LU102914B1 - Optimierte Prozesskondensataufbereitung - Google Patents
Optimierte Prozesskondensataufbereitung Download PDFInfo
- Publication number
- LU102914B1 LU102914B1 LU102914A LU102914A LU102914B1 LU 102914 B1 LU102914 B1 LU 102914B1 LU 102914 A LU102914 A LU 102914A LU 102914 A LU102914 A LU 102914A LU 102914 B1 LU102914 B1 LU 102914B1
- Authority
- LU
- Luxembourg
- Prior art keywords
- process condensate
- purification device
- condensate purification
- coarse
- urea
- Prior art date
Links
- 238000013386 optimize process Methods 0.000 title description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 124
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 71
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 62
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012778 molding material Substances 0.000 claims abstract description 3
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 4
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 4
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- CSGLCWIAEFNDIL-UHFFFAOYSA-O azanium;urea;nitrate Chemical compound [NH4+].NC(N)=O.[O-][N+]([O-])=O CSGLCWIAEFNDIL-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 150000004657 carbamic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000013014 purified material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/58—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
- B01D3/38—Steam distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
- C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
- C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
- C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
- C07C273/14—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C273/16—Separation; Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
- C02F2103/36—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/10—Energy recovery
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anlagenverbund zur Herstellung eines Harnstoffformmaterials, wobei der Anlagenverbund wenigstens eine Harnstoffsynthesevorrichtung 1 und eine Harnstoffformungsvorrichtung 2 aufweist, wobei der Anlagenverbund eine Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung 10 aufweist, wobei die Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung 10 zur Abtrennung von Ammoniak und Harnstoff aus dem Prozesskondensat der Harnstoffsynthesevorrichtung 1 ausgebildet ist, wobei der Anlagenverbund eine Formungssabluftwäschevorrichtung 4 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich zur Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung 10 eine Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung 20 aufweist, wobei die Harnstoffsynthesevorrichtung 1 mit der Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung 10 und der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung 20 zur Überführung von Prozesskondensat verbunden ist, wobei die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung 20 mit der Formungsabluftwäschevorrichtung 4 verbunden ist.
Description
a wns
Optimierte Prozesskondensataufbereitung
Die Erfindung betrifft die Aufbereitung des bei der Harnstoffsynthese anfallenden
Prozesskondensats.
Das in der Harnstoffsynthese anfallende Prozesskondensat enthält als Verunreinigungen sowohl Ammoniak als auch Harnstoff. Daher wird es vor einer weiteren Verwendung in einem dreistufigen Prozess gereinigt. In einem ersten Schritt wird bei Temperaturen oft um 115 bis 140 °C Ammoniak entfernt. Anschließen wird bei Temperaturen um 190 bis 200 °C und üblicherweise mehr als 15 bar und für eine Zeit von 60 bis 120 min eine
Hydrolyse durchgeführt, bei der sich Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid zersetzt.
Das entstehende Ammoniak und Kohlendioxid werden anschließend in einem dritten
Schritt entfernt. Die Trennverfahren im ersten und dritten Schritt sind identisch, sodass diese beiden Schritte üblicherweise in einer Kolonne durchgeführt werden, die lediglich
IS in der Mitte geteilt ist, um den zweiten Schritt zwischenzuschalten.
Durch diesen dreistufigen Prozess wird der gesamte Prozesskondensatstrom sehr rein, insbesondere weniger als 3 ppm Ammoniak und weniger als 3 ppm Harnstoff. Dies ist entsprechend aufwändig und benötigt viel Energie. Es gibt insbesondere mit der für die
Harnstoffformung, insbesondere Harnstoffgranulation oder Harnstoffprillierung, benötigte
Abgaswäsche auch Anwendungen mit weniger hohe Reinheitsanforderungen, zumal dort
Harnstoff als Verunreinigung aus dem Abgas eingebracht wird.
Daher ist es energetisch vorteilhaft, für solche Abgaswäschen weniger aufgereinigtes
Prozesskondensat zu verwenden. Die US 2019 / 0177180 A1 schlägt hierzu vor, einen
Teilstrom nach der ersten Stufe abzutrennen und der Abgaswäsche zuzuführen. Dieses führt aber dazu, dass die Ströme in der ersten Stufe und der dritten Stufe, welche sich in einer gemeinsamen Kolonne befinden, sehr unterschiedliche Mengen aufweisen, was sich als nachteilig auf die Auslegung und den Betrieb auswirken kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prozesskondensataufbereitung bereitzustellen, welche zum einen die hohe Reinheit für die üblichen Verwendungen als auch eine geringere
He was
Reinheit für die Abgaswäsche aufweist und dabei eine optimale Prozessführung bei minimalen Energieverbrauch ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch den Anlagenverbund mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
Der erfindungsgemäße Anlagenverbund dient zur Herstellung eines
Harnstoffformmaterials, insbesondere eines Harnstoffgranulats oder eines
Harnstoffprills. Es werden üblicherweise die Begriffe Granulat oder Prill verwendet, es handelt sich um partikuläres, agglomeriertes Material, welches eine für die Aufbringung als Düngemittel geeignete Partikelgröße aufweist und üblicherweise in einen sich an die
Synthese anschließenden Formungsschritt, der Granulation oder Prillierung, hergestellt wird, Der Anlagenverbund weist wenigstens eine Harnstoffsynthesevorrichtung und eine
Harnstoffformungsvorrichtung auf. Üblicherweise weist der Anlagenverbund zusätzlich auch eine Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak und in vielen Fällen einen Reformer zur Herstellung des Wasserstoffs auf. Aus Wasserstoff und Stickstoff wird in der
Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak Ammoniak hergestellt. Aus diesem Ammoniak wird mit Kohlendioxid in der Harnstoffsynthesevorrichtung Harnstoff hergestellt und teilweise mit weiteren Komponenten, beispielsweise Ammoniumnitrat,
Schwefelverbindungen, Kalk und dergleichen mehr, in der Harnstoffformungsvorrichtung zu einem Granulat verarbeitet, welches insbesondere als Düngemittel breite Verwendung findet. Der Anlagenverbund kann optional auch eine Salperersäuresynthesevorrichtung und optional zusätzlich eine Ammoniumnitratsynthesevorrichtung aufweisen. In diesem
Fall kann beispielsweise Ammoniumnitrat als weitere Komponente mit dem Harnstoff gemischt und gemeinsam geformt, insbesondere granuliert, werden. Der
Anlagenverbund weist eine Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung auf, wobei die
Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung zur Abtrennung von Ammoniak und
Harnstoff aus dem Prozesskondensat der Harnstoffsynthesevorrichtung ausgebildet ist.
Hierdurch wird eine weitere Verwendung des Wassers innerhalb oder außerhalb des
Anlagenverbunds oder auch dessen Entsorgung ermöglicht. Der Anlagenverbund weist eine Formungsabluftwäschevorrichtung auf, die mit der Harnstoffformungsvorrichtung verbunden ist und zur Reinigung der Abgase dieser dient. Die Formungsabluftwäsche-
200068P00LU 18.02.2022 LU102914 vorrichtung dient dazu, den in die Abluft gelangten Harnstoff durch Auswaschen mit
Wasser zu entfernen und so die Emission von Stickstoff zu reduzieren. Oft weist die
Formungsabluftwäschevorrichtung eine zweite Stufe auf, in der eine Wäsche mit einem sauren Medium Ammoniak entfernt.
Erfindungsgemäß weist der Anlagenverbund zusätzlich zur Prozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung eine Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung auf. Die
Harnstoffsynthesevorrichtung ist mit der Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung und der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung zur Überführung von
Prozesskondensat verbunden. Die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung ist mit der Formungsabluftwäschevorrichtung verbunden. Somit wird erfindungsgemäß der
Strom des Prozesskondensats der Harnstoffsynthesevorrichtung in zwei Teilstrôme geteilt. Ein erster Teilstrom geht in die Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik. Da dieser Strom vollständig gereinigt wird, sind die erste Stufe und die dritte Stufe für den gleichen Volumenstrom ausgelegt und werden auch so betrieben. Parallel zur herkömmlichen Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung ist die neue Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung angeordnet, in die ein zweiter
Teilstrom geführt wird. Je nach Umgebungsbedingungen kann beispielsweise der Bedarf an dem ersten Teilstrom und dem zweiten Teilstrom in etwa gleich groß sein. Der für die
Formungsabluftwäschevorrichtung, beispielsweise der Granulation oder der Prillierung, benôtigte Wasserstrom wird in der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung nur für diese Anwendung ausreichend und damit sehr viel energiesparender gereinigt. Eine
Entfernung des Harnstoffs aus dem Prozesskondensat ist für dessen Verwendung in der
Abluftwäsche nicht notwendig. Insbesondere weist die Grobprozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung nur eine Stufe und damit vor allem keine Hydrolyse in einem zweiten Schritt auf. Die Menge an Ammoniak im Prozesskondensat kann durch den separaten Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung gezielt eingestellt werden.
Nach Stand der Technik wird das in der Formung, insbesondere der Granulation beziehungsweise der Prillierung, freigesetzte Ammoniak aus der Abluft vorzugsweise durch eine saure Wäsche, zum Beispiel mit Salpetersäure oder Schwefelsäure, entfernt.
Dabei entsteht abhängig von der eingesetzten Säure das dazugehörige Ammoniaksalz, welches ebenfalls als Düngermittel oder als Einsatzstoff für weitere Prozesse, zum
Beispiel für die Herstellung von Harnstoff-Ammoniumnitrat (UAN), genutzt werden kann.
ei cas
Das nach der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung im für die Abluftwäsche genutzten Prozesskondensatstrom verbleibende Ammoniak wird in der sauren
Waschstufe der Abluftwäsche ausgewaschen. Nach dem Stand der Technik wird die für die Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung benötigte Wärmemenge in Form von
Dampf bereitgestellt, der überwiegend direkt in den Prozess eingespeist und somit selbst zum Prozesskondensat wird. Findet die Prozesskondensataufreinigung energiesparender statt, kann diese Menge an eingespeisten Dampf reduziert werden.
Dies führt zu einer Reduktion der anfallenden Prozesskondensatmenge, da durch den eingesparten Dampf kein zusätzliches Wasser eingetragen wird, welches die
Prozesskondensatmenge steigern würde.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Grobprozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung einstufig zur Entfernung von Ammoniak ausgebildet.
Insbesondere ist die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung in Form einer
Kolonne, insbesondere einer Bodenkolonne oder einer Füllkörperkolonne, ausgebildet.
Eine zweite Stufe zur Hydrolyse von Harnstoff zu Ammoniak und CO; ist somit bevorzugt eben nicht Bestandteil der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Grobprozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung einen ersten Wärmetauscher auf. Der erste Wärmetauscher ist zur Vorwärmung des von der Harnstoffsynthesevorrichtung kommenden Prozess- kondensatestroms ausgebildet. Dieses erfolgt dadurch, dass der Wärmetauscher zur
Abkühlung des aus der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung austretenden grobgereinigten Prozesskondensatestroms ausgebildet ist. Somit kann die
Prozesswarme in der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung gehalten werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Grobprozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung einen zweiten Wärmetauscher auf. Der zweite Wärmetauscher ist zur Kondensation des aus der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung austretenden Gasstromes ausgebildet. Insbesondere kann hier das Gasgemisch, welches insbesondere Wasser, Ammoniak und Kohlendioxid enthält, kondensiert werden. Dieses Prozesskondensat kann auch als Carbamatlösung bezeichnet werden, da das dort enthaltene Ammoniak und Kohlendioxid in wässriger Lösung teilweise
DZ tn ras miteinander reagieren, unter anderem zu Carbamat. Bevorzugt sind der zweite
Wärmetauscher und die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung mit einer
Carbamatrückführungsleitung verbunden. Hierdurch kann ein Teilstrom der
Carbamatlösung zurück in die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung geführt werden. Mit dieser Rückführung kann der Wasseranteil in der Carbamatlösung bei Bedarf reduziert werden um die Konzentration an Ammoniak und Kohlendioxid zu steigern. Dies ist vorteilhaft, da diese Carbamatlösung der Harnstoffsynthesevorrichtung zugeführt wird, wo ein geringer Wassereintrag vorteilhaft für die Reaktionsführung ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Grobprozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung einen dritten Wärmetauscher auf. Die Grobprozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung weist weiter eine Rezirkulationsieitung für einen Teilstrom des grobgereinigten Prozesskondensatestroms auf. Der dritte Wärmetauscher ist in der
Rezirkulationsleitung angeordnet und zur Erwärmung des rezirkulierten Teilstroms ausgebildet. Um die benötigte Wärme der Grobprozesskondensataufreinigungs- vorrichtung zuzuführen, könnte man alternativ auch Dampf direkt einleiten. Diese
Dampfdirekteinspeisung erhöht aber die Wassermenge des grobgereinigten
Prozesskondensatestroms. Die indirekte Wärmeeinbringung durch einen
Wärmetauscher lässt die Gesamtmenge jedoch unverändert. In dem dritten
Wärmetauscher oder dem nachgelagert, beispielsweise nach einem entsprechenden
Druckventil, kann insbesondere auch eine Verdampfung des Teilstroms erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund ein
Prozesskondensatspeicher auf. Der Prozesskondensatspeicher ist nach der Harnstoff- synthesevorrichtung und vor der Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung und der
Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Grobprozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung und die Harnstoffsynthesevorrichtung über eine erste Leitung zur Rückführung des in der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung entstehenden Carbamatlôsung verbunden. Insbesondere sind die Prozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung und die Harnstoffsynthesevorrichtung über eine zweite Leistung zur Rückführung des aus der Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung austretenden
Carbamatlösung verbunden. Die erste Leitung und die zweite Leitung sind miteinander
200068P00LU 18.02.2022 LU102914 verbunden. Insbesondere können diese ineinander münden und als eine gemeinsame
Leitung in die Harnstoffsynthesevorrichtung geführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Harnstoffformungsvorrichtung eine oder mehrere Feinabluftwäschevorrichtung auf, beispielsweise eine
Tropfenabscheidung mittels eines Demisters. Da dies der letzte Reinigungsschritt vor
Abgabe der Abluft an die Umgebung ist, werden an die dabei verwendete Waschlösung besondere Reinheitsanforderungen gestellt. Falls diese Anforderung vom grobgereinigten Prozesskondensat aus der Grobprozesskondensataufreinigungs- 10. vorrichtung nicht erfüllt wird, muss für diesen letzten Reinigungsschritt eine andere Quelle für die Waschlösung gewählt werden. Üblicherweise wird dann wie zuvor bereits das saubere Prozesskondensat aus der Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung verwendet. Die Wassermenge der Feinabluftwäschevorrichtung ist üblicherweise klein im
Vergleich zum Gesamtwasserbedarf der Wäsche. Daher bleiben die aufgeführten positiven Effekte der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung auch in dieser
Ausführungsform erhalten.
Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Anlagenverbund anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 beispielhafte Ausführungsform
Die Darstellung ist rein schematisch und stark vereinfacht zur Verdeutlichung der
Erfindung. Übliche Komponenten, wie zum Beispiel Ventile, Wärmetauscher,
Fordervorrichtungen, wie zum Beispiel Pumpen und dergleichen sind zur Vereinfachung weggelassen und sind dem Fachmann für solche Anlagen ausreichend bekannt. Ziel der
Darstellung ist es, den erfindungsgemäßen Gedanken zu verdeutlichen.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Anlagenverbunds gezeigt. Ammoniak und Kohlendioxid werden am Edukteingang 30 der Harnstoffsynthesevorrichtung 1 zugeführt und dort zu
Harnstoff umgesetzt. Der Harnstoff wird dann in die Harnstoffformungsvorrichtung 2 überführt. Die Abluft aus der Harnstoffformungsvorrichtung 2 wird in die
Formungsabluftwäschevorrichtung 4 überführt. Das Prozesskondensat, welches bei der
18.02.2022 LU102914
Synthese von Harnstoff aus Ammoniak und Kohlendioxid entsteht, wird aus der
Harnstoffsynthesevorrichtung 1 in einen Prozesskondensatspeicher 3 überführt. Hier wird der Prozesskondensatstrom erfindungsgemäß aufgeteilt. Ein Teilstrom, beispielsweise 50 %, werden in die Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung 10 überführt, wie diese aus dem Stand der Technik für einen solchen Anlagenverbund bekannt und üblich ist.
Das Prozesskondensat wird zunächst durch den vierten Wärmetauscher 14 in die erste
Stufe 11 geführt und dort bei zum Beispiel 140 °C und 3 bar Ammoniak abgetrennt. Nach dem Durchlaufen der ersten Stufe 11 gelangt das Prozesskondensat durch den fünften
Wärmetauscher 15 in die zweite Stufe 12, beispielswiese für 60 min bei 200 °C und 16 bar. Hierdurch wird der Harnstoff mit Wasser in Ammoniak und Kohlendioxid umgesetzt. Durch den fünften Wärmetauscher 15 gelangt das Prozesskondensat in die dritte Stufe 13, wo bei den gleichen Bedingungen der ersten Stufe 11 (in einer gemeinsamen Kolonne) Ammoniak abgetrennt wird. Dieses gelangt dann über eine zweite Leitung 41 zurück in die Harnstoffsynthesevorrichtung 1. Das gereinigte
Prozesskondensat gelangt aus der dritten Stufe 13 durch den vierten Wärmetauscher 14 zum Prozesskondensatausgang 32 und kann an andere Prozesse übergeben werden.
Ein weiterer Teilstrom, beispielsweise 50 %, des Prozesskondensats werden aus dem
Prozesskondensatspeicher 3 in die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung 20 überführt. Dort gelangt das Prozesskondensat zunächst in den ersten Wärmetauscher 22 und wird dort vorgewärmt und in die Kolonne 21, beispielsweise eine Füllkörperkolonne, überführt. Der am oberen Ende der Kolonne 21 austretende Gasstrom wird durch den zweiten Wärmetauscher 23 geleitet und kondensiert. Ein Teilstrom davon wird zurück in die Kolonne 21 geführt, der restliche Teilstrom durch die erste Leitung 40 in die
Harnstoffsynthesevorrichtung 1 geführt. Das am unteren Ende der Kolonne austretende grobgereinigte Prozesskondensat wird geteilt und ein Teilstrom durch die
Prozesskondensatrückführungsleitung und den dritten Wärmetauscher 24 erwärmt, zumindest teilweise verdampft, und erneut der Kolonne 21 zugeführt. Der restliche
Teilstrom des grobgereinigten Prozesskondensats wird über den ersten Wärmetauscher 22 zur Rückgewinnung der Wärme geführt und anschließend in die
Formungsabluftwäschevorrichtung 4 geführt, um dort weiteren Harnstoff aus der Abluft aufzunehmen.
os rc
Bezugszeichen ° 1 Harnstoffsynthesevorrichtung 2 Harnstoffformungsvorrichtung 3 Prozesskondensatspeicher 4 Formungsabluftwäschevorrichtung
Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung 11 erste Stufe 12 zweite Stufe 13 dritte Stufe 10 14 vierter Wärmetauscher flnfter Wärmetauscher
Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung 21 Kolonne 22 erster Wärmetauscher 15 23 zweiter Wärmetauscher 24 dritter Wärmetauscher
Edukteingang 31 Produktausgang 32 Prozesskondensatausgang 20 40 erste Leitung 41 zweite Leitung
Claims (9)
1. Anlagenverbund zur Herstellung eines Harnstoffformmaterials, wobei der Anlagenverbund wenigstens eine Harnstoffsynthesevorrichtung (1) und eine Harnstoffformungsvorrichtung (2) aufweist, wobei der Anlagenverbund eine Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung (10) — aufweist, wobei die Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung (10) zur Abtrennung von Ammoniak und Harnstoff aus dem Prozesskondensat der Harnstoffsynthesevorrichtung (1) ausgebildet ist, wobei der Anlagenverbund eine Formungsabluftwäsche- vorrichtung(4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich zur Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung (10) eine Grobprozess- kondensataufreinigungsvorrichtung (20) aufweist, wobei die Harnstoffsynthese- vorrichtung (1) mit der Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung (10) und der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) zur Überführung von Prozesskondensat verbunden ist, wobei die Grobprozesskondensataufreinigungs- vorrichtung (20) mit der Formungsabluftwäschevorrichtung (4) verbunden ist.
2. Anlagenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) einstufig zur Entfernung von Ammoniak ausgebildet ist.
3. Anlagenverbund nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) einen ersten Wärmetauscher (22) aufweist, wobei der erste Wärmetauscher (22) zur Vorwärmung des von der Harnstoffsynthesevorrichtung (1) kommenden Prozesskondensatestroms ausgebildet ist, wobei der erste Wärmetauscher (22) zur Abkühlung des aus der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) austretenden grobgereinigten Prozesskondensatestroms ausgebildet ist.
4. Anlagenverbund nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) einen zweiten Wärmetauscher (23) aufweist, wobei der zweite Wärmetauscher (23) zur Kondensation des aus der
200068P00LU
18.02.2022 LU102914 Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) austretenden Gasstromes ausgebildet ist.
5. Anlagenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (23) und die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) mit einer Carbamatriickfiihrungsleitung verbunden sind.
6. Anlagenverbund nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) einen dritten Wärmetauscher (24) aufweist, wobei die Grobprozesskondensat- aufreinigungsvorrichtung (20) eine Rezirkulationsieitung für einen Teilstrom des grobgereinigten Prozesskondensatestroms aufweist, wobei der dritte Wärmetauscher (24) in der Rezirkulationsleitung zur Erwärmung des rezikulierten Teilstroms ausgebildet ist.
7. Anlagenverbund nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund ein Prozesskondensatspeicher (3) : aufweist, wobei der Prozesskondensatspeicher (3) nach der Harnstoffsynthese- vorrichtung (1) und vor der Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung (10) und der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) angeordnet ist.
8. Anlagenverbund nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) und die Harnstoffsynthesevorrichtung (1) über eine erste Leistung zur Rückführung des aus der Grobprozesskondensataufreinigungsvorrichtung (20) austretenden Carbamatstromes verbunden sind.
9. Anlagenverbund nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung (10) und die Harnstoffsynthesevorrichtung (1) über eine zweite Leistung zur Rückführung des aus der Prozesskondensataufreinigungsvorrichtung (10) austretenden Carbamatstromes verbunden sind, wobei die erste Leitung und die zweite Leitung miteinander verbunden sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU102914A LU102914B1 (de) | 2022-02-18 | 2022-02-18 | Optimierte Prozesskondensataufbereitung |
EP23704159.5A EP4479375A1 (de) | 2022-02-18 | 2023-02-14 | Optimierte prozesskondensataufbereitung |
PCT/EP2023/053567 WO2023156360A1 (de) | 2022-02-18 | 2023-02-14 | Optimierte prozesskondensataufbereitung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU102914A LU102914B1 (de) | 2022-02-18 | 2022-02-18 | Optimierte Prozesskondensataufbereitung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LU102914B1 true LU102914B1 (de) | 2023-08-18 |
Family
ID=81384614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LU102914A LU102914B1 (de) | 2022-02-18 | 2022-02-18 | Optimierte Prozesskondensataufbereitung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LU (1) | LU102914B1 (de) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1528051A (en) * | 1974-09-30 | 1978-10-11 | Foster Wheeler Energy Corp | Pollution control process for fertilizer plant |
DE3002460A1 (de) * | 1979-01-30 | 1980-08-21 | Cf Ind | Verfahren und vorrichtung zur nachbehandlung, insbesondere fuer harnstoff- und ammonnitratanlagen |
US4410503A (en) * | 1981-02-28 | 1983-10-18 | Unie Van Kunst-Mestfabrieken | Process for the removal of urea, ammonia, and carbon dioxide from dilute aqueous solutions |
US4652678A (en) * | 1981-05-15 | 1987-03-24 | Stamicarbon B.V. | Process for the recovery of valuable components from the waste streams obtained in the preparation of urea |
WO2013165245A1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Stamicarbon B.V. | Urea production plant |
US20170341951A1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | Toyo Engineering Corporation | Method and apparatus for treating urea aqueous solution |
US20190177180A1 (en) | 2017-12-08 | 2019-06-13 | Toyo Engineering Corporation | Treatment method of an aqueous solution containing urea, ammonia and carbon dioxide and treatment equipment therefor |
EP3782979A1 (de) * | 2019-08-20 | 2021-02-24 | Yara International ASA | Herstellung einer harnstofflösung und anlage dafür |
WO2021137701A1 (en) * | 2019-12-30 | 2021-07-08 | Stamicarbon B.V. | Urea production with multiple evaporators |
WO2021137700A1 (en) * | 2019-12-30 | 2021-07-08 | Stamicarbon B.V. | Ammonia removal from urea finishing |
-
2022
- 2022-02-18 LU LU102914A patent/LU102914B1/de active IP Right Grant
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1528051A (en) * | 1974-09-30 | 1978-10-11 | Foster Wheeler Energy Corp | Pollution control process for fertilizer plant |
DE3002460A1 (de) * | 1979-01-30 | 1980-08-21 | Cf Ind | Verfahren und vorrichtung zur nachbehandlung, insbesondere fuer harnstoff- und ammonnitratanlagen |
US4410503A (en) * | 1981-02-28 | 1983-10-18 | Unie Van Kunst-Mestfabrieken | Process for the removal of urea, ammonia, and carbon dioxide from dilute aqueous solutions |
US4652678A (en) * | 1981-05-15 | 1987-03-24 | Stamicarbon B.V. | Process for the recovery of valuable components from the waste streams obtained in the preparation of urea |
WO2013165245A1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Stamicarbon B.V. | Urea production plant |
US20170341951A1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | Toyo Engineering Corporation | Method and apparatus for treating urea aqueous solution |
US20190177180A1 (en) | 2017-12-08 | 2019-06-13 | Toyo Engineering Corporation | Treatment method of an aqueous solution containing urea, ammonia and carbon dioxide and treatment equipment therefor |
EP3782979A1 (de) * | 2019-08-20 | 2021-02-24 | Yara International ASA | Herstellung einer harnstofflösung und anlage dafür |
WO2021137701A1 (en) * | 2019-12-30 | 2021-07-08 | Stamicarbon B.V. | Urea production with multiple evaporators |
WO2021137700A1 (en) * | 2019-12-30 | 2021-07-08 | Stamicarbon B.V. | Ammonia removal from urea finishing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2295375B1 (de) | Verfahren und anlage zur aufarbeitung von abfall-schwefelsäuren aus nitrierprozessen | |
EP2070907B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Nitrobenzol durch adiabate Nitrierung | |
CH676555A5 (de) | ||
DE102015106617B4 (de) | Verfahren zur Aufreinigung von Rohdinitrotoluolen | |
DE69200915T2 (de) | Verfahren zur Granulation von Ammonnitratdüngemittel. | |
DE3109848A1 (de) | Verfahren zum behandeln von abwasser | |
DD142203A5 (de) | Verfahren zur reinigung des prozesskondensates von den wasserstoff-und synthesegas-herstellungsanlagen | |
EP3616775B1 (de) | Vorrichtung zur abtrennung von metallcarbonylen aus rohsynthesegas | |
LU102914B1 (de) | Optimierte Prozesskondensataufbereitung | |
DE69101022T2 (de) | Verfahren zur Konzentrierung von Harnstofflösungen unter Vakuum. | |
DE4018309A1 (de) | Verfahren zur aufarbeitung von abwasser aus unter erhoehtem druck betriebenen vergasungsanlagen | |
DE69602250T2 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von harnstoff mit hohem umsatz und niedrigem energieverbrauch | |
WO2006005733A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum separieren von magnesium-ammonium-phosphat map aus abwasser | |
DE102022201727A1 (de) | Optimierte Prozesskondensataufbereitung | |
WO2023156360A1 (de) | Optimierte prozesskondensataufbereitung | |
AT393124B (de) | Verfahren zur herstellung von melamin | |
EP3616774A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von metallcarbonylen aus einem gasgemisch | |
DD233124A5 (de) | Verfahren zur herstellung von harnstoff | |
WO2018137995A1 (de) | Verfahren und anlage zur wärmerückgewinnung bei der fliessbettgranulation | |
DE10133935A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Ammoniumsulfat und Harnstoff enthaltenden Düngemittels | |
EP3589388A1 (de) | Verfahren zur reinigung der abluft einer granulierungsanlage zur herstellung eines harnstoffhaltigen granulats | |
DE69612661T2 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Harnstoff mit hohem Umwandlungsgrad und niedrigem Energieverbrauch | |
WO2004096782A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von melamin unter hochdruck | |
DE102017207035A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Granulats | |
DE102007058144A1 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Effective date: 20230818 |