155380. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid előállítására

3 155380 4 mólaránytól függően — pl. 45—60%-ág karbaimiddá és vízzé alakul át. Ennek következtében az autoklávból (B) az (5) jelű vezetéken át eltávozó karbamid oldat nagymennyiségű oldott ammóniát és széndioxidot tartalmaz, valószínűleg ammóniumkarbamát formájában. Ennek az ammóniának és széndioxidnak eltávolítása céljából a karbamid oldatot a karibamid előállítására alkalmazott nyomás alatt felülről bevezetjük a sztrippelő-oszlopba (6), és az oldat az oszlopban levő csövek belső falán egyenletesen film formájában lefolyik, éspedig ellenáramban a csőben felfelé haladó és a (3), illetve (8) vezetéken keresztül folyamatosan odavezetett széndioxiddal. A sztrippelő-oszlopban levő csöveket az őket körülvevő gőz melegíti. Ezzel a hőhozzávezetéssel és a bevezetett széndioxidgáz rektifikáló hatása következtéiben az oldatban levő ammónia és szénmonoxid nagy részét, pl. 90%,-át, mint gázt elvezethetjük. Az eltávozó gázokat újra az ammóniumkarbamát-reaktorba vezetjük a (9) jelű vezetéken keresztül, eközben a sztrippelő-oszlopból (6) a (7) jelű vezetéken keresztül a karbamid oldatot alul leeresztjük. A karbamid oldatnak jóval alacsonyabb nyomásra történő expanziójával azután az oldatban még jelenlevő ammónia-széndioxid gázelegy maradványait is elűzhetjük. Ezeket a gázokat előnyösen vízben nyeletjük el, ammóniumkarbaimát oldat képződése közben, ezt azután, mint mosófolyadékot felülről ismét a mosóoszlopba (14) vezethetjük be. Mivel a kiindulási anyagként használt széndioxid mindig tartalmaz inert gázokat, ezeket el kell vezetni. Az elvezetésre kerülő gázokat a (4) jelű vezetéken keresztül alulról a mosóoszlopba (14) juttatjuk, ahol a távozó gázokkal magával ragadt ammóniát és széndioxidot a mosóífolyadék abszorbeálja. Az így kapott oldatot a (15) jelű vezetéken keresztül alulról az autokiávba (B) vezetjük be. Ámbár lehetséges az ammónia és a széndioxid kondenzációját ammóniumkarhamáttá, valamint az ammóniumkarbamát átalakítását karibarniddá és vízzé magasabb nyomáson megvalósítani, mint amennyi a sztrippelésnél a sztrippelő-oszlopban (6) ténylegesen jelen van, konstrukciós szempontból bizonyos előnyöket nyújt, ha valamennyi munkafolyamat számára ugyanazt a nyomást választjuk, mert ebben az esetben nem szükséges szivattyút alkalmazni a sztrippelés folyamatából eltávozó gázáramnak a szintézisnyomásra történő komprimálására. Az ilyen eljárásnál az a probléma lép fel, hogy egyrészt a nyomás és ezzel együtt a hőmérséklet a sztrippelő-oszlopban nem lehet túlságosan magas, mert különben a (7) jelű vezetéken keresztül kapott karbamid oldat megengedhetetlenül sok biuretet tartalmazna a karbamidinak magasabb hőmérsékleten biuretté és ammóniává történő bomlása következtében, másrészt a nyomásnak és a hőmérsékletnek a karbamidszintézis-autoklávban olyan magasnak kell lennie, hogy a karbamid az ammóniumkarbamátból elég gyorsan képződjék, különben a szükséges reaktortérfogat gazdaságtalanul nagy lenne. Fontos dolog ezért, hogy egy bizonyos nyomásnál a karbamát-olvadék hőmérséklete többé-kevésbé optimális legyen, mert ekkor az ammóniumkarbamát karbamiddá és vízzé történő átalakulásának reakciósebessége ugyancsak megközelítően optimális lesz. Fontos továbbá az is, hogy az ammóniából és széndioxidból való ammóniumkarbaimát-olvadék képződés adott nyomáson a lehető legmagasabb hőmérsékleten valósuljon meg, mert ebben az esetben az elvezetésre kerülő reakcióhővel magasabb hőmérsékletű gőzt nyerhetünk. Azt találtuk, hogy az ammóniumkarbamát-olvadék és a karbaimid képződésénél a kívánt hőmérsékleti viszonyokat úgy érhetjük el, ha a reakció során a folyadékfázisokban egyfelől a még oldott ammónia, másfelől az oldott széndioxid mólarányát 2:1 és 6 : 1 között tartjuk. Mennél magasabb a hőmérséklet és mennél több oldószer van a folyadékfázisban, annál nagyobb lehet az ammónia/széndioxid mólarány. A mólarány az oldott ammóniára és széndioxiiára vonatkozik, ez alatt az összes ammóniát és széndioxidot értjük, amely szabadon, vagy másként mint karbamiddá vagy biuretté kötötten az oldatban jelen van. így pl. a karbamidreaktorban 100—'150 atm. nyomás mellett a 185 C° optimális hőmérséklet fenntartására a teljes folyadékifázis 50'%-át kitevő oldószermennyiség (karbamid + víz) esetén az oldott ammónia és széndioxid közötti .mólarányt kb. 4,8 : 1 értéken kell tartani, míg egy ammóniából és széndioxidból kb. 125 atm. nyomás alatt és víz és/ vagy karbamid távollétében történő ammóniumkarbamát előállításnál ezt a mólarányt az optimális 162 C° hőmérséklet tartására' kb. 2,35 : 1 értékre kell beállítani. A karbamid előállítására szolgáló eljárás kézben tartására kívánatos tehát, hogy a mólarányokat a reakcióban résztvevő folyadékfázisokban ellenőrizzük és a kívánt arányt az ammónia vagy a széndioxid bozzávezetésének szabályozásával fenntartsuk. Ezeknek a folyadékfázisoknak az elemzése körülményes és a kívánt ammónia/széndioxid aránytól való mérsékelt eltérés, miként az kitűnt, már túl nagy hőmérsékleti eltéréshez vezet. Az előállítási folyamat szabályozása ezért a folyadékfázis analízise alapján nem valósítható meg eredményesen. Azt találtuk továbbá, hogy az előállítási eljárás ellenőrzését a folyadékkal érintkezésben levő gázfázis elemzésével igen jól megvalósíthatjuk. Gázkromatográf segítségével a gázfázis analízisét néhány perc leforgása alatt végrehajthatjuk. Kitűnt ezenkívül, hogy a folyamatot a gázfázis elemzésének eredményei alapján messzemenően jobban szabályozhatjuk, mint a folya-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2