175487. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a karbamid előállításánál keletkező szintézisoldat megbontására
3 175487 4 kezzék, így nagyobb lehetőség nyílik a felszabaduló hő értékesítésére és egyidejűleg lehetőleg kis víztartalmú ammónium-karbamátot lehet visszavezetni a szintéziszónába, ami — tekintettel arra, hogy a víz az átalakulást hátrányosan befolyásolja - nagyon kívánatos. Emiatt a kondenzálást a karbamidszintézisnek megfelelő nyomáson végzik. A sztrippelőzónából távozó gázelegy — ami ammónián és szén-dioxidon kívül még vizet tartalmaz — komprimálásánál bizonyos óvóintézkedéseket kell tenni, annak elkerülésére, hogy a kompresszorban és a vezetékekben folyékony vagy szilárd fázisok keletkezzenek. Ezen kívül a kompresszor működtetéséhez igen sok energiára van szükség. Ezért a gyakorlatban a sztrippelést ugyanazon a nyomáson végzik, mint amelyen a kondenzálás és a szintézis végbemegy. Ezt a nyomást lényegében az a legmagasabb hőmérsékletszint szabja meg, amelyen a sztrippeléshez szükséges hő még bevezethető, anélkül, hogy a keletkezett karbamid hidrolizálna és biuret képződne. Annak érdekében, hogy a hidrolízist és a biuret képződését elkerüljék a sztrippelőzónában, szükséges továbbá, hogy a karbamidszintézis-oldat lehetőleg rövid ideig tartózkodjon a sztrippelőzónában. Ezt úgy érik el, hogy az oldatot gyorsan áramló film alakjában vezetik olyan fal mentén, amelyen keresztül a szükséges hőmennyiség is odavezethető. Erre a célra a gyakorlatban függőleges csöves hőcserélőt használnak, amelynek a palástoldalán fűtőközeg áramlik, miközben a karbamidszintézis-oldat a csövek belső oldalán a felszálló sztrippelőgázzal ellenáramban lefelé folyik. Annak érdekében, hogy a karbamidszintézis-oldat túl erős helyi felmelegedését — és ennek következtében a hidrolízist és a biuret képződését — elkerüljék, az oldatnak a csövek falain egyenletesen kell végigfolyni. Erre való tekintettel a folyadéknak a csöveken való eloszlásával szemben igen nagyok a követelmények és ezért pontosan méretezett eloszlatószerkezeteket kell alkalmazni (lásd például a 6 804 152 és 7 105 199 számú holland szabadalmi bejelentések), továbbá arról is kell gondoskodni, hogy a sztrippelőgázt egyenletesen oszlassák el a csöveken, amit a csövek gázelszívó nyílásainak azonos mértékű kialakításával érnek el. Azt tapasztaltuk, hogy a karbamidszintézis-oldatban levő ammónium-karbamát nagy nyomáson elbontható és az ennek során keletkező gázelegy az oldatból kiűzhető, anélkül, hogy erre a célra kívülről kellene hőt bevezetni. Felismertük ugyanis, hogy a bevezetett szén-dioxid mennyiségére, mint bázisra számított egyensúlyi átalakulás 190 °C feletti hőmérsékleten is tovább folytatódik és a karbamidszintézis-oldat entalpiája nagyobb hőmérsékleteken elegendő ahhoz, hogy a jelenlevő ammónium-karbamát legnagyobb részének az elbontásához szükséges hőszükségletet fedezze a sztrippelő kezelésnél. A találmány tárgya tehát eljárás a karbamid előállításánál keletkező szintézis-oldat megbontására a keletkező oldat ammóniából, szén-dioxidból vagy ammónia-szintézisgázból álló sztrippelő anyaggal végzett ellenáramú sztrippelésével és a sztrippelésnél keletkező gázelegynek kondenzációs zónába való vezetésével, a találmány szerinti eljárást az jellemzi* hogy a karbamidszintézis-oldatot 205-245 °C kezdeti hőmérsékleten és gyakorlatilag adiabatikus körülmények között érintkeztetjük a sztrippelő anyaggal. A „gyakorlatilag adiabatikus körülmények” kifejezés alatt azt értjük, hogy a sztrippelést - az ismert megoldásokkal ellentétben - külső hőközlés nélkül végezzük. Azonban a sztrippelő lerendezés optimális szigetelése esetén sem kerülhető el csekély mennyiségű hőnek a falon keresztül való elvezetése, így a gyakorlatban teljesen adiabatikus körülmények nem biztosíthatók. A sztrippelésnél a találmány szerinti eljárás során is lehetőleg nagy folyadékfelületet érintkeztetünk a sztrippelőgázzal, azért, hogy az anyagszállítás a folyadékfázisból a gázfázisba lehetőleg gyorsan és tökéletesen menjen végbe. Ezért előnyös, ha a találmány szerinti eljárás során a karbamidszintézis-oldatot finom cseppek alakjában juttatjuk a felfelé áramló gázba. A találmány szerinti eljárás előnyös megvalósítási módja szerint a karbamidszintézis-oldatot vékony film alakjában több függőleges vagy ferde felület mentén vezetjük. A karbamidszintézis-zónában az ammónium-karbamátnak karbamiddá történő endoterm átalakításához szükséges hőt úgy biztosítjuk, hogy - ismert módon — a sztrippelésnél képződött gázelegy legalább egy részét a szintézis-zónában kondenzáljuk és így az ammónium-karbamát képződésénél keletkező hőt közvetlenül értékesítjük. Erre a célra a sztrippelésnél keletkező gázelegy 25—60%-át elkülönített kondenzációs zónában kondenzáljuk, ezután pedig az így kapott gáz-folyadék-elegyet a szintézis-zónába vezetjük. A találmány szerinti eljárás az ismert eljárásokkal szemben — amelyeknél a szintézisoldatot szintén sztrippelik — több előnnyel rendelkezik. A szintézis-zónában uralkodó nagyobb nyomás és hőmérséklet következtében az ammónium-karbamát karbamiddá való átalakulása nagyobb sebességgel megy végbe, így viszonylag rövidebb idő alatt nagyobb átalakulás érhető el. A fajlagos reaktortérfogat - vagyis az egy tonna karbamid előállításához szükséges reaktorűrtartalom — kisebb lehet. A kondenzáció nagyobb nyomáson megy végbe, így a hő magasabb hőmérsékletszinten kapható. A karbamidszintézis-zónában való nagyobb átalakulási fok következtében kevesebb ammónium-karbamátot kell elbontani és kevesebb gázt kell kiűzni, ennélfogva a sztrippelő kisebbre méretezhető. Nagyságát többé már nem a hőátadással összefüggő, hanem az anyagáthaladás által megszabott tényezők határozzák meg. A sztrippelő felépítése egyszerűsíthető, mert folyadék- és gázelosztószerkezetekkel rendelkező hőcserélő csövek helyett kevésbé bonyolult szerkezetek alkalmazhatók a folyadékáram vezetésére. Sőt, elvben ezen szerkezetek nélkül is dolgozhatunk. Mivel a különböző edények kisebb fajlagos térfogatúak, a szállítási lehetőségek által meghatározott, azonos maximális méretek esetén nagyobb termelési egységek építhetők, mint eddig. A találmányt a csatolt rajzon ábrázolt vázlaton közelebbről is bemutatjuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55 2
