CH410904A

CH410904A - Verfahren zur Verhütung von Korrosionen bei der Harnstoffsynthese

Info

Publication number: CH410904A
Application number: CH847762A
Authority: CH
Inventors: Pascal Dr Matile; Ernst Dr Peterhans; Werner Dr Zollinger
Original assignee: Lonza Ag
Priority date: 1962-07-12
Filing date: 1962-07-12
Publication date: 1966-04-15

Description

Verfahren zur Verhütung von Korrosionen bei der Harnstoffsynthese
Ziel der Erfindung ist die Verhütung von Korrosionen der Anlage aus rostfreiem Stahl bei der Harnstoffsynthese durch Passivierung der Innenfläche der Anlage.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Verhütung von Korrosionen des Reaktors aus rostfreiem Stahl bei der Harnstoffsynthese durch Nitrieren der Reak torinnenfläche.

Es ist bekannt, Harnstoff durch Erhitzen von Kohlendioxyd und Ammoniak bei Temperaturen von 17 (}-220 C und bei Drucken von 2W350 Atm. in Autoklaven aus rostfreiem Stahl herzustellen. Bei der Synthese treten aber Korrosionen des Autoklaven auf, weiche sich in einer starken Verfärbung der entstehenden Harnstofflösung zeigen.

Es ist auch bekannt, dass man zur Verhütung der Korrosion des Reaktors aus rostfreiem Stahl bei der Harnstoffsynthese aus Ammoniak und Kohlendioxyd Sauerstoff bzw. sauerstoffhaltige Gase wie z. R. Luft in kleinen Mengen dem Ausgangsgas zusetzt. Der entstehende Harnstoff ist dann rein weiss. Dieses Verfahren verlangt aber eine dauernde regelmässige Kontrolle der Sauerstoffzugabe, um einerseits die Korrosion durch Sauerstoffmangel, anderseits eine Trübung der erzeugten Harnstofflösung durch Sauerstoffüberschuss zu vermeiden.

Es wurde nun gefunden, dass die Korrosion bei der Harnstoffsynthese verhindert werden kann, wenn der Reaktor im Inneren mit einer dünnen Metall nitridschicht versehen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhütung von Korrosionen im Inneren des Reaktors aus rostfreiem Stahl bei der Synthese von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxyd unter Druck und bei erhöhter Temperatur und ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Reaktorinnenfläche eine dünne Metall- nitridschicht erzeugt wird.

Die Metallnitridschicht kann an der Innenfläche des Reaktors durch Einleiten von Stoffen, welche auf das Material des Reaktors oberflächlich nitrierend wirken, erzeugt werden. Vorzugsweise werden gasförmige Stoffe, wie z. B. Stickstoffoxydul, in den Reaktor frühestens vor und spätestens während der Synthese eingeleitet. Beim Erwärmen auf 170-220 C zersetzt sich das Stickstoffoxydul; der dabei frei werdende atomare Stickstoff bildet mit der Innenschicht des rostfreien Autoklaven eine dünne, geschlossene Nitridschicht, die den Werkstoff bei der Harnstoffsynthese vor Korrosionen schützt.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren ist die Schutzwfrku'ng von langer Dauer, so dass auch bei nur intermittierender Zugabe des Passivierungsmitteis ein ausreichender Schutz des Reaktors gewährleistet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass man das Stickstoffoxydul dem Kohlendioxyd vor der Kompression zusetzt. Die Menge des zugesetzten Stickstoffoxyduls beträgt vorzugsweise 0,005-0,5 Vol.%, bezogen auf CO2.

Die Synthese findet zweckmässig in einem Autoklaven aus rostfreiem Stahl bei Drucken von 300 bis 350 Atm. und Temperaturen von l96208O C und einem Molverhältnis von CO2 zu NH3 wie 1 zu etwa 4,5 statt.

Beispiel 1
Ein Autoklav aus V4-A-Stahl wird mit flüssigem Ammoniak, das auf 600 C vorgewärmt wurde, und flüssigem KoSendioxyd im Molverhältnis 4,5 :1 beschickt. Im Autoklaven wird bei 320 Atm. unter dem Einfluss der exothermen Reaktion die Synthesetemperatur von 198-208 C erreicht. Dem Kohlendioxyd wird vor der Kompression 0,01-0,1 Vol. % gasförmiges Stickstoffoxydul zugesetzt. Nach dem Umsatz wird die Reaktionslösung unter Entspannung in einen Entgasungsapparat geführt, der bei 10 Atm. und 1000 C betrieben wird. Die Ausbeute an Harnstoff, bezogen auf CO2, beträgt 77%. Die erzeugte Harn stofflösung ist farblos und wasserklar.

Der daraus gewonnene Harnstoff enthält weniger als 1 ppm Eisen und ist deshalb für alle Verwendungszwecke geeignet.

Beispiel 2
2. Die Synthese wird unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei aber der Stickstoffoxydulzusatz nach 6 Std. unterbrochen wird. Die anfallende Harnstofflösung ist 12 Std. nach der Unterbrechung des Sdckstoffoxydulzusatzes noch immer klar und farblos. Der daraus gewonnene Harnstoff ist rein weiss und enthält weniger als 1 ppm Eisen.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verhütung von Korrosionen im Inneren des Reaktors aus rostfreiem Stahl bei der Synthese von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxyd unter Druck und bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass an der Reaktorinnent fläche eine dünne Metallnitridschicht erzeugt wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Metailnitridschlcht an der Re aktorinneufläche frühestens vor und spätestens während der Synthese erzeugt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der Metallnitridschicht an der Reaktorinnenfläche durch Einleiten von Stickstoffoxydul erzeugt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stickstoffoxydul in den auf 170-220 C erwärmten Reaktor eingeleitet wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stickstoffoxydul zusammen mit den Ausgangsgasen in den Reaktor eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stickstoffoxydul dem Kohlendioxyd vor der Kompression zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stickstoffoxydul in Mengen von 0,005-0,5 Vol.%, bezogen auf CO2, verwendet wird.

7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickstoffoxydulzugabe während der Harnstoffsynthese intermittierend erfolgt.