180880. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid előállítására
3 180880 4 ra tekintettel, és az alkalmazható sztrippelő ágensek körének korlátozott volta miatt. A találmány célja a fentiekben ismertetett hátrányok kiküszöbölése. A találmány tárgya tehát eljárás karbamid előállítására ammónia és szén-dioxid 170 “C és 205 °C közötti hőmérsékleten és 100—250 kg/cm* nyomáson 2,5-nél nagyobb, előnyösen 4—7 értékű NH3:C02 mólaránnyal végrehajtott reagáltatásával, majd a vizet, ammóniát, karbamidot és ammónium-karbamátot tartalmazó nyers terméknek a reakciónyomással azonos nyomáson végzett sztrippelésével, ahol a sztrippelést két műveletben hajtjuk végre, éspedig az első sztrippelési műveletben hőcsere útján az ammónium-karbamátot elbontjuk, továbbá a bomlástermékként kapott ammóniát és szén-dioxidot az ammóniafölösleg egyik részével együtt eltávolítjuk, míg a második sztrippelési műveletben közömbös gázt injektálunk. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy (i) az első sztrippelési műveletben eltávolított bomlástermékeket az ammóniafölösleg egy részével együtt közvetlenül, gázállapotban visszavezetjük a reakciózónába, (n) a második sztrippelési műveletből származó, az ammóniafölösleg másik részét is tartalmazó gázelegyet hőcsere és sztrippelő ágensként szén-dioxid egyidejű injektálása útján különítjük el, majd kondenzáljuk és a fölös gázok lefúvatás útján való eltávolítása után folyékony halmazállapotban a reakciózónába visszavezetjük, (iii) a reagáltatáshoz összesen szükséges ammónia 20—80 térfogat%-át, előnyösen40—60 térfogat%-át 180—200 °C-ra előmelegítjük és az előmelegítés után injektáljuk az első sztrippelési műveletben, és (iv) adott esetben a karbamid előállítását két különböző, egymás után következő és egymás fölött elhelyezkedő reakciózónában hajtjuk végre úgy, hogy a második reakciózóna fölött elhelyezkedő első reakciózónába vezetjük az (i) és (ii) lépésben kapott anyagáramokat és itt a karbamát legnagyobb részét karbamiddá dehidratáljuk, majd a második reakciózónában — az első reakciózónáéval azonos vagy annál nagyobb NH3 : C02 mólarány tartása mellett — a dehidratálódást teljessé tesszük. A találmány szerinti eljárás egyik előnyös foganatosítási módja értelmében a szintézishez összesen szükséges széndioxid 50—90 térfogat%-nyi részét használjuk a második sztrippelési műveletben, míg a szén-dioxid maradékát közvetlenül tápláljuk be a reakciózónába. A találmány szerinti eljárás egyik további előnyös foganatosítási módja értelmében az első sztrippelési műveletet ejtőfilmes sztrippelőben hajtjuk végre. Ha a találmány szerinti eljárás értelmében a karbamid előállítását két különböző reakciózónában végezzük, akkor az első reakciózónában az NH3 : C02 mólarányt előnyösen 4:1 és 7:1 értékek közé, míg a második reakciózónában ugyanezt a mólarányt előnyösen 5:1 és 8:1 értékek közé állítjuk be. Ugyanakkor előnyösen úgy járunk el, hogy az első sztrippelési műveletből az ammónia fölöslegét az első reakciózónába vezetjük olyan arányban, hogy a második zónában az NH3 : C02 mólarány 5:1 és 8:1 értékek közé álljon be. Méginkább előnyös, ha a második reakciózónába betáplált ammónia hőmérséklete magasabb, mint az első zónába betáplálté. Bár a technika állása szerint alkalmaztak magasabb NH3 : C02 arányokat és ezek esetén a hozamok jobbak voltak, a termékként kapott karbamid-oldat azonban igen nagy mennyiségben tartalmazott visszamaradt ammóniát, ami az izobár ciklust követően alkalmazott berendezések számának és térfogatának nem kívánt növekedéséhez vezetett. A jelen találmány két, eddig egymásnak ellentmondó követelményt egyszerre elégít ki, vagyis egyrészt lehetővé teszi visszamaradt reaktánsoktól gyakorlatilag mentes karbamidoldatok előállítását, másrészt lehetővé teszi viszonylag magas NH3 : C02 arányok alkalmazását magas hozamok és alacsony hőfelhasználás biztosítása céljából. A találmány szerinti eljárás további előnye az, hogy igen könnyen ellenőrizhetők azok a gyakori termikus zavarok, amelyek időnkénti vagy oszcilláló jellegűek és a 68/8472 számú publikált holland szabadalmi bejelentésben kerültek ismertetésre. Az első és a második sztrippelési műveletnél kapott gázáramok megfelelő adagolásával, illetve tagolásával ugyanakkor olyan optimális hőprofilt érhetünk el, amely az említett időnkénti zavarokat, illetve ingadozásokat stabilizálja. Ha a szintézist két különböző (egymás fölött elhelyezkedő) reakciózónában hajtjuk végre, akkor az alsó reakciózónába táplált előhevített ammónia az NH3 : C02 arányt ugyanebben a zónában a felső zónáénál magasabb értékre növeli. Az NH3 : C02 aránynak a növekedése viszont növeli az ammónium-karbamát dehidratálódásának a mértékét az ammónia dehidratáló hatására való tekintettel. Az ammónia ugyanis reakcióba lép a dehidratálási reakcióban felszabaduló vízzel és kevéssé disszociáló ammónium-hidroxidot (NH4OH) képez, ami elősegíti a szintézis befejeződését. Általában az NH3 : C02 arány növekedésének néhány negatív aspektusa is van, így például magasabb nyomásokon és alacsonyabb hőmérsékleteken szükséges dolgozni (ez a nagyobb ammónia-fölösleggel függ össze), továbbá e nagyobb ammónia-fölösleg eltávolításához és visszavezetéséhez nagyobb hőmennyiséget szükséges felhasználni. E hátrányok kiküszöbölése céljából nem célszerű az 5:1 értékű optimális NH3 : C02 arányt túllépni. Miként azonban korábban már említettük, ezt az arányt akár még 7:1 értékig növelhetjük, feltéve, hogy ezt a növelést a két reakciózóna közül a második, alul levő zónában hajtjuk végre. Az alulsó reakciózónában az ammónia parciális nyomása a folyadékfázis fölött nagyobb lehet, mint a felülső reakciózónában, mégpedig az inert gázok parciális nyomása és a fölöttük lévő folyadékoszlop nyomása összegével közel azonos értékkel. Ez teszi lehetővé az NH3 : C02 mólarány 7:1 vagy akár ennél nagyobb értékre való növelését, miáltal viszont az ammónium-karbamát átalakulásának a foka 80%-ot vagy akár még magasabb értéket is elérhet. Természetesen a nagyobb, a folyadékfázisban oldhatóvá tett ammónia-fölösleget a két sztrippelési lépés közül az elsőben vissza kell nyerni és a felülső reakciózónába vissza kell táplálni. Az NH3 : C02 mólarányra közepes értéket, azaz mintegy 5:1 és mintegy 8:1 közé eső értéket akkor kapunk, ha az előmelegített ammónia egy részét a fölülső reakciózónába és egy másik részét az alulsó reakciózónába vezetjük. A találmány szerinti eljárás jobb megvilágítását szolgálják az 1—4. ábrák. Az 1. ábrán a találmány szerinti eljárás, illetve berendezés sematikus ábrázolása látható. A 2. ábrán az 1. ábra szerinti eljárás, illetve berendezés egy módositott változata látható, ahol a reakciózónát két egymás fölött elhelyezkedő zónára osztottuk. A 3. ábrán egy c%an kiviteli változatot mutatunk be, ahol az első sztrippelő zónában gyakran célszerűnek tartott ammónia-bevezetést végzünk. A 4. ábrán a 2. ábra szerinti megvalósítási mód egy olyan változata látható, ahol az első sztrippelő zónába ammóniát vezetünk be. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
