DE3114218A1 - "verfahren zum synthetischen herstellen von harnstoff unter verwendung von siliziumkarbidmaterialien in der anlage" - Google Patents

Description

Anmelder : TOYO ENGINEERING CORPORATION

No, 2-5, Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-ku_r Tokyo, Japan

MITSUI TOATSU CHEMICALS, INCORPORATED No. 2-5, Kasumigaseki 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan.

Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff unter Verwendung von Siliziumkarbidmaterialien in der Anlage.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff, bei dem in der Anlage Siliziumkarbidmaterialien verwendet werden.

Korrosion von Baumaterialien bildet ein ernstes Problem in einer Anlage, da bei einem Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff der Umgang mit hoher Temperatur, hohem Druck und hochkorrosivem Prozeßfluid bewältigt werden muß. Insbesondere erfordert ein Druckreduzierventil die Verwendung von speziellem Mate-

rial, wobei das Ventil zwischen einem Synthetisierungsturm, in den unter 150 bis 250 Atm. (bar) Druck stehendes Prozeßfluid für die synthetische Herstellung von Harnstoff eingeleitet wird, und einem Zersetzungsgefäß gelegen ist, in dem nicht umgesetztes Ammoniak und Kohlendioxid getrennt und rückgewonnen werden. Der Grund dafür, das spezielles Material erforderlich ist, liegt darin, daß in hohem Maße korrosives Prozeßfluid mit hoher Temperatur und hohem Druck eingeleitet wird, dessen Druck durch das Druckreduzierventil herabgesetzt wird, und danach mit hoher Geschwindigkeit ausströmt. Daher tritt äußerst starke chemische und physikalische Beschädigung an Teilen des Ventils durch Korrosion und Erosion aufgrund von Verschleiß oder Auswaschung auf, die die Lebensdauer eines Druckreduzierventils aus üblichem Material sehr kurz werden läßt.

Herkömmlicherweise waren bisher rostfreier Stahl oder Zirkon und Zirkonlegierungen diejenigen Materialien, die für Anlagen verwendet wurden, in denen synthetische Herstellungsverfahren für Harnstoff durchgeführt wurden.

Wenn beispielsweise austenitischer rostfreier Stahl als ein Material für eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens verwendet wurde, ergaben sich Probleme, weil seine unzulängliche Korrosionsbeständigkeit die Auflösung von Material aufgrund von Korrosion während des Gebrauchs verursachte, was zu vorzeitigem Ausfallen des Druckreduzierventils führte.

Andererseits wurden versuchsweise Zirkon und Zirkonlegierung für die praktische Anwendung verwendet, da sie hohe Korrosionsbeständigkeit unter den Bedingungen und in der Umgebung für die synthetische Herstellung von Harnstoff aufweisen. Die Härte von Zirkon und Zirkonlegierung ist jedoch gering; so beträgt beispielsweise die Härte von Zirkon mit 99,5 % Reinheit nur 150

es
Brinellhärte, also besitzt /fast den gleichen Wert wie weicher Stahl. Daher sind Zirkon und Zirkonlegierung durch mechanischen Angriff beschädigbar und so wird beispielsweise in einer Harnstoffsynthetisierungsanlage, in der ein Druckreduzierventil

aus Zirkon eingebaut ist, das Ventil schnell durch Erosion aufgrund von Verschleiß oder Auswaschung während des Wasser- oder Aminoniakwasser-Zirkulationsbetriebes vor der Herstellung von Harnstoff beschädigt, was zum Versagen der Funktion des Ventiles führt. Um dieses Problem zu verringern, wurde in letzter Zeit ein Druckreduzierventil aus solch einem pysikalisch bzw. mechanisch festen Material wie rostfreiem Stahl während des Wasser- oder Ammoniakwasser-Zirkulationsbetriebes verwendet und danach wurde dieses Ventil durch ein Ventil aus hoch korrosionsbeständigem Material wie aus Zirkon ersetzt, bevor der Harnstoff her Stellungsprozeß in Gang gesetzt wurde. Das besagt also, daß die gegenwärtige Praxis so ist, daß das Ventil aus einem Material durch eins aus einem anderen Material in Abhängigkeit von dem Typ des Fluids, das durch das Ventil hindurchströmt, ersetzt wird, aber diese Praxis macht den Betrieb einer Anlage zum synthetischen Herstellen von Harnstoff natürlich umständlich und unwirtschaftlich und bringt gleichzeitig sowohl die Möglichkeit der unerwarteten Beschädigung, die durch die Änderung der Betriebsbedingungen verursacht wird, als auch das Problem der Sicherheit einer Anlage mit sich, die unter hohen Temperatur- und hohen Druckbedingungen betrieben wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff zu schaffen, das einen langen ununterbrochenen Betrieb mit hoher Stabilität unabhängig von den Betriebsbedingungen gestattet, indem die vorstehend beschriebenen Probleme der Erosion aufgrund von Verschleiß und Auswaschung und Korrosion gelöst werden, die in einem Harnstoffsynthetisier ungsver fahren auftreten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Siliziumkarbid in Anlageteilen verwendet wird, die besonders von der Beschädigung betroffen sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

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Die beigefügte Zeichnung ist ein schematischer Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Wie vorstehend beschrieben wurde, besteht bei einem Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff die Neigung, daß übermäßige Korrosion und Erosion durch Verschleiß bzw. Auswaschung in solchen Anlagenteilen wie beispielsweise einem Druckreduzierventil auftreten. Um das Auftreten derartiger Beschädigungen zu verhindern, ist es notwendig, Materialien mit hoher Korrosionsfestigkeit und hoher Verschleißfestigkeit in Anlagenteilen zu verwenden, die zu dieser Korrosion und Erosion auf-

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grund/Verschleiß und Auswaschung neigen. Siliziumkarbid ist ein Material, das diese Erfordernisse erfüllt. Die Siliziumkarbidmaterialien umfassen entweder ein Material, das nur aus Siliziumkarbid hergestellt ist (einfaches Siliziumkarbid) oder ein beschichtetes Material, in dem ein Basismaterial aus Metallen, Keramik oder Graphit mit Siliziumkarbid durch ein Beschichtungsverfahren wie beispielsweise Plasmasprühen, chemischen Dampfniederschlag oder pysikalische Dampfablagerung beschichtet wird. Ein Siliziumkarbidmaterial mit einer hohen Dichte von nicht weniger als 2,9 spezifisches Gewicht (g/an ) wird anderen Siliziumkarbidmater ialien vorgezogen.

Es wird nun ein spezielles Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Ein Siliziumkarbidmaterial wird bei dieser Ausführungsform in einem Druckreduzierventil verwendet. Die Zeichnung ist ein schematischer Schnitt durch das Druckreduzierventil, das einen Ventilkörper 1, eine Fluideinlaßöffnung 2, ein Kegelventil 3 und einen Ventilsitzring 5 enthält. Ein Prozeßfluid unter hoher Temperatur und hohem Druck tritt durch die Einlaßöffnung 2 in den Ventilkörper 1 ein und strömt durch den freien Raum zwischen der Spitze 4 des Kegelventils 3 und der oberen Kante der inneren Oberfläche 6 des Ventilsitzringes 5, wobei der Druck des Prozeßfluids dann reduziert wird. Das Verhältnis

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oder die Rate der DrucKreduzierung wird darch die Auf- und Abbewegung des Kegelventils 3 gesteuert. Beim Betrieb in der Praxis sind die Spitze 4 des Kegelventils und die innere Oberfläche 6 dem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Prozeßfluid ausgesetzt und unterliegen starker Korrosion und Erosion aufgrund von Auswaschung und Verschleiß. Darum ist es notwendig, Materialien mit hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Abriebfestigkeit an diesem Teil des Druckreduzierventiles zu verwenden. Bei den Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung wird hier ein Siliziumkarbidmaterial verwendet.

In dem obigen Beispiel wurde nur ein Druckreduzierventil beschrieben, es können jedoch Siliziumkarbidmaterialien an irgendeinem beliebigen Teil einer derartigen Anlage eingesetzt werden, das dem hoch korrosiven Prozeßfluid in Harnstoffsynthetisierungsanlaqen ausgesetzt ist, wobei diese Materialien besonders wirksam in Bereichen sind, in denen Fluid mit hoher Geschwindigkeit strömt. So ist z.B. auch der Einsatz von Siliziumkarbidmaterialien in Ventilen in Recycling-Leitungen sehr wirksam.

In Bezug auf die vorliegende Erfindung sind Verfahren, in denen Siliziumkarbidmaterialien eingesetzt werden, die herkömmlichen Verfahren zur synthetischen Herstellung von Harnstoff.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Verwendung von in hohem Maße korrosionsbeständigem und verschleißbeständigem Siliziumkarbid in Harnstoffsynthetisierungsanlagen die Notwendigkeit beseitigt, Ventile, die durch Korrosion oder durch Auswaschung verursachte Erosion im Betrieb beschädigt werden, zu ersetzen oder in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Prozeßfluids zwischen Ventilen mit verschiedenen Materialien zu wechseln, da diese Notwendigkeiten von dem Fehlen geeigneter Materialien herrührten. Der Einsatz von Siliziumkarbid verhindert auch, daß Schaden auftreten, die durch variierende Betriebsbe-

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dingungen entstehen/ verbessert die Sicherheit und Stabilität im Betrieb einer Harnstoffsynthetxsierungsanlage, die unter hohen Temperatur- und hohen Druckbedingungen arbeitet, und verbessert insgesamt den Betriebswirkungsgrad der Anlage.

Claims (4)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum synthetischen Herstellen von Harnstoff, bei dem Materialien aus Siliziumkarbiden in der Anlage verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Siliziumkarbidmaterialien in Teilen der Anlage verwendet werden, die gegen Korrosion und durch Verschleiß oder Auswaschung verursachte Erosion anfällig sind.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliziumkarbid als eine einfache oder einheitliche Substanz verwendet wird.

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3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß das Siliziumkarbid als ein Beschichtungsmaterial verwendet wird.
4. 4. Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumkarbidmaterialien in Druckreduzierventilen verwendet werden.