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DE2740358C2 - Verfahren zur Herstellung von Harnstoff unter gleichzeitiger Abwasserreinigung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Harnstoff unter gleichzeitiger Abwasserreinigung

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Publication number
DE2740358C2
DE2740358C2 DE2740358A DE2740358A DE2740358C2 DE 2740358 C2 DE2740358 C2 DE 2740358C2 DE 2740358 A DE2740358 A DE 2740358A DE 2740358 A DE2740358 A DE 2740358A DE 2740358 C2 DE2740358 C2 DE 2740358C2
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DE
Germany
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pressure
ammonia
urea
decomposer
medium
Prior art date
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Expired
Application number
DE2740358A
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English (en)
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DE2740358A1 (de
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Vincenzo Milano Lagana
Umberto San Donato Milanese Milano Zardi
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SnamProgetti SpA
Original Assignee
SnamProgetti SpA
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Publication date
Application filed by SnamProgetti SpA filed Critical SnamProgetti SpA
Publication of DE2740358A1 publication Critical patent/DE2740358A1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/025—Thermal hydrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • C02F11/08—Wet air oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/36—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds

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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
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Description

dadurch gekennzeichnet, daß man
a) die Trennung der Dampfphase im Niederdruck-Kondensator bei dem Druck des Mitteldruck-Zersetzers vornimmt,
b) die flüssige Phase in einer Rektifizierkolonne in Ammoniak und eine Ammoniumcarbonatlösung trennt,
c) das im Hochdruck-Zersetzer angewandte saüerstoffhaltige Abstreifmittel nach der Kondensation des Carbamats unter Hochdruck als Abstreifmittel im Mitteldruck-Zersetzer verwendet und
d) das sauerstoffhaltige Abstreifmittel aus dem mit der Kondensationswärme des Dampfes aus dem Hochdruck-Zersetzer betriebenen Mitteldruck-Zersetzer in einen Mitteldruck-Kondensator und von dort das Kondensat in eine Rektifizierkolonne führt und
e) gegebenenfalls Ammoniak kondensiert,
f) den Mitteldruck- und Niederdruck-Kondensator derart ohne flüssige Phase am Boden betreibt, daß in diesen Kondensatoren die Dampfphasen der vorhergehenden auf gleichem Druck arbeitenden Zersetzer in der Ammoniumcarbonatlösung gelöst werden, und man diese Lösung unmittelbar ableitet,
g) das Kondensat der aus K. erhaltenen NH3, CO2 und H2O enthaltenden Dämpfe hydrolysiert und
h) die dabei erhaltene Ammoniumcarbonat-Lösung in den Mitteldruck- und/oder Niederdruck-Kondensator rückführt.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus der Hydrolyse gemäß Anspruch Ig) erhaltene Gasphase kondensiert und das dabei erhaltene Kondensat sowie das aus der Rektifizierkolonne erhaltene Kondensat der gemäß Anspruch 1 h) Ammoniumcarbonatlösung zuführt
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die nach g) erhaltene Ammoniumcarbonatlösung in den Niederdruck- Kondensator und die als Kondensat in* Nieder druck-Kondensator erhaltene Ammoniumcarbonatlösung in den Mitteldruck-Kondensator rückführt
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das maximale Gewichts verhältnis der dem Mitteldruck- und dem Nieder druck-Kondensator eingespeisten Dämpfe zu der Ammoniumcarbonatlösung bei 2^5 und die Minimaltemperatur des Kühlmediums in den Kondensatoren bei 30° C hält
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse nach g) bei 170 bis 250° C, vorzugsweise 190° C in 30 bis 80
Minuten, vorzugsweise 40 bis 60 Minuten durchführt
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Hydrolyse nach g) in Gegenwart von Luft durchführt
Es sind isobare Kreisprozesse zur Harnstoff-Synthese bekannt, an welche sich ein Niederdruckteil anschließt in dem die Harnstofflösung destillativ von Ammoniak und Kohlendioxid befreit und diese wieder zu Ammoniumcarbonat und überschüssigem Ammoniak umgesetzt werden. Für die Destillation der Harnstofflösung aus der Hochdruckstufe wird Frischdampf
benötigt, der den Einstandspreis des Harnstoffs beträchtlich belastet Darüber hinaus müssen die dabei anfallenden Abwässer wegen ihrer hohen Anteile an Harnstoff und Ammoniak in aufwendigen Prozessen aufgearbeitet werden, bevor sie in natürliche Gewässer abgelassen oder einer anderen Verwertung zugeführt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist nun die Herstellung von Harnstoff bei gleichzeitiger Reinigung der Abwasser, wobei durch dieses komplexe Verfahren die Einstands kosten für den Harnstoff nieder gehalten werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht nun aus von einem Prozeß, der folgende Verfahrensstufen umfaßt:
A. Umsetzung von Ammoniak im Überschuß mit Kohlendioxid in einem Synthesereaktor unter hohem Druck zu einer Ammoniumcarbamat-haltigen Harnstofflösung;
Et. Abstreifen von Ammoniak und Kohlendioxid aus
der gemäß A. erhaltenen Harnstofflösung unter gleichem Druck in einem Hochdruck-Zersetzer mit einem sauerstoffhaltigen Gas;
C. Kondensation des Gasstroms aus B. unter gleichem
Druck in einem Hochdruck-Kondensator und D. Rückleitung des Kondensats in die Harnstoffsynthese;
E. Einspeisung der aus dem Hochdruck-Zersetzer kommenden Harnstofflösung, enthaltend Ammoni-
umcarbamat und Ammoniak, in einen Mitteldruck-Zersetzer und darin
F, Trennung in flüssiges Ammoniak und eine Ammoniumcarbonatlösung;
G. Einleiten der Carbonatlösung aus F. in den Hochdruck-Kondensator;
H. Einleiten des flüssigen Ammoniaks aus F. in die
Harnstoffsynthese; I. Zufuhr der Harnstofflösung aus dem Mitteldruck-
Zersetzer in einen Niederdruck-Zersetzer und J. Kondensation dessen Dampfphase in einem
Niederdruck-Kondensator und schließlich K. Eindampfen der Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden Harnstofflösung aus I. im Vakuum.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, daß man
a) die Trennung der Dampfphase im Niederdruck-Kondensator bei dem Druck des Mitteldruck-Zersetzers vornimmt;
b) die flüssige Phase in einer Rektifizierkolonne in Ammoniak und eine Ammoniumcar^Onailusung trennt;
c) das im Hochdruck-Zersetzer angewandte sauerstoffhaltige Abstreifmittel nach der Kondensation des Carbamate unter Hochdruck als Abstreifmittel im Mitteldruck-Zersetzer verwendet und
d) das sauerstoffhaltige Abstreifmittel aus dem mit der Kondensationswärme des Dampfes aus dem Hochdruck-Zersetzer betriebenen Mitteldruck-Zersetzer in einen Mitteldruck-Kondensator und von dort das Kondensat in eine Rektifizierkolonne führt und
e) gegebenenfalls Ammoniak kondensiert;
f) den Mitteldruck- und Niederdruck-Kondensator derart ohne flüssige Phase am Boden betreibt, daß in diesen Kondensatoren die Dampfphasen der vorhergehenden auf gleichem Druck arbeitenden Zersetzer in der Ammoniumcarbonatlösung gelöst werden, und man diese Lösung unmittelbar ableitet;
g) das Kondensat der aus K. erhaltenen NH3, CO2 und H2O enthaltenden Dämpfe hydrolysiert und
h) die dabei erhaltene Ammoniumcarbonat-Lösung in den Mitteldruck- und/oder Niederdruck-Kondensator rückführt.
Es ist besonders zweckmäßig, daß die in der Verfahrensstufe f) erwähnte Ammoniumcarbonatlösung das Kondensat der Gasphase aus der Hydrolyse und aus der Rektifizierkolonnt; ist, welcher die flüssige Phase aus der Hydrolyse zugeführt wird. Die Carbonatlösung aus der Rektifizierkolonne gelangt vorteilhafterweise in den Niederdruck-Kondensator zurück. Die im Niederdruck-Kondensator anfallende Ammoniumcarbonatlösung kann man in den Mitteldruck-Kondensator rückleiten. Als vorteilhaft erwies sich auch das maximale Gewichtsverhältnis der Dampfphase zu der Ammoniumcarbonatlösung, welche in die Mitteldruck- und Niederdruck-Kondensatoren eingespeist werden, bei 2,5 zu halten und die minimale Temperatur des Kühimediums in den Kondensatoren auf 300C einstellt Die Hydrolyse erfolgt bei 170 bis 2500C1 vorzugsweise bei etwa 1900C, in 30 bis 80 Minuten, vorzugsweise 40 bis 60 Minuten, und wird in Gegenwart von Luft durchgeführt
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens gelangt das !kondensat aus dem Mitteldruck- Kondensator in eine Rektifizierkolonne, aus der man als Kopfprodukt Ammoniak und als Bodenprodukt eine Ammoniumcarbonatlösung erhält; diese wird in dem Hochdruck-Kondensator rückgeführt Das Ammoniak geht in die Harnstoffsynthese, Die Harnstofflösung aus dem Boden des Mitteldruck-Zersetzers wird in den Niederdruck-Zersetzer überführt, in welchem sich eine wäßrige Harnstofflösung bildet, die noch beträchtlich? Anteile an Ammoniak (2 bis 3 Gew.-%) und Kohlendi oxid (1 bis l^Gew.-%) enthält Vom Kopf des Niederdruck-Zersetzers wird eine Gasphase, enthaltend Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf, abgezogen und in dem Niederdruck-Kondensator kondensiert Das Kondensat aus dem Niederdruck-Kondensator geht zurück in den Mitteldruck-Kondensator.
Die den Niederdruck-Zersetzer verlassende Harnstofflösung wird im Vakuum eingedampft, die erhaltene Harnstoffschmelze in üblicher Weise granuliert und die verbleibende Gasphase (H2O, NH3 und CO2) konden siert und dann hydrolysiert Das Hydrolysat geht zurück in die Rektifizierkolonne, deren Bodenprodukt Wasser und deren Kopfprodukt nach Kondensation eine Ammoniumcarbonat in geringer Konzentration enthaltende Ammoniaklösung ist; diese geht zum Teil in den Kopf der Rektifizierkolonne und zum anderen Teil in den Niederdruck-Kondensator. Das anfallende Wasser ist ini wesentlichen rein.
Unabhängig von den vorstehenden Ausführungen zur Wärmerückgewinnung dienen die sauerstoffhaltigen inerten Gase zuerst als Abstreifmittel im Hochdruck-Zersetzer, gehen dann in den Hochdruck-Kondensator und dienen schließlich als Abstreifmittel für die Carbamate und im Mitteldruck-Zersetzer als Abstreifmittel, wodurch alle unter Hochdruck und Mitteldruck arbeitenden Anlageteile passiviert sind. Die Inertgase gelangen dann in den Mitteldruck-Kondensator und von dort in die Rektifizierkolonne, wo sie von Ammoniak befreit werden, das schließlich zur Kondensation gelangt.
Wie vorstehend bereits darauf hingewiesen, arbeiten sowohl der Niederdruck- als auch der Mitteldruck-Kondensator ohne eine flüssige Phase und beiden wird neben den aus den stromabwärts angeordneten Zersetzern kommenden Dämpfen eine Ammoniumcar bonatlösung zugeführt, und zwar dem Niederdruck- Kondensator eine solche, die man durch Kondensation der Dämpfe aus der Hydrolyse und aus der Rektifizierkolonne erhält In den Mitteldruck-Kondensator wird das Kondensat aus dem Niederdruck-Kondensator rückgespeist Im Niederdruck-Kondensator wird die
Zersetzungsreaktion des Carbamate nicht wesentlich
verstärkt, so daß die Harnstofflösung noch einen relativ hohen Anteil an Carbamat besitzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit
die Produkte aus dem Mitteldruck-Zersetzer kondensiert und getrennt in eine flüssige Phase in Form einer Ammoniumcarbonatlösung und eine flüssige Phase in Form von im wesentlichen reinem Ammoniak; dies steht im Gegensatz zu der üblichen Rektifizierung, bei der sich an die Rek'ifizierkolonne ein Mitteldruck-Kondensator anschließt Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise ist es möglich, optimale Betriebsbedingungen einzuhalten, während der Mitteldrurk-Zersetzer das Kondensat aus dem Hochdruck-Zersetzer zu verarbei ten vermag.
Das erfindungjgemäBe Verfahren wird nun anhand des folgenden Beispiels und des Fließschemas weiter erläutert.
Beispiel
Die Harnstoffsynthese-Vorrichtung 1 arbeitet bei einem Druck von 151 bar und bei einer Temperatur von 1900C. Kohlendioxid wird in über die Leitung 2 mit Kompressor 3 und der Ammoniak über die Leitung 4 mit Hilfe der Pumpe 5 zugeführt. Die Einspeisung des Ammoniaks in die Vorrichtung erfolgt mit Hilfe des Ejektors 6, dessen Arbeitsmedium die über die Leitung 7 ankommende rückgeleitete Carbamatlösung ist. Die die Vorrichtung 1 verlassende Harnstofflösung gelangt über die Leitung 8 in den Hochdruck-Zersetzer 9, welcher mit Dampf von 26 bar und 225"C betrieben wird.
Aus dem Hochdruck-Zersetzer erhält man als Kopfprodukt Ammoniak, Kohlendioxid und Wasserdampf enthaltende Gase, die über die Leitung 10 in den Hochdruck-Kondensator zur Kondensation des Carbamats geführt werden. In den Hochdruck-Kondensator gelangt auch eine Ammoniumcarbonatlösung, welche aus den dem Hochdruckteil folgenden Abschnitten der Anlage stammt und exotherm kondensiert worden war. Die im Hochdruck Kondensator 11 freigesetzte Wärme dient zur Erzeugung von Niederdruckdampf mit einem Druck von 43 bar und einer Temperatur von 147°C. welcher für Verfahrensstufen stromabwärts benötigt wird. Aus dem Hochdruck-Kondensator wird die Carbamatlösung über die Leitung 13 in den Abscheider 14 geführt, in welchem die nicht-kondensierbaren sauerstoffhaltigen Gase (über 48 zugeführte Luft) von einer Carbamatlösung getrennt werden. Letztere gelangt über die Leitungen 7 und 6 in die Harnstoffsynthese-Vorrichtung I.
Aus dem Hochdruck-Zersetzer 9 wird am Boden über die Leitung 15 Harnstofflösung ausgetragen; sie hat eine Temperatur von 2IO°C und steht unter einem Druck von 151 bar und besteht aus 22 Gew.-% Ammoniak, 5 Gew.-% Kohlendioxid, 48 Gew.-% Harnstoff und 25 Gew.% Wasser.
Diese Harnstofflösung wird über die Leitung 15 in den Mitteldruck-Zersetzer 16 geführt, welcher als Wärmeträger das Dampfkondensat aus dem Hochdruck-Zersetzer 9 mit einer Temperatur von 225aC und einem Druck von 26 bar erhält.
In dem Mitteldruck-Zersetzer 16 wird das Dampfkondensat auf 160" C abgekühlt und gleichzeitig die aus dem Hochdruck-Zersetzer 9 über 15 ankommende Harnstofflösung so weit erwärmt, daß der Hauptteil an Ammoniak und Kohlendioxid abgestreift wird. Die abgestreifte Harnstofflösung verläßt den Mitteldruck-Zersetzer 16 über die Leitung Yi, hat eine Temperatur von 155=C und einen Druck von 18 bar sowie einen Gehalt an Ammoniak von 6,5 Gew.-%, Kohlendioxid 2Gew.-%, Harnstoff 64 Gew.-% und Wasser 22J5 Gew.-%. In den Boden des Mitteldruck-Zersetzers 16 werden — im Gegenstrom zur Harnstofflösung, die über 15 ankommt — über die Leitung 18 inerte Gase eingeführt, die aus dem Abscheider 14 stammen; sie dienen zum Abstreifen und verringern damit die Restgehalte an Ammoniak und Kohlendioxid in der Harnstofflösung auch bei den relativ geringen Temperaturen in der Größenordnung von 155° C, die sich aus dem Wärmeträger in Form der Kondensate anstelle von Frischdampf ergeben. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß damit auch der Mitteldruck-Zersetzer durch den im inertgas enthaltenen Sauerstoff nassiviert wird-
Der Druck im Mitteldnick-Zersetzer und damit auch
die Temperatur, auf die die Harnstofflösung erwärmt werden muß, um optimal Ammoniak und Kohlendioxid abzustreifen, hängt von den folgenden Verfahrensstufen ab.
Es ist zweckmäßig, bei dem niedersten möglichen Druck zu arbeiten. Der Minimaldruck ergibt sich aus der Temperatur des Kühlmediums im Kondensator 19, der der Rektifizierkolonne 20 nachgeschaltet ist. Das Kopfprodukt des Mitteldruck-Zersetzers 16 (Ammoniak, Kohlendioxid, Wasserdampf) gelangt in den Mitteldruck-Kondensator 21, der bei einer Temperatur von 70"C und einem Druck von 13 bar arbeitet. In den Mitteldruck-Kondensator wird eine verdünnte Ammoniumcarbonatlösung eingespeist, welche über die Leitung 22 aus dem im folgenden noch ausführlich zu besprechenden Niederdruckkreis stammt. Die Gasphase aus dem Mitteldruck-Kondensator (inerte Gase, Ammoniak, Kohlendioxid, Wasserdampf) zusammen mit den Kondensaten werden über die Leitung 23 in eine Rektifizierkolonne 20 geleitet, in der bei ruckfiieüendem reinen Ammoniak die völlige Absorption von Kohlendioxid in Wasser erreicht wird. Aus dem Kopf der Rektifizierkolonne erhält man reines Ammoniak, das über die Leitung 24 zur Verflüssigung dem Kondensator 19 zugeführt wird.
Als Bodenprodukt der Rektifizierkolonne erhält man eine Carbonatlösung, welche über die Leitung 12,12' in den Hochdruck-Kondensator 11 zur Kondensation der Carbamate mit Hilfe der Pumpe 25 rückgeleitet wird; diese Carbonallösung hat eine Temperatur von 65°C und steht unter einem Druck von 18 bar; sie enthält 45.5Gew.-% NHj, 18,5 Gew-% CO2 und 36 Gew.-% H2O.
Das Kopfprodukt aus der Rektifizierkolonne 20 ist praktisch reines Ammoniak mit wenigen ppm Kohlendioxid und Wasserdampf sowie inerten Gasen, das mit einer Temperatur von 43°C unter einem Druck von 173 bar dem Ammoniak-Kondensator 19 zugeführt wird, in welchem der Hauptteil des Ammoniaks kondensiert und das flüssige Ammoniak in das Vorratsgefäß 26 gelangt, aus dem es über die Leitung 27 mit Pumpe 28, gegebenenfalls zusammen mit frischem Ammoniak und mit Ammoniak aus Leitung 27', über die Leitung 4' und 4 zur Harnstoffsynthese rückgespeist wird. Aus dem Vorratsgefäß 26 geht Dampf in den Ammoniak-gekühlten Kondensator 19'; das Kondensat fließt in 26 zurück. Die inerten Gase aus dem Kondensator 197 werden abgezogen und gelangen in den Kühlwäscher 19" (Wasserkühlung).
Ein Teil des in dem Vorratsgefäß 26 gesammelten Ammoniaks gelangt auch aus der Leitung 27 über die Leitung 27" in den Kopf der Rektifizierkolonne t\i.
Wie erwähnt, soll man im Mitteldruck-Zersetzer möglichst geringen Druck und im Mitteldruck-Kondensator keine flüssige Phase aufrechterhalten. Nach herrschender Meinung wäre zu vermuten gewesen, daß eine solche Arbeitsweise unmöglich ist, d. h. daß man mit einem sozusagen leeren Carbamat-Kondensator arbeiten kann und der Kondensator doch aus den Dämpfen (Ammoniak, Kohlendioxid, Wasserdampf) die Carbamat- und Carbonatlösung liefert, während eine Kristallisation und damit die Gefahr der Verstopfung der Leitungssysteme und folglich Betriebsunterbrechungen ausgeschaltet sind.
Bei einer fraktionierten Kondensation dieser Dämpfe in den sozusagen leeren Kondendatoren kann es zu Bereichen hoher Kohlendioxid-Konzentration und damit zu KristaDisationsprozessen kommen. Erfin-
dungsgemäß wird dies jedoch dadurch vermieden, daß man das maximale Gewichtsverhältnis dieser Dämpfe zu der verdünnten Carbonatlösiing nicht höher als 2.5 und die Minimaltemperatui· des Kühlmediums hei 30" Γ hall.
Die den Milteldruck-Zersetzer 16 verlassende Harnstofflösung wird über die Leitung 17 in den Niederdruck-Zersetzer 29 geführt, der bei einem Druck von etwa 5.5 bar und einer Bodentemperatur von etwa I 38"C arbeitet. Unter diesen Bedingungen werden die relativ nohen Gehalte der Harnstofflösung an Ammoniak und Kohlendioxid aufrechterhalten, was verschiedene Vorteile bietet. Eine niedere Temperatur der Harnstofflösiing gestattet nämlich die Anwendung von Niederdruckdampf mit einem Druck von 5.5 bar und eiiiiT Temperatur von 147"C in wirtschaftlicher Weise und die Zersetzung des Harnstoffs bei der weiteren Verarbeitung der Harnstofflösiing durch Eindampfen in Vakuum und Kristallisieren wird durch die Anwesenheit des Ammoniaks minimal gehalten.
Die den Niederdruck-Zerset/er 29 verlassende Harnstofflösiing tnthält neben 71% Harnstoff und 26% Wasser noch 2% Ammoniak und I % Kohlendioxid.
Bei den üblichen Verfahren ist an dieser Stelle eine besonders sorgfältige Reinigung der Harnstofflösiing (insbesondere auf einen Ammoniakgehalt < 1%) erforderlich, wozu man bei gleichem Druck eine Temperatur >I5O"C benötigt. Dies erreicht man jedoch nur mit Niederdruckdampf, der aus dem Hochdruck-Kondensator zur Carbamat-Kondensation stammt, was verfahrenstechnisch von Nachteil ist.
Das Kopfpmd'ikt des Niederdruck-Zer^etzers 29 (Ammoniak. Kohlendioxid, Wasserdampf) wird über die Leitung 30 dem Niederdruck-Kondensator 31 zugeführt, worin eine vollständige Kondensation stattfindet. Man erhält dabei eine konzentrierte Ammoniumcarbonatlösung. welche über die Leitung 32 dem Sammclgefäß 33 zugeführt wird. Aus dem Sammelgefäß 33 für konzentrierte Ammoniumcarbonatlösung wird diese über die Leitungen 34 mit Pumpe 35, 36 und 22 in den Mitteldruck-Kondensator geführt. Dies ist der Weg der konzentrierten Ammoniumcarbonatlösung.
Der Arbeitsdruck im Niederdruck-Zersetzer 29 soll ebenfalls möglichst gering sein, da er durch die Temperatur des Kühlmediums für den Niederdruck-Kondensator 31 bestimmt wird. Die Minimaltemperatur. die im Niederdruck-Kondensator 31 erreicht werden kann, ohne daß es zu Kristallisationen kommt, ist zu berücksichtigen.
Auch der Niederdruck-Kondensator 31 ist sozusagen leer; es wird eingespeist eine verdünnte ammoniakhaltige Ammoniumcarbonatlösung, die ihm über die Leitung 37 zugeführt wird, sie stammt aus der Wasseraufbereitungsanlage; er dient zur Kondensation der gesamten Dämpfe.
Die Harnstofflösung aus dem Niederdruck-Zersetzer 31 wird über die Leitung 38 in die Harnstoffgewinnungsanlage geführt in welcher die Lösung im Vakuum eingedampft und die Schmelze kristallisiert wird. Die bei der Harnstoffaufarbeitung anfallenden Gasphasen in Form von Wasserdampf, enthaltend Ammoniak, Kohlendioxid und Harnstoff, gelangen über die Leitungen 39
b/w. 40 in die Vakuumsysteme 41 bzw. 42, in der sie kondensiert werden. Die Abwässer aus dem Vakuumaiilagcn werden in dem Vorratsgefäß 43 für die sich anschließende Abwasserreinigung gesammelt. Diese Abwässer enthalten noch 4 bis 5 Gew.-% Ammoniak, 1.5 bis 2.5 Gew. % Kohlendioxid und 0.5 bis 2 Gew.-% Harnstoff. Sie werden mit Hilfe der Pumpe 44 und gegebenenfalls Zufuhr von Luft über die Leitung 48 in den Wärmeaustauschern 45, 46 aufgewärmt und gelangen schließlich in den I lydrolysator 47, in welchem eine Temperatur von 180'C bei einem Druck von 19 bar herrscht.
In den Hydrolysator 47 wird kontinuierlich Luft cingoblasen und abgeleitet, um den l'artialdruck von Ammoniak und Kohlendioxid für die Hydrolyse ausreichend herabzusetzen. D.is Abwasser bleibt in dem Hydrolysator 47 40 bis b0 Minuten bei Ib9"(", wodurch eine praktisch vollständige Hydrolyse des Harnstoffs erreicht wird, so daß dessen Restgehalt nur noch < 200 ppm beträgt.
Die im Hydrolysator 47 erforderliche Wärmeenergie wird in üblicher Weise durch Dampf aufgebracht. Das den I lydrolysator 47 verlassende Abwasser dient als Wärmemedium für den Wärmeaustauscher 46. in welchem das rohe Abwasser auf etwa !73'C erwärmt wird. Das hydrolysierte Abwasser wird über die Leitung
50 einer Rektifizierkolonne 51 zugeführt, um Ammoniak und Kohlendioxid abzustreifen. Die Rektifi/ierkolonnc
51 ist mit einem dampfbeheizten Auskocher 52 ausgestattet. l>.is Kopfprodukt der Rektifizierkolonne 51 (Ammoniak. Kohlendioxid. Wasserdampf) wird in dom Kondensator 54 zusammen mit der über die Leitung 55 aus dem Hydrolysator 47 ankommenden Gasphase kondensiert. Das die Rektifizierkolonnc 51 verlassende Reinwasser enthält nur noch 25 bis 50 ppm Ammoniak und 100 bis 200 ppm Harnstoff; es dient zur Vorwärmung des rohen Abwassers im Wärmeaustauscher 45. Das Kondensat aus dem Kondensator 54 wird in dem Vorratsgefäß 56 gesammelt und von dort mit Hilfe der Pumpe 57 zum Teil als sehr verdünnte Ammoniumcarbonatlösung in den Kopf der Rektifizierkolonne 51 und zum anderen Teil über die Leitung 37 in den Niederdruck-Kondensator geführt. Dies ist der Kreislauf der verdünnten Ammoniumcarbonatlösung.
Die sich im Vorratsbehälter 56 ansammelnde Luft wird über die Leitung 58 abgeblasen.
Das Reinwasser aus der Rektifizierkolonne 51 wird nach Ausnutzung seines Wärmeinhalts im Wärmeaustauscher 45 in die Staubabscheidung 59 geleitet, in welcher staubförmiger Harnstoff vom Reinwasser aufgenommen und die erhaltene Harnstoff-Lösung über 60 mit einem Sammelgefäß 60' der Harnstoffaufarbeitung geführt wird. Aus der Harnstoffaufbereitung 61 mit 2 >'akuumverdampfern 61a und 616 wird die Harnstoff schmelze in einen Granulierturm 62 eingebracht, von wo dann handelsfähiges Harnstoffprodukt erhalten werden kann. Ist eine Abscheidung der sich bei der Granulierung bildenden Harnstoffstäube nicht erforderlich, so kann das gesamte in der Rektifizierkolonne 51 gewonnene Wasser als Reinwasser aus dem Prozeß ausgetragen werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1, Verfahren zur Herstellung von Harnstoff unter gleichzeitiger Abwasserreinigung durch
    A. Umsetzung von Ammoniak im Oberschuß mit Kohlendioxid in einem Synthesereaktor unter hohem Druck zu einer Ammoniumcarbamathaltigen Harnstofflösung;
    B. Abstreifen von Ammoniak und Kohlendioxid aus der gemäß A. erhaltenen Harnstofflösung unter gleichem Druck in einem Hochdruck-Zersetzer mit einem sauerstoffhaltigen Gas;
    C Kondensation dieses Gasstroms aus B. unter gleichem Druck in einem Hochdruck-Kondensator und
    D. Rückleitung des Kondensats in die Harnstoffsynthese;
    E. Einspeisung der aus dem Hochdruck-Zersetzer kommenden Harnstofflösung, enthaltend Ammonki*acarbamat und Ammoniak, in einen Mitteidruck-Zersetzer und darin
    F. Trennung in flüssiges Ammoniak und eine Ammoniumcarbonatlösung;
    G. Einleiten der Carbonatlösung aus F. in den Hochdruck-Kondensator;
    H. Einleiten des flüssigen Ammoniaks aus F. in die Harnstoff synthese;
    I. Zufuhr der Harnstofflösung aus dem Mitteldruck-Zersetzer in einen Niederdruck-Zersetzer und
    J. Kondensation dessen Dampfphase in einem Niederdruck-Kondensator und
    K. Eindampfen der Ammoniak und Kohlendioxid enthaltenden Hanrstofflösung aus I. im Vakuum,
DE2740358A 1976-09-09 1977-09-07 Verfahren zur Herstellung von Harnstoff unter gleichzeitiger Abwasserreinigung Expired DE2740358C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT27024/76A IT1068268B (it) 1976-09-09 1976-09-09 Procedimento per la produzione di urea e purificazione delle acque

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2740358A1 DE2740358A1 (de) 1978-03-16
DE2740358C2 true DE2740358C2 (de) 1982-07-01

Family

ID=11220800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2740358A Expired DE2740358C2 (de) 1976-09-09 1977-09-07 Verfahren zur Herstellung von Harnstoff unter gleichzeitiger Abwasserreinigung

Country Status (24)

Country Link
US (1) US4314077A (de)
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