173919. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ammóniumkarbanátot tartalmazó oldatok feldolgozására megnövelt hőmérsékleten
3 173919 4 niumkarbamát-oldatot feldolgozzák, amely szokás szerint valamely karbamidelőállító berendezésben történik. Az oldatot ezután többnyire deszorpció és magasabb nyomáson történő abszorpció útján koncentrálják. Ismeretes, hogy folyékony ammóniumkarbamát, ennek tömény, vizes oldatai és ammóniumkarbamátot tartalmazó karbamid-oldatok nagymértékben korrózívak, amely különösen megnövelt hőmérsékleten nagyon jelentős. A szerkezeti anyagok megválasztása és az eljárási technológiák ezekhez való igazítása olyan kérdéseket is felvet, amelyekre a karbamid technikai méretekben való előállításának kezdete óta ismételten tekintettel kell lenni. Már ólombélésű reaktorokat is alkalmaztak. Ólom alkalmazása azonban megköveteli, hogy az esetleges oxigént teljesen el kell távolítani a friss széndioxidból, mivel az oxigén az ólmot oxidálja. Ezüst, titán és cirkónium olyan anyagok, amelyek ammóniumkarbamátot tartalmazó közegekben korrózióállóságuk miatt tekintetbe jöhetnek, az előállítási költségek és ezeknek az anyagoknak nehéz megmunkálhatósága miatt azonban ezeket az anyagokat csak ritkán alkalmazzák. Javasolták továbbá már bizonyos krómnikkel acéloknak valamely, a szintézisben résztvevő anyagokhoz hozzáadott inhibitorral, például többértékű fémmel vagy e fém sójával vagy egy olyan anyaggal együtt történő használatát, amely karbamid-közegben negatív töltésű kolloid-részecskékké alakul. Ebben az esetben egy olyan idegen anyagot visznek be a szintézis-oldatba, amely később, legalább is részben, szennyezéseként a végtermékbe kerül és ennek színét kedvezőtlenül befolyásolhatja, amely különösen műanyagokká feldolgozandó, úgynevezett technikai karbamid esetében hátrányos. Ezért szerkezeti anyagként gyakran krómnikkelacélt használnak, mimellett kis mennyiségű oxigént adnak a friss széndioxidhoz. Ismeretes továbbá 16% Cr és legalább 8% Ni tartalmú ausztenites krómnikkel-acélok használata és emellett bizonyos mennyiségű, előnyösen a bevitt friss széndioxid 0,1-3 tf %-ának megfelelő mennyiségű oxigén adagolása. Az ilyen típusú szerkezeti anyagok közül mintegy 18% Cr-t, körülbelül 12% Ni-t és körülbelül 2,5% Mo-t tartalmazó anyagokat alkalmaznak nagyobb mértékben karbamid előállítására szolgáló berendezésekben. Javasoltak már erre a célra korrózióálló acélfajtákat is, amelyek összetétele a következő határokon belül mozog: 16—27% Cr, 0—7% Ni, 0-7% Mo, 0-16% Mn, 0-1,5% N, a fennmaradó részt vas, szén és szennyezések alkotják, mimellett a Mn + N vagy Ni + Mo vagy Ni + Mn + N tartalom olyan, hogy az anyag stabil, teljesen ausztenites szerkezetet mutat. Ilyen anyagok alkalmazása esetén is szükség van azonban arra, hogy a közegben kis mennyiségű oxigén legyen jelen. Egy más kisérletsor azt mutatta, hogy 25% Cr-t, 1—6% Ni-t és 1-3% Mo-t tartalmazó acélfajták is, amelyek ferrites-ausztenites szerkezettel rendelkeznek, alkalmazhatók karbamid előállítására szolgáló berendezésekben szerkezeti anyagokként. Valamennyi előbb említett anyag esetében követelmény, hogy egy teljesen ausztenites szerkezet vagy egy ferrites-ausztenites kettős-szerkezet kialakításához bizonyos mennyiségű ausztenitképző elem, így nikkel, nitrogén, legyen jelen. Ilyen szerkezetekre rendszerint kielégítő a fajlagos ütőmunka szobahőmérsékleten ahhoz, hogy az acél alkalmazható és mechanikusan megmunkálható legyen. Amennyiben ezek az ausztenitképző elemek nincsenek kielégítő mennyiségben jelen, akkor a szerkezet teljesen ferrites, amelynek az a következménye, hogy az anyag szobahőmérsékleten olyannyira merev, hogy a formázás majdnem kizárólag csak öntés útján lehetséges. Ilyen nikkelmentes anyagok azután gyakorlatilag nem is hegeszthetők. Nikkel azonban nagyon drága és ezenkívül úgynevezett stratégiai anyag, így a kínálat és ezzel a nikkeltartalmú ötvözetek ára is nagyon ingadozik. Az ellátásban stagnálás állhat be, miáltal ez az anyag vagy egyáltalán nem vagy csak nagy nehézségek árán szerezhető meg. További nehézség az, hogy a nikkel az ötvözetet a mindenkori közegben jelenlevő kénvegyületek iránt, amelyekkel szulfidokat alkot, fogékonnyá teszi. Oxigénnek a közeghez való adagolása az előzőekben leírt eljárásoknál kötelezően elő van írva, kivételt képeznek persze olyan eljárások, amelyeknél 25% Cr-t, 1-6% Ni-t és 1-3% Mo-t tartalmazó acélokat alkalmaznak. Ennél az eljárásnál ez a rendszabály tetszés szerinti, ennek ellenére azonban ajánlatos, mivel ez a korrózió látható csökkenésével jár. Az oxigén adagolása szokásosan azáltal történik, hogy a C02-kompresszor előtt vagy közbenső lépcsőjében bizonyos mennyiségű levegőt kevernek a széndioxidhoz. Ez a kompresszorteljesítmény megsokszorozását követeli meg. Az oxigénnek csupán csak egy része fordítódik a szerkezeti anyag passziválására. A megmaradó rész a levegő maradékával együtt, mint gáz a szintézis-oldatban, amely a szintézis-reaktorban keletkezik, található és ezek a közömbös alkotórészek végül az egyéb, a reakciókomponensekkel vitt közömbös alkotórészekkel, így hidrogénnel és nitrogénnel, együtt a reaktor fejrészében gyűlik össze, ahonnan folyamatosan elvezetésre kerül. Ezeknek a közömbös gázoknak a jelenléte csökkenti a hatásos reaktortérfogatot és így a reaktort nagyobbra kell építeni. Á mosókolonnának, amelyben az ammóniát és a széndioxidot visszanyerik, ugyancsak nagyobb kapacitással kell rendelkeznie ebben az esetben ahhoz az esethez képest, amikor nincs szükség levegő adagolására. Ezenkívül e gázelegy, amely főként nitrogént, hidrogént, oxigént, ammóniát és széndioxidot tartalmaz, mosásánál bizonyos rendszabályokat kell betartani robbanások elkerülése végett. Azt találtuk, hogy nikkelmentes, nagy krómtartalmú, teljesen ferrites acélok szerkezeti anyagként alkalmazhatók karbamid előállítására szolgáló berendezésekben, ha ezek szén és nitrogéntartalma csak nagyon csekély. Ni hiánya kizárttá teszi Ni-szulfidok képződését. Kénvegyületekkel szembeni érzékenysége ezáltal elhanyagolható. Ezek tökéletes ferrites szerkezete ellenére és a szokásos kereskedelmi minőségű krómacélokkal ellentétben, amelyek fajlagos ütőmunkája nagyon kicsi, ezek az acélok nagy fajlagos ütőmunkával rendelkeznek, amely mechanikai meg5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
