DE2425581A1

DE2425581A1 - PROCESS FOR UREA SYNTHESIS WITH IMPROVED HEAT RECOVERY AND AMMONIUM CARBAMA RECYCLING

Info

Publication number: DE2425581A1
Application number: DE19742425581
Authority: DE
Inventors: Ivo Mavrovic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-13
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FR2272984B1; NL7407873A; IT1015048B; GB1423977A; BR7404845D0; IN140206B; CA1026374A; JPS585189B2; FR2244755A1; NL182219B; JPS5035115A; NL182219C; FR2244755B1; AR200786A1; TR18243A; BE816142A; ES426986A1; FR2272984A1

Description

PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

DR. HANS ULRICH MAYDR. HANS ULRICH MAY

D 8 MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1a TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEND 8 MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1a TELEGRAM: MAYPATENT MUNICH

TELEFON C081O 003682 O / O C C Q Λ TELEPHONE C081O 003682 O / O C CQ Λ M-21-fi»2/i283 München, den 27. Mai 1974 M-21-fi »2 / i283 Munich, May 27, 1974

FF 3108» 13 Dr.Me/csFF 3108 »13 Dr.Me/cs

Ivo Mavrovic in Nev York N.Y,/üSAIvo Mavrovic in Nev York N.Y, / üSA

Verfahren zur Harnstoff synthese mit verbesserter Wärmerückgewinnung und AnenoniumcarbamatrückführungProcess for urea synthesis with improved heat recovery and anenonium carbamate recirculation

Die Erfindung betrifft die Synthese von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxid und besonders Verbesserungen bei der Verarbeitung des Produkts eines Harnstoffreaktors mit verbesserter Wärmerückgewinnung und verbesserter Airanoniumcarbamatrückführung.The invention relates to the synthesis of urea from ammonia and Carbon dioxide and especially improvements in the processing of the Product of a urea reactor with improved heat recovery and improved airanonium carbamate recycling.

Harnstoff vird bekanntlich in einem Reaktor bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur aus Ammoniak und Kohlendioxid synthetisierte Zunächst vird Carbaraat gebildet, das anschließend zu Harnstoff dehydratisiert wird. Das Harnstoff liefernde Carbamat muß nicht unbedingt im gleichen Gefäß gebildet verden, vo es zu Harnstoff dehydratisiert vird· Bs kann beispielsveise in seiner Gesamtmenge oder zu» Teil in einem anderen Gefäß bei niedrigeren Bedingungen von Betriebsdruck und -temperatur gebildet und dann in den Harnstoff Synthesereaktor zur Dehydratisierung zu Harnstoff eingeführt verden·Urea is known to be used in a reactor at elevated pressure and Synthesized from ammonia and carbon dioxide at elevated temperatures, carbaraate is first formed, which is then dehydrated to urea. The carbamate supplying urea does not necessarily have to be formed in the same vessel before it is dehydrated to urea. Bs can, for example, in its total amount or to »part in another vessel under lower conditions formed by the operating pressure and temperature and then introduced into the urea synthesis reactor for dehydration to urea verden

Der. Harnstoffsynthesereaktor-Produktstrom, velcher Harnstoff, Wasser, nicht umgesetztes Ammoniumcarbonat und überschüssiges AmmoniakOf the. Urea synthesis reactor product stream, velcher urea, water, unreacted ammonium carbonate and excess ammonia

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enthält, wird in einen Nebenstro» und einen Hauptatrom geteilt. Der kleinere oder Vebenstrom wird in eine obere Schale der Schalenabteilung in einem zersetzer-Separator eingeführt, während der Hauptstrom dem zersetzer zur Zersetzung des Carbamats in Ammoniak und Kohlendioxidgas und zum Abtreiben des Gases zusanmen mit überschüssigem Ammoniak und etwas Wasserdampf aus der Harnstoffproduktlösung 'Zugeführt wird·is divided into a secondary and a main stream. The minor or secondary stream is introduced into an upper shell of the shell compartment in a decomposer-separator, during the Main stream is fed to the decomposer to decompose the carbamate into ammonia and carbon dioxide gas and to drive off the gas together with excess ammonia and some water vapor from the urea product solution

Der Carbamat-Zersetzer wird in seiner Mantelseite indirekt durch kondensierenden Dampf erhitzt, und das NH₃, CO₂ und Wasserdampf enthaltende Carbamat-Zersetzer«Separator-Kopfabgas wird in einem Kühler durch indirekten Wärmeaustausch mit Kühlwasser kondensiert·The shell side of the carbamate decomposer is heated indirectly by condensing steam, and the _{carbamate decomposer containing NH 3} , CO ₂ and water vapor «separator head exhaust gas is condensed in a cooler by indirect heat exchange with cooling water.

Ss war bisher nicht möglich, das Zersetzerabgas als Wärmequelle zur Carbamatzersetzung im Zersetzer selbst zu verwenden, da praktisch keine Antriebskraft verfügbar ist, um Wärme indirekt zwischen dem kondensierenden Zersetzer-Separator-Abgas und dem Harnstoffproduktstromaiszutauschen, der im Carbamat-Zersetzer bei verringertem Druck der Carbamatzersetzung unterworfen ist· Imi die Kondensationswärme des Zersetzer-Separator-Abgases wirtschaftlich zu nutzen, muSte man bisher die Zersetzungsstufe, bei der Wärme vom kondensierendem Zersetzer-Separator-Abgas absorbiert wird, bei einem viel geringeren Druck als das Zersetzer-Separator-Abgas selbst durchführen, um eine vernünftige und wirtschaftliche Temperaturdifferenz zwischen dem kondensierenden Abgas und dem der Carbamatzersetzung unterliegenden Harnstoffprodukt zu erhalten· in der Praxis konnte beispielsweise das vom ersten Zersetzer mit 21 kg/cm² anfallende Zersetzer-Separator-Abgas nur benutzt werden, um Wärme indirekt in Hantel des zweiten Zersetzers auszutauschen und die auf der Sohrseit· des zweiten Zersetzers bei 1 kg/cm der Carbamatzersetzung unterliegende Harn-So far it has not been possible to use the decomposer exhaust gas as a heat source for the carbamate decomposition in the decomposer itself, since practically no driving force is available to exchange heat indirectly between the condensing decomposer-separator exhaust gas and the urea product stream, which occurs in the carbamate decomposer at reduced pressure of the carbamate decomposition If the heat of condensation of the decomposer-separator exhaust gas is to be used economically, the decomposition stage, in which heat is absorbed by the condensing decomposer-separator exhaust gas, had to be carried out at a much lower pressure than the decomposer-separator exhaust gas itself, in order to obtain a reasonable and economical temperature difference between the condensing exhaust gas and the urea product subject to carbamate decomposition.In practice, for example, the ^{decomposer-separator exhaust gas from the first decomposer with 21 kg / cm 2} could only be used to transfer heat indirectly into the dumbbell between the second decomposer and the urine which is subject to carbamate decomposition at 1 kg / cm

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stoffproduktlösung zu erhitzen und dabei sicherzustellen» daß der Siedepunkt der im Hantel des eveiten zersetzers gebildeten, flüssigen Phase höher als der Siedepunkt der Harnstoffproduktlösung auf der Rohrseite des zweiten Zersetzers liegt.to heat substance product solution and thereby ensure »that the The boiling point of the liquid phase formed in the dumbbell of the additional decomposer is higher than the boiling point of the urea product solution the tube side of the second decomposer.

Mach Beendigung der Reaktion und des Wärmeaustausches zur Wärmerückgewinnung hat die aoimoniakalische vässrige Lösung von Amoniuacarbamat und Harnstoff» die aus der Abgas-frisch zugeführtes CO₂ -Harnstoffreaktionsmischung gebildet ist» ein Gesamtmolverhältnis NH₃:CO₂ von nur etva 3,5/i» was bei weitem zu gering ist» um bei der Einführung in den Reaktor eine gute Umwandlung zu geben· Bei diesem verhältnismäßig niedrigen Kolverhältnis würde man in Harnstoff synthesereaktor nur eine unwirtschaftliche und niedrige umwandlung von Carbamat in Harnstoff von etwa 50 bis 55 % erreichen» was in Zersetzer einen hohen Dampfverbrauch zur Folge hat und entsprechend größer dimensionierte Anlagen erfordert» um die verhältnismäßig große Menge von Zersetzer-Abgas zu handhaben«After completion of the reaction and the heat exchange for heat recovery, the aoimoniacal aqueous solution of ammonium carbamate and urea »which is formed from the CO ₂ urea reaction mixture freshly fed in from the exhaust gas» has a total NH ₃ : CO ₂ molar ratio of only about 3.5 / i »what is far too low »to give a good conversion when it is introduced into the reactor · At this relatively low col ratio one would only achieve an uneconomical and low conversion of carbamate to urea of about 50 to 55 % in the urea synthesis reactor» what in decomposer results in high steam consumption and requires correspondingly larger-sized systems "in order to handle the relatively large amount of decomposition waste gas"

Beispielsweise wäre es nicht Möglich, das Qesaratmolverhältnis NH₃: CO₂ im Reaktor zum Zweck einer verbesserten Umwandlung auf über 3,5/1 zu erhöhen, da dann eine Übersättigung der Bodenproduktlösung eines ersten Carbamatabsorbers mit Ammoniak und infolgedessen übermäßig hohe Ammoniakverluste von nicht absorbiertem Amnpniak durch die Kopf leitung des ersten Carbamatabsorbers eintreten würden.For example, it would not be possible to increase the molar ratio of NH ₃ : CO ₂ in the reactor to above 3.5 / 1 for the purpose of improved conversion, since the bottom product solution of a first carbamate absorber would then be oversaturated with ammonia and, as a result, excessively high ammonia losses from unabsorbed amnpnia would occur through the head line of the first carbamate absorber.

Brfindungsgemäß wird nun eine wesentliche Verbesserung des Verfahrens hinsichtlich der Värmeausnutzung erreicht» indem das NHß-COg-HgO-Abgas vom Carbamat-Zersetzer-Separator in die Kantelseite des Carbamat-Zersetzer3 selbst zusammen mit frisch eingespeistem CO₂ und in Gegenwart von Harnstoff wieder eingeführt wird.According to the invention, a significant improvement in the process in terms of heat utilization is now achieved »by reintroducing the NH3-COg-HgO exhaust gas from the carbamate decomposer separator into the side of the carbamate decomposer3 itself together with freshly injected CO ₂ and in the presence of urea .

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Die Bildungsvärme des Carbamate wird von der Mantelseite des Carbamat-Zersetzers zu dessen Rohrseite übertragen und benutzt, um einen Teil des Carbamate zu zersetzen und einen Teil des überschüssigen Ammoniaks aus dem Reaktorproduktstrom abzutreiben, der sich bei verringertem Druck befindet, um die Zersetzung zu erleichtern· Jedoch kann nur ein Teil der insgesamt zu einer vollständigeren und erheblichen Zersetzung des Carbamats im Zersetzer erforderlichen Wärme durch die Reaktion von frisch zugeführtem CO₂ mit dem Zersetzer-Separator-Abgas geliefert werden, da der Siedepunkt der in der Zersetzer-Mantelseite aus frischem CO₂ und Zersetzer-Separator-Abgas gebildeten flüssigen Phase erheblich niedriger als die Bndtemperatur ist, auf welche das Harnstoffprodukt schließlich für eine vollständigere Zersetzung des Carbamats gebracht werden muß. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß das Harnstoffprodukt, das durch indirekten Wärmeaustausch mit der Mischung von frischem CO₂-Zersetzer-Separator-Abgas vorgewärmt ist, weiter, beispielsweise durch Dampf, auf eine verhältnismäßig höhere Temperatur erhitzt werden, um eine vollständigere Zersetzung des Carbamats zu erhalten. The heat of formation of the carbamate is transferred from the shell side of the carbamate decomposer to its tube side and used to decompose part of the carbamate and to drive off part of the excess ammonia from the reactor product stream, which is at reduced pressure in order to facilitate the decomposition However, only part of the total heat required for a more complete and significant decomposition of the carbamate in the decomposer can be supplied by the reaction of freshly supplied CO ₂ with the decomposer separator exhaust gas, since the boiling point of the fresh CO _{2 in the decomposer shell side} and the liquid phase formed by the decomposer separator exhaust gas is considerably lower than the end temperature to which the urea product must ultimately be brought for a more complete decomposition of the carbamate. For this reason, according to the invention, the urea _{product, which is preheated by indirect heat exchange with the mixture of fresh CO 2} decomposer separator exhaust gas, is further heated to a relatively higher temperature, for example by steam, in order to obtain a more complete decomposition of the carbamate .

Erfindungsgemäß kann man das Zersetzer-Separatoi-Abgas wirtschaftlich als eine Wärmequelle zur Carbamatzersetzung aus der Harnstoffproduktlösung beim gleichen Druck wie das Abgas selbst benutzen. Das aus einem Carbamat-Zersetzer bei 21 kg/cm erhaltene Abgas kann benutzt werden, um Wärme in der Mantelseite des Carbamat-Zersetzers selbst abzugeben und die Harnstoffproduktlösung zu erhitzen, welche in der Rohrseite des Zersetzers bei 21 kg/cm der Carbamatzersetzung unterworfen ist und dabei das Abgas liefert» Es ist dadurch möglich, daß frisches CO₂ und Harnstoff dem Zersetzer-Separator-Ab-According to the invention, the decomposer separator exhaust gas can be used economically as a heat source for carbamate decomposition from the urea product solution at the same pressure as the exhaust gas itself. The exhaust gas obtained from a carbamate decomposer at 21 kg / cm can be used to give off heat in the shell side of the carbamate decomposer itself and to heat the urea product solution which is subject to carbamate decomposition in the tube side of the decomposer at 21 kg / cm and the exhaust gas delivers »It is possible that fresh CO ₂ and urea are sent to the decomposer-separator-separator.

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gas zugefügt werden, in der Mantelseite des Carbamat -Zersetzers reagieren und indirekt Wärme an den Reaktorprodukt strom abgeben, der in der Rohrseite des Carbamat-Zersetzers bei dem gleichen Druck vie das der Mantelseite des Carbamat-Zersetzers zugeführte Abgas der Zersetzung unterliegt. Die Zugabe von frischem CO₂ bezveckt eine Herabsetzung des Molverhältnisses von NH₃:CO₂ der Reaktionsmischung und damit eine Erhöhung des Siedepunktes der daraus gebildeten flüssigen Phase. Veiter wurde gefunden, daß der Zusatz von Harnstoff zur Reaktionsmischung aus Zersetzer-Abgas und frisch zugeführtem CO₂ die zweifache günstige Wirkung hat, daß der Siedepunkt der bei der Reaktion des Zersetzer-Separator-Abgases mit dem frischen CO₂ gebildeten flüssigen Phase erhöht und der Kristallisationspunkt der gleichen flüssigen Phase herabgesetzt wird.gas are added, react in the shell side of the carbamate decomposer and indirectly give off heat to the reactor product stream, which is subject to decomposition in the tube side of the carbamate decomposer at the same pressure as the exhaust gas fed to the jacket side of the carbamate decomposer. The addition of fresh CO ₂ reduces the molar ratio of NH ₃ : CO _{2 in} the reaction mixture and thus increases the boiling point of the liquid phase formed therefrom. Veiter has found that the addition of urea to the reaction mixture of decomposer exhaust gas and freshly supplied CO _{2 has} the two-fold beneficial effect that the boiling point of the liquid phase formed during the reaction of the decomposer-separator exhaust gas with the fresh CO _{2 increases and the} The crystallization point of the same liquid phase is reduced.

Die von der Mantelseite des Zersetzers abgegebene Reaktionsmischung von Abgas-frischem COg-Harnstoff kann veiter benutzt werden, um andere Verfahrensströme im Verfahren zu erwärmen, wenn sie mit zusätzlichem frischem CO₂ gemischt vird.The reaction mixture of off-gas-fresh COg-urea discharged from the shell side of the decomposer can further be used to heat other process streams in the process if it is mixed _{with additional fresh CO 2.}

Veiter vird erfindungsgemäß eine ammoniakalische wässrige Lösung von Ammoniumcarbamat und Harnstoff, die aus der Abgas-frisches-COg-Harnstoff-Reaktionsmischung mit einem Gesamtmo!.verhältnis HH₃XCO₂ von etwa 3,5/1 gebildet ist, nach Beendigung der Reaktion und des Wärmeaustausches zur Wärmerückgewinnung mit verschiedenen Strömen innerhalb des Verfahrens veiter abgekühlt, z.B. mit Wasser, und mit frischem NH₃ gemischt, um den Ammoniakgehalt der flüssigen Phase zu erhöhen und das Gesamtmolverhältnis NH₃:CO₂ auf wenigstens etwa 3,8/1 und vorzugsweise 3,8/1 bis 7/1 zu bringen. Diese so an Ammoniak angereicherte Bndlösung vird dann in den Harnstoffsynthesereaktor mit dem restlichen Teil des frischen CO₂ für die Umwandlung in Harnstoff eingeführt. Bine geringere Menge an Ammoniak kannVeiter vird according to the invention, an ammoniacal aqueous solution of ammonium carbamate and urea, the exhaust gas from the fresh-cog-urea reaction mixture is formed with a Gesamtmo! .Verhältnis HH ₃ XCO ₂ of about 3.5 / 1, after completion of the reaction and Heat exchange for heat recovery with various streams within the process further cooled, e.g. with water, and _{mixed with fresh NH 3 in} order to increase the ammonia content of the liquid phase and the total _{molar ratio NH 3} : CO ₂ to at least about 3.8 / 1 and preferably 3 To bring 8/1 to 7/1. This solution enriched in ammonia in this way is then introduced into the urea synthesis reactor with the remaining part of the fresh CO ₂ for conversion into urea. Can be a lesser amount of ammonia

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nach Bedarf direkt in den Reaktor eingeführt werden«can be introduced directly into the reactor as required «

Veiter wird erfindungsgemäß das in der Gasphase eines wassergekühlten Bndkühlers vorhandene freie Ammoniak in der Carbamatlösung vollständig absorbiert und in den Reaktor gepumpt, trotz des verhältnismäßig hohen Gesamtmolverhältnisses NH^CO₂ in der Carbamatendlösung vom wassergekühlten Kondensator und im Reaktor. Das ist möglich, weil in der Bndcarbamatlösung Harnstoff vorhanden ist, der, wie gefunden wurde, die Löslichkeit von freiem Ammoniak in einer wässrigen Lösung von Ammoniumcarbamat erheblich steigert und gleichzeitig den iCristallisationspunkt der erhaltenen Carbamatlösung herabsetzt, wodurch der wassergekühlte Endkondensator bei einer viel niedrigeren Temperatur betrieben werden kann, als bei den bisher bekannten Verfahren.According to Veiter, the free ammonia present in the gas phase of a water-cooled belt cooler is completely absorbed in the carbamate solution and pumped into the reactor, despite the relatively high total molar ratio NH ^ CO ₂ in the carbamate solution from the water-cooled condenser and in the reactor. This is possible because urea is present in the bond carbamate solution, which, as has been found, considerably increases the solubility of free ammonia in an aqueous solution of ammonium carbamate and at the same time lowers the crystallization point of the carbamate solution obtained, whereby the water-cooled end condenser operated at a much lower temperature can be, than with the previously known method.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich eine Verbesserung eines HarnstoffSyntheseverfahrens, worin eine erste wässrige Harnstofflösung, die Harnstoff, Amaoniuacarbamat, Ammoniak und Wasser enthält, bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck erzeugt wird, wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.The object on which the invention is based, namely an improvement a urea synthesis process, wherein a first aqueous Urea solution containing urea, amaoniuacarbamate, ammonia and water contains, is generated at elevated temperature and elevated pressure, is achieved according to the invention by those specified in claim 1 Measures.

Weitere bevorzugte AusfUhrungsformen ergeben sich aus den ühteransprüchen. Further preferred embodiments result from the claims.

Die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen benutzten Ausdrücke "frisch (zugeführtes) CX)₂ ¹* - kurz ·frisches CO₂ ¹¹ und »frisch zugeftthrtes NH₃*¹ - kurz "frisches HHo¹* bezeichnen die im wesentlichen stöchiometrischen Mengen an CO₂ und NH*, die zur Bildung von Harnstoff im Synthesereaktor erforderlich sind und in das Harnstoff syn theseverfahren von einer äußeren Quelle eingespeist werden· Diese Frischzufuhren von CO₂ und HH₃ werden schließlich als die stöchio-The expressions "fresh (added) CX) ₂ ¹ * - short · fresh CO ₂ ¹¹ and" freshly added NH ₃ * ¹ - short "fresh HHo ¹ * designate the essentially stoichiometric amounts of CO ₂ and NH *, which are required for the formation of urea in the synthesis reactor and which are fed into the urea synthesis process from an external source.These fresh feeds of CO ₂ and HH ₃ are ultimately called the stoichio-

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metrische Menge des Harnstoffprodukts aus dem Harnstoffsyntheseverfahren abgegeben.metric amount of urea product from the urea synthesis process submitted.

Pig· 1 zeigt ein Fließschema zur Erläuterung der Erfindung und Pig. 2 zeigt schematisch einen bevorzugten Zersetzer·Pig · 1 shows a flow sheet for explaining the invention and Pig. 2 shows schematically a preferred decomposer

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun mit Bezug auf Fig. 1 erläutert« Der Reaktor 1 wird mit einem Gesamtmolverhältnis NHoSCO₂ von etwa 3,8/1 bis etwa 6,5/1 in einem Druckbereich von etwa.126,5 bis 422 kg/cm und in einem Temperaturbereich von etwa 160 bis 220°C betrieben. Die bevorzugten annähernden Betriebsbedingungen sind wie folgt: NH₃ZCO₂ » 4,0:1; Druck 225 kg/cm², Temperatur 188⁰C. Vorzugsweise wird eine Umwandlung von etwa 72 % pro Durchgang im Synthesereaktor erreicht. Das Reaktorprodukt verläßt den Reaktor durch die Leitung 2 und wird in eines, kleineren Teil (Nebenstrom), der durch die Leitung 3 geht, und einen Hauptteil (Hauptstrom), der durch die Leitung 4 geht, aufgeteilt. Der Druck des Hauptstroms der Leitung 4 wird durch ein Druckminderventil 5 auf etwa 11,7 Ms 43 kg/cm , vorzugsweise 25 kg/cm verringert, und dieser Strom.wird durch die Leitung 6 in den Zersetzer 7 eingeführt. Der Zersetzer kann ein üblicher Carbamat-Zersetzer sein, vorzugsweise vom Typ mit senkrechtem Mantel und Rohren, in den die Harnstoffproduktlösung auf der Rohrseite eingeführt wird, während sich das reagierende Abgas auf der Mantelseite befindet«The inventive method will now be explained with reference to Fig. 1 "The reactor 1 having an overall NHoSCO of about 3.8 / 1 to about 6.5 / 1 in a pressure range of etwa.126,5 to 422 kg / cm ₂ and operated in a temperature range of about 160 to 220 ° C. The preferred approximate operating conditions are as follows: NH ₃ ZCO ₂ >> 4.0: 1; Pressure 225 kg / cm ² , temperature 188 ^° C. A conversion of about 72 % per pass in the synthesis reactor is preferably achieved. The reactor product leaves the reactor through line 2 and is divided into a smaller part (secondary stream) which goes through line 3 and a main part (main stream) which goes through line 4. The pressure of the main stream of line 4 is reduced by a pressure reducing valve 5 to about 11.7 Ms 43 kg / cm, preferably 25 kg / cm, and this stream is introduced into the decomposer 7 through line 6. The decomposer can be a conventional carbamate decomposer, preferably of the vertical jacket and pipe type, into which the urea product solution is introduced on the pipe side while the reacting exhaust gas is on the jacket side.

Die Harnstoffproduktlösung der Leitung 6 wird im Zersetzer 7 von ihrer Temperatur in der Leitung 6,im wesentlichen der Schnellverdampfungstemperatur, auf eine etwa 11 bis 16,7°C höher liegende Temperatur erhitzt. Die Schnellverdampfungstemperatur in der Leitung 6 hängt in erster Linie vom Druck ab, auf den der Reaktorproduktstrom der Leitung 4 durch das Druckminderventil 5 herabgesetztThe urea product solution in line 6 is in the decomposer 7 from its temperature in line 6, essentially the flash evaporation temperature, to an approximately 11 to 16.7 ° C higher Temperature heated. The flash temperature in line 6 depends primarily on the pressure at which the reactor product stream is reached the line 4 is reduced by the pressure reducing valve 5

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wird. Für einen bei 11,7 bis 43 kg/cm² liegenden verringerten Druck in der Leitung 2 beträgt die entsprechende Schnellverdampfungstemperatur 77,7°C bis 143,3°C* Vorzugsweise wird der Druck stromabwärts vom Druckminderventil 5 bei 25 kg/cm gehalten, so daß die Schnellverdampfungstemperatur der Mischung in der Leitung 6 etwa 118°C beträgt. Durch Erhitzen dieser Mischung im Zersetzer 7 auf eine um 11 bis 22°C höher als in der Leitung 6 liegende Temperatur werden 10 bis etwa 60 % des ursprünglich in der Leitung 6 enthaltenen Carbamate zu NH₃ und CO₂-GaS zersetzt, und diese Gase werden aus der Harnstoffproduktlösung zusammen mit überschüssigem Ammoniak und etwas Wasserdampf ausgetrieben· In-dem vorzugsweise die Mischung der Leitung 6 auf 118° bis 135°C erhitzt wird, werden etwa 55 % des in der Leitung 6 enthaltenen Carbaraats zu einer Mischung von Gasen zersetzt.will. For a reduced pressure in line 2 of 11.7 to 43 kg / cm ² , the corresponding flash evaporation temperature is 77.7 ° C to 143.3 ° C * The pressure downstream of the pressure reducing valve 5 is preferably kept at 25 kg / cm, so that the flash temperature of the mixture in line 6 is about 118 ° C. By heating this mixture in the decomposer 7 to a temperature which is 11 to 22 ° C. higher than that in the line 6, 10 to about 60 % of the carbamates originally contained in the line 6 are _{decomposed to NH 3} and CO ₂ gas, and these gases are expelled from the urea product solution together with excess ammonia and some water vapor.In-by preferably heating the mixture in line 6 to 118-135 ° C, about 55% of the carbaraate contained in line 6 is decomposed into a mixture of gases.

Die zum Zersetzen des Carbamate der Harnstoffproduktlösung im Zersetzer 7 erforderliche endotherme Wärme wird durch die Reaktionswärme einer Mischung von frischem CO₂, Zersetzer-Separator-Abgas und einer schwachen wässrigen ammoniakalischen Lösung von Ananoniumcarbamat mit Gehalt an Harnstoff geliefert, wie im folgenden beschrieben. Diese Mischung reagiert vorzugsweise auf der Mantelseite des Wärmeaustauschers 7, der als Zersetzer wirkt, und tauschtThe endothermic heat required to decompose the carbamate of the urea product solution in decomposer 7 is provided by the heat of reaction of a mixture of fresh CO ₂ , decomposer separator exhaust gas and a weak aqueous ammoniacal solution of ananonium carbamate containing urea, as described below. This mixture reacts preferably on the shell side of the heat exchanger 7, which acts as a decomposer, and exchanges

aus,the end,

indirekt ihre Reaktionswärme mit der Harnstoffproduktlösung/ welche der Erwärmung und Carbamatzersetzung unterworfen ist, vorzugsweise auf der Rohrseite des Wärmeaustauschers 7» Die von der reagierenden Mischung auf der Mantelseite des Zersetaers 7 erreichte !Temperatur hängt in erster Linie von dem Druck ab, bei dem die Reaktion auf der Mantelseite des Zersetzers 7 abläuft» Bei einem Druckbereich von etwa 11,7 bis 43 kg/cm liegt eine solche Realignstemperatur bei entsprechend etwa 93°C bis 166°C und bei etwa 140⁰Cindirectly their heat of reaction with the urea product solution / which is subject to the heating and carbamate decomposition, preferably on the tube side of the heat exchanger 7 »The temperature reached by the reacting mixture on the shell side of the decomposition 7! depends primarily on the pressure at which the reaction on the shell side of the decomposer 7 runs "in a pressure range of about 11.7 to 43 kg / cm is such Realignstemperatur with correspondingly about 93 ° C to 166 ° C and at about 140 ⁰ C

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für den bevorzugten Betriebsdruck von 24 kg/cm in der Mantelseite des Zersetzers 7· So erhält man ein genügendes Temperaturgefälle und eine Antriebskraft für die Wärmeübertragung zwischen der reagierenden Mischung im Mantel land der der Carbamatzersetzung unterworfenen Harnstoffproduktlösung in den Rohren des Zersetzers (Wär~ meaustauschers) 7« for the preferred operating pressure of 24 kg / cm in the shell side of the decomposer 7 In this way a sufficient temperature gradient and a driving force for the heat transfer between the reacting mixture in the shell land of the urea product solution subject to carbamate decomposition in the pipes of the decomposer (heat exchanger) is obtained 7 «

Die im Zersetzer 7 erhitzte Harnstoffproduktlösung wird durch die Leitung 8 unmittelbar in den dampfgeheizten Zersetzer 9 geführt, wo sie weiter erhitzt wird und eine vollständigere Carbamatzersetzung stattfindet. Ähnlich wie der Zersetzer 7 kann der Zersetzer 9 ein üblicher Zersetzer sein und besteht vorzugsweise aus einem Carbamat zersetzer vom Typ Wärmeaustauscher mit senkrechtem Mantel und Rohren, durch den rohrseitig die Harnstoffproduktlösung geführt wird, während im Mantel kondensierender Dampf die erforderliche Wärme zuführt.The urea product solution heated in the decomposer 7 is fed through the line 8 directly into the steam-heated decomposer 9, where it is further heated and more complete carbamate decomposition takes place. Similar to the decomposer 7, the decomposer 9 be a common decomposer and preferably consists of a carbamate decomposer of the heat exchanger type with vertical jacket and Pipes through which the urea product solution is passed on the pipe side while steam condensing in the jacket supplies the required heat.

Die Temperatur, auf die die Harnstoffproduktlösung der Leitung 8 im Zersetzer 9 zur vollständigeren Carbamatzersetzung erwärmt wird, hängt von dem Druck ab, bei dem die Harns toffproduktlösung erhitzt wird. Für den ungefähren Druckbereich von 11,7 bis 43 kg/cm² liegt die entsprechende Temperatur, auf welche die Harnstoffproduktlösung im Zersetzer 9 zur vollständigeren Carbamatzersetzung erhitzt wird, im ungefähren Bereich von 115 bis 177°C . Bei einem bevorzugten Druck von 25 kg/cm² wird die Harnstoffproduktlösung von der Leitung 8 im Zersetzer 9 auf 157°C erhitzt* Die dampf erhitzte Harnstoff produktlösung wird aus dem Zersetzer 9 durch die Leitung 10 abgezogen/Die Leitung 10 enthält eine Mischung einer flüssigen Phase, welche Harnstoff, Wasser, restliches Ammoniumcarbamat und restliches überschüssiges Ammoniak enthält, und eine Gasphase, dieThe temperature to which the urea product solution in line 8 in the decomposer 9 is heated for more complete carbamate decomposition depends on the pressure at which the urea product solution is heated. For the approximate pressure range of 11.7 to 43 kg / cm ² , the corresponding temperature to which the urea product solution in the decomposer 9 is heated for more complete carbamate decomposition is in the approximate range of 115 to 177 ° C. At a preferred pressure of 25 kg / cm ² , the urea product solution is heated from the line 8 in the decomposer 9 to 157 ° C. * The steam-heated urea product solution is withdrawn from the decomposer 9 through the line 10 / The line 10 contains a mixture of a liquid Phase which contains urea, water, residual ammonium carbamate and residual excess ammonia, and a gas phase which

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-ίο- ?425581-ίο-? 425581

o* N^q wtä. HgO enthält. Das restliche Ammoniumcarbamat in der flüssigen Phase der Leitung 10 ist nur 5 bis 25 % der ursprünglichen Menge von Ammoniumcarbamat, das in-der Leitung 4 enthalten ist» und vorzugsweise 10 % dieser Menge·o * N ^ q wtä. HgO contains. The remaining ammonium carbamate in the liquid phase of line 10 is only 5 to 25 % of the original amount of ammonium carbamate contained in line 4 and preferably 10 % of this amount.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der ermahnten Zersetzer 7 und 9. Getrennte Zersetzer 7 und 9 weisen einen einzigen integralen senkrechten Wärmeaustauscher 101 mit Mantel und Rohren auf, der mit einer Trennwand 102 versehen ist, welche die obere dampfgeheizte Mantelkammer (Mantelseite) 103 von der unteren, durch die Reaktionsmischung erwärmten Mantelkammer (Mantelseite) 104 trennt. Die Harnstoffproduktlösung der Leitung 6 der Pig. 1 wird durch die Leitung 105 der Fig. 2 in den Bodenteil der Rohrseite (Innenraum der Rohre) 106 des integrierten Zersetzters 101 eingeleitet. Die Rohrseite 106 geht kontinuierlich durch die untere Mantelkammer 104 und obere Mantelkammer 103 des integrierten Zerset zers 101. Die Harnstoffproduktlösung von der Leitung 105 wird im unteren Teil 107 des Rohrinnenraums 106 erwärmt, um einen Teil des in der flüssigen Phase der Mischung in der Leitung 105 enthaltenen Carbamate zu zersetzen. Die endotherme Zersetzungswärme wird durch einen Strom von frischem CO₂ durch die Leitung 13 der Fig. 1, einen Strom von Zersetzer-Separator-Abgas der Leitung 11 der Fig« 1 und einen Strom von schwacher ammoniakalischer wässriger Lösung von Ammoniumcarbaraat mit Gehalt an Harnstoff von der Leitung 12 der Fig.1 zugeführt. Die genannten ströme der Leitungen 13, 11 und 12 werden in den Bodenteil der unteren Mantelkamraer 104 der Fig. 2 durch die Leitung 108 eingeführt, und ihre Reaktionswärme liefert die zur Zersetzung des Carbamate im unteren Rohrinnenraum 107 erforderliche endotherme Wärme*Fig. 2 shows a preferred embodiment of the admonished decomposers 7 and 9. Separate decomposers 7 and 9 have a single integral vertical heat exchanger 101 with jacket and tubes, which is provided with a partition wall 102, which the upper steam-heated jacket chamber (jacket side) 103 of the lower jacket chamber (jacket side) 104, which is heated by the reaction mixture. The urea product solution of line 6 of the Pig. 1 is introduced through the line 105 of FIG. 2 into the bottom part of the tube side (interior of the tubes) 106 of the integrated decomposer 101. The tube side 106 goes continuously through the lower jacket chamber 104 and upper jacket chamber 103 of the integrated decomposer 101. The urea product solution from the line 105 is heated in the lower part 107 of the pipe interior 106 to a part of the in the liquid phase of the mixture in the line 105 to decompose the carbamates contained. The endothermic heat of decomposition is generated by a stream of fresh CO ₂ through line 13 of FIG. 1, a stream of decomposer-separator exhaust gas from line 11 of FIG fed to the line 12 of FIG. Said flows of the lines 13, 11 and 12 are introduced into the bottom part of the lower jacket chamber 104 of FIG. 2 through the line 108, and their heat of reaction provides the endothermic heat necessary for the decomposition of the carbamate in the lower tube interior 107 *

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-11 - ?425581-11-? 425581

Bine Realctionsmischung wird vom oberen Bereich der unteren Mantelkammer 104 durch die Leitung 109 abgezogen» der Leitung 14 der Flg. 1 zugeführt und wie im folgenden !«schrieben weiter verarbeitet.Bine realization mix is from the upper area of the lower jacket chamber 104 withdrawn through line 109 »line 14 of Flg. 1 supplied and processed as in the following! «Wrote further.

Bs sei nun weiter die Pig» 2 betrachtet· Die im unteren Teil 107 des Rohrinnenrauras 106 erhitzte Harnstoffproduktlösung wird direkt in den oberen Teil 110 des Rohrinnenraums 106 geleitet, wo sie weiter durch Dampf erhitzt wird. Der Dampf wird durch die Leitung 111 in den oberen Teil der oberen Mantelkammer 103 des integrierten Wärmeaustauscheis 101 eingeleitet und gibt durch Kondensation an den Außenflächen der Rohre Wärme an das im Innenraum dieser Rohre 110 befindliche Harnstoffprodukt ab« Das gebildete Dampfkondensat wird durch die Leitung 112 vom Boden der oberen Mantelkammer 103 abgezogen. Let us now consider the Pig »2. The one in the lower part 107 of the pipe interior space 106 heated urea product solution is directly passed into the upper part 110 of the pipe interior 106, where it continues heated by steam. The steam is integrated through line 111 into the upper part of the upper jacket chamber 103 of the Heat exchange 101 initiated and is by condensation to the Outer surfaces of the tubes transfer heat to the urea product located in the interior of these tubes 110. The steam condensate formed is withdrawn through line 112 from the bottom of the upper jacket chamber 103.

Wie oben angegeben ist die obere Mantelkammer 103 von der unteren Mantelkammer 104 durch eine Trennwand 102 abgeschlossen. Die im oberen Rohrinnenbereich 110 erhitzte Harnstoffproduktlösung wird vom oberen Teil des integrierten Wärmeaustauschers 101 durch die Kopfleitimg 113 abgezogen und der Leitung 10 der Fig. 1 zur weiteren Verarbeitung wie unten beschrieben zugeführt. Der untere Teil 114 des integrierten Wärmeaustauschers 101 der Pig. 2 entspricht dem Zersetzer 7 der Pig. 1, und der obere Teil 115 des integrierten Wärmeaustauschers der Fig· 2 entspricht dem Zersetzer 9 der Fig. 1· Die den Zersetzer 7 mit dem Zersetzer 9 der Fig. 1 verbindende Leitung 8 ist in dem integrierten Wärmeaustauscher 101 der Fig. 2 weggelassen» da der untere Rohrbereich 107 unmittelbar mit dem oberen Rohrbereich 110 verbunden ist, und zwar an der Trennwand 102, welche die untere Mantelkammer 104 von der oberen Mantelkammer 103 trennt.As indicated above, the upper shell chamber 103 is different from the lower Shell chamber 104 closed off by a partition wall 102. The in Upper inner tube region 110 heated urea product solution is from the upper part of the integrated heat exchanger 101 through the Kopfleitimg 113 withdrawn and fed to the line 10 of FIG. 1 for further processing as described below. The lower part 114 of the integrated heat exchanger 101 of the Pig. 2 corresponds the decomposer 7 the Pig. 1, and the upper part 115 of the integrated The heat exchanger of FIG. 2 corresponds to the decomposer 9 of FIG. 1. The one connecting the decomposer 7 to the decomposer 9 of FIG Line 8 is omitted in the integrated heat exchanger 101 of FIG the upper tube portion 110 is connected, namely on the partition 102, which separates the lower jacket chamber 104 from the upper jacket chamber 103 separates.

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Wiederum mit Bezug auf Fig* 1 vird das Gemisch von Flüssigkeit und Gas aus der Leitung 10 in einen Mittelbereich des Zersetzers-Separators 15 eingeführt, der mit einem oberen Schalenbereich 16 und unteren Schalenbereich 17 versehen ist. Die flüssige Phase der Leitung 10 vird von der darin enthaltenen Gasphase im Separator 15 getrennt» Die flüssige Phase* velche Harnstoff, Wasser« restliches Aramoftiumcarbamat und überschüssiges Ammoniak enthält, fließt durch den Schalenbereich 17 nach unten und vird mit von der Leitung 66 zugeführtem CO₂ zur Entfernung des Hauptteils des restlichen überschüssigen Ammoniaks im unteren Schalenbereich 17 abstreifend behandelt· Die entgaste flüssige Phase sammelt sich im Bodenbereich des Zersetzer-Separators 15 und vird von dort durch die Bodenleitung 18 abgeführt. Die im Zersetzer-Separator 15 von der Mischung der Leitung 10 getrennte Gasphase strömt durch den oberen Schalenbereich 16 nach oben» vobei im direkten Gegenstrom mit verhältnismäßig kühlerer Harnstoffreaktorproduktmischung, die der obersten Schale des obersten Schalenbereichs 16 durch das Druckminderventil 19 und die Leitung 20 zugeführt vird, ein Hauptteil des Wasserdampf fes entfernt vird· Die Gesamtmenge an Gasphase verläßt den Zersetzer-Separator 15 am ropf durch die Leitung 11 als Zersetzer-Separator-Abgas, velches CO₂, JfH₃ und H₂O enthält. Das HH₃ICO₂ Molverhältnis in der Leitung 11 liegt etva in Bereich von 4/1 bis 15/1, vorzugsveise bei etva 8,5/1· Das Abgas der Leitung 11 vird in die ManteUcasner des Zersetzers 7 susamen mit einem von der Leitung 12 . Xonroendei strom schwacher Carbumatlösung mit Sehalt an Harnstoff zugeführt, die im Verfahren vie in ten beschrieben erhalten vird· Referring again to FIG. 1, the mixture of liquid and gas is introduced from the line 10 into a central region of the decomposer-separator 15, which is provided with an upper shell region 16 and a lower shell region 17. The liquid phase of line 10 vird of the contained gas phase in separator 15 is separated "" contains the liquid phase * velche urea water residual Aramoftiumcarbamat and excess ammonia flows through the shell portion 17 down and vird with supplied from the line 66 CO ₂ Treated with wiping to remove the main part of the remaining excess ammonia in the lower shell area 17. The gas phase separated in the decomposer separator 15 from the mixture in line 10 flows upwards through the upper shell area 16, in direct countercurrent with the relatively cooler urea reactor product mixture which is fed to the uppermost shell of the uppermost shell area 16 through the pressure reducing valve 19 and the line 20 , a major portion of water vapor removed fes vird · the total amount of vapor exiting the decomposer ropf contains the separator 15 through line 11 as a decomposer separator exhaust gas velches CO _2, JFH ₃ and H ₂ O. The HH ₃ ICO ₂ molar ratio in line 11 is approximately in the range from 4/1 to 15/1, preferably around 8.5 / 1 12th Xonroendei a stream of weak carbumate solution with a content of urea is supplied, which is obtained in the method described in the fourth

Venn man versuchen vürde_# den Altgasstrom der Leitung 11 «it der Lösung der Leitung 12 allein u»zui<»tzen, vie es nach de* Stand der Venn try vürde _# Altgasstrom to the line 11, "it solving the line 12 alone u» zui <"tzen it vie for de * State of

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Technik gewöhnlich vorgenommen wurde, läge der Siedepunkt der durch die Umsetzung des Zersetzer-Separator-Abgases der Leitung 11 mit der Lösung der Leitung 12 gebildeten flüssigen Phase praktisch bei der gleichen Temperatur vie die schnellverdampfungstemperatur der Reaktorproduktmischung in Leitung 6 nach der Druckminderung durch das Druckminderventil 5· Bs wäre so keine Antriebskraft verfügbar» um Wär-me von der in der Mantelkammer des Zersetzers 7 reagierenden Mischung und der der Carbamatzersetzung unterworfenen Harnstoffproduktlösung im Zersetzer 7 zu übertragen,Technique was usually done, the boiling point would be through the conversion of the decomposer-separator exhaust gas from line 11 with the liquid phase formed in the solution of the line 12 practically at the same temperature as the rapid evaporation temperature of the Reactor product mixture in line 6 after the pressure reduction through the pressure reducing valve 5 · Bs there would be no driving force available » around heat from the mixture reacting in the jacket chamber of the decomposer 7 and the urea product solution subjected to carbamate decomposition to be transferred in decomposer 7,

Bs wurde gefunden, daß durch Zugabe von frischem CO₂ zur Mischung des Zersetzer-Separator-Abgases und der schwachen, Harnstoff enthaltenden Carbamatlösung der Siedepunkt der daraus gebildeten flüssigen Phase erheblich erhöht wird, wodurch ein Wärmetransfer zwischen der reagierenden Mischung und der der Carbamatzersetzung unterliegenden Harnstoffproduktlösung möglich wird und den Strom von Zersetzer-Separator-Abgas selbst liefert» Das beruht darauf, daß die falsche CO₂-ZUfuhr der Leitung 13» welche in die in der Mantelkammer des Zersetzers 7 reagierende Mischung eingeführt wird, welche dem Zersetzer 7 Wärme liefert, das Gesamtmolverhältnis NH₃:CO₂ in der reagierenden Mischung herabsetzt und damit den Dampfdruck der daraus gebildeten flüssigen Phase herabsetzt.It was found that by adding fresh CO ₂ to the mixture of the decomposer-separator exhaust gas and the weak, urea-containing carbamate solution, the boiling point of the liquid phase formed therefrom is increased considerably, as a result of which heat transfer between the reacting mixture and the urea product solution, which is subject to carbamate decomposition becomes possible and supplies the flow of decomposer-separator exhaust gas itself »This is due to the fact that the wrong CO ₂ supply of line 13» which is introduced into the mixture reacting in the jacket chamber of the decomposer 7, which supplies heat to the decomposer 7, reduces the total molar _{ratio of NH 3} : CO ₂ in the reacting mixture and thus lowers the vapor pressure of the liquid phase formed therefrom.

Frisches COg-Ausgangsmaterial wird dem Zersetzer 7 durch die Leitung 13 in einer genügenden Menge zugeführt, um das Molverhältnis NH₃:CO₂ der Mischung in der Leitung 14» welche von der Mantelkammer des Zersetzers 7 wegführt, unter das Molverhältnis NH₃1CO₂ des Zersetzer-Separator-Abgases in der Kopfleitung 11 des Zersetzer-Separators 15 herabzusetzen· Wenn beispielsweise das Molverhältnis in der Leitung 11 4/I beträgt, wird eine genügende Menge von fri-Fresh COg starting material is fed to the decomposer 7 through the line 13 in an amount sufficient to make the molar ratio NH ₃ : CO _{2 of} the mixture in the line 14 »which leads away from the jacket chamber of the decomposer 7 below the molar ratio NH ₃ 1CO ₂ des Decomposer separator exhaust gas in the head line 11 of the decomposer separator 15 · If, for example, the molar ratio in the line 11 is 4 / I, a sufficient amount of fri-

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schem CO₂ durch die Leitung 13 in die Mantelkammer des* *2£r£ei:£ers 7 eingeführt» um in der die Mantelkanmer 7 durch die Leitung 14 verlassenden Mischung ein Holverhältnis von 2,5/1 zu erhalten. Entsprechend vird bei einem Molverhältnis von 15/I in der Leitung 11 genügend frisches CO₂ in gleicher Weise zugeführt» um in der durch die Leitung 15 austretenden Mischung ein Molverhältnis von 10/1 zu erhalten. Vorzugsweise vird bei einem Molverhältnis NHgJCO₂ in der Leitung 11 im Bereich von 8-9/1 frisches CO₂ durch die Leitung 13 in genügender Menge zugeführt» um das NH₃:CO₂-Mo!!.verhältnis in der durch die Leitung 14 austretenden Mischung bei etwa 4,6 bis 4»9/i zu halten. Entsprechend vird der Siedepunkt der in der Mantelkammer des Zersetzers 7 gebildeten flüssigen Phase auf 140⁰C erhöht» vas einen Wärmetransfer von der Mantelseite zur Bohrseite des Zersetzers 7 und damit eine erhebliche Energieersparnis ermöglicht. Wie oben erklärt vird jedoch das Harnstoffprodukt der Leitung 8 durch Dampf im Zersetzer 9 veiter erhitzt» um eine vollständigere Carbamatzersetzung zu erreichen«Shem CO _{2 introduced} through line 13 into the jacket chamber of the * * 2 £ r £ egg: £ ers 7 »in order to obtain a pick-up ratio of 2.5 / 1 in the mixture leaving the jacket channel 7 through line 14. Correspondingly, with a molar ratio of 15/1 in line 11, sufficient fresh CO _{2 is} fed in in the same way in order to obtain a molar ratio of 10/1 in the mixture exiting through line 15. In the case of a molar ratio of _{NH 3} : CO ₂ in line 11 in the range of 8-9 / 1, fresh CO _{2 is} preferably fed in through line 13 in sufficient quantity to achieve the NH _{3: CO 2} ratio in the range through line 14 to keep the exiting mixture at about 4.6 to 4 »9 / i. According to the boiling point vird the liquid phase formed in the bowl chamber of the decomposer 7 to 140 ⁰ C increases "vas heat transfer from the shell side to the drilling side of the decomposer 7 and thus enables considerable energy saving. As explained above, however, the urea product in line 8 is further heated by steam in decomposer 9 "in order to achieve more complete carbamate decomposition"

Die Kombination der Zersetzer 7 und 9 ermöglicht einen erheblichen Grad von Wärmerückgewinnung in dem Harnstoffsyntheseverfahren in einer sehr einfachen und wirtschaftlichen Weise und führt zu einer erheblichen Einsparung beim Energieverbrauch.The combination of the decomposers 7 and 9 enables a considerable amount Degree of heat recovery in the urea synthesis process in a very simple and economical way and leads to a considerable savings in energy consumption.

Die die Mantelseite des Zersetzers 7 verlassende Mischung von Flüssigkeit und Gas kann mit Vorteil mit weiterer frischer C0₂-Zufuhr im Wärmeaustausch mit anderen Prozellströmen im Harnstoffverfahren zur Wärmerückgewinnung gemischt werden, beispielsweise im zweiten Zersetzer 22 und Harnstoffkonzentrierer 23» bevor sie schließlich mit Wasser im Kühler 21 herabgekühlt wird* Für die oben beschriebene bevorzugte Verfahrensweise, wobei die der Reaktionsmischung inThe mixture of liquid and gas leaving the shell side of the decomposer 7 can advantageously be _{mixed with further fresh C0 2} supply in heat exchange with other cell streams in the urea process for heat recovery, for example in the second decomposer 22 and urea concentrator 23 »before it is finally mixed with water in the cooler 21 is cooled down * For the preferred procedure described above, where that of the reaction mixture in

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der Mantelkammer des Zersetzers 7 zugefügte Menge an frischer CO₂-Zufuhr ausreicht» um ein Molverhältnis von 4,6 bis 4*9/1 in der Mischung der Leitung 14 zu erreichen, vird frische COg-Zufuhr durch die Leitungen 24 bzw. 25 zum zweiten Zersetzer 22 bzv* Harnstoffkonzentrierer 23 in einer genügenden Menge zugeführt» um in den von der Mantelseite des zveiten Zersetzers 22 bzv» des Hamstoffkonzentrierers 23 abgehenden Leitungen 26 bzv« 27 ein Molverhältnis von etwa 4/1 bzv. 3_t5/i zu erhalten. Jedoch kann stattdessen eine größere Menge an frischer CO₂-Zufuhr dem Zersetzer 7 durch die Leitung 13 zugeführt werden« um das ungefähre Molverhältnis NH₃XCO₂ in der Mischung in der Leitung 14 bei 3,5/1 zu halten, um mehr Wärme im Zersetzer 7 zurückzugewinnen, falls gewünscht. In einem solchen Fall verden der zweite Zersetzer 22 und der Harnstoffkonzentrierer 23 mit von einer äußeren (nicht gezeigten) Quelle zugeführtem Dampf geheizt·The amount of fresh CO ₂ supply added to the jacket chamber of the decomposer 7 is sufficient to achieve a molar ratio of 4.6 to 4 * 9/1 in the mixture in line 14, fresh CO 2 supply is supplied through lines 24 and 25, respectively second decomposer 22 and / or urea concentrator 23 is supplied in a sufficient amount to achieve a molar ratio of about 4/1 and / or 27 in the lines 26 and / or 27 outgoing from the jacket side of the second decomposer 22 or of urea concentrator 23. 3 _t 5 / i to get. However, instead a larger amount of fresh CO ₂ feed can be fed to the decomposer 7 through line 13 in order to keep the approximate molar ratio of NH ₃ XCO ₂ in the mixture in line 14 at 3.5 / 1 in order to generate more heat Recover decomposer 7 if desired. In such a case, the second decomposer 22 and the urea concentrator 23 are heated with steam supplied from an external source (not shown).

Die den Bodenbereich des Zersetzer-Separators 15 durch die Bodenleitung 18 verlassende Harnstoffproduktlösung vird viederum in einen kleineren Teil (Hebenstrom) in Leitung 28 und einen Hauptteil (Hauptstrom) in Leitung 29 aufgeteilt, und der Hauptstrom vird durch das Niveauregelventil 30, velches seinen Druck auf 1,8 kg/cm² verringert,durch die Leitung 31 einem zveiten Zersetzer 22 zugeführt» vo er veiter erhitzt und entgast vird, um eine im vesentlichen reine wässrige Harnstofflösung zu liefern· Die in zveiten Zersetzer 22 erhitzte Hamstoffprodüktlösung vird durch die Leitung in den Mittelbereich eines zveiten Zersetzer-Separators 33 eisigeführt, der mit eine» oberen Schalenbereich 34 und unteren Schalenbereich 35 ausgerüstet ist« Die flüssige Phase der Leitung 32 vird im Separator 33 von ihrer Oasphase getrennt· Die flüssige Phase, velche im wesentlichen reise vässrige Harnstoff lösung enthält,The urea product solution leaving the bottom area of the decomposer separator 15 through the bottom line 18 is again divided into a smaller part (lifting flow) in line 28 and a main part (main flow) in line 29, and the main flow is through the level control valve 30, its pressure increases 1.8 kg / cm ² reduced, fed through line 31 to a second decomposer 22, before being further heated and degassed to provide an essentially pure aqueous urea solution Central area of a second decomposer-separator 33, which is equipped with an "upper shell area 34 and lower shell area 35". The liquid phase of line 32 is separated from its oase phase in separator 33. The liquid phase, which essentially contains aqueous urea solution ,

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fließt durch die Schalenabteilung 35 nach unten, und restliches Ammoniak wird aus ihr durch von der Leitung 67 zugeführtes CO₂ abgestreift. Me im Bodenbereich des Separators 33 gesammelte entgaste vässrige Harnstofflösung vird durch die Bodenleitung 36 abgeführt. Eine Gasphase der Mischung in Leitung 32 vird im Separator 33 abgetrennt und durch den oberen Schalenbereich 34 nach oben geführt, vobei ein Hauptteil des Wasserdampfes im direkten Gegenstrom mit verhältnismäßig kälterer Lösung entfernt vird, die durch die Leitung 28, das Reduzierventil 37 und die Leitung 38 zur obersten Schale des oberen Schalenbereichs 34 geführt vird. Die Gesamtmenge der Gasphase verläßt den Zersetzer-Separator 33 am Kopf durch die Leitung 39 als Abgas, velches CO₂, NH« und H₂O enthält, und vird zur Lösung in den wassergekühlten Kondensator 40 kondensiert und dort mit durch die Leitung 41 eingeleiteter Harnstoffzufuhr gemischt» Inertgase können durch das Entlüftungsventil 42 entlüftet werden.flows down through the tray compartment 35 and residual ammonia is stripped _{therefrom by CO 2 supplied from line 67.} The degassed aqueous urea solution collected in the bottom area of the separator 33 is discharged through the bottom line 36. A gas phase of the mixture in line 32 is separated off in the separator 33 and passed up through the upper shell area 34, whereby a major part of the water vapor is removed in direct countercurrent with the relatively colder solution, which is removed through the line 28, the reducing valve 37 and the line 38 to the uppermost shell of the upper shell region 34. The total amount of the gas phase leaves the decomposer separator 33 at the top through line 39 as exhaust gas, containing many CO ₂ , NH _{2 and H 2} O, and is condensed to dissolve in the water-cooled condenser 40 and there with the urea feed introduced through line 41 mixed »inert gases can be vented through vent valve 42.

Die Harnstoffproduktlösung der Leitung 36 wird durch das Ventil 43 und die Leitung 44 dem unter Vakuum arbeitenden Harnstoffkonzentrierer 23 zugeführt· Die erhaltene erhitzte Harnstoffproduktlösung vird vom Konzentrierer 23 durch die Leitung 45 dem Separator 46 zugeführt. Konzentrierte Harnstofflösung vird vom Separator 46 durch die Bodenleitung 47 abgezogen und durch die Leitung 48 anderen (nicht gezeigten) Anlageeinheiten zur weiteren Verarbeitung zugeführt* Ein Teil der konzentrierten Harnstofflösung der Leitung vird durch die Leitung 49 und das Regulierventil 50 sovie die Leitung 41 in den zweiten Kondensator 40 geführt» Im Separator 46 abgetrennter Wasserdampf vird durch die Kopfleitung 51 dem wassergekühlten Vakuumkühler 52 zugeführt, als Flüssigkeit kondensiert und im Fallvasserkasten 53 aufgefangen und durch die Leitung 54 ab~The urea product solution in line 36 is passed through valve 43 and line 44 fed to vacuum urea concentrator 23. The heated urea product solution obtained is from the concentrator 23 through the line 45 to the separator 46 fed. Concentrated urea solution is supplied from separator 46 withdrawn through the bottom line 47 and fed through the line 48 to other plant units (not shown) for further processing. * Part of the concentrated urea solution in the line is passed through the line 49 and the regulating valve 50 as well as the line 41 in the second condenser 40 »separated in the separator 46 Water vapor is fed through the head line 51 to the water-cooled vacuum cooler 52, condensed as a liquid and collected in the drop tank 53 and removed through the line 54 ~

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gelassen.calmly.

Bine im zweiten Kondensator 40 gebildete und Ammoniumcarbamat, überschüssiges Ammoniak, Harnstoff und Wasser enthaltende flüssige Phase wird durch die Leitung 55 abgeführt, durch die Pumpe 56 unter Druck gesetzt und der Mantelkammer des Zersetzers 7 durch die Leitung 12 zugeführt, wie oben beschrieben.A liquid phase formed in the second condenser 40 and containing ammonium carbamate, excess ammonia, urea and water is discharged through line 55, pressurized by pump 56 and fed to the jacket chamber of decomposer 7 through line 12, as described above.

Die Menge an Harnstoff in der Leitung 12 reicht aus, um das Gewichtsverhältnis von Harnstoff zu H_g0 in der die Mantelkammer des Zersetzers 7 durch die Leitung 14 verlassenden Mischung im Bereich von etwa 0,1/1 bis 1»6/1» vorzugsweise bei 1:1, zu halten.The amount of urea in the line 12 is sufficient to set the weight ratio of urea to H _g 0 in the mixture leaving the jacket chamber of the decomposer 7 through the line 14 in the range from about 0.1 / 1 to 1 »6/1», preferably at 1: 1.

Die Reaktionsraischung aus der erwähnten Leitung 27 (oder aus der Leitung I4j> wenn der zweite Zersetzer 22 und Harnstoff konzentrierer 23 umg-angen werden) wird direkt in den Kühler 21 zur Abkühlung und vollständigen Kondensation eingeführt. Der Kühler 21 arbeitet im wesentlichen in den gleichen Druckbereichen wie die Harnstoff produktlösungsseite der Zersetzer 7 und 9, Separator 15 und Mantelseite des Zersetzers 7 "unter Berücksichtigung von etwas Druckabfall in den diese Gefäße verbindenden Leitungen« Im Kühler 21 angesammelte Xnertgase können durch das Entlüftungsventil 57 abgelassen werden· Frische KH„-»Zufuhr wird im Kühler 21 durch die Leitung 58 in einer genügenden Menge zugeführt, um das Gesamtmolverhältnis NH₃JCO₂ in der vom Kühler 21 durch die Leitung abgegebenen Lösung im ungefähren Bereich von 3,8/1 bis 7/1, vorzugsweise 4,7/1 bis 5,5/1, zu halten, Der Kühler 21 kann im Temperaturbereich von etwa 49 bis 121⁰C,vorzugsweise 82 bis 99⁰C, betrieben werden* Die vom Kühler 21 durch die Leitung 59 abgegebene Lösung wird durch die Pumpe 60 unter Druck gesetzt und durch die Leitung 61 in den Reaktor 1 geführt.The reaction mixture from the mentioned line 27 (or from the line 14j> if the second decomposer 22 and urea concentrator 23 are bypassed) is introduced directly into the cooler 21 for cooling and complete condensation. The cooler 21 works essentially in the same pressure ranges as the urea product solution side of the decomposers 7 and 9, separator 15 and shell side of the decomposer 7 ″, taking into account some pressure drop in the lines connecting these vessels · Fresh KH "-" feed is fed into the cooler 21 through the line 58 in an amount sufficient to keep the total molar ratio of _{NH 3} _{JCO 2} in the solution discharged from the cooler 21 through the line in the approximate range of 3.8 / 1 to 7/1, preferably 4.7 / 1 to 5.5 / 1, the cooler 21 can be operated in the temperature range from about 49 to 121 ^° C., preferably 82 to 99 ^° C. * The from the cooler 21 through the Solution discharged in line 59 is pressurized by pump 60 and fed into reactor 1 through line 61.

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Der verbleibende Rest an frischer COg-Zufuhr wird im Kompressor .64 auf den Reaktordruck verdichtet und durch die Leitung 65 in den Reaktor 1 eingeführt.The remainder of the fresh COg supply is in the compressor .64 compressed to the reactor pressure and introduced into reactor 1 through line 65.

Im wesentlichen das gesamte CO₂ in den Leitungen 65» 13, 66, 24_P 67 und 25 und im wesentlichen das gesamte NH₃ in den Leitungen 58 und 63 werden schließlich umgesetzt, um im Reaktor 1 die stöchiometrische Menge Harnstoff zu bilden, der schließlich durch die Leitung 48 als Produkt aus dem System abgeführt wird.Essentially all of the CO ₂ in lines 65 »13, 66, 24 _P 67 and 25 and substantially all of the NH ₃ in lines 58 and 63 are finally converted to form the stoichiometric amount of urea in reactor 1, which ultimately is discharged through line 48 as product from the system.

Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgenden Beispiele.The invention is further illustrated by the following examples.

Example 1 ;

Es wird Bezug genommen auf die Figuren 1 und 2, 2950 kg Kohlendioxid werden im Kompressor 64 verdichtet und durch die Leitung 65 in den Reaktor 1 eingeleitet, zusammen mit 2360 kg NH«, die durch die Pumpe 62 verdichtet und durch die Leitung 63 in den Reaktor 1 eingeleitet werden und zusammen mit 28650 kg Änjmoniumcarbamatrücklauflösung von der Leitung 61· Die zurückgeführte Garbamatlösüng enthält 7670 kg CO₂ als Carbamat, 14O6O kg Gesamtammoniak als Carbamat und freies Ammoniak, 3515 kg Wasser und 3400 kg Harnstoff« Der Reaktor 1 arbeitet bei etwa 225 kg/cm² und 188°C. Bei beendeter Reaktion wird der Inhalt des Reaktors durch die Leitung 2 abgenommen· Die entnommene Menge enthält 13825 kg Harnstoff, 2970 kg CO₂ als nicht umgesetztes Carbamat, 10510 kg Gesamtammoniak als Carbamat und freies Ammoniak und 6640 kg Wasser. Etwa 30 % des Reaktorprodukts in der Leitung 2 werden in die Leitung 3 und die restlichen 70 % in die Leitung 4 weitergeführt. Die Reaktormischung der Leitung 4 wird durch das Reduzierventil 5 auf einen Druck von 25 kg/cm² entspannt» in der Leitung 6 auf 118⁰C schnell gekühlt und durch die Leitung der Fig. 2 in den Bodenteil 114 des integrierten Zersetzers 101 ge-Reference is made to FIGS. 1 and 2, 2950 kg of carbon dioxide are compressed in the compressor 64 and introduced into the reactor 1 through the line 65, together with 2360 kg of NH3, which is compressed by the pump 62 and passed through the line 63 into the Reactor 1 are introduced and together with 28650 kg of ammonium carbamate reflux solution from line 61 · The recirculated garbamate solution contains 7670 kg of CO ₂ as carbamate, 14O6O kg of total ammonia as carbamate and free ammonia, 3515 kg of water and 3400 kg of urea «Reactor 1 operates at about 225 kg / cm ² and 188 ° C. When the reaction is complete, the contents of the reactor are removed through line 2. The amount removed contains 13825 kg of urea, 2970 kg of CO ₂ as unconverted carbamate, 10510 kg of total ammonia as carbamate and free ammonia and 6640 kg of water. About 30 % of the reactor product in line 2 is carried on into line 3 and the remaining 70 % into line 4. The reactor mixture in line 4 is released through the reducing valve 5 to a pressure of 25 kg / cm ² , rapidly cooled in line 6 to 118 ^° C. and through the line in FIG. 2 into the bottom part 114 of the integrated decomposer 101.

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leitet. Die erhaltene Lösung strömt durch die Rohre 106 nach oben und wird bis au der Zeit, wo sie den Zersetzer 101 durch die Kopfleitung 113.verläßt,auf schließlich 157°C erhitzt,directs. The solution obtained flows up through the tubes 106 and will be up to the time when they get the decomposer 101 through the head line 113. Leaves, finally heated to 157 ° C,

2270 leg CO₂ in Leitung 13, 7870 kg Lösung in Leitung 12 und 12910 kg Abgas in Leitung 11 werden durch die Leitung 108 in die untere Mantelkammer 104 des Zersetzers 101 geleitet· Die Lösung in Leitung 12 enthält 454 kg CO₂ als Carbamat, 1315 kg Gesamtamraoniak als Carbamat und freies Ammoniak, 2700 kg Wasser und 3390 kg Harnstoff. Das Abgas in Leitung 11 enthält 2890 kg CO₂, 9200 kg NH₃ und 816 kg H₂O, Die Mischung der Leitung 108 reagiert in der unteren Mantelkammer 104, und ihre Temperatur steigt auf 140°C. Bin Teil ihrer Reaktionswärme wird durch die Wände 107 der Rohre über tragen, um die durch die Rohre 106 fließende Harnstoffproduktlösung zu erwärmen, und die Mischung wird durch die Leitung 109 in die Leitung abgegeben. Dampf mit einem Druck von 11,7 kg/cm wird der oberen Mantelkammer 103 durch die Leitung 111 zugeführt, um das in den Rohren 106 strömende Fluid durch die Rohrwände 110 auf 157°C zu erhitzen. Das Dampf kondensat wird durch die Leitung 112 abgezogen. Das erhitzte Fluid wird aus dem Zersetzer 101 durch die Leitung 113 abgezogen und durch die Leitung 10 in den Separator 15 der Fig. 1 eingeführt* Dem unteren Schalenbereich 17 des Separators 15 werden durch die Leitung 66 225 kg CO₂ zugeführt· Das Reaktorprodukt der Leitung 3 wird durch das Druckminderventil 19 auf einen Druck von 24 kg/cm entspannt, auf 118⁰C schnell gekühlt und durch die Leitung 20 der obersten Schale des Schalenbereichs 16 des Separators 15 zugeführt. Abgas wird aus dem Separator 15 durch dessen Kopfleitung 11 abgenommen und mit einem Druck von 24 kg/cm² in die untere Mantelkammer 104 eingeführt, wie oben angegeben« Der Druckunterschied von 0,7 kg/cm zwischen dem Fluid der Leitung 6 und dem Fluid in2270 put CO ₂ in line 13, 7870 kg of solution in line 12 and 12910 kg of exhaust gas in line 11 are passed through line 108 into the lower jacket chamber 104 of the decomposer 101.The solution in line 12 contains 454 kg of CO ₂ as carbamate, 1315 kg total ammonia as carbamate and free ammonia, 2700 kg water and 3390 kg urea. The exhaust gas in line 11 contains 2890 kg of CO ₂ , 9200 kg of NH ₃ and 816 kg of H ₂ O. The mixture in line 108 reacts in the lower jacket chamber 104 and its temperature rises to 140.degree. Part of their heat of reaction is transmitted through the walls 107 of the tubes to heat the urea product solution flowing through the tubes 106, and the mixture is discharged through line 109 into the line. Steam at a pressure of 11.7 kg / cm is supplied to the upper jacket chamber 103 through the line 111 to heat the fluid flowing in the tubes 106 through the tube walls 110 to 157 ° C. The steam condensate is withdrawn through line 112. The heated fluid is withdrawn from the decomposer 101 through line 113 and introduced via line 10 into the separator 15 of FIG. 1 * to the lower shell portion 17 of the separator 15 are fed through the line 66225 kg CO ₂ · The reactor product of the line 3 is released through the pressure reducing valve 19 to a pressure of 24 kg / cm, ^{quickly cooled to 118 °} C. and fed through the line 20 to the uppermost shell of the shell region 16 of the separator 15. Exhaust gas is removed from the separator 15 through its head line 11 and ^{introduced into the lower jacket chamber 104 at a pressure of 24 kg / cm 2} , as stated above. The pressure difference of 0.7 kg / cm between the fluid in the line 6 and the fluid in

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der Leitung 11 beruht hauptsächlich auf Reibungsverlusten in den Rohren 106 der Leitung 113, dem Schalenbereich 16 und der Leitung 11. m jeder anderen Hinsicht herrscht im wesentlichen der gleiche Druck innerhalb des Separators 15 vie in der unteren Mantelkammer 104 des integrierten Zersetzers 101.of the line 11 is mainly due to frictional losses in the tubes 106 of the line 113, the shell area 16 and the line 11. In all other respects essentially the same prevails Pressure inside the separator 15 as in the lower shell chamber 104 of the integrated decomposer 101.

Die flüssige Phase vom Boden des Separators 15 wird durch die Leitung 18 abgenommen« Sie enthält 13825 kg Harnstoff, 296 leg CO₂ als Carbamat, 1315 kg Gesamt-NH« als Carbamat und freies Ammoniak und 5826 kg Wasser. Etwa 30 % der Lösung in der Leitung 18 werden in die Leitung 28 abgeleitet und die restlichen 70 % gelangen durch die Leitung 29 zum Druckminderventil 30 und von dort mit einem auf 1*8 kg/cm verringerten Druck durch die Leitung 31 in den Zersetzer 22. Das Fluid der Leitung 31 wird indirekt im Zersetzer 22 auf 124° C erhitzt und dann durch die Leitung 32 in den Separator 33 geführt. Die Zersetzungswärme wird im Zersetzer 22 zugeführt, indem man in seiner Mantelkammer 23050 kg Reaktionsmischung der Leitung 14 und 1134 kg CO₂, das durch die Leitung 24 zugeführt wird, umsetzt. Die Mischung in der Leitung 44, die sich bei 24 kg/cm Druck befindet, enthält insgesamt 5615 kg CO₂, 10510 kg Gesamtammoniak, 3515 kg Wasser und 3400 kg Harnstoff. Nach beendeter Reaktion werden 24180 kg der erhaltenen Reaktionsmischung von der Mantelseite des Zersetzers 22 bei 132°C und 23 kg/cm² Druck durch die Leitung 26 abgeführt. Diese abgeführte Menge enthält 6750 kg Gesamt-C0₂, 10150 kg Gesamt-NHq, 3515 kg Wasser und 3400 kg Harnstoff·The liquid phase from the bottom of the separator 15 is removed through the line 18 "It contains 13825 kg urea, 296 μg CO ₂ as carbamate, 1315 kg total NH" as carbamate and free ammonia and 5826 kg water. About 30 % of the solution in line 18 is diverted into line 28 and the remaining 70 % pass through line 29 to pressure reducing valve 30 and from there with a pressure reduced to 1 * 8 kg / cm through line 31 into decomposer 22 The fluid in line 31 is indirectly heated to 124 ° C. in decomposer 22 and then passed through line 32 into separator 33. The heat of decomposition is supplied in the decomposer 22 by converting 23050 kg of reaction mixture from line 14 and 1134 kg of CO ₂ supplied through line 24 in its jacket chamber. The mixture in line 44, which is at 24 kg / cm pressure, contains a total of 5615 kg of CO ₂ , 10510 kg of total ammonia, 3515 kg of water and 3400 kg of urea. After the reaction has ended, 24180 kg of the reaction mixture obtained are removed from the jacket side of the decomposer 22 at 132 ° C. and 23 kg / cm ² pressure through line 26. This discharged amount contains 6750 kg total C0 ₂ , 10150 kg total NHq, 3515 kg water and 3400 kg urea

150 kg CO₂ werden dem Bodenschalenbereich 35 des Separators 33 zugeführt, und die Lösung der Leitung 28 wird durch das Ventil 37 auf 1»4 kg/cm Druck entspannt und durch die Leitung 38 der obersten Schale des obersten Schalenbereichs 34 des Separators 33 zugeführt»150 kg of CO ₂ are fed to the bottom shell area 35 of the separator 33, and the solution in the line 28 is expanded to 1 »4 kg / cm pressure through the valve 37 and fed through the line 38 to the top shell of the top shell area 34 of the separator 33»

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Aus dem Separator 33 wird Abgas durch seine Kopfleitung 39 abgeführt. Das Abgas enthält 454 kg CO₂, 1315 kg NH₃ und 2145 kg H₂O. Die Bodenlösung, die aus dem Separator 33 durch die Bodenleitung 36 abgegeben wird, enthält 13825 kg Harnstoff und 3680 kg Wasser. Der Fluß der Harnstofflösung in der Leitung 36 wird durch das Ventil 43 geregelt, und diese Harnstofflösung wird dem Harnstoff konzentrierer 23 durch die Leitung 44 zugeführt und dort zum Konzentrieren unter einem negativen Druck von 0,5 kg/cm indirekt auf HO⁰C erhitzt. Das erhitzte Fluid wird durch die Leitung 45 in den Separator 46 geführt, wo konzentrierter Harnstoff vom Wasserdampf getrennt wird. 13825 kg Harnstoff und 2250 kg Wasser werden durch die Leitung 47 abgeführt, und 1430 kg Wasserdampf wenden durch die Kopfleitung 51 agbeleitetv Das Fluid der Leitung 51 wird im Vakuumkühler 52 kondensiert, im Fallwasserkasten 53 gesammelt und durch die Leitung 54 abgeführt.Exhaust gas is discharged from the separator 33 through its head line 39. The exhaust gas contains 454 kg of CO ₂ , 1315 kg of NH ₃ and 2145 kg of H ₂ O. The soil solution that is discharged from the separator 33 through the bottom line 36 contains 13825 kg of urea and 3680 kg of water. The flow of the urea solution in the line 36 is regulated by the valve 43, and this urea solution is fed to the urea concentrator 23 through the line 44 and heated there ^{indirectly to HO 0 C for concentration under a negative pressure of 0.5 kg / cm.} The heated fluid is passed through line 45 into separator 46, where concentrated urea is separated from the water vapor. 13,825 kg of urea and 2250 kg of water are discharged through line 47, and 1,430 kg of water vapor are agbeleitv through head line 51. The fluid in line 51 is condensed in vacuum cooler 52, collected in fall water tank 53 and discharged through line 54.

3400 kg Harnstoff und 553 kg Wasser werden aus der Leitung 47 abgenommen und in den Syntheseprozeß zurückgeführt, und die restliche Menge von 12120 kg Harnstofflösung , welche 10425 kg Harnstoff und 1695 kg Wasser enthalten, wird durch die Leitung 48 als Endprodukt abgegeben und kann gegebenenfalls weiter verarbeitet werden. Die Harnstofflösung der Leitung 49 wird durch eine (nicht gezeigte) Pumpe auf einen höheren Druck gebracht und unter Regelung durch das Ventil 50 durch die Leitung 41 in den zweiten Kühler 40 abgegeben. Der Kühler 40 ist wassergekühlt und arbeitet bei 1,4 kg/cm² und 38° C. Abgas der Leitung 39 wird in den Kühler 40 eingeleitet, um sich dort zu kondensieren und zu reagieren, und 7870 kg Lösung werden durch die Leitung 55 abgezogen. Inertgase können durch das Entlüftungsventil 42 entlüftet werden. Die Lösung in Leitung 55, welche 3400 kg of urea and 553 kg of water are removed from line 47 and returned to the synthesis process, and the remaining amount of 12120 kg of urea solution, which contains 10425 kg of urea and 1695 kg of water, is released through line 48 as an end product and can optionally continue are processed. The urea solution in line 49 is brought to a higher pressure by a pump (not shown) and, under control by valve 50, is discharged through line 41 into second cooler 40. The cooler 40 is water-cooled and operates at 1.4 kg / cm ² and 38 ° C. Exhaust gas from line 39 is introduced into cooler 40 in order to condense and react there, and 7870 kg of solution are withdrawn through line 55 . Inert gases can be vented through vent valve 42. The solution in line 55, which

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454 kg CO₂ als Carbaraat, 1315 kg Gesamtammoniak als Carbamat und freies Ammoniak, 2700 kg Wasser und 3400 kg Harnstoff enthält, wird durch die Pumpe 56 auf einen höheren Druck gebracht und durch die Leitung 12 der Mantelseite des Zersetzers 7 zugeführt. Die Verdampfungswärme im Konzentrierer 23 vird zugeführt, indem man in seiner Mantelkammer die Mischung der Leitung 26 mit 917 kg CO₂, welche durch die Leitung 25 zugeführt werden, mischt. Wach Beendigung der Reaktion werden 25100 kg Reaktionsmischung durch die Leitung 27 mit 22 kg/cm und 121⁰C abgegeben.454 kg of CO ₂ as carbamate, 1315 kg of total ammonia as carbamate and free ammonia, 2700 kg of water and 3400 kg of urea is brought to a higher pressure by the pump 56 and fed through the line 12 to the shell side of the decomposer 7. The heat of evaporation in the concentrator 23 is supplied by mixing the mixture from the line 26 with 917 kg of CO ₂ , which is supplied through the line 25, in its jacket chamber. After the reaction has ended, 25,100 kg of reaction mixture are released through line 27 at 22 kg / cm and 121 ^° C.

Der Druckunterschied zwischen dem Separator 15 und der Leitung 27The pressure difference between the separator 15 and the line 27

Gefalleberuht auf Reibungsverlusten und hydraulischen/Verlusten, welche in diesem Fall 2,8 kg/cm betragen· In jeder anderen Hinsicht ist der Druck im Separator 15 im wesentlichen gleich hoch, wie der Druck am Ausgang der Leitung 27, welche in den ersten Kühler 21 mündet. Die Lösung der Leitung 27, welche 7667 kg CO₂ als Carbamat, 10510 kg Gesamtammoniak als Carbamat und freies Ammoniak, 3515 kg Wasser und 3400 kg Harnstoff enthält, wird in den Kühler 21 geführt, wo sie bei 22 kg/cm² Druck auf 88°C abgekühlt und mit 3548 kg Ammoniak gemischt wird, welche durch die Leitung 58 in den Kühler 21 gelangen. Die erhaltene Lösung wird aus dem Kühler 21 durch die Leitung 59 abgegeben, durch die Hochdruckpumpe 60 auf einen höheren Druck gebracht und durch die Leitung 61 in den Reaktor 1 geführt. Im Kühler 21 angesammelte Inertgase werden durch das Entlüftungsventil 57 abgelassen. Gradient is based on frictional losses and hydraulic losses, which in this case are 2.8 kg / cm · In all other respects the pressure in the separator 15 is essentially the same as the pressure at the outlet of the line 27 which goes into the first cooler 21 opens. The solution in line 27, which contains 7667 kg of CO ₂ as carbamate, 10510 kg of total ammonia as carbamate and free ammonia, 3515 kg of water and 3400 kg of urea, is fed into cooler 21, where it is pressurized to 88 ^{at 22 kg / cm 2} ° C is cooled and mixed with 3548 kg of ammonia, which pass through line 58 into the cooler 21. The solution obtained is discharged from the cooler 21 through the line 59, brought to a higher pressure by the high-pressure pump 60 and passed through the line 61 into the reactor 1. Inert gases accumulated in the cooler 21 are discharged through the vent valve 57.

Im wesentlichen alles Ammoniak, das dem Kühler 21 durch die Leitungen 27 und 58 augeführt wird, wird in der im Kühler 21 gekühlten Lösung absorbiert und durch die Leitung 59 dem Reaktor zugeführt.Essentially all of the ammonia that enters the cooler 21 through the lines 27 and 58 is carried out, is cooled in the cooler 21 in the Solution absorbed and fed through line 59 to the reactor.

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Example 2:

Das Verfahren bei diesem Beispiel ist das gleiche wie i.m Beispiel 1, außer daß der Betriebsdruck im Kühler 21 auf 29 kg/cm erhöht und die Temperatur im Kühler auf 79⁰C herabgesetzt wird, damit die lösung im Kühler 21 eine größere Menge an freiem Ammoniak absorbieren kann. Durch die Leitung 58 werden 5907 kg Ammoniak dem ersten Kühler 21 zugeführt, und die Lösung in Leitung 59 enthält 7667 kg CO₂ als Carbamat, 16420 kg Gesamtammoniak als Carbamat'. und freies Ammoniak, 3515 kg Wasser und 3400 kg Harnstoff. Die Hochdruckpumpe 62 für flüssiges Ammoniak, sowie die Leitung 63 werden weggelassen. Der Druck im Separator 15 und in der Mantelkammer des Zersetzers 7 werden entsprechend dem höheren Druck im Kühler 21 erhöht.The procedure in this example is the same as in Example 1, except that the operating pressure in the cooler 21 is increased to 29 kg / cm and the temperature in the cooler is reduced to 79 ^° C. so that the solution in the cooler 21 has a larger amount of free ammonia can absorb. Through line 58, 5907 kg of ammonia are fed to the first cooler 21, and the solution in line 59 contains 7667 kg of CO ₂ as carbamate, 16420 kg of total ammonia as carbamate. and free ammonia, 3515 kg water and 3400 kg urea. The high pressure pump 62 for liquid ammonia and the line 63 are omitted. The pressure in the separator 15 and in the jacket chamber of the decomposer 7 are increased in accordance with the higher pressure in the cooler 21.

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Claims

1. Verfahren zur Harnstoff synthese, wobei eine erste wässrige Harnstoff lösung, welche Harnstoff, Ammoniumcarbaraat, Ammoniak und Wasser enthält, bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß1. A method for urea synthesis, wherein a first aqueous urea solution containing urea, ammonium carbonate, ammonia and water is generated at elevated temperature and pressure is characterized in that

a) die erste wässrige Harnstofflösung in einer ersten Carbamatzersetzungszone unter Druckverringerung erhitzt vird, um 10 bis 60 Gewichts-^ des in ihr enthaltenen Ammoniumcarbamats zu NH, und COg-Gas zu zersetzen;a) the first aqueous urea solution is heated in a first carbamate decomposition zone while reducing the pressure by 10 to 60 Weight of the ammonium carbamate contained in it to NH, and Decompose COg gas;

b) dann die erhitzte erste wässrige Harnstofflösung in einer zweiten CarbamatZersetzungszone erhitzt wird, um weiteres Ammoniumcarbamat zu NH» und COg-Gas zu zersetzen und eine flüssige Phase, die Harnstoff, Wasser, restliches Ammoniumcarbamat und restliches überschüssiges Ammoniak enthält, und eine Gasphase, die CO₂, NH« und H₂O enthält, zu erzeugen;b) then the heated first aqueous urea solution is heated in a second carbamate decomposition zone in order to decompose further ammonium carbamate to NH »and COg gas and a liquid phase containing urea, water, residual ammonium carbamate and residual excess ammonia, and a gas phase which CO ₂ , NH «and H ₂ O contains, to generate;

c) die Gasphase und die flüssige Phase getrennt werden;c) the gas phase and the liquid phase are separated;

d) die Gasphase, Harnstoff und frisches CO₂ in Berührung gebracht werden, um unter indirektem Wärmeaustausch mit der ersten wässrigen Harnstofflösung Ammoniumcarbamat zu bilden, wodurch die in diesem Verfahrensechritt d) frei werdende Reaktionswärme Wärme für den Reaktionsschritt a) liefert und wobei die Menge des sod) the gas phase, urea and fresh CO _{2 are brought} into contact to form ammonium carbamate with indirect heat exchange with the first aqueous urea solution, whereby the heat of reaction released in this process step d) supplies heat for reaction step a) and the amount of the so in Berührung gebrachten Harnstoffs so groß ist, daß das Realttionsprodukt ein Verhältnis von Harnstoff zu Wasser von 0,1/1 bis 1,6/1 hat.brought into contact urea is so large that the reaction product has a ratio of urea to water of 0.1 / 1 to 1.6 / 1 has.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Gasphase im wesentlichen der gleiche wie der Druck der ersten Carbamatzersetzungszone ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure of the gas phase is essentially the same as the pressure of the first carbamate decomposition zone.

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3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the reaction product of fl), which contains ammonium carbamate, is _{mixed with fresh MH 3} following the Xontakt in (d) and in a zone separate from (d) to form a reaction mixture to deliver which has a total _{molar ratio of NH 3} to CO ₂ of at least more than 3.8 / 1, and that this reaction mixture is introduced into a urea synthesis reactor operated under urea synthesis conditions.

4. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that that the temperature of the first aqueous urea solution in (a) at a pressure of about 11.7 kg / cm to about 43 kg / cm about 11 to 22 ° C is increased.

5. The method according to any one of claims 1 to 4 »characterized in that the first carbamate decomposition zone at a temperature of about 88 ⁰ C to about 166 ⁰ C and at a pressure of about 11.7 kg / cm to about 43 kg / cm in (a) operated.

6. The method according to any one of claims 1 to 5 »characterized in that the temperature of the heated first aqueous urea solution at a pressure of about 11.7 kg / cm ² to about 43 kg / cm ² in (b) by about 11 ^° C is increased to about 22 ° C.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the second carbamate decomposition zone at a temperature of about 115 ⁰ C to about 177 ⁰ C, velche temperature of 11 to 22 ° C higher than the temperature in the first carbamate decomposition zone after Heating is, and is operated at a pressure of about 11.7 kg / cm ² to about 43 kg / cm.

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8. The method according to any one of claims 1 to 7 »characterized in that that the heated first aqueous urea solution immediately is routed from (a) to (b)

9. A method for urea synthesis, wherein an exhaust gas that contains velches ₂ NHo and H ₂ O, vird separated, characterized in that

a) Urea is added to the exhaust gas and heat is removed from it in order to generate a liquid stream which has an NH «/ CO ₂ ratio of 3.8 / 1 to 7/1 and a urea / H ₂ O ratio has from 0.1 / 1 to 1.6 / 1, and

b) the liquid stream is introduced into a urea synthesis reactor operated under urea synthesis conditions.

10. The method according to claim 9, characterized in that in (a) also fresh CO _{2 is} added.

11. Method according to claim 9 or 10, characterized in that fresh NH _{3 is also} added in (a).

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