199405. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid-oldat betöményítésére
HU 199405 B A találmány tárgya: eljárás karbamid-oldat betöményítésére. A találmány szerinti eljárás ammóniából és szén-dioxidból előállított karbamid-oldat betöményítésére vonatkozik. Ismeretes, hogy ha ammóniát és szén-dioxidot megfelelő nyomáson (például 125—130 atm) és megfelelő hőmérsékleten (például 170—250°C) bevezetünk egy szintézis zónába, akkor az (1) reakciósémának megfelelő először ammónium-karbamát képződik; 2NH3 + C02—N2N-CO-ONH4 ( 1 ) Ezután az ammónium-karbamátból a karbamidot a (2) reakciósémának megfelelően dehidratálással állítjuk elő: H2N-CO-ONH4 —*H2N-CO-NH2 + H20 (2) A karbamiddá történő konverzió (átalakulás) mértéke egyebek között a hőmérséklettől és az ammónia felesleg mértékétől függ. Az eljárással kapott reakciótermék oldat, amely lényegében karbamidot, vizet, ammónium-karbamátot és feleslegben maradt ammóniát tartalmaz. Az ammónium-karbamátot és az ammóniát el kell távolítani az oldatból és a legtöbb esetben vissza kell vezetni a szintézis-zónába. A szintézis-zóna különálló zónákat tartalmazhat a karbamát és a karbamid előállítására, de ezek a zónák elhelyezhetők egy készülékben is. Elterjedten alkalmazott karbamid előállítási eljárást ismertet az European Chemical News közleménye (Urea Supplement of 17th January 1969. p. 17—20.). Ebben az eljárásban a szintézis-zónában előállított karbamidszintézis-oldatot a szintézisnyomáson kifúvatják oly módon, hogy az oldatot ellenáramban vezetett szén-dioxid-gázzal hozzák érintkezésbe, miközben melegítik, így az oldatban lévő karbamát nagy része ammóniára és szén-dioxidra bomlik, ezeket a gáz formájú bomlástermékeket kis mennyiségű vízgőzzel valamint a kifúvatáshoz használt széndioxiddal együtt eltávolítják. A közlemény szerint használt szén-dioxidon kívül a kifúvatást ammónia gázzal, inert gázzal, vagy legalább, a fenti két gázt tartalmazó gázkeverékkel is elvégezhetjük. A kifúvatáshoz szükséges hő a nagynyomású (15—25 bar) gőz kondenzációjából származik, mely kondenzáció a kifúvatáshoz használt függőleges hőcserélő csöveinek külső falán megy végbe. A kifúvatási folyamat során nyert gázkeverék nagyrészben az első kondenzációs zónában kondenzálódik és vizes oldatban abszorbeálódik, mely oldat a karbamid tartalmú oldat további kezeléséből származik; az eljárás során képződött vizes karbamát oldatot és a nem kondenzált gázkeveréket a karbamid képzése céljából a szintéziszónába vezetik be. A karbamátnak karbamiddá történő átalakulásához szükséges hőt itt a gázkeverék további kondenzációja biztosítja. A kifúvatott karbamidszintézis-oldatot ezután alacsony nyomásértékre, például (2— 6) • 105 Pa értékre állítják és gőzzel hevítik, hogy eltávolítsák az ammóniát és a szén-1-dioxidot, melyek a kifúvatott karbamidoldatban még mindig jelen vannak karbamát alakjában. A kapott gázkeveréket, amely vízgőzt is tartalmaz, egy második, alacsony nyomású kondenzációs zónában kondenzálják és vizes oldatban abszorbeálják, majd a képződött híg karbamát oldatot a karbamid szintézis nagynyomású zónájába visszavezetik, és innen a szintézis-zónába továbbítják. A visszamaradt karbamid-tartalmú oldatot tovább expandálják, karbamid-oldat vagy olvadék képzése céljából, melyből szilárd karbamidot állíthatnak elő. E célból a vizes karbamid oldatot — rendszerint két lépésben — bepárolják és a kapott karbamid olvadékból granulátumot képeznek vagy a karbamid oldatot kristályosítják. A bepárlás vagy a kristályosítás során keletkezett gázokat, melyek a vízgőz mellett ammóniát, szén-dioxidot és finom karbamid cseppeket is tartalmaznak, addig kondenzálják, amíg úgynevezett gyártási kondenzátumok képződnek. A gyártási kondenzátumok egy részét a gázkeverék abszorbeálására használják a második kondenzációs zónában. A visszamaradt részt nagynyomású gőzzel kezelik, a karbamidnak ammóniává és szén-dioxiddá történő bontása céljából és ezeket a bomlási termékeket a már jelenlévő ammóniával és szén-dioxiddal együtt visszanyerik. Javasolták egy külön lebontási művelet beiktatását az eljárásba, melynek során a kifúvatott karbamid szintézis oldatban még jelenlévő karbamát (12—25) » 105 Pa nyomáson elbomlik (lásd: 2,083,472 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás). A külön lebontási lépésben kapott gázkeverék kondenzációs hőjét úgy vezetik el, hogy a kondenzációs zónán hűtőcsövekben keringő karbamid-kristályszuszpenziót vezetnek át, és ily módon biztosítják a kristályszuszpenzió bepárlásának hőigényét. A kristály-szuszpenziónak a hűtőcsöveken keresztül történő cirkuláltatása hátrányos, mivel a szilárd részecskék a művelet során zavarokat okoznak, és koptathatják a hűtőcsöveket. Továbbá a fent leírt folyamatban a kristályszuszpenzió által elnyelt hő csak részben használódik fel a kristályosítási folyamatban, mert a jelenlévő kristályok egy részét termékként elvezetik. Az 1,091,925 számú brit szabadalmi leírás azt javasolja, hogy az ammóniát és szén-dioxidot tartalmazó gázkeverék kondenzálásakor felszabaduló hőt a karbamid-oldatok bepárlására használjuk fel. Ez az ismert eljárás nem tartalmaz kifúvatást, hanem úgy van felépítve, hogy a karbamidszintézis-oldatot két nyomásfokozatban expandálják és melegítik, és az expanzió során felszabaduló gázokat elválasztják az oldattól. Az első nyomásfokozatban kapott oldatot — az expanzió során felszabaduló gázkeverék elválasztása után — melegítik, és az ekkor képződő gázkeverék és a bepárlandó karbamid-2 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
