171341. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid előállítására
7 171341 8 karbamát kristályosodási hőmérsékleténél magasabb hőmérséklet fenntartása céljából. A nedves szintézis-gázok szárításához a karbamidszakaszba visszavezetendő NH3 egy részét használjuk fel, így megtakarítjuk az ammónia-elválasztáshoz szükséges energiát és kiküszöböljük a tápszivattyú használatát. A karbamid-ciklussal szemben azt a követelményt támasztjuk, hogy kizárjuk bizonyos hátrányos jelenségek fellépését; ilyen például a reaktorban a karbamát képződési hőjének hiánya és nagyobb mennyiségű víz bevezetésének a szükségessége. A karbamát-képződési hő hiányában a reaktor hőegyensúlyát külső hőforrás segítségével kell fenntartani. Ez legkényelmesebben úgy valósítható meg, hogy a karbamát-bontóból távozó gőzöket közvetlenül bevezetjük a reaktorba; ilyen módon kiküszöböljük úgy a reagensek előmelegítési műveletét, mint a karbamát-kondenzáció fázisát és ezzel nagy mértékben leegyszerűsítjük a karbamid-szintézis útját, amely csak a reaktorra és a karbamátbontóra korlátozódik. A karbamid-reaktorban uralkodó hőmérséklet szükség esetén változtatható olyan módon, hogy változtatjuk a reaktorba visszakeringtetett karbamát-bomlási gázok mennyiségét. Az ammóniaoldat, majd a friss karbamátoldat előállítása céljából a folyamat karbamid-ciklusába adagolt víz — azonos NH3 /C0 2 arány és hőmérséklet mellett — a reaktorhozam csökkenését vonja maga után. Ez azonban nem fordul elő akkor, ha a találmány szerinti eljárásnak megfelelően a reaktorban levő nagyobb menynyiségű víz káros hatását az ammónia-felesleg fokozásával ellensúlyozzuk, a rendszer nyomásának lényeges növelése nélkül. A találmány szerinti eljáráshoz hasonló, előnyösen izobár ciklusban nagy ammónia-cirkuláció valósítható meg zárt körfolyamatban a karbamát-bohtó és a reaktor között, kis hőmennyiség adagolása mellett, mivel az ammóniaoldat körülményei nagyon közel állnak a kritikus körülményekhez. Az ilyen körülmények magas — 2: 1—12: 1 (előnyösen 4: 1—8 : 1) — NH3 /C0 2 arány fenntartását engedik meg a reaktorban és ezzel együtt magas kitermelést, valamint a hőközlés csökkentését. A fentiekből nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti egyesített ammónia-karbamid előállítási eljárás gyakorlatilag mindazokat az előnyöket nyújtja, amelyek két eljárás egyesítéséből adódhatnak. Az előnyök közé tartozik a karbamid előállítási költségének lényeges csökkenése is. A következőkben példaképpen a találmány szerinti eljárás egy lehetséges kivitelét mutatjuk be, arra az általános esetre vonatkozóan, amelynél a kezelt gázok az ammónia-szintézisből jövő nyers gázok. Hivatkozással a mellékelt rajzra, a nyers szintézisgázt, amely még tartalmazza a karbamid előállításához szükséges összes szén-dioxidot, az 1 vezetéken keresztül a 2 hőcserélő alsó részébe vezetjük be. E készülék lényegében film-hőcserélő, ahol a csövek belsejében áramló gáz érintkezésbe kerül az ammóniaoldat-filmmel és eközben karbamát képződik. A reakcióhő elvezetése és hasznosítása céljából például a csövek körül a melegvíztároló tápvizét keringtetjük; ez a víz a 32 helyen lép be és a 33 helyen távozik. A képződött igen tömény karbamátoldatot a 23 vezetéken át a 35 karbamidreaktorba tápláljuk be. A szén-dioxidot már csak nyomokban tartalmazó, ammóniával telített gázt (a gáz az ammóniával való érintkezés következtében ammóniával telítődik) a 3 vezetéken át a 4 hűtőbe visszük, ahol az NH3 egy része lecsapódik és a 27 vezetéken át visszajut a 2 hőcserélőbe. Ezután a gázban még jelenlevő CO- és C02-nyomok el-5 távolítása céljából — melyek az ammónia-szintézis katalizátorai számára mérgek — a lehűtött gázt ismert módon metánosítjuk: az 5 vezetéken át már metánosított gázzal fűtött előmelegítőbe visszük, innen további előmelegítés céljából a 7 hőcserélőbe vezetjük, majd a 8 10 reaktorba, ahol a metánosítás végbemegy. A metánosított gázt, miután hőjét a 6 előmelegítőben hasznosítottuk, a 9 hűtőben lehűtjük és a 12 film-abszorberbe vezetjük; ugyanide tápláljuk be a 20 szintézisreaktorból jövő és a 22 hűtőben lehűtött gázt is. A 12 film-elnyele-15 tőben a gázban levő ammóniát a csövekben lefelé folyó és a 28 vezetéken bejuttatott víz- vagy híg ammóniaoldatfilmmel nyeletjük el. A reakcióhőt a vezetékekben folyó, a 30 helyen belépő és a 31 helyen kimenő hűtővízzel vezetjük el. Az ammóniamentes gázt a 13 vezetéken át a 20 14 hűtőkészülékbe visszük, ahol híg ammóniaoldat kondenzálódása megy végbe, melyet a 49 és 50 csövön át a 47 vezetékhez továbbítunk; a gázt tovább hűtjük és a 15 Venturi-csőben a 24 vezetéken át betáplált cseppfolyós NH3 segítségével szárítjuk. Az összes jelenlevő vizet el-25 távolítjuk ammóniával és tömény ammóniaoldat alakjában a 25 vezetéken át kibocsátjuk a 16 szeparátorból. A tömény ammóniaoldatot az 50 csövön át a 47 vezetékbe továbbítjuk. A száraz gázt, miután hőkapacitását a 14 hűtőkészülékben hasznosítottuk, a 17 vezetéken át a 18 30 keringtető kompresszorba és innen a 19 vezetéken keresztül a 20 szintézis-reaktorba vezetjük. A 12 ammóniaabszorber felső részéből a 29 vezetéken át eltávolítjuk az ammónia-szintézisgázok egy részét (mint említettük, a közömbös gázok feldúsulásának a kiküszöbölése cél-35 jából). A 2 hőcserélőből jövő tömény karbamátoldatot elegyítjük a 48 vezetéken át visszakeringtetett ammónium-karbonát-oldattal és az elegyet a 34 vezetéken át a 35 reaktor alsó részébe tápláljuk be. 40 E reaktor aljába a berendezés más szakaszaiból a 43 vezetéken át visszakeringtetett ammóniát is bevezetjük. Ez az NH3 két áramra oszlik: az egyik a 24 vezetéken át a 15 Venturi-csőbe jut, a másik a 42 vezetéken keresztül a 41 hőcserélőbe jutva elpárolog. Az elpárolgott NH3 45 egy részét a 39 csövön át a 38 karbamát-bontóba továbbítjuk, ahol az ammónia kihajtóként szolgál, másik részét pedig a 40 vezetéken át a 35 reaktor alsó részébe vezetjük. A 35 reaktor felső részéből a 36 vezetéken át kibocsát-50 juk a közömbös gázokat és a 37 vezetéken át karbamidot, vizet, karbamátot és nagy feleslegben ammóniát tartalmazó oldat lép ki. Ezt az oldatot a 38 karbamát-bontó felső részébe vezetjük be, ahol a csövekben folyva ellenáramban találkozik a 39 vezetéken át belépő ammó-55 niagőzökkel. A 38 karbamát-bontó köpenyébe alkalmas hűtőközeget vezetünk be, amely a 45 helyen lép be és a 46 helyen távozik; ilyen módon részben az ammóniagőzök kihajtó hatásának, részben a reaktorból jövő közölt hőnek köszönhetően a karbamát legnagyobb 60 része elbomlik, és a bomlástermékeket NH3 -t és C0 2 -ot tartalmazó gázfázisban, nagymennyiségű ammóniagőzzel együtt kinyerjük. Az ammóniaárammal szállított karbamát-bomlástermékeket a 44 vezetéken át a 35 reaktor alsó részébe vezetjük be; a vizes karbamidoldatot 65 — amely egyensúlyban van a benne oldott ammóniával 4
