165607. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a szintézisreaktort elhagyó gázok ammóniatartalmának elválasztására
3 165607 4 A cseppfolyós ammóniának a gázáramba történő injektálása után a gázáramot szeparátorba visszük át, ahol az előbb említett koncentrált ammóniaoldatot és a szárított gázáramot elválasztjuk. A szárított gázokat közegként hőkicserélőn 5 vezetjük át a nedves gázzal ellenáramban, és kompresszorral vagy más megfelelő berendezés felhasználásával a szintézis-reaktorba recirkuláltatjuk. A nedves gázokban levő víz főtömegét a 10 hőkicserélőn belül kondenzáljuk és gyenge ammóniaoldat alakjában elvezetjük, a maradék vizet pedig a szeparátorból származó erős ammóniaoldattal távolítjuk el. A fenti módon nyert ammóniaoldatot desz- 15 tillációs berendezésbe visszük, ahol ismert módon igen nagy tisztaságú, kb. 99%-os ammóniát a víztől elválasztunk. A szárítási módszerrel kapcsolatban megjegyezzük azt, hogy a víz nagy sebességgel oldódik az 20 ammóniában és minél nagyobb a kezelendő gázok és a cseppfolyós ammónia közötti érintkezési felület, annál jobb oldódási sebesség érhető el. Feltételezve azt, hogy a cseppfolyós ammónia 25 elpárologtatása bizonyos időt igényel, az előbb említett két tényezőt felhasználhatjuk a gázok teljes mértékű vízmentesítésére anélkül, hogy azokat ammóniával telítenénk, mivel az érintkezési időt csökkentjük. 30 Ebből a célból a cseppfolyós ammóniát olyan berendezésben injektáljuk a gázáramba, amellyel igen nagy érintkezési felület alakítható ki, így a szükséges érintkezési idő az előbb eredménnyel csökkenthető. 35 Példaképpen megemlítjük, hogy az előbbi művelet oly módon kivitelezhető, hogy a gázokat Venturi csövön keresztül felgyorsítjuk, a cseppfolyós ammóniát ebben a berendezésben injektáljuk és az így képződő nagy turbulenciát 40 használjuk fel az érintkezési felület megnövelésére. A Venturi csőtől lefelé áramoltatva a ^gázokat szeparátorba vagy más olyan berendezésbe vezetjük, amellyel az érintkezési felület csökkenthető. 45 Minél nagyobb az érintkezési felület, a szeparátor annál közelebb helyezhető el, ezáltal a gázok ammóniával való telítése nélkül kitűnő vízmentesítési hatásfokot valósíthatunk meg. Ez úgy válik lehetővé, hogy a viszonylag rövid 50 érintkezési idő nem elegendő nagy ammóniamennyiség elpárologtatására, ugyanakkor a nagy érintkezési felülettel jó víztelenítési hatásfok érhető el. A jelen találmány egy másik jellemző vonása 55 - ha a termelt ammóniát részben vagy egészben karbamidszintézisnél használjuk fel — az, hogy a filmabszorberben képződő vizes ammóniaoldatot részben vagy egészben felhasználhatjuk az ammóniaszintézisnél bevezetett nyersgázok széndioxid 60 tartalmának abszorbeálására. A nyersszintézisgáz a szénmonoxid konverziós lépésből származik. Az abszorpciót olyan feltételek mellett végezhetjük, hogy ammóniumkarbamát képződjön, amely ezt követően karbamiddá alakitható át, míg a 65 széndioxidmentes gázokat esetleg ismert módon való feldolgozás után víztelenítjük és az ammóniaszintézisbe visszavezetjük. Az N2 +3H 2 összetételű ammóniaszintézis gázokat rendszerint szénhidrogének gyenge oxidációjával (vagyis gőz-reformálással, oxigénnel való részleges oxidációval stb.) állítják elő, majd a termelt gázokat további műveletnek vetik alá, mint a szénmonoxid átalakítási lépés, valamint a széndioxid és a maradék oxigénezett szénvegyületek eltávolítása. A találmány szerinti eljárás felhasználásával lehetővé válik a modern ammóniaszintézis üzemekben két költséges elválasztási lépés kiiktatása. Az egyik a széndioxid eltávolítása és a használt oldószer regenerálása, a másik az ammónia elválasztási lépése. Ha tehát az eljárást megfelelő berendezésben végezzük, amely a gázok és a folyadékok közötti nagy érintkezési felületet biztosít, akkor a találmány szerinti eljárásban kapott vizes ammóniaoldatok részben vagy egészben felhasználhatók az ammóniaszintézis nyers gázaiban jelenlevő széndioxid eltávolítására, miáltal ammóniumkarbamát oldat állítható elő, amely ezt követően karbamiddá alakítható át. A széndioxid abszorpcióját előnyösen végezhetjük a karbamid szintézis során alkalmazott nyomástartományban. Mint már fent megemlítettük, a széndioxid-mentes gázokat az ammóniaszintézis-reaktorba visszavezetjük, miután azokat más ismert műveleti lépéseknek vetettük alá. A találmány lényege jobban megérthető a csatolt ábra kapcsán, amely a találmány szerinti eljárás megvalósítására egy lehetséges példát mutat és nem foglalja magában a széndioxid abszorpciós műveletet. A csatolt ábrára való hivatkozással az 1 szintézisreaktorból távozó anyagokat 80-180 kg/cm2 nyomáshatárok között, hőtartalmuk visszanyerése és hűtés után - amelyet az ábrán nem szemléltetünk - a 6 vezetéken keresztül a 2 filmabszorberbe vezetjük. Az abszorberben a gázáram függőleges elrendezésű csövek belsejében felfelé áramlik ellenáramban egy folyadékfilmmel, amely a csövek belső kerülete mentén lefelé áramlik és a gázokban jelenlevő ammóniát abszorbeálja. A folyadékfilm víz vagy gyenge ammóniaoldat, amelyet 10 csonkon keresztül 2 csövekbe vezetünk. Az ammónia abszorpciós hőjét a csöveken kívül, a külső kerületen áramoltatott vízzel vezetjük el, ezt a vizet 11 csonkon adagoljuk és 12 csonkon keresztül távozik. A filmabszorber alján 7 csonkon keresztül koncentrált ammóniaoldatot kapunk, míg az abszorber tetején 8 vezetéken keresztül igen kis ammóniatartalmú, vagyis 0,2-0,5 mól% ammóniatartalmú, gyakorlatilag vízgőzzel. telített gázáram távozik. Ebből a gázáramból 9 vezetéken keresztül az inert gázokat lefúvatjuk, míg a friss szintézisgázkeveréket 13 csonkon adagoljuk. 2
