178091. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid előállítására
3 178091 4 tifikálással NH3-t tartalmazó gázfázisra és koncentrált ammóniumkarbamát oldatból álló folyadékfázisra választunk szét, melyet visszacirkuláltatunk a karbamid szintézisbe. Az első desztillációs lépést csökkentett nyomá- 5 son elhagyó karbamidoldatot egy még alacsonyabb nyomáson működő második desztillációs műveletbe visszük (itt a nyomás kb. 4 atmoszféra), így fejtermékként elválasztjuk az ammóniát, vizet és C02-t, mely a kondenzálást követően kis mennyiségű am-10 móniát tartalmazó ammóniumkarbonát oldatot eredményez, ez utóbbi oldatot — melyet a továbbiakban „ammóniás oldatának nevezünk — visszacirkuláltatjuk a kondenzáló-rektifikáló oszlopba, az oldott ammónia és karbonát visszanyerése céljából,15 melyeket együtt visszacirkuláltatunk a már korábban említett ammóniumkarbonát-oldattal a karbamid szintézisbe. Az irodalomból ismert fizikai-kémiai adatok is alátámasztják, hogy az abszorbert elhagyó gázban a20 C02 mennyisége függ a rendszer össz-nyomásától, a kapott karbamátoldat összetételétől, a gáz és folyadék-fázisokban jelenlevő karbamáthoz sztöchiometriailag szükséges értéken felüli NH3 feleslegtől, az abszorbeáló oldat koncentrációjától és a folya-25 dék, valamint a gáz-fázisok hőmérsékletétől. Akár a karbamid szintézisből kilépő ammónia abszorpciójával kapott fenti „ammóniás oldat”-ot alkalmazzuk az abszorbert elhagyó gázokban levő C02 elnyelésére szolgáló oldatként, akár a vizes 30 karbamid és NH3 tartalmú oldatot, a gázban a maradék C02 tartalom még mindig olyan magas lesz, hogy az ammónia visszanyerése kondenzálással, illetve hűtéssel nem lehetséges. Ezért szükségszerűen NH3 marad a gázban és mielőtt azt 35 abszorpcióval eltávolítanánk, egy következő lépésben a CO-t különítjük el. Ez az abszorpció elvégezhető a korábban leírt NH3 abszorpciós műveletben. Ugyanakkor az elpárologtatott ammónia vissza-40 vezetése szükségessé teszi további vízmennyiség felhasználását azon kívül, ami a szintézisből közvetlenül kijövő NH3 abszorpciójához szükséges. A végeredmény az, hogy az a vízmennyiség, amit betáplálunk először az NH3 abszorbeálására, 45 majd a C02 abszorbeálására, végül pedig a karbamáttal együtt a karbamid szintézishez, igen magas, annyira, hogy a karbamid szintézis reakciót az át nem alakult C02 és NH3 sztrippelését, illetve visszanyerését károsan befolyásolja, ez a káros ha- 50 tás abban áll, hogy csökken a karbamátnak karbamiddá történő konverziója, nő a karbamid hidrolízise a sztrippelés során és az azt követő karbamidoldat desztillációs műveletben, nő a gázfogyasztás, a hűtővíz mennyisége és a felhasznált energia, nő a 55 berendezés költsége stb. Azt találtuk — és ez a találmány lényege —, hogy lehetséges az abszorpciós műveletet elhagyó gáz C02 és NH3 tartalmával kapcsolatos hátrányok kiküszöbölése, ha egy első műveletként a karbami- 60 dós oldat alacsony nyomású desztillációjakor kapott karbamátoldatot és a második műveletben a karbamídoldat legalacsonyabb nyomáson végzett desztillációja során nyert „ammóniás oldatot” alkalmazzuk a C02 abszorbeálásához, és ezáltal je- 65 lentős előnyökhöz jutunk mind a karbamid hozam, mind pedig az üzemi költségek tekintetében. A találmány szerinti eljárás abban áll, hogy a karbamidoldat desztillálása, majd ezt követő rektifikálása révén kapott tömény ammóniamkarbonát-oldatot nem közvetlenül a reaktorba vezetjük, hanem a primer C02 abszorberbe visszük, az „ammóniás oldat”-ot pedig nagy nyomáson egy szekunder, közvetlenül a primer C02 abszorber alatt elhelyezett abszorberbe vezetjük, miközben a szekunder abszorberben a primer abszorbert elhagyó teljes NH3 és C02 mennyiség abszorbeálódik az „ammóniás oldat”-ban, majd az „ammóniás oldat”-ot a C02 és NH3 abszorpcióját követően a kondenzáló rektifikáló oszlop aljába vezetjük, ahonnan a tömény ammóniumkarbonátot elválasztjuk. A találmány szerinti eljárás előnyei a következők: A koncentrált ammóniumkarbonát-oldat betáplálása révén a primer C02 abszorberbe a karbamid szintézisbe bevezetett karbamátoldat hígabb lesz és így sokkal kevesebb a reaktorba történő szállítás során a szilárd ammóniumkarbamát esetleges kiválásával kapcsolatos technológiai probléma. Ezenkívül a primer C02 abszorberbe betáplált tömény karbonátoldat segítségével jelentősen növelhető a C02 abszorpciója. Másrészt az abszorberbe tömény karbonátoldat bevezetése lehetővé teszi, hogy az abszorbeáló ammóniás oldatot nagyobb mennyiségben tápláljuk be ugyanazon abszorber tetején, ami viszont a C02 tartalom további csökkenését eredményezi. A primer C02 abszorber alatt elhelyezett szekunder abszorberba való „ammóniás oldat” betáplálás lehetővé teszi, hogy a primer abszorbert elhagyó gázból a C02-t teljesen eltávolítsuk, valamint, hogy az ugyanazon primer abszorbert elhagyó teljes NH3 felesleget is eltávolítsuk, miután az NH3 mentes gázok a CO eltávolító műveletbe kerülnek. Ily módon elkerülhető további vízmennyiség felhasználása az NH3 eltávolítására. Az abszorbens vízmennyiségének csökkentése lehetővé teszi a karbamid kitermelés növelését, vagy amennyiben ugyan olyan marad a kitermelés, az üzemi berendezések költségének csökkentését, mivel a műveletek alacsonyabb hőmérsékleten, illetve nyomáson végezhetők mind a C02 abszorpciójánál, mind a karbamátnak karbamiddá történő átalakításánál. Az „ammóniás oldatot” az NH3 és C02 abszorpcióját követően a kondenzációs — rektifikációs műveletbe vezetjük az első alacsony-nyomású desztillációs műveletből kilépő gázok elválasztására, ezek kondenzálnak és ezt a kondenzációs hőt használjuk fel az NH3 elpárologtatására, melyet azután folyadék formájában nyerünk vissza és így az a gyártási folyamatban ismét felhasználható. A hagyományos eljárásokban a kondenzálás-rektifikálást reflux alkalmazásával végezték, refluxként a fejtermékként elválasztott ammóniát alkalmazva, a desztillációból kijövő gázok kondenzálási hőjének felhasználásával. A folyékony ammóniát elpárologtatták, majd ismét kondenzálták és a fent leírt módon újra 2
