199405. lajstromszámú szabadalom • Eljárás karbamid-oldat betöményítésére
HU 199405 B -oldat között hőcserét alkalmaznak, miáltal az oldat bepárlódik. A művelet során a gázkeverék lehűl és részben kondenzálódik. Megállapítottuk, hogy a karbamidgyártási eljárás során kapott, kellőképpen nagy nyomású, ammóniát és szén-dioxidot tartalmazó gázkeverékek kondenzálásakor felszabaduló hő gazdaságosabban hasznosítható a karbamid-oldatok bepárlásában, ha a kondenzálandó gázkeverék harmatpontját úgy megemeljük, hogy a hőcsere során a gáz gyakorlatilag teljes mértékben kondenzáljon, így nemcsak az érzékelhető hőt, hanem az oldódási és a kondenzációs hőt is csaknem teljes mértékben hasznosíthatjuk. A találmány célja: olyan eljárás karbamid előállítására, melynek során a kapott karbamid-oldat bepárlásához gazdaságosan felhasználjuk a kifúvatott karbamidszintézis-oldat további feldolgozása során képződő hőt. Ezt a találmány szerint úgy érjük el, hogy a kifúvatott karbamidszintézis-oldatban még jelenlévő karbamátot legalább két nyomásfokozatban elbontjuk, az első fokozatban elválasztott gázokat teljesen lekondenzáljuk, és az itt felszabaduló hőt a bepárlandó karbamid-oldathoz továbbítjuk. Hogy gyakorlatilag teljes kondenzálást érjünk el, a kondenzálandó gázkeverék harmatpontját ammónia és szén-dioxid vizes oldat hozzáadásával megemeljük, és az így kapott gáz-folyadék keverékét hőcserének vetjük alá a bepárlandó karbamid-oldattal. A találmány tárgya tehát olyan eljárás karbamid-oldat betöményítésére, melynek során — egy szintézis-zónában, (125—350) • 105 Pa nyomáson és a hozzá tartozó hőmérsékleten szén-dioxidból és feleslegben jelenlévő ammóniából karbamidszintézis-oldatot állítunk elő, mely karbamát és szabad ammóniát tartalmaz, — az első bontási lépésben a szintézisnyomáson vagy annál kisebb nyomáson a karbamát egy részét hőközléssel lebontjuk, és az így kapott gázfázist az első kondenzációs zónában lecsapjuk, — a második bontási lépésben (4—40) • 105 Pa nyomáson a még jelenlévő karbamátnak egy további részét bontjuk el hőközléssel és a kapott gázokat elválasztjuk, — egy további lépésben a visszamaradt karbamátot olyan gázkeverék alakjában távolítjuk el, mely ammóniát és szén-dioxidot tartalmaz, és ezt a gázkeveréket ammónia és szén-dioxid vizes oldatává dolgozzuk fel* — a visszamaradt, karbamid-tartalmú oldatot tömény karbamid-oldattá alakítjuk át. Az eljárást az jellemzi, hogy a bepárlandó karbamid-oldatot egy — csövekből és köpenyből álló — hőcserélőbe vezetjük, a második lebontási lépésből származó gázkeveréket a hőcserélő köpenyébe vezetjük be a bepárlandó karbamid-oldat bevezetési helyével szemközti oldalon, az ammónia és a szén- 4 3-dioxid vizes oldatát ugyancsak a köpenybe vezetjük be egy olyan helyen, mely a gázkeverék bevezetésére szolgáló nyílás és a bepárlandó karbamid-oldat bevezetésére szolgáló nyílás, között helyezkedik el, a kondenzátumot pedig a köpeny azon a végén ürítjük le, melyen a karbamid-oldatot bevezetjük a csövekbe. Ily módon elérjük azt, hogy a kondenzálandó gázkeverék harmatpontja megemelkedik anélkül, hogy a bevezetett gázkeverék kondenzációs hőjének első részét az alacsonyabb hőmérsékletű híg karbamát-oldat felmelegítésére használnánk; így tehát a teljes kondenzációs hőt a bepárlandó karbamid-oldat melegítésére használhatjuk fel. E művelet során előnyös, ha a második lebontási lépésből származó gázkeveréket a hőcserélő köpenyének egy olyan pontján vezetjük be, ahol a köpeny hőmérséklete lényegében megegyezik azzal a hőmérséklettel, melynél egy Q-t diagramon a gázkeveréknek híg karbamát-oldat nélkül felvett kon.denzációs görbéje metszi a gáznak híg karbamát-oldat jelenlétében mutatott kondenzációs görbéjét (Q = a köpenyből a csövekbe átadott hőmennyiség, t = a köpeny hőmérséklete). Az itt leírt módszerek kombinálásával igen hatékonyan hasznosíthatjuk a második lebontási lépésből származó gázkeveréknek mind az érzékelhető, mind pedig a kondenzációs és abszorpciós hőjét. A második lebontási lépésben viszonylag alacsony — a megadott határok közé eső — nyomáson ez elsősorban a hőcserével viszszanyerhető hőmennyiség növekedését eredményezi. Ugyanezen lépésben viszonylag magas — a megadott határok közé eső — nyomásokon elsősorban a hőcserélő köpenyrésze és csőrésze közötti hőmérséklet-különbség fog növekedni, ami azt jelenti, hogy meghatározott hőmennyiség átadása kisebb hőátadó felületet fog igényelni. Ha a második lebontási lépésben magasabb nyomást alkalmazunk, akkor a kondenzálandó gáz mennyisége, s ezáltal a kondenzáció során felszabaduló hőmennyiség kisebb lesz, így szükségessé válhat, hogy a karbamid-oldatot pótlólagos gőzfűtéssel melegítsük. Ezért a második lebontási lépésben a nyomást általában 25-108 Pa alatt, előnyösen 15* 105 Pa és 22* 105 Pa között tartjuk. Ezesetben szükségessé válik egy harmadik— (1 —10) * 10® Pa nyomáson végrehajtott — lebontási lépés. De az is megoldható, hogy a második lebontási lépést 4 -105 Pa és 10* 105 Pa közötti nyomáson végezzük. Az így kapott karbamid-oldatot közvetlenül átvihetjük a bepárlóba, ahol a visszamaradt karbamát lebomlása és a bepárlás egyidejűleg megy végbe. Ha a karbamiddá át nem alakult karbamát lebontását három lépésben végezzük, előnyös, Ha a gázkeveréket 110 és 160°C közötti harmatponttal vezetjük be a hőcserélőbe, 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
