152024. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid előállítására széndioxidból és ammóniából
152024 4 nyomású részében szilárd vagy folyékony karbamát keletkezhet és ez a termék erősen korrózív hatást fejt ki, főleg a kompresszorra. Másfelől a szelektív abszorpcióval elválasztott reagálatlan termékek visszavezetése különkülön a reakcióelegybe lényegesen bonyolultabb berendezést kíván és nagyabb költséget jelent. Azok az eljárások, amelyekben a kristályos szilárd kar.bamát recirkulációját ammonias vagy kőolaj szuszpenzióban végzik, a szuszpenzió kezelésével járó hátrányokkal járnak, a szerkezet mechanikai részeinek eltömődésével vagy kopásával, a kőolaj alkalmazása pedig a termék elszennyeződésére is vezethet. Végül, ha a reagálatlan termékeket további kondenzációval nyerik ki víz és ammónia jelenlétében, és folyékony fázisban végzik a visszavezetést, az így bevezetett víz a reakcióelegyben táplált anyagok karbamiddá való konverzióját csökkenti. A jelen találmány szerint a karbamiddá át nem alakult s így a reakciótermékben maradt karbamátot hő alkalmazásával és ammóniának oélszerűen a reakciótermékkel ellenáramban való egyidejű hozzáadásával ammóniára és gáznemű széndioxidra disszociáltatjuk, úgyhogy az ammónia koncentrációja a gázfázísban növekszik és a folyékony fázisban is nagy koncentrációban lesz jelen mind a karbamát diszszociáció alatt, mind pedig az után és a disszociált termékek eltávolítása közben. Ily módon eljárva lehetséges a karbamátot gyakorlatilag teljesen disszoeiáltatni még a szintézis nyomásán is és lényegileg a szintézis hőmérsékletén. Ténylegesen azt találtuk, hogy a karbamid hidratációjának sebessége ammóniumkarbamáttá oly mértékben csökken oldott ammónia jelenlétében, hogy a karbamid hidratációja elhanyagolhatóvá válik, annál is inkább, . mivel a reakcióelegyeknek a disszociációs szakaszba való tartózkodási ideje csökkenthető, s ennék ellenére az e szakaszba táplált karbamát lényegében teljesen elbomlik, minthogy a disszociációs szakasz fűtése jelentősen megnöveli az ammóniumkarbamát ammóniára és széndioxidra való bomlásának sebességét. Azt találtuk, hogy ezt az eredményt 30 percnél, legelőnyösebben 15 percnél rövidebb tartózkodási idővel lehet elérni. A karbamid hidratációját nyilván minimálisra kell csökkenteni, hogy az: üzem termelési kapacitását és önköltségét a legelőnyösebb szinten tarthassuk,' Ismeretes ugyanis (lásd M. Frejacques: Chimie et Industrie 1948. július, 23. oldal, 2. ábra), hogy állandó nyomáson a karbamát ammóniára és széndioxidra való disszociációjához szükséges hőmérséklet akkor a legmagasabb, ha a gázfázis összetétele 1 : 2 széndioxid : ammónia aránynak felel meg, és csökken, amikor ez az arány csökken, vagyis amikor a gázfázis ammóniumtartalma nő. Azonkívül az ammónia koncentrációjának növekedése a gázfázisban előnyös hatást fejt ki azáltal, hogy — legalább bizonyos mértékben — csökkenti a disszociációhoz szükséges hőmérsékletet. Ha a disszociációt a szintézis nyomásán végezzük, a találmány lehetővé teszi, 5 hogy a karfoamát disszociációja révén nyert ammóniát és széndioxidot visszatápláljuk a reaktorba anélkül, hogy bármilyen visszatápláló berendezést kelljen közbeiktatnunk. Ha valamilyen okból a reakciótermékeket a folya-10 mat közben expandáltatjuk, a találmány szerinti eljárás lehetővé teszi minden esetben, hogy az a karbamát, amely nem alakult át karbamiddá, olyan nyomáson disszociáljon, amely nagyobb mint az eddigi eljárásokban 15 alkalmazott nyomás. A karbamát disszociációs reakcióját bármilyen nyomáson végihezvihetj ük, de célszerűen 50 kg/cm2 és. a szintézis nyomása 250—300 kg/ cm2 között végezni, és bármilyen hőmérsékle-20 ten a karbamid bomlási hőmérséklete és 80 C° között. Példaképpen bemutatjuk a mellékelt 1. és 2. ábrán a találmány foganatosítására szolgáló készülék két kiviteli alakját, ami azonban nem 25 jelenti a találmány korlátozását. Az 1. ábrán az 1 autokláv, amely a karbamid szintetizálására szolgál, a karbamát disszoeiálására szolgáló 2 kamra fölött helyezkedik el és az utóbbival a 3 cső köti össze, amely benyúlik a 30 szintézis autokláv belsejébe. A széndioxidot folytonos ütemben tápláljuk be az 1 autokláv felső részén levő 4 bevezető nyilason keresztül, az ammóniát pedig gázként folytonosan a 2 kamra alján levő 5 bevezető 35 nyilason vezetjük be a rendszerbe. Az 1 autokláv hőmérsékletét megfelelő hűtőrendszerrel szabályozzuk, amelyet a 6 csőkígyó jelképez, a karbamát disszociálásához és a reakcióelegyben levő ammónia elpárologtatásához szükséges hő 40 forrását, pedig a 7 fütőköpeny képviseli. Rendes üzemi körülmények között a 4 bevezető nyilason betáplált széndioxid az 1 autokláv felső részében elegyedik a bevezetett ammóniával és a karbamát disszociációjából szár-45 mázó széndioxiddal és ammóniával. Ez utóbbi gázelegy a 2 disszociációs kamrából a 3 csövön át a 4 csövet fedő harangalakú 9 rész felső részén levő 10 nyilasokon keresztül jut az autoklávba. 50 Az említett elegyedés során képződő karbamát lefolyik a 8 gyűrűalakú kamrába, a harangalakú 9 rész és a körülötte levő autokláv köpeny közé, és itt marad mindaddig, amíg részben karbamiddá nem alakul. A reákció-55 elegy a 3 cső külső fala és a harangalakú 9 rész között felemelkedik, majd a 11 túlfolyón át lefolyik a 2 dissziciációs kamrába vezető 3 csőbe. Miközben a 2 disszociációs kamrában lefelé 60 csurog a reákcióelegy, ellenáramban találkozik a reakcióhoz betáplált ammóniával, amely a disszociációs kamra fenekéhez közel levő 5 nyilason keresztül jut a rendszerbe. A reakcióelegyben levő karbamát a 7 fütő-65 köpennyel hevített 2 disszociációs kamrában 2
