165606. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid-oldatelőállítására

3 165606 4 Az 1 147 737 sz. nagybritanniai szabadalmi leírás szerint egy lépésben bontják el a karbamátot, és a bomlástermékekkel kevert inert gázt nagy mennyiségű vízzel kondenzálják, melyet visszavezetnek a reaktorba. A nagy mennyiségű 5 víz hátrányosan befolyásolja a konverziót. A 245 076. sz. szovjet szabadalmi leírás szerint az ammóniumkarbamátot egy lépésben termikusan bontják, és a végtermék maradék ammónia- és széndioxid-tartalma is meglehetősen nagy. 10 A találmány célkitűzését oly eljárás kidolgozása képezte, amely lehetővé teszi a fentemlített hátrányok teljes kiküszöbölését, a reaktorból távozó termék-áram összes értékes anyagainak is (karbamát, karbonátok, ammónia) teljes visszavezetését az eljárásba, célszerű a reaktorban fennálló nyomással egyező nyomáson, és egyben lehetővé teszi gyakorlatilag teljesen tiszta vizes karbamidoldat kinyerését is. 20 A találmány további célkitűzése oly eljárásnak a megalkotása volt, amely a reaktorból kapott karbamidoldat teljes tisztítását biztosítja. A találmány szerinti eljárásban ammónia és 25 széndioxid áramát vezetjük be egy reaktorba. A reakcióeiegyet 50-300 atm nyomáson és 150—300 C° hőmérsékleten tartjuk, a reaktorból kilépő elegy karbamidot, karbamátot, ammóniát, széndioxidot és vizet tartalmaz, ezt az elegyet 30 egy karbamát-bontóba vezetjük, amely a szintézisnyomással lényegileg egyező nyomáson dolgozik. Ez a karbamát-bontó oly szerkezeti megoldású, hogy az említett oldat-árammal ellenirányban túlhevített ammónia-gáz áramát vezeti, amely 35 lehajtószerként szerepel és elősegíti a karbamát teljes elbontását. A karbamát-bontót hevítjük a bontás elősegítése érdekében, a bontás további elősegítése céljából. 40 A karbamát-bontó felső részén kilépő gázáram lényegileg ammóniából, széndioxidból és vízgőzből áll, ezt egy kondenzátorban kondenzáltatjuk, ahol ugyanakkor gőzt termelünk magas hőmérséklet-szinten. Ezt a gőzt az üzem más részeiben 45 újból felhasználhatjuk. A kondenzált fázist a kondenzátorból való kilépés után visszavezetjük a szintézis-zónába. A bontó alsó részénél kilépő folyadékfázist, 50 amely széndioxidtól gyakorlatilag mentes, egy második bontóba vezetjük tovább, ahol lehajtószerként valamely közömbös gázt, mint nitrogént, nitrogén és hidrogén elegyét és/vagy más inert gázokat alkalmazunk. 55 Ezt a második bontót is fűtjük, és ezt is a szintézis-nyomással lényegileg egyező nyomáson üzemeltetjük. A második bontóból kilépő gázáram lényegileg ammóniával és vízgőzzel telített inert gázt 60 tartalmaz, ezt a gázelegyet egy kondenzátorba vezetjük, ahol a gázelegy hőtartalmát szintén gőz fejlesztésére hasznosítjuk, magas hőmérsékletszinten. A kondenzálódó részt visszavezetjük a szintézisbe, míg a nem kondenzálódó inert 65 gázokat — amennyiben ezek még ammóniát tartalmaznak — egy mosóba vezetjük az ammónia kinyerése céljából. A mosóból gyakorlatilag tiszta állapotban kilépő inert gázt a megfelelő nyomásra komprimáljuk és visszavezetjük a második bontóba. A második bontó alján gyakorlatilag tiszta karbamid vizes oldata lép ki, ezt azután a következő kezelési műveletekbe vezetjük tovább. Nyilvánvalók az eljárásnak az abból adódó előnyei, hogy az említett üzemi berendezéseket a szintézis-nyomással egyező nyomáson üzemeltetjük. A gőzöket nagy nyomáson kondenzáljuk, ami lehetővé teszi az üzem különböző részeiben jól hasznosítható gőz termelését, emellett az eljárás szabályozása nagymértékben egyszerűsödik és a különböző üzemi nyomásokon dolgozó berendezésekhez viszonyítva jóval kevesebb és egyszerűbb szabályozóberendezésre van szükség. Minthogy továbbá nincs szükség nagy nyomásokra történő újrakomprimálási műveletekre, az energiafogyasztás is lényegesen csökken, csupán az inert gázáram keringtetése igényel energiát az üzem e részében. A találmány szerinti eljárást az alábbiakban a rajzok alapján ismertetjük részletesen, itt azt a szerkezeti megoldást fogjuk ismertetni, amelynél az első bontóban ammóniát alkalmazunk lehajtószerként. Az 1. ábrán az eljárás folyamatábrája látható, összhangban a fentebbi általános ismertetéssel. Az ábrán bemutatott elrendezés esetében az ammónia és a széndioxid az 1, ill. 2 vezetékeken keresztül érkezik az 5 reaktorba. A lényegileg karbamidot, karbamátot, ammóniát, széndioxidot és vizet tartalmazó szintézistermék a 6 vezetéken keresztül a 8 első bontóba halad tovább, ahol ammóniával ellenáramban érintkezik. Az ammónia az 1 vezetékből a 3 vezetéken keresztül érkezik, a 4 hőkicserélőben elgőzölögtetjük és túlhevítjük az ammónia-áramot, majd a 7 vezetéken keresztül vezetjük be a 8 bontóba. A 8 bontóban a karbamát a hőhatás és az ammónia lehajtó hatása következtében bomlást szenved. A 8 bontó felső részéből kilépő gőzök a 9 vezetéken keresztül a 10 kondenzátorba áramlanak, ahol gőzt termelünk és a kondenzált fázist a 11 vezetéken keresztül visszavezetjük a szintézisbe. A 8 bontóból alul a 12 vezetéken keresztül széndioxidtól lényegileg mentes karbamidoldat lép ki és a 13 második bontóba jut, annak felső részén belépve találkozik az inert gázárammal, amelyet a 16 vezetéken keresztül vezetünk be a 13 bontó alsó részébe. Az inert gáz lehajtó hatása az oldatot teljesen mentesíti az ammóniától, így a 13 bontó alsó részén gyakorlatilag tiszta karbamid vizes oldata lép ki és halad a 14 vezetéken keresztül a következő kezelési műveletekbe. 2