergehalt von etwa 1,0 bis 2.5 Gewichtsprozent, vorzugsweise eine Temperatur von 140 bis 149' C und einen Wassergehalt von 1,5" ο hat.

Die Tiefe des Fiillkörpeiabsehnitts soll etwa 1 2,7 bis cSX,9cm betrauen, um den Wassergehalt des Harnstoffs, der aus den Rohren kommt, auf dr^ ge-U'ünschlc Maß zu reduzieren. Vorzugsweise beträgt diese Tiefe 20,3 bis 76.2 cm. Für beste Bctriebseriebnisse ist es wünschenswert, daß die Fläche des üllkörperabschnitts ciwa der Onierschniitsfläche tntspricht, die von den Rohren eingenommen wird. Dadurch wird hinsichtlich der Vorteilung ein maximales Ergebnis erhalten und der Füllkörperabschnhi maximal ausgenützt. Ls werden zwar "Pall-Ringe· bevorzugt, der Füllkörpcrabschnitl kann jedoch auch Dill einem anderen Kontakinialerial gepackt sein. Die Füllkörper werden von einem horizontalen, perloneuen Teil, z.B. einem <iu;,T. Betragen. Wie vorstellend erwii-hni wun-L. Iviriiiii der VVas-.ergcIi;;!! ei.·, Harnstoffs, der den Γ ii!Ikiirpciabschnitt verlaßt, wc fiiger als etwa 1,0 Gewichtsprozent und vorzugsweise »•eni»T ,ns etwa 0.5 Gewichtsprozent. Die Biuret· ;;j Zunahme des Harnstoffs beträgt normalerweise weniger als etwa 0,5 Gewichtsprozent desselben und im allgemeinen weniger als 0,3 Gewichtsprozent. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß die Harnstofflösung niemals zu stark erhitzt wird und daß die Austrittstenipcraiur im Bereich von 127 bis 146° C bleibt. Wenn die Temperatur des Produkts unter 127 C lallen kann, erstarrt das Produkt auf der Oberfläche der Vorrichtung.

Λ11 Hand des nachfolgenden Beispiels wird die Wirkung der lirlindung erläutert.

Beispiel

Eine Vorrichtung wurde benutzt, die mit einem einzigen Rohr von 4,57 m (15 Fuß) Länge, einem Außendurchmesscr von 5,OK cm und einem Füllabschnitt mit 15,9 mm »Pall-Ringcn«, alle in einer Säule mit 1 2,7 cm Durchmesser, ausgestattet war. Die Linlauflösung enthielt etwa 20°/n Wasser. Der Rest war Harnstoff und eine kleine Menge Biuret. Diese Lösung wurde in die Vorrichtung mit einer Temperatur von etwa 100⁰C und einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,7666 kg/Minute eingele. t.

Luft, die auf eine Temperatur von et<>a 140 C erhitzt worden war, wurde in die Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,281 ku/Sckimde und je 0,093 m- des Rohrqucrschniits eingeleitet. »Aroelor« wurde als Wärmetauschmedium verwendet und in die Vorrichtung mit einer Temperatur von etwa 155 C eingeleitet. Der Harnstoff, der aus der Vorrichtung entnommen wurde, hatte eine Temperatur Wi:¹ etwa 134 'C; die Analyse ergab, daß er (U Gew ,·. htsprozent Walser und eine Biurel-7unahme \on 0.29 Gewichtsprozent, bezogen aiii d;is Hains'.oHgewieht, aufwies.

ic'Yii 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 fieste Technik hierfür bestand in irgendeiner Form Patentansprüche: der Verdampfung, um wenigstens einen Teil de. Wassers abzutrennen. Da jedoch die Anwendung er-

1. Verfahren zur Gewinnung einer < 1,0Ge- hohier Temperaturen zur Zersetzung des Harnstoffs wichtsprozent Wasser enthaltenden Harnsioff- b führen kann, wurde eine vollständige Trocknung solschmelze durch Verdampfen einer Harnstoff^- eher Lösungen bei Atmosphärendruck und ohne eine sung in einem Fallstromverdampfer bei Atmo- Schutzatmosphäre, z.B. einer Ammoniakatmosphärendruck und Durchleiten durch einen Füll- Sphäre, die dieser Zersetzung entgegenwirkt, als nicht körperabschnitt im Gegenstrom zu einem Gas mit mö«Hch erachtet.

relativ niedriger Temperatur, dadurch ge- iu Es sind bereits Verfahren bek-mnt, mit denen

kennzeichnet, daß man einen Inertgas- Harnstofflösungen durch Verdampfen auf wenigei

strom mit einer Temperatur von etwa 12l"bis als 5 Gewichtsprozent Wasser konzentriert wurden.

155^: C und einer Strömungsgeschwindigkeit von wonach das Konzentrat in Klumpen geformt ir

etwa 0,14 bis 0,41 kg/Sekunde und 0,093 m² einem weiteren Arbeitsgang getrocknet wurde. Eir.

Rohrquerschnitt sowohl durch den Fiillkörperab- 15 solches Verfahren ist jedoch nicht nur infolge eine>.

schnitt als auch durch den Fallstromverdampfer zusätzlichen Verfahrensschrittes unvorteilhaft, son

im Gegensirom zu der Harnstofflösung leitet und dem auch deshalb, weil die bei der zweiten Track··

die Geiamtverweilzeit der Harnstofflösung in nung zugeführte Wärme den Harnstoff in Ammoniak,

dem erhitzten Abschnitt des Fallstromverdainp- und Biuret zersetzen kann. Die Anwendung eines

fers und in dem Füllkörperabschnitt bei weniger 20 Teilvakuums während des Verdampfens führt zu

als 35 Sekunden hält. Schwierigkeiten beim Betrieb und der Wartung der

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Vorrichtung und erschwert und verteuert das Verfallkennzeichnet, daß man die Gesamtverweil/eit bei ren. Außerdem neigt das Produkt bei niederen Drükweniger als etwa 20 Sekunden hält. ken dazu, frühzeitig auszukristallisieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 25 Verschiedene Methoden zum Trocknen von Harngekennzeichnet, daß man die aus dem Fallstrom- stoff werden in den USA.-Patentschriiten 2916 516, verdampfer austretende Harnstofflösung diicki 2 933 52ο, 3 147 174 und 3 223 145 beschrieben,
auf die Oberfläche des Füllkörperabschnitts ent- Die Erfindung bezweckt ein einfaches und wirksalädt. mes Verfahren zum Trocknen von Harnstofflösungen