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DE1643722A1 - Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus ammoniakhaltigen Reaktionsgasen - Google Patents

Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus ammoniakhaltigen Reaktionsgasen

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Publication number
DE1643722A1
DE1643722A1 DE19671643722 DE1643722A DE1643722A1 DE 1643722 A1 DE1643722 A1 DE 1643722A1 DE 19671643722 DE19671643722 DE 19671643722 DE 1643722 A DE1643722 A DE 1643722A DE 1643722 A1 DE1643722 A1 DE 1643722A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ammonia
column
carbon dioxide
pressure
exhaust gases
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19671643722
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English (en)
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DE1643722B2 (de
Inventor
Martin Dr Decker
Walter Dr Frey
Peter Dr Magnussen
Christof Dr Palm
Rolf Dr Platz
Gerhard Dr Rotermund
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE1643722A priority Critical patent/DE1643722B2/de
Publication of DE1643722A1 publication Critical patent/DE1643722A1/de
Publication of DE1643722B2 publication Critical patent/DE1643722B2/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50Carbon dioxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG-
Unsere Zeichen: O.Zv.25 315 Gr/AR I,udwigshafen am Rhein, 21. Dez. 1967
Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus ammoniakhaltigen
Reaktionsgasen
Es ist bekannt, Ammoniak aus den Abgasen, beispielsweise der Harnstoffsynthese, die neben dem Ammoniak auch Kohlendioxid' enthalten, in reiner Form abzutrennen, indem man die Abgase nach Abtrennung des Reaktionsproduktes einer Wäsche mit flüssigem Ammoniak unterwirft, wobei man ein kohlendioxidfreies Ammoniak erhält und ein Sumpfprodukt, aus dem nach Erhitzen das kohlendioxid in Form einer Garbamatlö.sung ausgeschielen werden kann, '
Dieses Verfahren hat sich bei der Harnstoffsynthese bewährt, da es hierbei nicht darauf ankommt, das Kohlendloxid vollständig abzutrennen, da die erhaltene Carbamatlö'sung ohne weiteres im gleichen Prozess wieder verwendet werden kann. Demgegenüber ist es" bei anderen Verfahren der Ammonoxidation erforderlich, das Kohlendioxid abzutrennen, um das, überschüssige Ammoniak vollständig in das Verfahren zurückführen zu können. Man hat auch bereits eine derartige Abtrennung von Kohlendioxid aus ammoniakhaltigen Abgasen mittels einer Ammoniumnitratwäsche versucht. Abgesehen von dem--Verlust an Ammoniumnitrat hat diese Wäsche jedoch den Nachteil, daß das Ammoniumnitrat hierbei mit organischen Verbindungen in Berührung
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kommen kann, wodurch die Gefahr einer Zersetzung und auch Explosion gegeben sein kann.
Es wurde nun gefunden, daß man Kohlendioxid aus den ammoniakhalt igen Abgasen der Ammonoxidation von Aromaten praktisch vollständig im gasförmigen Zustand abtrennen kann und somit das gesamte bei der Ammonoxidation verwendete überschüssige Ammoniak erneut für den Prozess zurückgewinnt, wenn man die Abgase unter gleichzeitiger Abkühlung mit einer wässrig ammoniakalischen Lösung oder einer alkoholischen.Lösung von Ammoniak behandelt, wobei das gesamte im Abgas enthaltene . Kohlendioxid mit einem Teil-des Ammoniaks ausgewaschen wird, .die Waschflüssigkeit einer Destillation bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck unterwirft, das Kohlendioxid am Kopf .der Destillationskolonne entfernt und das Ammoniak gasförmig und/oder als Lösung aus dem unteren Teil der Kolonne abzieht.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß das in den ammoniäkhaltigen Abgasen gleichzeitig enthaltene Kohlendioxid, das bei der Teilverbrennung entsteht, vollständig in Gasform abgetrennt wird und keine Ammoniakverluste durch die Bildung von Ammonoarbonat oder -carbamat, die in diesem Prozess selbst nicht verwertbar sind, entstehen.
Bei der Durchführung des Verfahrens werden die Abgase der Ammonoxydation, so wie sie nach Abschreckung der Reaktionsprodukte von etwa 40ü auf etwa 700G erhalten werden, nach Abscheidung der flüssigen Phase zunächst einer.Gaswäsche unterworfen,
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wobei durch die verwendete wässrig-ammoniakalische Lösung gleichzeitig eine Abkühlung und somit eine Teilkondensation bewirkt wird. Die Abgase enthalten neben großen Mengen Ammoniak' und Kohlendioxid auch noch Wasserdampf und Inertgase, z.B. Stickstoff und Kohlenmonoxid. Die Wäsche kann mit einer wassrig-ammoniakalisehen Lösung oder einer alkoholischen Lösung von Ammoniak erfolgen. Hierbei'wird das gesamte im Abgas enthaltene Kohlendioxid zusammen mit einem Teil des Ammoniaks ausgewaschen. Die Abtrennung von.Ammoniak erfolgt dabei nur bis zur Sättigung der Waschlösung. Das in der Gaswäsche nicht abgetrennte Ammoniak, das nur noch Inertgase,. wie z>B. Stickstoff und Kohlendioxid enthält, kann am Kopf der Waschkolonne abgezogen und ohne weiteres in den Ammonoxydationsprozess zurückgeführt werden. ., . ■
Das vom Boden der Waschkolonne abfließende ammoniakalisehe Lösungsmittel, welches das gesamte Kohlendioxid enthält, wird bei erhöhter Temperatur, z.B. bei 120 bis 1800C, und bei erhöhtem Druck, z.B. bei 3 bis 30 s-t-, einer Druckdestillation zugeführt. Die Druckdestillation wird, zweckmäßig in einer Kolonne aus Titan oder einem mit Palladium legierten Titan oder aus Hastelloy B durchgeführt, um Schwierigkeiten, die durch die Korrosivität der zu destillierenden Flüssigkeit hervorgerufen werden können, zu vermeiden. -
Es war überraschend, daß unter den Bedingungen der Druckdestillation trotz Anwesenheit eines Überschusses an Ammoniak Kohlendioxid gasförmig am Kopf der Destillationskolonne abgezogen werden kann. Voraussetzung hierfür ist eine Vergrößerung
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der Dissoziation der in der Lösung zum Teil in Form von Ammoncarbonat vorliegenden Anteile Ammoniak und Kohlendioxid durch Erhöhung der Temperatur. Eine besonders hohe Trennwirkung wird erreicht, wenn man dem Rektifikationsteil der Destillationskolonne Wasser in einer Menge von 10 bis 200 Gew.-$, bezogen auf den Zulauf, aufgibt. Im allgemeinen wird das zu destillierende Lösungsmittel auf den mittleren Teil der Kolonne aufgegeben, das Wasser auf den Kopf der Kolonne1, damit die aufsteigenden Gase voll berieselt werden können und der Stoffaustausch erhöht wird. Das Ammoniak kann aus dem Abtriebsteil der Druckkolonne durch einen Seitenabzug aus der Gasphase entnommen und in den Prozess der Ammonoxydation zurückgeführt werden. Gleichzeitig kann man ebenfalls durch Seitenabzug aus dem Abtriebsteil der Druckkolonne -aus der Flüssigphase das Lösungsmittel entnehmen und erneut für die- Wäsche der Abgase -verwenden. Eine bevorzugte Aus fuhrungsform besteht darin, daß man einen Teil der Flüssigphase aus dem Sumpf der Druckkolonne entnimmt und nach Entgasen und,Abkühlen wieder· in den Rektifikationsteil der Druckkolonne zurückführt, während man den anderen Teil der Flüssigphase zur Regenerierung in einer Abtreiberkolonne entspannt, von deren Kopf Ammoniak abdestilliert wird. Aus dem Sumpf entnommene Flüssigkeit kann dann ebenfall in den Rektifikationsteil der Druckkolonne zurückgeführt werden. Aus der Abtreiberkolonne, zweckmäßig mit aufgesetztem Dephlegmator, erhält man ein kohlendioxidfreies Ammoniak als Kopfprodukt.
Wenn durch Kondensation Wasser aus den Abgasen der Ammonoxyda-
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tion abgeschieden wird und in das Lösungsmittel gerät oder ein Teil des entgasten Lösungsmittels zur Verbesserung der Treimwirkung in die Druekdestillationskolönne zurückgeführt werden soll, kann man den Ablauf der Druckkolonne auch in. eine zweite Kolonne mit einem Dephlegmator entspannen, wobei mail ein praktisch kohlendioxidfreies Ammoniak am Kopf der Kolonne erhält und als Ablauf ein entgastes Lösungsmittel, das. die kondensierten Wasseranteile enthält. Tom obersten Boden dieser zweiten Kolonne kann man ein Lösungsmittel abziehen, das der ursprünglichen Qualität entspricht und direkt für die Gas- ^ wasche wieder verwendet werden kann. ■ ■
Beispiel
In einer Anlage nach dem Schema der Abbildung für die Ammonoxydation von o-Xylol mit Sauerstoff und Ammoniak zu ö-Phthalodi-
■7.
nitril fallen stündlich TOQO Nm eines G-asgemisches an, das neben o-Phthalodinitril, organischen Nebenprodukten und Reaktionswasser· etwa 98 kg Kohlendioxid und 390 kg Ammoniak enthält. Der Re¥t sind Inertgase wie Stickstoff und Kohlen- \ monoxid. Nach Abtrennung der organischen Produkte in einer ' Wasserwäsche, deren Lösungsmittelumlauf an Ammoniak und Kohlendioxid gesättigt ist, enthält das Reaktionsgas, das wegen seines hohen Ammoniakgehaltes im Kreis geführt werden soll, 98 kg Kohlendioxid und 390 kg Ammoniak neben einem der Temperatur der Wasserwäsche entsprechenden Wasserdampfpartialdruck. Dieser Gasstrom wird durch Leitung T in die Kolonne 2 geführt wo er im Gegenstrom mit 1370 kg/Stunde einer wäßrigen Lösung von 27 fo Ammoniak und 16,5■ $ . · Kohlendioxid aus Leitung 3 gewaschen wird. Bei .teilweiser
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Kondensation erreicht man eine Ablauftemperatur von 3O0G. Dabei wird das gesamte Kohlendioxid, das sind 98 kg und 336 kg Wasser, sowie T61 kg Ammoniak niedergeschlagen. Über Kopf wird das nicht= kondensierte Ammoniak und Inertgase über Leitung 4 als Kreisgas zur Ammonoxydation zurückgeführt. Durch Leitung 5 wird der Ablauf über die Druckerhöhungspumpe und den Erhitzer 7 mit einer Temperatur von 1500C in die Druckkolonne 8 geführt, die mit Siebboden und für einen _ Arbeitsdruck von 10 af ausgestattet ist. Oberhalb der Eingabe
befinden sich 10, unterhalb 5" Böden. Auf den'Kolonnenkopf werden 500 kg/Stunde ausgekochtes Wasser von 3O0G durch Leitung 9 aufgegeben. Die Desorption des Kohlendioxids kann durch das -Druckhalteventil 10 und durch, den Umlauferhitzer 11 so geregelt werden, daß stündlich 98 kg Kohlendioxid und 2 kg Wasser ausge-.schleust werden. Aus dem Kolonnensumpf wird über die Leitung eine Lösung von 1608 kg Wasser, 53-1 kg Ammoniak und 226 kg Kohlendioxid abgezogen. Diese Lösung wird in eine Abtreiberkolonne 13 mit aufgesetztem Dephlegmator 14 entspannt. Der Um- w lauferhitzer 15 wird so betrieben, daß der Sumpf der Kolonne praktisch frei von Ammoniak und Kohlendioxid ist. Vom Kopf des Dephlegmators 14 werden 161 kg Ammoniak abgezogen und mit Leitung 16 in das Kreisgas der Ammonoxyiation zurückgeführt. Der Überlauf der Abtreiberkolonne kommt dtxreh die Leitung 3 als Waschflüssigkeit wieder in die Kolonne 2 zurück. Aus dem Sumpf des"Abtreibers erhält man stündlich 834 kg ausgekochtes Wasser, von dem 500 kg/Stunde durch Leitung 9 in die Kolonne 8 zurückgeleitet und 334 kg als Ablauf über Leitung entfernt werden.
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Claims (4)

Patentansprüche . ■ ■ ·
1. Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus den ammoniak- ' haltigen Abgasen der Ammonoxidation von Aromaten und Rückgewinnung des Ammoniaks dLirch Kondensation und Gaswäsche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abgase unter gleich-
zeitiger Abkühlung mit einer wassrig-ammoniakalisehen Lösung behandelt, wobei das gesamte im Abgas enthaltene Kohlendioxid mit einem Teil des Ammoniaks ausgewaschen wird, die Waschflüssigkeit einer Destillation bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck unterwirft, das Kohlendioxid am Kopf der Destillationskolonne entfernt und das Ammoniak gasförmig und/oder als Lösung aus dem unteren Teil der Kolonne abzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man während der DruckdestillatiOn Wasser auf den Kopf der Kolonne aufgibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet» daß man das Ammoniak aus dem Abtriebsteil der Druckkolonne durch Seitenabzug aus der Gasphase entnimmt und in den Prozess der Ammonoxydatioh zurückführt, während durch Seitenabzug aus der Flüssigphase das Lösungsmittel für die Wäsche der Abgase gewonnen wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet daß man einen Teil der Flüssigphase aus dem Sumpf der Druckkolonne nach Entgasen und Abkühlen wieder in den Rektifika-
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tionsteil der Druckkolonne zurückführt, während man den anderen Teil der Flüssigphase zur Regenerierung und vor der Rückführung in die Gaswäsche in eine Abtreiberkolonne entspannt, vom Kopf dieser Abtreiberkolonne Ammoniak abdestilliert und die aus dem Sumpf entnommene Flüssigkeit ebenfalls in den Rektifikationsteil der Druckkolonne zurückführt.
Badische Anilin-·- & Soda-Fabrik AG Zeichnung i
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2317603A1 (de) * 1973-04-07 1974-10-24 Basf Ag Verfahren zur zumindest teilweisen trennung von ammoniak und kohlendioxid enthaltenden gasgemischen
US4686302A (en) * 1983-12-02 1987-08-11 Basf Aktiengesellschaft Simultaneous preparation of nitriles and acrylamide or methacrylamide
EP1149801A3 (de) * 2000-04-28 2003-03-05 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Verfahren zur Wiedergewinnung von Ammoniak aus einem Gasgemisch
EP1069108B2 (de) 1999-07-15 2007-05-23 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Verfahren zur Herstellung von aromatischer und heterocyclischer Nitrile

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