DD146752A3

DD146752A3 - PROCESS FOR CLEANING PROCESS WASTE OF THE UREA SYNTHESIS

Info

Publication number: DD146752A3
Application number: DD21834780A
Authority: DD
Inventors: Lothar Guenther; Siegfried Leithoff; Klaus Kutzer; Achim Reinbothe; Achim Wachsmuth
Original assignee: Lothar Guenther; Siegfried Leithoff; Klaus Kutzer; Achim Reinbothe; Achim Wachsmuth
Priority date: 1980-01-08
Filing date: 1980-01-08
Publication date: 1981-03-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Ammoniak, Kohlendioxid und Harnstoff aus dem bei der Harnstoffherstellung anfallenden Prozeszabwasser. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, das eine hochgradige Reinigung des Prozeszabwassers auf desorptivem Wege bei minimalem Energieaufwand und ohne zusaetzliche Nachbehandlung ermoeglicht. Erfiindungsgemaesz erfolgt die Reinigung des hochkonzentrierten Prozeszabwassers in einer 5stufigen Desorptionseinrichtung, bestehend aus zwei Desorptionskolonnen, einem Hydrolysator und zwei Entspannungsstufen. Das gereinigte Prozeszabwasser kann ohne Nachbehandlung gegebenfalls als Kesselspeisewasser oder Kuehlwasser eingesetzt werden.The invention relates to a process for the separation of ammonia, carbon dioxide and urea from the resulting in the production of urea Prozeszabwasser. The aim and object of the invention is to propose a method which enables a high degree of purification of the process wastewater by desorptive means with minimal expenditure of energy and without additional aftertreatment. Erfiindungsgemaesz carried out the purification of highly concentrated Prozeszabwassers in a 5-stage desorption, consisting of two desorption columns, a hydrolyzer and two flash stages. The purified Prozeszabwasser can be used without additional treatment, if necessary, as boiler feed water or cooling water.

Description

'Verfahren zur Reinigung von Prozeßabwasser der Harnstoffsynthese 'Process for the purification of process wastewater of urea synthesis

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur- Abtrennung von Ammoniak, Kohlendioxid und Harnstoff aus dem bei der Harnstoffherstellung anfallenden hochkonzentrierten Prozeßabwasser.The invention relates to a process for the separation of ammonia, carbon dioxide and urea from the highly concentrated process wastewater resulting from the production of urea.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Reinigung-von Prozeßabwasser der Harnstoffsynthese sind mehrere Verfahren bekannt. Nach GB-PS 1 509 950 erfolgt die Reinigung des anfallenden Prozeßabwassers bei einem Druck von 0,25 MPa in einem Ammoniakabstreifer. Zur Verringerung des Wassergehaltes der im Ammoniakabstreifer abgetrennten Brüden ist am Kopf des Ammoniakabstreifers ein Refluxkühler angeordnet· Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß nur Prozeßabwässer mit einer geringen Konzentration an Ammoniak,For the purification of process wastewater of urea synthesis, several methods are known. According to GB-PS 1 509 950, the purification of the resulting process waste water takes place at a pressure of 0.25 MPa in an ammonia scraper. To reduce the water content of the vapors separated in the ammonia scraper, a reflux condenser is arranged at the top of the ammonia scraper. This process has the disadvantage that only process wastewaters with a low concentration of ammonia,

Kohlendioxid und insbesondere an Harnstoff verarbeitet werden können.Carbon dioxide and in particular urea can be processed.

DD-PS 131 851 beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von Prozeßabwasser, bei dem die Abtrennung der im Prozeßabwasser enthaltenen Mengen an Ammoniak und Kohlendioxid in 3 Zonen, einer Desorptionskolonne, einer Ammoniak- und einer Kohlendioxidtrennkolonne erfolgt. Dieses Verfahren ist mit dem Nachteil behaftet, daß harnstoffbelastete Prozeßabwässer nur äußerst unbefriedigend gereinigt werden.DD-PS 131 851 describes a process for the purification of process wastewater, in which the separation of the amounts contained in the process wastewater of ammonia and carbon dioxide in 3 zones, a desorption column, an ammonia and a carbon dioxide separation column takes place. This method has the disadvantage that urea-contaminated process wastewater to be cleaned only very unsatisfactory.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Reinigung hochbelasteter Prozeßabwässer bekannt, bei dem zunächst die Zersetzung des im Prozeßabwasser enthaltenen Harnstoffs in einem Hydrolysator bei einem Druck von 1,8 MPa, einer Temperatur von 453 K und einer Verweilzeit von 40 bis 60 Minuten unter kontinuierlicher Lufteindosierung vorgenommen wird. Das Prozeßabwasser v/ird anschließend einer Rektifizierkolonne, in der Ammoniak und Kohlendioxid entfernt werden, zugeführt. Aber auch dieses Verfahren ermöglicht keine vollständige Abtrennung des im Prozeßabwasser enthaltenen Harnstoffs, Ammoniaks und Kohlendioxids.Furthermore, a method for the purification of highly polluted process wastewater is known, in which first the decomposition of the urea contained in the process wastewater is carried out in a hydrolyzer at a pressure of 1.8 MPa, a temperature of 453 K and a residence time of 40 to 60 minutes under continuous Lufteindosierung , The process waste water is then fed to a rectification column in which ammonia and carbon dioxide are removed. But even this method does not allow complete separation of the urea contained in the process wastewater, ammonia and carbon dioxide.

Object of the invention

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein ökonomisches Verfahren zur praktisch vollständigen Abtrennung von Ammoniak, Kohlendioxid und Harnstoff aus dem bei der Harnstoffsynthese anfallenden hochkonzentrierten Prozeßabwasser vorzuschlagen.The aim of the present invention is to propose an economical process for virtually complete separation of ammonia, carbon dioxide and urea from the highly concentrated process wastewater resulting from the urea synthesis.

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Darlegung des Wesens der Erfindung; > Explanation of the essence of the invention; >

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das eine hochgradige Reinigung des Prozeßabwassers auf desorptivem Wege bei minimalem Energieaufwand und ohne zusätzliche Nachbehandlung ermöglicht. Es wurde gefunden, daß eine derart hochgradige Abtrennung von Ammoniak, Kohlendioxid und Harnstoff aus hochkonzentriertem Prozeßwasser erreicht werden kann, wenn die Reinigung des Prozeßabwassers in einer 5-stufigen Desorptionseinrichtung, bestehend aus zwei Desorptionskolonnen 1, 3₅ einem Hydrolysator 2 und zwei Entspannungsstufen 10, 11_; vorgenommen wird. Das Abwasser wird hierbei zunächst in einem Wärmetauscher 4, gegebenenfalls unter Ausnutzung der Prozeßabwärme der Harnstoffsynthese, erwärmt und.der ersten Desorptionskolonne 1 zugeführt. Die am Kopf der Desorptionskolonne 1 austretenden Brüden werden in einem Refluxkühler 5 kondensiert und dem Rezirkulationsteil der Harnstoffanlage zugeführt. Das aus der Desorptionskolonne 1 austretende Prozeßabwasser gelangt über einen Wärmetauscher 6 in den nachgeschalteten Hydrolysator 2, in dem unter Einspeisung von Hochdruckdampf bei einem Druck von 1,1 - 2,5 IiPa, vorzugsweise 1,4 MPa, und einer Temperatur von 430 - 500 K, vorzugsweise 453 K, eine nahezu vollständige Hydrolyse des im Prozeßabwasser enthaltenen Harnstoffs erfolgt. Das über den Wärmetauscher 6 austretende Prozeßabwasser wird anschließend auf den Desorptionsdruck von 0,1 0,6 MPa, vorzugsweise 0,35 MPa, entspannt und in der ersten Entspannungsstufe 10 blitzverdampft. Das aus der Entspannungsstufe 10 austretende·Prozeßabwasser gelangt in die nachgeschaltete zweite Entspannungsstufe 11, in der eine Druckreduzierung unterhalb des Desorptions-The invention has for its object to develop a method that allows a high degree of purification of the process wastewater by desorptive means with minimal energy consumption and without additional treatment. It has been found that such a high degree of separation of ammonia, carbon dioxide and urea from highly concentrated process water can be achieved if the purification of the process waste water in a 5-stage desorption, consisting of two desorption 1, 3 ₅ a hydrolyzer 2 and two expansion stages 10, 11 _; is made. The wastewater is in this case first in a heat exchanger 4, optionally using the process waste heat of the urea synthesis, heated and. The first desorption column 1 fed. The leaving at the top of the desorption column 1 vapors are condensed in a reflux condenser 5 and fed to the recirculation part of the urea plant. The effluent from the desorption column 1 process effluent passes through a heat exchanger 6 in the downstream hydrolyzer 2, in which under pressure of high pressure steam at a pressure of 1.1 to 2.5 IiPa, preferably 1.4 MPa, and a temperature of 430 - K, preferably 453 K, an almost complete hydrolysis of the urea contained in the process wastewater takes place. The process effluent exiting via the heat exchanger 6 is subsequently expanded to the desorption pressure of 0.1-0.6 MPa, preferably 0.35 MPa, and flash evaporated in the first expansion stage 10. The effluent from the expansion stage 10 effluent enters the downstream second expansion stage 11, in which a pressure reduction below the desorption

druckes auf 0,01 - 0,4 MPa, vorzugsweise 0,1 MPa, erfolgt. Die hierbei anfallenden ammoniak- und kohlendioxid-haltigen Brüden werden mittels eines Ejektors 9 abgesaugt und der ersten Entspannungsstufe 10 zugeführt. Als Treibdampf für den Ejektor 9 werden die am Kopf des Hydrolysators 2 entweichenden Brüden eingesetzt. Die in den Entspannungsstufen 10, 11 anfallenden stark ammoniak- und 'kohlendioxidhaltigen Brüden werden über Leitung als Desorptionsmittel in den mittleren Bereich der Desorptionskolonne 1 eingeleitet. Das die zweite Entspannungsstufe 11 verlassende Prozeßabwasser wird der nachgeschalteten Desorptionsstufe 3 zugeführt, in der unter Frischdampfzufuhr die Abtrennung der im Prozeßabwasser noch enthaltenen Mengen an Ammoniak und Kohlendioxid erfolgt, wobei die austretenden Brüden über Leitung 33 als Desorptionsmittel in den Sumpf der Desorptionskolonne 1 zurückgeführt werden. Das die zweite Desorptionskolonne 3 verlassende gereinigte Prozeßabwasser kann ohne Nachbehandlung gegebenenfalls als Kesselspeisewasser oder Kühlwasser eingesetzt werden·pressure to 0.01-0.4 MPa, preferably 0.1 MPa. The resulting ammonia and carbon dioxide-containing vapors are sucked off by means of an ejector 9 and fed to the first expansion stage 10. As motive steam for the ejector 9 the escaping at the head of the hydrolyzer 2 vapors are used. The resulting in the expansion stages 10, 11 strong ammonia and 'carbon dioxide-containing vapors are introduced via line as a desorbent in the central region of the desorption column 1. The process effluent leaving the second expansion stage 11 is fed to the downstream desorption stage 3, in which the removal of the amounts of ammonia and carbon dioxide still present in the process wastewater is effected, the leaving vapors being recycled via line 33 as desorption agent into the bottom of the desorption column 1. The purified process waste water leaving the second desorption column 3 can optionally be used as boiler feed water or cooling water without aftertreatment.

Ausführungsbeispiel Execution s example

Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Über Leitung 14 werden dem Wärmetauscher 4 20 m /h des bei der Harnstoffherstellung anfallenden Prozeßabwassers, das 4 Gew. % Ammoniak, 0,4 Gew. % Harnstoff und 2 Gew. % Kohlendioxid enthält, zugeführt. Im ¥/ärmetauscher 4 wird das Prozeßabwasser unter Ausnutzung eines Teils der im Restgaswäscher der Ammoniaksynthese anfallenden Prozeßabwärme auf 373 K erwärmt und anschließend einer Desorptionskolonne 1 zugeführt.Below, the method of the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. Via line 14, the heat exchanger 4 20 m / h of the obtained in the urea production process wastewater containing 4 wt. % Ammonia, 0.4 wt.% Of urea and 2 wt. % Carbon dioxide supplied. In ¥ / 4-exchanger the process waste water is heated to 373 K by utilizing a portion of the costs incurred in the residual gas scrubber ammonia synthesis process heat and then fed to a desorption column 1.

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In der- Desorptionskolonne 1 erfolgt bei einem Druck von 0,35 IvIPa und unter Eindosierung von Brüden über Leitung 33 und Leitung 38 die Entfernung von Ammoniak und Kohlendioxid aus dem Prozeßabwasser· Das mit einer Temperatur von 410 K aus der Desorptionskolonne 1 austretende Prozeßabwasser wird anschließend einem Wärmetauscher 6 zugeführt, in dem in indirektem Wärmetausch eine Temperaturerhöhung auf 425 K vorgenommen wird· Über Leitung 23 gelangt das Prozeßabwasser zu einem Hydrolysator 2· In den Hydrolysator 2 wird über Leitung 34 Hochdruckdampf eingeleitet. Bei einem Druck von 1,4 IvIPa und einer Temperatur von 453 K erfolgt die Zersetzung des im Prozeßabwasser enthaltenen Harnstoffs. Den Hydrolysator 2 verlassen über Leitung 24 nahezu harnstoffreies Prozeßabwasser und über Leitung 35 die im Hydrolysator 2 anfallenden ammoniak- und kohlendioxidhaltigen Brüden, welche im Ejektor 9 als Treibdampf eingesetzt werden» Anschließend wird das aus dem Hydrolysator 2 austretende Abwasser auf den Desorptionsdruck von O,'35 IvIPa entspannt· Die dabei anfallenden Brüden werden im Entspannungsbehälter 10 vom Prozeßabwasser getrennt und der Desorptionskolonne 1 als Desorptionsmittel zugeführt. Das über ein Reduzierventil 13 auf einen Druck von 0,1 MPa entspannte Prozeßabwasser wird in den Entspannungsbehälter 11 eingeleitet. Die hierbei anfallenden ammoniak- und kohlendioxidhaltigen Brüden werden mittels Ejektor 9 über Leitung 36 abgesaugt und über Leitung 37 dem Entspannungsbehälter 10 zugeführt. Das aus dem Entspannungsbehälter -11 austretende Prozeßabwasser wird in die Desorptionskolonne 3 eingeleitet, in der bei einem Druck von 0,35 MPa die Abtrennung der restlichen Mengen an Ammoniak und Kohlendioxid erfolgt. Als Desorptionsmittel wird über Leitung 32 Frischdampf zugeführt. Die aus der Desorptionskolonne 3 austreten-In the desorption column 1, the removal of ammonia and carbon dioxide from the process wastewater takes place at a pressure of 0.35 IvIPa and with metered addition of vapors via line 33 and line 38. The process waste water leaving the desorption column 1 at a temperature of 410 K is then added fed to a heat exchanger 6, in which a temperature increase to 425 K is made in indirect heat exchange · Via line 23, the process waste water passes to a hydrolyzer 2 · High pressure steam is introduced into the hydrolyzer 2 via line 34. At a pressure of 1.4 IvIPa and a temperature of 453 K, the decomposition of the urea contained in the process wastewater takes place. The hydrolyzer 2 leave via line 24 almost urea-free process wastewater and line 35 in the hydrolyzer 2 resulting ammonia and carbon dioxide-containing vapors which are used in the ejector 9 as motive steam »Subsequently, the effluent from the hydrolyzer 2 to the desorption pressure of O, ' 35 IvIPa depressurized · The resulting vapor is separated in the expansion tank 10 from the process wastewater and fed to the desorption column 1 as a desorbent. The process wastewater, which has been expanded to a pressure of 0.1 MPa via a reducing valve 13, is introduced into the expansion tank 11. The resulting ammonia and carbon dioxide-containing vapors are sucked by means of ejector 9 via line 36 and fed via line 37 to the flash tank 10. The process waste water leaving the flash tank 11 is introduced into the desorption column 3, in which the separation of the remaining quantities of ammonia and carbon dioxide takes place at a pressure of 0.35 MPa. As a desorbent is fed via line 32 live steam. The exit from the desorption column 3

den ammoniak- und kohlendioxidhaltigen Brüden werden in den Sumpf der Desorptionskolonne 1 als Desorptionsmittel eingesetzt. Das aus der Desorptionskolonne 3 austretende gereinigte Prozeßabwasser enthält ·< 2 ppm Ammoniak, "< 1 ppm Kohlendioxid und < 2 ppm Harnstoff.the ammonia and carbon dioxide-containing vapors are used in the bottom of the desorption column 1 as a desorbent. The purified process effluent leaving the desorption column 3 contains · <2 ppm ammonia, <1 ppm carbon dioxide and <2 ppm urea.

Claims

invention claim

Process for the purification of process wastewater from urea synthesis, characterized in that the separation of ammonia, carbon dioxide and urea is carried out in a desorptive device consisting of two desorption columns (1, 3), one hydrolyzer (2) and two expansion stages (10, 11) , wherein in the first Desorptions.kolonne (1) via line (33) and line (38) vapors are given as a desorbent, which reduces from the downstream hydrolyzer (2) exiting process effluent to the desorption pressure and the first expansion stage (10) is supplied , in the second expansion stage (11) a pressure reduction is carried out below the desorption pressure, the resulting vapors are supplied by means of an ejector (9) of the first expansion stage (10) and the effluent from the second expansion stage (11) exiting process waste water in the second desorption column (3 ) is initiated.

2 · Process for the purification of process waste water according to item 1, characterized in that the pressure in the desorption columns (1, 3) is 0.1-0.6 MPa, preferably 0.35 IiPa.

Process for the purification of process waste water according to item 1, characterized in that the pressure in the hydrolyzer (2) is 1.1-2.5 MPa, preferably 1.4 MPa, and the temperature is 430-500 K, preferably 453 K, is.

A process for the purification of process waste water according to item 1, characterized in that in the second expansion stage (11) a Druekreduzier-ung to 0.01 - 0.4 MPa, preferably 0.1 MPa, takes place.

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