176432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid előállítására ammóniából és széndioxidból
5 176432 6 felső végéig és ezután az afölött levő térben a még jelen levő gáz alakú'alkotórészek a szintézisoldattól elválnak. A szintézisoldat a 2 csövekbe a fel nem tüntetett eloszlatok útján jut, amelyek elősegítik azt, hogy az oldat vékony réteg alakjában a csövek belső falán lefelé folyik. A szintézisoldat emellett a gáz alakú széndioxiddal, amely kigőzölőgázként szolgál és a 8 vezetéken keresztül érkezik, miután a nyomását a 9 kompresszorban a kívánt értékre növeltük, ellenáramban folyik. Ezalatt a kigőzölő folyamat alatt a karbamiddá át nem alakult karbarnát ammóniává és széndioxiddá bomlik. Az ehhez szükséges hőt kizárólag a 4 köpenytérben levő gáz-folyadékelegy szolgáltatja. Ehhez a karbamátképződési hőnek az a része áll rendelkezésre, amely karbamátnak karbamiddá való átalakulásánál fel nem használódott. A reakciózóna térfogata, amint már említettük, viszonylag kicsi lehet, ennek következtében az a tér is, amely a hőcserélő felületek elhelyezésére rendelkezésre áll, ugyancsak kicsire van méretezve. Ezenkívül a 6 és 7 vezetékeken át folyó termékáramok által szállított hőmennyiségen kívül semmiféle pótlólagos hőt nem vezetünk be kívülről és csak a 4 köpenytérben jelenlevő hőfelesleget használjuk fel. Ilyen okokból arra van szükség, hogy a 2 csövek falán a hőátmenet optimális legyen. Ezt azzal érjük el, hogy a 2 kigőzölőcsövek feletti térben elkülönített gázelegy egy részét, amely át nem alakult ammóniából, széndioxidból, vízből és közömbös anyagokból áll, a 24 és 25 vezetékeken, a 27 gőzsugárfecskendőn és a 6 vezetéken keresztül a 4 köpenytérben alul bevisszük a reakciótérbe. Ennek a gázelegynek a segítségével a 2 csövek falán a gáz folyadékelegy hatásos hőátmenetét érjük el. Azért, hogy — tekintettel az optimális hőátmenetre - állandóan elegendő gázelegy mennyiség álljon rendelkezésre, a reakcióelegy tartózkodási idejét a 4 köpenytérben úgy választjuk meg, hogy ne az összes 6 vezetéken keresztül bevitt széndioxid alakuljon át karbamáttá, hanem ennek egy része, úgyszintén az át nem alakult ammónia is, gázállapotban a 2 csövek feletti térbe lép be. Ezt a széndioxid- és ammónia-mennyiséget ezután ugyancsak részben a 4 köpenytér reakciózónájába vezetjük. A 27 gőzsugárfecskendő adott esetben széndioxiddal vagy visszakeringtetett karbamát-oldattal tartható üzemben. A gőzsugárfecskendő helyett a gázelegy körfolyamatban tartásához magától értetődően egy forgókompresszor is használható. A visszakeringtetendő gázmennyiségnek befolyása van a hőátvitelre és az A reaktor-kigőzölő-kombináció hőegyensúlyára, az átalakulás fokára a reakciózónában és a kigőzölő folyamat hatásosságára. Erre való tekintettel kívánatos, hogy azt a gázelegymennyiséget, amely a 25 vezetéken keresztül a reakciózónába visszavezetésre kerül, a kigőzölő folyamat után all vezeték útján elvezetett szintézisoldat hőmérsékletének vagy összetételének a függvényében szabályozzuk. A gázelegynek az A reaktor-kigőzölő-egység 4 köpenyterébe vissza nem vezetett része, amely a reaktor-kigőzölő-egység felül levő teréből lép ki, a 26 vezetéken keresztül a 30 mosókolonnába megy, ahol a gáz alakú közömbös anyagok a rendszerből kiválnak. Ebben a kolonnában a gázelegyben levő ammónia- és széndioxid-mennyiségeket híg karbamát-oldatban elnyeletve töményebb karbamát-oldat keletkezése közben visszanyerjük, amely a 7 vezeték útján a reaktor-kigőzölő-kombináció 4 köpenyterébe alul lép be. A 30 mosókolonnát olyan magasra állítjuk, hogy a keletkező oldat a hidrosztatikus nyomás hatására a 4 köpenytérbe folyik. Ebben az esetben feleslegessé válik egy karbamátszivattyú beállítása, amely erózió és korrózió következtében nagy karbantartási költségeket igényel. A 30 mosókolonnában a gázelegy nem abszorbeálódott és kondenzált része, amely lényegében közömbös komponensekből áll, a 35 nyomáscsökkentő szeleppel rendelkező 34 vezetéken keresztül távozik. A 30 mosókolonnában rendelkezésre álló abszorpciós hőt, legalább részben, a 33 hűtőelemek útján, amelyeken hűtővíz vagy valamely melegítendő és még tovább feldolgozandó folyadék áramlik, elvezetjük. Ez a hőmennyiség azonban kisnyomású gőz előállítására is használható, amely máshol felhasználható. Azért, hogy a hőmérséklet a 30 mosókolonnában a lehető legnagyobb legyen, a karbamidszintézishez szükséges ammónia egy része a 36 vezeték útján folyékony állapotban az oszlophoz mehet. Az elvezetendő hőmennyiség nagyságát a hűtőelemeken át folyó hűtőanyagmennyiség szabályozása útján határozhatjuk meg. Ily módon a hőmérséklet is beállítható a 4 köpenytérben, mert az abszorpciós hő 33 hűtőelemek által el nem vezetett részét a 7 vezetéken keresztül a 4 köpenytérbe folyó karbamát-oldattal szállítjuk. Ez újabb lehetőséget kínál a hőátadás szabályozására a reaktor-kigőzölő-kombinációban, éspedig a kigőzölendő szintézisoldat hőmérsékletének vagy összetételének a függvényében. Lehetőség van arra is, hogy a hőmérsékletet a köpenytérben a 6 vezeték útján bevezetett friss ammónia-mennyiség hőmérsékletének a szabályozásával állítsuk be. A szabályozási tartomány a szóbanforgó esetben azonban korlátozott, mivel nagy ingadozások az ammónia-hőmérsékletben a 27 gőzsugárfecskendő működését befolyásolnák. Itt azonban bizonyos korrektúrára van lehetőség oly módon, hogy az ammónia egy szabályozható részét a 27 gőzsugárfecskendő megkerülésével közvetlenül a reakciózónába vezetjük A kigőzölt szintézisoldat, amely még kis mennyiségű karbamátot és oldott ammóniát tartalmaz az A reaktor kigőzölő-kombinációból a 11 vezeték útján kerül elvezetésre és a 12 redukálószelepben a nyomást 2-5 atmoszférára csökkentjük. A kisebb nyomású oldat felül lép be a B kisnyomású lépcső 13 rektifikáló kolonnájába. Az expandáltatásnál felszabaduló, ammóniából, széndioxidból és vízből álló gázelegyet a kisnyomású lépcsőben távolabb leválasztott gázzal együtt a 20 vezeték útján elvezetjük. A visszamaradó karbamid-oldat a 16 vezetéken keresztül a 14 melegítőbe lép be, ahol a még jelenlevő karbamát elbomlik. Az itt keletkező gázelegyet a 15 gáz-folyadék-elkülönítőben a folyadéktól elválasztjuk és a 18 vezetéken keresztül alul a 13 rektifikáló kolonnába visszük, ahol ez a még rektifikálandó oldattal ellenáramban felfelé száll. A gáz-folyadékelválasztó-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
