DE1768600B2 - Verfahren zur Rückführung nicht umgesetzter Ausgangsprodukte bei der Harnstoffsynthese - Google Patents

Description

Zersetzungsprodukte sowie Wasser in gasförmiger Nach der USA.-Patentschrift 3 053 891 wird zwar

Phase zur Synthesezone bei Drücken zwischen auch ein Ejektor benutzt, um einen Unterdruck in

130 bis 220 kg/cm³ und bei einer Synthesetempe- einem Ammoniumcarbamatabstreifsystem zu schaf-

ratur zwischen 160 bis 210° C rückgeführt wer- fen, welches bei abnehmenden Drücken arbeitet und

den, dadurch gekennzeichnet, daß man as die Druckenergie des im Überschuß vorhandenen aus

die einen Wassergehalt von 1 bis 3 ⁰O aufweisen- einem Separator erhaltenen Ammoniaks durch einen

den Carbamatzersetzungsprodukte der Synthese- Ejektor auszunutzen. Hieraus läßt sich aber keine

vorrichtung im gasförmigen Zustand mit Hilfe Lösung des technischen Problems der Kreislaufrück-

eines durch frisches und auf Synthesedruck und führung der Carbamatabstreifgase in einem isobaren

Synthesetemperatur befindliches CO., und/oder 30 System herleiten. Nach der USA.-Patentschrift

NH₃ betriebenen Ejektors bekannter "Bauart zu- 3 053 891 wird die Druckenergie der Reaktionsteil-

führt. nehmer in keiner Weise zur Rückführung der Spal-

tungs- oder Abstreifgase ausgenutzt. Wie bei dem beanspruchten Verfahren wird dort allerdings ein ähn-

35 Iiches Gemisch aus CO₂ und NH₃ angesaugt. Allerdings werden die Gase dort komprimiert, um sie zum Synthesereaktor rückführen zu können, wogegen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückfüh- nach dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Gase rung nicht umgesetzter Ausgangsprodukte bei der bereits komprimiert sind und ohne jede weitere Be-Harnstoffsynthese vom Kopf des Zersetzers zur Syn- 40 handlung im Kreislauf rückgeführt werden können, thesezone, wobei in die Synthesevorrichtung frisches Durch die erfindungsgemäße Maßnahme werden flüssiges Ammoniak, eine Ammoniumcarbamatlösung, nicht nur Pumpe oder Kompressor der bekannten Kohlendioxid und die Rückfuhrprodukte in einer gas- Vorrichtung durch einen Ejektor ersetzt, es ergibt förmigen und Wasser enthaltenden Phase eingeleitet sich auch eine beachtliche Vereinfachung und Kostenwerden, der Synthesezone Harnstoff, nicht in Harn- 45 ersparung, weil die Druckenergie der frischen, der stoff umgesetztes Ammoniumcarbamat, ein Über- Synthesezone zugeleiteten Komponenten durch den Schuß an Ammoniak und Wasser in flüssiger Phase Ejektor ausgenutzt wird.

entnommen und durch ein Expansionsventil einem Einen der zur Synthesezone geführten Reaktions-

Carbamatzersetzer zugeleitet werden, in den gasför- teilnehmer als Antriebsmittel zu benutzen, macht ss

miges Ammoniak im Gegenstrom zur eintretenden, 5° erst möglich, den Ejektor immer unter den günstig-

ftus der Synthesevorrichtung kommenden Lösung ein- sten Arbeitsbedingungen arbeiten zu lassen, da dieses

geführt wird, wobei einerseits eine Lösung aus Harn- Antriebsmittel in großer Menge vorhanden ist und

Itoff und Wasser mit einem kleinen Restgehalt an der Einfluß der Arbeitszustände in einer vorherigen

Ammoniak und Kohlendioxid abgetrennt und ande- Stufe ausgeschaltet wird.

terseits die Carbamatzersetzungsprodukte sowie Was- 55 Da die bei hohem Druck im Kreislauf rückgeführ-

ler in gasförmiger Phase zur Synthesezone bei Drük- ten Carbamatabstreifgase in gasförmiger Form vor-

ken zwischen 130 bis 220 kg/cm² und bei einer Syn- liegen, wenn sie in die Reaktionsvorrichtung eintreten,

thesetemperatur zwischen 160 bis 210° C rückgeführt wird eine große Wärmemenge auf hohem thermischem

werden. Niveau erzeugt, welches in brauchbarer Weise zur Er-

Es wäre von Vorteil, die Zersetzung des Am- 60 zeugung von Verfahrensdampf ausgenutzt werden

moniumcarbamats im wesentlichen bei Synthesedruck kann. In dem Fall dagegen, wo die Gase bei nied-

durchzuführen. Bei solchen isobaren Verfahren könn- rigem Druck zur Kondensation gebracht wurden,

ten dadurch erhebliche Einsparungen bei der Rück- reichte die während der Kondensation erzeugte

führung der Carbamatabstreifprodukte zum Harn- Wärme nicht aus, um Dampf unter Druck zu er-

stoffsynthesereaktor möglich werden. 65 zeugen.

Jedoch sind die Kosten einer solchen Rückführung Es kann ein Verfahren durchgeführt werden, bei besonders hoch und hängen unter anderem vom dem die Zersetzung des im Abfluß aus der Synthese-Druckanstieg, dem die Abstreifgase ausgesetzt wer- zone vorhandenen Carbamate beispielsweise in einer

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einzigen Stufe bei hohem Druck, z. B. zwischen 70 Das Arbeitsmittel (gasförmiges Kohlendioxid) wird

und 200 kg/cm*, und bei hohen Temperaturen, z, B. in die Einheit 13 durch eine Leitung 9 eingeführt,

zwischen 160 und 220° C, durchgeführt wird und bei Beide Mittel, nämlich das Kohlendioxid und die aus

dem die Rückführung im Kreislauf der Zersetzung- dem Zersetzer 12 kommenden Produkte werden

produkte erreicht wird, indem der Druck des Am- 5 durch das Rohr 8 in einem einzigen Strom der Reak-

moniaks oder gasförmigen Kohlendioxids, das der tionsvorrichtung 10 zugeführt.

Vorrichtung zugeführt wurde, ausgenutzt wird. Ist die Carbaraatzersetzung im Zersetzer U voll-

In der Reaktionsvorrichtung brauchen kerne was- ständig, so treten offensichtlich nur noch Harnstoff, serabsorbierenden Lösungen vorbanden sein, nach- Wasser und Ammoniak durch die Leitung 4 aus, und dem die Vermischung mit dem einströmenden, zur io in einem derartigen Fall wird es notwendig, nur das Reaktionsvorrichtung geführten Ammoniak oder wiedergewonnene Ammoniak im Kreislauf rückKohlendioxid erfolgt ist. Es ist so möglich, eine hohe zuführen, was erreicht werden kann, wenn man das Umsetzung für das angewandte CO_S, gewöhnlich zwi- Ammoniak durch die Rohrleitung 1 führt,
sehen 60 und 70%, zu erhalten und somit sehr nied- Der untere Teil der Reaktionsvorrichtung 10 kann rige Rückführungsströme und einen niedrigen Ver- 15 aus einem System zur Ausnutzung der durch die Carbrauch thermischer Energie zum Zersetzen des nicht bamatkondensation enthaltenen Wärmemengen zur in Harnstoff umgesetzten Carbamate in Einsatz zu Dampfherstellung bestehen,
bringen. Im oberen Teil der Reaktionsvorrichtung 10 regelt

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die ein Ventil 14 den dort herrschenden Druck. Die üb-

Kondensation der im Kreislauf rückgeführten Gase 20 liehen Arbeitsbedingungen in der Reaktionsvorrich-

in der Reaktionsvorrichtung bei hoher Temperatur tung 1& entsprechen einem Druck zwischen 130 und

die Rückgewinnung erheblicher Wärmemengen auf 180 kg/cm² und einer Temperatur zwischen 160 und

hohem thermischem Niveau (z.B. 160 Vis 220° C), 210° C.

üblicherweise zwischen 170 und 210° C, ermöglicht, Im Zersetzer 12 liegt der Druck gewöhnlich zwi-

die für die Erzeugung von Dampf bei einem mittleren 25 sehen 110 und 160 kg/cm² und die Temperatur zwi-

Druck zwischen 10 und 20 kg/cm² verwendet werden sehen 160 und 210° C.

kann. Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nun

diese an Hand der beiliegenden Zeichnung näher er- Beispiel

läutert werden, die schematisch eine Vorrichtung 30

zeigt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Das Verfahren wurde in einer Vorrichtung entVerfahrens geeignet ist. sprechend der Zeichnung durchgeführt.

In den Zeichnungen ist mit 1 eine Rohrleitung be- In die Reaktionsvorrichtung 10 wurden eingeführt:

zeichnet, die frisches flüssiges Ammoniak einer Rohr- 667 kg frisches Ammoniak bei 40"' C und 150 kg/cm²

leitung 2 und somit der Reaktionsvorrichtung 10 zu- 35 durch die Rohrleitung 2; durch die Rohrleitung 5

führt. 134 kg wäßrige Ammoniumcarbamatlösung bei 100° C

Eine flüssige Lösung aus Ammoniumcarbamat wird und 150 kg/cm² und durch die Rohrleitung 8 719 kg

in die Reaktionsvorrichtung 10 durch ein Rohr 5 ein- Ammoniak, 1073 kg Kohlendioxid und 25 kg Wasser

geführt; Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser wer- in dampfförmigem Zustand bei einer Temperatur von

den in gasförmigem Zustand durch eine Rohrleitung 8 40 190 C und bei einem Druck von 150 kg/cm²,

in die Reaktionsvorrichtung eingeführt, in der die Die aus der Reaktionszone kommenden Produkte,

Harnstoffsynthese durchgeführt wird. Die flüssigen nämlich 1000 kg Harnstoff, 698 kg Carbamat. 355 kg

Reaktionsprodukte aus Harnstoff, noch nicht in Harn- Wasser und 565 kg im Überschuß vorhandenes Am-

stoff umgesetztes Carbamat, im Überschuß vorbände- moniak wurden durch die Leitung 6 dem Zersetzer 12

nes Ammoniak und Wasser treten aus der Reaktions- 45 bei einem Druck von i 30 kg/cm² und bei einer Tem-

vorrichtung 10 durch ein Entspannungsventil 11 und peratur von 185° C zugeführt,

durch eine Leitung 6 in einen Carbamatzersetzer 12. 400 kg gasförmiges Ammoniak wurden in den Zer-

Gasförmiges Ammoniak wird in den Zeisetzer 12 setzer 12 durch die Leitung 3 bei einer Temperatur

über eine Leitung 3 im Gegenstrom zu der durch die von 190° C und einem Druck von 135 kg/cm² im

Leitung 6 eintretenden Lösung geführt. 50 Gegenstrom zur eingeführten Lösung eingeführt.

Aus d^tn Boden des Zersetzers 12 fließt über eine Eine Lösung aus 1000 kg Harnstoff, 550 kg Am-

Leitung 4 eine wäßrige Lösung, bestehend aus Harn- moniak, 54 kg Kohlendioxid und 330 kg Wasser wur-

stoff mit einem kleinen Restgehalt an Ammoniak und den vom Zersetzer 12 durch die Leitung 4 bei einer

Kohlendioxid. Harnstoff wird aus dieser Lösung Temperatur von 190° C und einem Druck von

durch Abdestillieren des Ammoniaks und des Koh- 55 135 kg/cm² abgeführt.

lendioxids wiedergewonnen und nach deren Konden- Harnstoff wurde hiervon abgetrennt und 54 kg

sation (wird in einem in der Zeichnung nicht darge- Kohlendioxid, 30 kg Wasser und 50 kg Ammoniak

stellten Abschnitt vorgenommen) im Kreislauf zur wurden durch die Rohrleitung 5 zur Vorrichtung 10

Reaktionsvorrichtung 10 durch das Rohr 5 rück- im Kreislauf rückgeführt. Die verbleibenden 500 kg

geführt. 60 Ammoniak, die durch die Leitung 4 geführt waren,

Die Zersetzungsgase, die oben am Zersetzer 12 ab- wurden in einer getrennten Stufe als reines Ammoniak

gezogen werden, werden durch eine Leitung 7 zu wiedergewonnen und im Kreislauf zur Rohrleitung 1

einer im Rohr 8 angeordneten Kompressionseinheit rückgeführt.

13 in Form einer Gasmitreißedüse oder eines Ejektors Die Gase, die vom Zersetzer 12 bei einem Druck

geführt. Alternativ kann die Leitung 7 zu einer im 65 von 135 kg/cm² und bei einer Temperatur von 190° C

Rohr 2 angeordneten Kompressionseinheit 15 führen, geführt waren, wurden zum Kompressionssystem 13

die als flüssigkeitsmitreißende Düse oder als Ejektor geführt, dem 773 kg CO₂ als Arbeitsmittel ebenfalls

ausgebildet ist. zugeführt wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1763 600 ι

Patentanspruch: denratoei^wneieeufSynthesebedfogungenzubrin-

Verfahren zur Röckfilhrung nicht umgesetzter Bisher erfolgte die Rückführung der Abstreifgase

AusgangsproduJrte bei der Harnstoffsyntbese vom durch Kondensation der Gase und Kreislaumickfiih-

Kopf des Zersetzers zur Synthesezone, wobei in 5 rung mit Hilfe einer Pumpe oder durch Kompression

die Synthesevorrichtung friscnes flössiges Am- mit Hilfe eines Kompressors,

jnoniak, eine Ainmoniuracarbaraatlösung, Kohlen- Bekannt ist auch (DT-PS 1081447) Ammonium-

dioxid und die RöckfObrprodukte in einer gas- carbaraat bei abnehmenden Drücken abzustreifen,

förmigen und Wasser enthaltenden Phase einge- Auch fet es bereits bekannt, einen Ejektor zur Erzeuleitet werden, der Synthesezone Harnstoff, nicht i<* gung eines Unterdnicks in einem Carb&matabstreif-

in Harnstoff umgesetztes Araraoniumcarbamat, system zu verwenden.

ein Überschuß an Ammoniak und Wasser in flüs- Die obengenannte Vereinfachung und Verbessenger Phase enmoinmen und durch ein Expansions- rung der Synthesereaktion wird bei dem erfindungsyentü einem Carbamatzersetzer zugeleitet werden, gemäßen Verfahre« dadurch erhalten, daß man die in den gasförmiges Ammoniak im Gegenstrom zur rs einen Wassergehalt von 1 bis 3% aufweisenden Carsintretenden, aus der Synthesevorrichtung korn- bamatzersetzungsprodukte der Synthesevorachtung menden Lösung eingeführt wird, wobei einerseits im gasförmigen Zustand mit Hilfe eines durch frisches eine Lösung aus Harnstoff und Wasser mit einem und auf Synthesedruck und Synthesetemperatur bekleinen Restgehalt an Ammoniak und Kohlen- flndliches CO„ und/oder NH₃ betriebenen Ejektors dioxid abgetrennt und andererseits die Carbamat- ao bekannter Bauart zuführt.