BE522822A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



     S TAM I CARBON   N.V., verblijf houdende te HEERLEN (Nederland) . 



   WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR DE CONTINUE   BEREIDING   VAN UREUM. 



   De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting    voor de continue bereiding van ureum uit NH3 en CO2, waarbij de synthese plaats vindt via het ammoniumcarbamaat.   



   Bij de vorming van dit ammoniumcarbamaat komt veel warmte vrij, welke warmte nuttig zou kunnen worden gebruikt voor de voorverwarming van de NH3 en CO2,die bij hoge druk en lage temperatuur worden toegevoerd. 



   Men heeft daarom reeds voorgesteld (zie bijvoorbeeld Nederlands octrooischrift No. 67175) de ureumsynthese uit te voeren in een buizensys- teem, bestaande uit de aparte toevoerbuizen voor NH2 en CO2, welke buizen overgaan in een gemeenschappelijke buis, waarbij de vorming van ammonium- carbamaat in het eerste deel en de omzetting van het carbamaat in ureum en water in het tweede deel van deze gemeenschappelijke buis plaats   vindt,ter-   wijl het gehele buizensysteem zich bevindt in een gemeenschappelijk oliebad; de olie neemt   daarbij   de warmte op van het buisgedeelte, waarin de exother- me reactie 2 NH3 +   CO2#   H2N-   COONH4   plaats vindt ; deze opgenomen warm- te wordt weer afgestaan aan de leidingen waardoor NH2 en CO2 worden toege- voerd en op deze wijze voorverwarmd.

   Aan het gebruik van een oliebad kleven evenwel enkele nadelen. Olie is een vrij matige warmtegeleider, zodat de door de exotherme reactie vrijgekomen warmte niet snel getransporteerd wordt naar het buizengedeelte, dat warmte behoeft. 



   Bovendien bedraagt de -temperatuur ban het oliebad steeds 150  - 1700 C; bij deze temperatuur zal de olie een weinig ontleden en afzettingen geven op de buizen, waardoor de warmteoverdracht vermindert. 



   Mocht de temperatuur van het oliebad door onvoorziene omstandig- heden te veel dalen of te hoog oplopen, dan is het niet mogelijk - ondanks aangebrachte koel - of verwarmingsspiralen - de temperatuur snel te corri- geren. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Bij de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding worden boven- genoemde nadelen vermeden doordat het buizensysteem is ondergebracht in een met kokende vloeistof en damp gevuld gesloten reservoir en wel zodanig, dat het buisgedeelte waarin de exotherme reactie, namelijk de vorming van ammo- niumcarbamaat plaats vindt, is gelegen onder het vloeistofniveau, terwijl de leidingen waardoor NH3 en CO2 stromen zijn gelegen boven het vloeistofni- veau en omgeven door de damp van de kokende vloeistof. 



   Op deze wijze is een zeer effectieve en snelle warmteoverdracht mogelijk, doordat telkens damp condenseert tegen de te verwarmen   buizen ;   de gecondenseerde vloeistof wordt onder in het reservoir weer in damp omge- zet.   Een   tijdens de   ureumsynthese   eventueel te hoog oplopen van de tempera- tuur in het reservoir kan eveneens snel gecorrigeerd worden door suppletie van koud water op een in de dampruimte extra aangebracht koelspiraal. 



   Als   warmteoverdragend   medium kunnen in het algemeen die stoffen gebruikt worden, waarvan - bij de temperatuursomstandigheden waarbij de ureum- synthese plaats vindt - vloeistofphase en dampphase onder niet al te hoge druk naast elkaar kunnen voorkomen. 



   Als geschikte   warmteoverdragende   media kunnen in dit verband bij- voorbeeld water, tolueen, pyridine , amylalcohol genoemd worden. 



   Indien water gebruikt wordt, verdient het aanbeveling dit eerst te ontharden, om afzetting van ketelsteen te voorkomen. 



   Aan de hand van de tekening, waarop een toestel voor het uit= voeren van de werkwijze schematisch is afgebeeld, wordt de uitvinding nader verduidelijkt. 



   In deze tekening stelt 1 een gesloten reservoir in doorsnede voor, 2 is het vloeistofniveau, 3 peilglas, 4 suppletieleiding met afsluiter, 5 spui-leiding met afsluiter, 6 leiding met een veiligheidsklep. 



   Met 7 en 8 zijn respectievelijk de toevoerleidingen voor NH3 en   CO aangegeven, die in een mengruimte 9 uitmonden.Vanuit deze mengruimte gaat het gasmengsel door een of meer spiraalvorming gewonden buizen 10, waarin   de vorming van ammoniumcarbamaat plaats vindt , deze buizen gaan over in de buis 11, waarin het carbamaat zich splitst in ureum en water. 



   Daar de splitsing van carbamaat in ureum en water vrijwel zon- der warmteafgifte of opname verloopt en bij deze reactie alleen een hoge temperatuur gewenst is, kan het buisgedeelte 11, waarin zich deze reactie afspeelt, zowel gelegen zijn in de met vloeistof als in de met damp gevulde ruimte. 



   Door afsluiter 12 kan het reactiemengsel bestaande uit ureum,   water, niet gesplitst carbamaat, NH3 en CO2 ontspannen worden, waarna het via leiding 13 kan worden afgevoerd om op bekende wijze verder te worden   verwerkt. 



   Essentieel voor de werkwijze volgens de uitvinding is, dat de buizen 7 en   8,.   dus de buisgedeelten die warmte behoeven, zijn gelegen in de dampruimte, terwijl de buizen 10, waar zich een exotherme reactie afspeelt, omgeven zijn door de kokende vloeistof. 



   De ureumsynthese verloopt als volgt in de buizen 7 en 8 wordt de onder druk van 175 atm. aangevoerde vloeibare NH3 en CO2 opgewarmd tot een temperatuur van ongeveer   13000 ;   de aldus voorgewsrmde NH3 en CO2 vere- nigen zich in de buizen 10 tot   ammoniumcarbamaat,.de   hierbij ontstane warm- te wordt aan de omringende vloeistof afgegeven, waardoor deze vloeistof gaat koken. 



   De druk in het reservoir wordt bij gebruik van water als warmte- overdragend medium op 6,5 - 7,5 ata gehandhaafd. 



   De vorming van ammoniumcarbamaat verloopt snel in tegenstelling 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 tot de reactie, waarbij carbamaat zich splitst in ureum en water. Het reactiemengsel kan dus snel door de buizen 10 worden gevoerd maar moet geruime tijd verblijven in de buis 11, waarin de ureum plaats vindt. In verband hiermede en in verband met de gewenste warmteoverdracht is de ver- houding uitwendig oppervlak tot het volume voor de buizen 10 veel groter dan voor de buis 11 ; de buizen 10 zijn dus nauw en de buis 11 is wijd. 



  Het volume van buis 11 is verder zodanig gekozen, dat het door de buis 11   stromende   carbamaatmengsel voldoende tijd heeft om zich te splitsen de temperatuur van de kokende vloeistof wordt op ongeveer   165 C   gehouden. 



  Het is van belang, dat de temperatuur in de buizen, die gemaakt zijn van Cr-N1 staal, niet stijgt boven   170 C,   omdat tot deze temperatuur vrij- wel geen corrosie optreedt. Bij temperaturen boven 170  C gaan de buizen aanzienlijk   corroderen.Vanzelfsprekend   kan men in plaats van Cr-Ni staal ook andere corrosiebestendige metalen of alliages toepassen.

Claims (1)

1. CONCLUSIES 1. Werkwijze voor de continue ureumsynthese uit NH3 en CO2 in een buizensysteem, waarbij dit buizensysteem totaal is ondergebracht in een ruimte gevuld met een warmte transporterende materie, met het ken- merk, dat de warmtetransporterende materie bestaat uit een kokende vloei- stof waarbij die gedeelten van het buizensysteem, waarin zich een exotherme reactie, namelijk de carbamaatvorming, afspeelt, in de vloeistof zijn gele- gen, terwijl de buisgedeelten waaraan warmte moet worden toegevoerd, name- lijk de toevoerbuizen voor NH3 en CO2 zijn omgeven door de uit de kokende vloeistof ontwikkelde damp.

   2. Inrichting voor de uitvoering van de werkwijze volgens con- clusie 1, bestaande uit een buizensysteem, dat is opgebouwd uit twee spiraal- vormig gewonden toevoerbuizen (7,8), die uitmonden in een mengkamer (9) van waaruit een of meer relatief nauwe spiraalvormig gewonden buizen (10) ont- springen, die zich verenigen tot een relatief w-Ljde buis (11), met het ken- merk, dat het gehele buizensysteem is ondergebracht in een gesloten reser- voir (1), dat kokende vloeistoffen onder druk kan bevatten, een en ander zodanig, dat de nauwe buizen (10) zijn gelegen in het voor de vloeistof bestemde gedeelte van het reservoir, terwijl- de aanvoerbuizen (7 en 8) zijn gelegen in het voor de damp bestemde gedeelte van dit reservoir.