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Title:
METHOD FOR PRODUCING AMMONIA AND UREA IN A COMMON FACILITY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/091410
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing ammonia and urea in a common facility or alternatively (according to requirement) only producing ammonia in said facility, in which a raw synthesis gas flow containing at least the gases hydrogen, nitrogen and carbon dioxide is first compressed, then at least one subflow of the raw synthesis gas is washed with ammonia, a pure synthesis gas flow free of carbon dioxide is formed, as well as a condensate, ammonia (11) is synthesised from the pure synthesis gas flow depleted of carbon dioxide, and urea (6) is synthesised from the condensate, forming an aqueous urea composition. According to the invention, during the production of ammonia and urea, the raw synthesis gas flow, following compression (4), is divided into two subflows, specifically a first synthesis gas subflow and a second synthesis gas subflow, only the first synthesis gas subflow being washed with liquid ammonia (5).

Inventors:
JOHANNING, Joachim (Rolandsfeld 29, Oberhausen, 46045, DE)
MAKHYNYA, Yevgeny (Strassburger Allee 89, Mülheim an der Ruhr, 45481, DE)
Application Number:
EP2017/079053
Publication Date:
May 24, 2018
Filing Date:
November 13, 2017
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP INDUSTRIAL SOLUTIONS AG (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
THYSSENKRUPP AG (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
International Classes:
C01C1/04; C01B3/52; C07C273/04; C07C273/10
Foreign References:
US4320103A1982-03-16
US3640052A1972-02-08
US3310376A1967-03-21
DE1668547A11971-09-02
DE1668547A11971-09-02
DE2526353A11975-12-18
DE2613102C21982-06-24
US4138434A1979-02-06
EP1188710A22002-03-20
Other References:
A. NIELSEN; I. DYBKJAER: "Ammonia - Catalysis and Manufacture", 1995, SPRINGER, pages: 202 - 326
M. APPL, AMMONIA: "Principles and Industrial Practice", 1999, WILEY-VCH VERLAG GMBH
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Ammoniak und Harnstoff in einem gemeinsamen Anlagenkomplex oder alternativ nur Herstellung von Ammoniak in diesem Anlagenkomplex, wobei ein Rohsynthesegasstrom, welcher mindestens die Gase Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxid enthält, zunächst komprimiert wird, danach mindestens ein Teilstrom des Rohsynthesegases mit Ammoniak gewaschen wird, wobei ein an Kohlendioxid abgesicherter gereinigter Synthesegasstrom gebildet wird sowie ein Kondensat, wobei aus dem an Kohlendioxid abgesicherten gereinigten Synthesegasstrom Ammoniak synthetisiert wird und aus dem Kondensat Harnstoff synthetisiert wird unter Bildung einer wässrigen Harnstoffzusammensetzung,

dadurch gekennzeichnet, dass bei Herstellung von Ammoniak und Harnstoff der Rohsynthesegasstrom nach der Komprimierung in zwei Teilströme aufgeteilt wird, nämlich einen ersten Synthesegasteilstrom und einen zweiten Synthesegasteilstrom, wobei nur der erste Synthesegasteilstrom mit flüssigem Ammoniak gewaschen wird .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Synthesegasteilstrom nach dem Komprimieren einem Stripper (7) zugeführt wird und in dem Stripper (7) zum Strippen der wässrigen Harnstoffzusammensetzung verwendet wird unter Bildung eines Stripgasstroms und einer gereinigten wässrigen Harnstofflösung .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohsynthesegasstrom bereits vor der Komprimierung in zwei Teilströme aufgeteilt wird, unter Bildung eines dritten Synthesegasteilstroms und eines Rohsynthesegasstroms, welcher einem Kompressor (4) zugeführt wird, wobei der dritte Synthesegasteilstrom in einer Waschvorrichtung (9) mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak gewaschen wird unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten vorgereinigten Synthesegasstroms und einer an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung (13), wobei der vorgereinigte Synthesegasstrom danach wieder mit dem Rohsynthesegasstrom vereinigt und mit diesem gemeinsam dem Kompressor (4) zugeführt wird .

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Waschlösung (13) in einer Desorptionsvorrichtung (13 a) Kohlendioxid ausgetrieben wird und zwar auf einen Druck, der oberhalb des Niveaus der Harnstoffsynthese liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des komprimierten Kohlendioxids der Wäsche (5) mit flüssigem Ammoniak zugeführt wird und mindestens ein Teil des komprimierten Kohlendioxids aus dem Anlagenkomplex ausgeschleust wird oder die Gesamtmenge des komprimierten Kohlendioxids aus dem Anlagenkomplex ausgeschleust wird oder die Gesamtmenge des komprimierten Kohlendioxids der Wäsche (5) zugeführt wird .

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des komprimierten Kohlendioxids durch eine Turbine (14) geleitet wird und in einer Vorrichtung zur Ammoniakabtrennung (15) Ammoniak abgetrennt und das gereinigte Kohlendioxid (17) an die Umgebung abgegeben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei nur Herstellung von Ammoniak der Rohsynthesegasstrom in einer Waschvorrichtung (9) mit einer Waschlösung umfassend Ammoniak und Wasser gewaschen wird unter Bildung eines an Kohlendioxid vorgereinigten Synthesegasstroms, welcher einem Ammoniaksynthesereaktor (11) zugeführt wird, sowie Bildung einer an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung (13), aus der in einer Desorptionsvorrichtung (13 a) das Kohlendioxid ausgetrieben wird, welches danach durch eine Turbine (14) geleitet und durch Abtrennung von Ammoniak gereinigt und das gereinigte Kohlendioxid (17) an die Umgebung abgegeben wird .

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach dem Waschen mit flüssigem Ammoniak in einer Waschvorrichtung (5) an Kohlendioxid abgereicherter gereinigter Synthesegasstrom in eine Vorrichtung (15) zur Ammoniakabtrennung überführt wird, in der Ammoniak abgetrennt und Wasser absorbiert wird, wobei dort abgetrenntes Ammoniak in die Waschvorrichtung (5) zurückgeführt wird und/oder aus dem verbleibenden Gas in einer Methanisierungsvorrichtung (10) ein Reinstsynthesegasstrom gebildet wird, der einem Ammoniaksynthesereaktor (11) zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei nur Herstellung von Ammoniak keine Aufteilung des Rohsynthesegasstroms erfolgt, sondern der Rohsynthesegasstrom nach der Komprimierung vollständig in eine Waschvorrichtung (5) überführt wird, in der dieser mit flüssigem Ammoniak gewaschen wird, wobei ein an Kohlendioxid abgereicherter gereinigter Synthesegasstrom und ein Kondensat gebildet werden, wobei das Kondensat aus der Waschvorrichtung (5) einer Desorptionsvorrichtung (13 a) zugeführt wird und das dort gewonnene an Kohlendioxid abgereicherte Kondensat in die Waschvorrichtung (5) zurückgeführt wird, während der an Kohlendioxid abgereicherte gereinigte Synthesegasstrom einem Ammoniaksynthesereaktor (11) zugeführt wird .

10. Anlage zur Herstellung von Ammoniak und Harnstoff oder alternativ nur Ammoniak umfassend die folgenden miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten :

eine Vorrichtung (1) konfektioniert zur Bereitstellung eines Rohsynthesegasstroms umfassend Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxid, sowie gegebenenfalls geringere Anteile an Methan, Argon, Kohlendioxid und evtl. Helium;

mindestens einen Verdichter (4) konfektioniert zum Komprimieren des Rohsynthesegasstroms unter Bildung eines komprimierten Synthesegasstroms;

mindestens eine Waschkolonne (5) konfektioniert zum Waschen des komprimierten Synthesegasstroms mit einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten gereinigten Synthesegasstroms und eines Kondensats;

mindestens einen ersten Reaktor (11) konfektioniert zum Synthetisieren von Ammoniak aus dem gereinigten Synthesegasstrom;

mindestens einen zweiten Reaktor (6) konfektioniert zum Synthetisieren von Harnstoff aus dem Kondensat unter Bildung einer wässrigen Harnstoffzusammensetzung,

dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage weiterhin mindestens eine in Strömungsrichtung dem Verdichter (4) nachgeschaltete Vorrichtung aufweist, konfektioniert zum Aufteilen des komprimierten Synthesegasstroms aus dem Verdichter (4) in einen ersten Synthesegasstrom und in einen zweiten Synthesegasstrom, wobei von der Aufteilvorrichtung eine erste Leitung zu der Waschkolonne (5) führt, über die nur der erste Synthesegasstrom der Waschkolonne (5) zuführbar ist, wobei die Anlage weiterhin einen Stripper (7) umfasst und von der Aufteilvorrichtung eine zweite Leitung zu dem Stripper (7) führt, über die nur der zweite Synthesegastrom dem Stripper (7) zuführbar ist, wobei eine von dem zweiten Reaktor (6) ausgehende Leitung zu dem Stripper (7) vorgesehen ist, über die die wässrige Harnstoffzusammensetzung aus dem zweiten Reaktor (6) dem Stripper zuführbar ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese weiterhin eine zweite, in Strömungsrichtung dem Verdichter (4) vorgeschaltete Aufteilvorrichtung umfasst, mittels derer der Rohsynthesegasstrom aufteilbar ist in zwei Teilströme, wobei eine erste Leitung für einen ersten Teilstrom von der zweiten Aufteilvorrichtung zum Verdichter führt und eine zweite Leitung für einen dritten Teilstrom von der zweiten Aufteilvorrichtung zu einer Waschvorrichtung (9) führt, welche konfektioniert ist zum Waschen des dritten Teilstroms des Rohsynthesegases mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten vorgereinigten Synthesegasstroms und einer an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung und zum Austreiben von Kohlendioxid aus der an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung unter Bildung eines komprimierten Kohlendioxidstroms, wobei weiterhin Mittel vorgesehen sind zum Vereinen des vorgereinigten dritten Teilsynthesegasstroms aus der Waschvorrichtung (9) stromabwärts der Waschvorrichtung (9) und stromaufwärts des Kompressors mit dem ersten Teilsynthesegasstrom unter Bildung eines vereinten Synthesegasstroms, welcher über eine Leitung dem Verdichter (4) zuführbar ist.

12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass diese zusätzlich die folgenden Komponenten umfasst:

mindestens eine Leitung zum Zuführen eines Strippgasstroms aus dem Stripper (7) zu der Waschkolonne (5);

und/oder eine dem ersten Reaktor (11) zum Synthetisieren von Ammoniak im Strömungsweg vorgeschaltete Vorrichtung (10) konfektioniert zum Methanisieren (10) eines an Kohlendioxid abgereicherten gereinigten Synthesegasstroms aus der Waschkolonne (5) unter Bildung eines Reinstsynthesegasstroms.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese zusätzlich eine Reihe von Vorrichtungen (14) bis (16) umfasst, konfektioniert zum Ausschleusen und zur Abtrennung und Rückgewinnung von Ammoniak und Wasser aus zumindest einem Teil des stromabwärts der Waschvorrichtung (9) gewonnenen komprimierten Kohlendioxidstroms.

14. Verwendung einer Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13 in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

Description:
Verfahren zur Herstellung von Ammoniak und Harnstoff in einem gemeinsamen Anlagenkomplex

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniak und Harnstoff in einem gemeinsamen Anlagenkomplex oder alternativ nur Herstellung von Ammoniak in diesem Anlagenkomplex, wobei ein Rohsynthesegasstrom, welcher mindestens die Gase Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxid enthält, zunächst komprimiert wird, danach mindestens ein Teilstrom des Rohsynthesegases mit Ammoniak gewaschen wird, wobei ein an Kohlendioxid abgesicherter gereinigter Synthesegasstrom gebildet wird sowie ein Kondensat, wobei aus dem an Kohlendioxid abgereicherten gereinigten Synthesegasstrom Ammoniak synthetisiert wird und aus dem Kondensat Harnstoff synthetisiert wird unter Bildung einer wässrigen Harnstoffzusammensetzung . Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage zur Synthese von Ammoniak und Harnstoff, wobei die Edukte der Harnstoffsynthese ganz aus Anlagen zur Herstellung von Ammoniak bereitgestellt werden können .

[0002] Die großtechnische Herstellung von Harnstoff beruht derzeit praktisch ausschließlich auf der Hochdrucksynthese von Ammoniak (NH 3 ) und Kohlendioxid (C0 2 ) bei ca . 150 bar und ca. 180 °C. Beide Edukte kommen in der Regel aus einer Ammoniak-Anlage, die meist in enger Nachbarschaft zu der betreffenden Harnstoff-Anlage steht.

[0003] In der Synthesegaserzeugung der Ammoniak-Anlage fällt das für die Harnstoff- Synthese benötigte Kohlendioxid als Bestandteil des Rohsynthesegases nach der Reformierung an . Da es in der Ammoniak-Synthese als Katalysatorgift wirken würde, muss das ganze Kohlendioxid - bis auf einen Grenzwert von 500 ppm - aus dem Synthesegas abgetrennt werden . Stand der Technik ist hierfür der Einsatz regenerativer Gaswäschen, für die eine größere Zahl selektiv wirkender Lösungsmittel zur Verfügung steht.

[0004] Kohlendioxid kann auch mit Hilfe eines Ammoniak/Wasser-Gemisches oder mit Hilfe von Ammoniak abgetrennt werden . Wird das Kohlendioxid mit Hilfe eines Ammoniak/Wasser- Gemisches abgetrennt, so wird es in der Lösung vorwiegend chemisch in Form von Carbamat- , Hydrogenkarbonat- und Karbonat-Ionen gebunden.

[0005] Bei dem direkten Kontakt des Kohlendioxids mit Ammoniak entsteht überwiegend Ammoniumcarbamat, dieses ist gleichzeitig das Edukt der Harnstoffsynthese. Für Ammoniumcarbamat existiert nur eine theoretische Speicherungsmöglichkeit, da es generell zur Degradation neigt. Diese Neigung wird durch Wasseranwesenheit noch beschleunigt. [0006] Die Harnstoffsynthese aus Ammoniak und Kohlendioxid ist insgesamt exotherm. Sie besteht aus der relativ starken exothermen und verhältnismäßig schnellen Reaktion der Edukte zu Ammoniumcarbamat sowie der deutlich langsameren und endothermen Weiterreaktion zu Harnstoff und Wasser. Eine gute Energieeffizienz des Gesamtverfahrens lässt sich nur erreichen, wenn die freiwerdende Reaktionswärme der relativ stark exothermen Carbamatbildungsreaktion für die folgende Harnstoffbildung zumindest anteilig genutzt wird. Die Speicherung des Carbamat-Zwischenproduktes dagegen impliziert die Abkühlung des Reaktionsgemisches und führt zu einem zusätzlichen Energieaufwand . Auf diesem Weg kann keine günstige Gesamtlösung realisiert werden .

[0007] In der Vergangenheit wurden etliche Konzepte für eine prozessseitige Integration von Ammoniak-Anlage einerseits und Harn Stoff- An läge andererseits vorgeschlagen, die ältesten Konzepte wurden bereits Anfang des 20. Jahrhunderts veröffentlicht. Die meisten Konzepte beruhen auf der Abtrennung des Kohlendioxids aus dem Rohsynthesegas der Ammoniak- Anlage mit prozesseigenem Ammoniak oder mit Ammoniak/Wasser-Gemischen und weiterem Transfer des überwiegend als Ammoniumcarbamat vorliegenden Produktes zum Harnstoff-Reaktor.

[0008] Bisher wurde allerdings noch keines dieser Konzepte großtechnisch realisiert. Gründe hierfür sind nicht bekannt geworden.

[0009] Offenbar ist gemäß den herkömmlichen Konzepten bei der Abtrennung des Kohlendioxids mit prozesseigenem Ammoniak der Betrieb der Ammoniak- und der Harnstoff- Anlage nur simultan möglich . Dabei wird zwangsläufig das ganze während der Dampfreformierung entstehende Kohlendioxid in die Harnstoffsynthese weitergeleitet und umgesetzt, was den Gesamtkomplex unflexibel macht und in Richtung "Balanced Plant" bewegt. In diesem Fall ist die Herstellung weiterer Produkte, wie z.B. Salpetersäure, in nennenswerten Mengen nicht möglich .

[0010] Zudem wäre ein - mit der konventionellen Prozessführung möglicher - separater Betrieb einer der beiden Anlagen kaum noch realisierbar. Außerdem kommen noch chemische Probleme, wie z.B. ein zusätzlicher Wassereintrag in die Harnstoffsynthese, hinzu, wodurch das Gleichgewicht der Harnstoff-Bildungsreaktion ungünstig beeinflusst wird .

[0011] Bisher sind zudem keine Verfahren und keine Vorrichtungen bekannt, welche eine separate Inbetriebnahme der Ammoniak-, bzw. Harnstoff-Anlage oder einen flexiblen Betrieb integrierter Anlagen ermöglichen. [0012] DE 1 668 547 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von NH 3 und Harnstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man C0 2 , N 2 und H 2 enthaltendes NH 3 -Synthesegas in eine erste Zone leitet, die unter solchen Bedingungen gehalten wird, dass C0 2 aus dem Synthesegas in einer ammoniakhaltigen Flüssigkeit abgetrennt und ein Ammoniumcarbamat enthaltendes Kondensat erhalten wird, und dass man das restliche Ammoniaksynthesegas in eine Ammoniaksynthesezone leitet und das Kondensat in eine zweite Zone leitet, die unter zur Herstellung von Harnstoff aus dem Kondensat geeigneten Bedingungen gehalten wird . Das ist ein typisches Beispiel eines vollintegrierten Verfahrens, bei dem keine direkte C0 2 -Abtrennung stattfindet.

[0013] DE 25 26 353 betrifft ein integriertes Verfahren zur Herstellung von Harnstoff und NH 3 .

Dabei erfolgt eine Entfernung des NH 3 aus dem Kreislaufgas durch Wasserwäsche. C0 2 wird aus dem rohen Synthesegas durch NH 3 /H 2 0-Wäsche ausgewaschen.

[0014] DE 26 13 102 C2 offenbart ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von NH 3 und Harnstoff, bei dem ein beim Reformieren von Kohlenwasserstoffen und anschließender CO- Umwandlung erhaltenes Gasgemisch aus C0 2 , N 2 und H 2 einer Absorption des Kohlendioxids mittels Ammoniaklösung, die bei einer Absorption des Ammoniaks aus der Ammoniaksynthese mittels Wasser anfällt, zugeführt und die so gebildete Ammoniumcarbamatlösung in die Harnstoffsynthese geführt wird .

[0015] US 4, 138,434 betrifft ein Prozesskonzept mit Integration von NH 3 - und Harnstoff- Synthese. Dabei erfolgt eine zweistufige Auswaschung von C0 2 aus dem rohen Synthesegas mit wässrigem Ammoniak unter Bildung von Ammoniumcarbamat. Restliches NH 3 wird mit rohem Synthesegas ausgetrieben. Es erfolgt ein thermisches Strippen, wobei für das Kompensieren von Druckverlusten ein Ejektor eingesetzt wird.

[0016] Aus der EP 1 188 710 A2 ist ein Verfahren für eine kombinierte Herstellung sowohl von Ammoniak als auch von Harnstoff bekannt, bei dem ein Ammoniak-Synthesegas mit einem hohen Gehalt an Kohlendioxid zunächst auf einen für die Ammoniaksynthese geeigneten Druck gebracht wird . Der überwiegende Anteil an Kohlendioxid wird durch Waschen mit einer wässrigen Ammoniaklösung entfernt, wobei eine Ammoniumcarbamat- Lösung erhalten wird, die einem Harnstoffreaktor zugeleitet wird . Aus dem an Kohlendioxid abgesicherten gestrippten Gas wird zunächst in einer Methanisierung Kohlenmonoxid entfernt. Das nach der Methanisierung mit Ammoniak gesättigte Gas wird mit einem Produktgas aus einem Ammoniakkonverter kombiniert, und dann mit Wasser gewaschen, um Ammoniak zu entfernen. Das aus der Waschvorrichtung austretende Gas enthält etwas Ammoniak und etwas Wasser, die in einem Absorber mit Molekularsieb entfernt werden . Stromabwärts des Absorbers wird das gereinigte Gas zunächst einem Kompressor und dann einer Ammoniaksyntheseeinheit zugeleitet. Das Produktgas aus der Ammoniaksynthese wird mit Wasser gewaschen . Das dabei erhaltene Ammoniak/Wasser-Gemisch wird konzentriert und nach Erhöhen der Ammoniakkonzentration zu der Stufe zurückgeführt, in der die Ammoniumcarbamat-Lösung erzeugt wird . Bei diesem bekannten Verfahren wird der gesamte Rohsynthesegasstrom einer Vorrichtung zugeführt, in der durch Umsetzung mit einem Ammoniak/Wasser-Gemisch aus dem im Rohsynthesegas enthaltenen Kohlendioxid Carbamat erzeugt wird . Erst nach dieser Abtrennung des Kohlendioxids wird dann der Gasstrom einer Methanisierung und danach einer Wäsche mit Wasser zugeführt, um Ammoniak aus dem Synthesegasstrom zu entfernen. Es folgen dann weitere Trennschritte, bevor aus dem gereinigten Synthesegas Ammoniak synthetisiert wird .

[0017] Die bekannten vollintegrierten Verfahren und Vorrichtungen sind somit nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend und es besteht ein Bedarf an verbesserten Verfahren und Vorrichtungen. Insbesondere sollten der Energiebedarf der Kohlendioxid-Verdichtung verringert und/oder der apparative Aufwand für die Anlage insgesamt reduziert werden.

[0018] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anlage zur Herstellung von Ammoniak und Harnstoff bereitzustellen, welche zur Synthese von Harnstoff und Ammoniak in einem gemeinsamen Anlagenkomplex eingesetzt werden können und die Nachteile des Standes der Technik überwinden.

[0019] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 bezüglich des Verfahrens sowie 10 bezüglich der Anlage gelöst.

[0020] Erfindungsgemäß wird bei Herstellung von Ammoniak und Harnstoff in dem gemeinsamen Anlagenkomplex der Rohsynthesegasstrom nach der Komprimierung in zwei Teilströme aufgeteilt, nämlich einen ersten Synthesegasteilstrom und einen zweiten Synthesegasteilstrom, wobei nur der erste Synthesegasteilstrom mit flüssigem Ammoniak gewaschen wird . Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass man den zweiten Synthesegasteilstrom, welcher auch Kohlendioxid enthält, beispielsweise zum Strippen einer wässrigen Harnstofflösung nutzen kann, welche bei der Harn Stoff Synthese anfällt. Es ist somit nicht notwendig, für ein solches Strippen der Anlage zusätzliches Kohlendioxid zuzuführen. Die Herstellung von Ammoniak und Harnstoff in einem gemeinsamen Anlagenkomplex wird in der Fachwelt auch als„integrierte Synthese von Harnstoff und Ammoniak" bezeichnet. [0021] Wenn in der vorliegenden Anmeldung von einer Aufteilung in zwei Teilströme die Rede ist, dann ist damit gemeint, dass der Synthesegasstrom bei gleichbleibender Zusammensetzung in zwei Teilströme aufgeteilt wird, die dann nach der Aufteilung über separate Leitungswege weitergeleitet und im nachfolgenden Prozess auf unterschiedliche Weise weiter behandelt werden . Es handelt sich somit bei dieser Aufteilung nicht um eine Auftrennung des Synthesegasstroms in der Weise, dass einzelne Gaskomponenten aus dem Synthesegasstrom abgetrennt und dadurch zwei Synthesegasströme unterschiedlicher Zusammensetzung erzeugt werden.

[0022] Die prozentuale Aufteilung des Synthesegasstroms in die beiden Teilströme kann selbstverständlich in weiten Bereichen variieren, das heißt es ist keineswegs so, dass eine Aufteilung in zwei Teilströme mit jeweils gleich großen Volumenanteilen erfolgt.

[0023] Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung vermeidet die Nachteile der oben beschriebenen bekannten Verfahren und ermöglicht auch eine separate Inbetriebnahme und einen separaten Betrieb der beiden Teilanlagen des Anlagenkomplexes sowie einen jeweiligen Betrieb in Teillast. Dies wird mit weiteren Anlagenteilen erreicht, die im weiteren Verlauf beschrieben werden. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden zudem eine Reduzierung der Kapitalkosten und eine Verbesserung des spezifischen Energieverbrauchs erzielt.

[0024] Es wurde überraschend gefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren einen faktischen Wegfall der in der konventionellen Harnstoffsynthese erforderlichen Vorrichtung zur Kohlendioxid-Kompression ermöglicht. Außerdem fällt bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die bei der konventionellen Ammoniaksynthese erforderliche Vorrichtung zur Kohlendioxid-Wäsche weg.

[0025] Da der Dampfbedarf für den Kohlendioxid-Kompressor entfällt, kann sich eine signifikante Reduzierung des Energiebedarfs für den gesamten Anlagen-Komplex ergeben. Darüber hinaus führt der Wegfall des Kohlendioxid-Kompressors einschließlich seiner Zusatzeinrichtungen (Antriebsturbine, Zwischenkühler, Ölsystem, etc.) und der Kohlendioxid- Wäsche zu einer sehr substanziellen Reduzierung der Anlageninvestitionskosten .

[0026] Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein zusätzlicher Wassereintrag in die Harnstoff- Synthese weitgehend vermieden . Denn das Kohlendioxid kann aus der Waschlösung, welche beim Waschen mit Wasser und Ammoniak entsteht, bei einer erhöhten Temperatur und einem Druckniveau leicht oberhalb des Harnstoffsynthesedrucks ausgetrieben werden. Mit steigendem Desorptionsdruck ist es möglich das Kohlendioxid mit ausreichender Reinheit für die Harnstoffsynthese zu bekommen und insbesondere der Wasseranteil wird deutlich reduziert.

[0027] Die für die Desorption des Kohlendioxids benötigte Wärmemenge sowie die für den Mehrbedarf des Synthesegaskompressors benötigte Dampfmenge, sowie weitere Dampf- und Wärmemengen, können mit begrenzten Modifikationen des Dampfsystems in Ammoniak/Harnstoff-Komplexen verfügbar gemacht werden. Des Weiteren kann auch die von der Kohlendioxid-Wäsche in der konventionellen Prozessführung beanspruchte Wärme durch das Dampfsystem genutzt werden .

[0028] Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorzugsweise integrierten Herstellung von Ammoniak und Harnstoff, ggf. nur Ammoniak, wobei das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a. Bereitstellen eines Rohsynthesegasstroms umfassend Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxid sowie gegebenenfalls geringere Anteile an Methan, Argon, Kohlendioxid und evtl. Helium;

b. gegebenenfalls Aufteilen des Rohsynthesegasstroms in einen ersten Rohsynthesegasstrom und in einen dritten Rohsynthesegasstrom;

c. gegebenenfalls Waschen des dritten Rohsynthesegasstroms mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgesicherten vorgereinigten Synthesegasstroms und einer an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung;

d. gegebenenfalls Austreiben von Kohlendioxid aus der an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung unter Bildung eines komprimierten Kohlendioxidstroms;

e. gegebenenfalls Vereinen des vorgereinigten Synthesegasstroms mit dem dritten Rohsynthesegasstrom unter Bildung eines vereinten Synthesegasstroms; f. Komprimieren des gegebenenfalls vereinten Synthesegasstroms unter Bildung eines komprimierten Synthesegasstroms;

g. Aufteilen des komprimierten Synthesegasstroms in einen ersten Synthesegasstrom und in einen zweiten Synthesegasstrom;

h. Bereitstellen einer Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak;

i. Waschen des ersten Synthesegasstroms und gegebenenfalls des Strippgasstroms aus Schritt (k), sowie gegebenenfalls des komprimierten Kohlendioxidstroms aus Schritt (d) mit der Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten gereinigten Synthesegasstroms und eines Kondensats;

j . Synthetisieren von i. (j Ammoniak aus dem an Kohlendioxid abgereicherten gereinigten Synthesegasstrom; und

ii . (j 2 ) Harnstoff aus dem Kondensat unter Bildung einer wässrigen Harnstoffzusammensetzung;

iii . (k) gegebenenfalls Strippen der wässrigen Harnstoffzusammensetzung aus Schritt (j2) mit Hilfe des zweiten Synthesegasstroms aus Schritt (g).

Bei dieser möglichen Variante der Erfindung wird der Rohsynthesegasstrom bereits vor der Komprimierung in zwei Teilströme aufgeteilt, unter Bildung eines dritten (Roh)Synthesegasteilstroms und eines Rohsynthesegasstroms, welcher einem Kompressor zugeführt wird, wobei der dritte (Roh)Synthesegasteilstrom in einer Waschvorrichtung mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak gewaschen wird unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten vorgereinigten Synthesegasstroms und einer an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung, wobei der vorgereinigte Synthesegasstrom danach wieder mit dem Rohsynthesegasstrom vereinigt und mit diesem gemeinsam dem Kompressor zugeführt wird .

[0029] Aus der Waschlösung kann in einer Desorptionsvorrichtung Kohlendioxid ausgetrieben werden auf einen Druck, der oberhalb des Niveaus der Harnstoffsynthese liegt.

[0030] Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung von Ammoniak und Harnstoff.

Dabei erfolgt vorzugsweise die integrierte Herstellung von Ammoniak und Harnstoff, d .h. zumindest ein Teil des hergestellten Ammoniaks und/oder zumindest ein Teil des bei der Herstellung des Ammoniaks angefallenen Kohlendioxids werden zur anschließenden Herstellung von Harnstoff eingesetzt. Es ist jedoch erfindungsgemäß auch möglich, zumindest zeitweise ausschließlich Ammoniak herzustellen .

[0031] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Synthese von Ammoniak und Harnstoff in einem vollintegrierten Prozess. Zum Zwecke der Beschreibung betrifft nachfolgend der Begriff "Ammoniak-Anlage" alle Vorrichtungen, welche gesondert zur Synthese von Ammoniak eingesetzt werden, und der Begriff "Harnstoff-Anlage" alle Vorrichtungen, welche gesondert zur Synthese von Harnstoff eingesetzt werden.

[0032] Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht vier verschiedene Betriebsweisen :

i. den Betrieb beider Anlagen im vollintegrierten Modus bei Voll- oder Teillast (Fall I);

ii . den alleinigen Betrieb der Ammoniak-Anlage (Fall II); iii . den Betrieb beider Anlagen in einem alternativen vollintegrierten Modus (Fall III);

iv. den alleinigen Betrieb der Ammoniak-Anlage in einem alternativen vollintegrierten Modus (Fall IV).

[0033] D.h . die Ammoniak-Anlage wird in allen vier Fällen im Voll- oder Teillast-Betrieb betrieben, während gleichzeitig die Harnstoff-Anlage entweder in Voll- oder Teillast (Fälle I und III) oder gar nicht betrieben wird (Fälle II und IV).

[0034] In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Rohsynthesegasstrom bereitgestellt, welcher Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxid sowie gegebenenfalls geringere Anteile an Methan, Argon, Kohlendioxid und evtl. Helium umfasst.

[0035] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in Schritt (a) ein Synthesegas bereitgestellt, welches erfindungsgemäß als "Rohsynthesegasstrom" bezeichnet wird. Dieser Rohsynthesegasstrom unterscheidet sich hinsichtlich seiner Zusammensetzung, insbesondere hinsichtlich seines Gehalts an Kohlendioxid, von dem gemäß Schritt (c) erhaltenen "vorgereinigten Synthesegasstrom" und von dem gemäß Schritt (i) erhaltenen "gereinigten Synthesegasstrom". Grundsätzlich nimmt im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens der Gehalt an Kohlendioxid im Synthesegas kontinuierlich immer weiter ab.

[0036] Dabei sind H 2 , N 2 und C0 2 bevorzugt die Hauptbestandteile des Rohsynthesegasstroms. Gegebenenfalls kann der Rohsynthesegasstrom weitere, bevorzugt inerte Komponenten wie Methan, Argon, Kohlenmonoxid und/oder Helium umfassen . Der Rohsynthesegasstrom wird bevorzugt aus Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise aus Erdgas und Wasser in Form von Dampf gewonnen. Geeignete Verfahren zur Erzeugung eines solchen Rohsynthesegasstroms sind einem Fachmann bekannt und es kann diesbezüglich beispielsweise vollumfänglich verwiesen werden auf A. Nielsen, I . Dybkjaer, Ammonia - Catalysis and Manufacture, Springer Berlin 1995, Kapitel 6, Seiten 202-326; M . Appl, Ammonia . Principles and Industrial Practice, WILEY-VCH Verlag GmbH 1999. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein Teil des Rohsynthesegasstroms durch Dampfreformierung und/oder durch autotherme Reformierung bereitgestellt.

[0037] Der in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Synthesegasstrom kann bereits herkömmlichen Aufbereitungsmaßnahmen für Synthesegas unterzogen worden sein, wie z.B. Heliumentfernung, Erdgasentschwefelung und/oder Konvertierung von CO zu C0 2 . [0038] Bevorzugt wurde der in Schritt (a) bereitgestellte Rohsynthesegasstrom zuvor bereits zumindest einer solchen Konvertierung von CO zu C0 2 unterzogen.

[0039] Besonders bevorzugt wurde der Rohsynthesegasstrom jedoch zuvor keinen weiteren Aufbereitungsmaßnahmen unterzogen, welche bei der herkömmlichen Bereitstellung von Synthesegas üblicherweise auf eine solche Konvertierung von CO zu C0 2 folgen, wie z.B. C0 2 - Entfernung oder Endreinigung . Für eine Endreinigung kommen in herkömmlichen Prozessen insbesondere Methanisierung, Methanolisierung, kryogene Reinigung (Stickstoffwäsche), Kupferwäsche oder deren Kombinationen in Betracht. Solchen weiteren Aufbereitungsmaßnahmen wurde der in Schritt (a) bereitgestellte Rohsynthesegasstrom bevorzugt jedoch nicht unterzogen .

[0040] Der Gehalt an C0 2 im Rohsynthesegasstrom liegt bevorzugt im Bereich von 1 Vol .-% bis 25 Vol.-%, bevorzugter von 10 Vol.-% bis 20 Vol.-%.

[0041] Bevorzugt wird der Rohsynthesegasstrom einer Wärmeintegration unterzogen.

Besonders bevorzugt erfolgt die Wärmeintegration nach der Konvertierung von CO zu C0 2 .

[0042] In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rohsynthesegasstrom in einer Ausgestaltung des Verfahrens in einen ersten Rohsynthesegasstrom und in einen zweiten Rohsynthesegasstrom aufgeteilt.

[0043] In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der erste Rohsynthesegasstrom größer als der zweite Rohsynthesegasstrom. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Rohsynthesegasstrom größer als der erste Rohsynthesegasstrom.

[0044] In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des ersten Rohsynthesegasstroms zum zweiten Rohsynthesegasstrom im Bereich von 1 :20 bis 1 : 1 , bevorzugter 1 :15 bis 1 :1 , noch bevorzugter 1 : 10 bis 1 : 1. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des zweiten Rohsynthesegasstroms zum ersten Rohsynthesegasstrom im Bereich von 1 :20 bis 1 : 1, bevorzugter 1 : 15 bis 1 : 1 , noch bevorzugter 1 :10 bis 1 : 1. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des ersten Rohsynthesegasstroms zum zweiten Rohsynthesegasstrom im Bereich von 1 :20 bis 20: 1 , bevorzugter 1 : 15 bis 15: 1 , noch bevorzugter 1 : 10 bis 10:1. Das Verhältnis kann im zeitlichen Verlauf des Verfahrens verändert werden .

[0045] In Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Rohsynthesegasstrom in einer Ausgestaltung des Verfahrens mit einer Waschlösung, welche Wasser und Ammoniak umfasst, gewaschen. Dabei werden ein an Kohlendioxid abgereicherter vorgereinigter Synthesegasstrom und eine an Kohlendioxid angereicherte Waschlösung gebildet.

[0046] Geeignete Waschkolonnen zum Waschen von Synthesegas mit einer Waschlösung, welche Wasser und Ammoniak umfasst, sind einem Fachmann bekannt.

[0047] In der Waschlösung für Schritt (c), welche Wasser und Ammoniak umfasst, liegt der Anteil an Ammoniak bevorzugt im Bereich von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugter im Bereich von 5 bis 45 Gew.-%, noch bevorzugter im Bereich von 10 bis 40 Gew.-%, am bevorzugtesten im Bereich von 15 bis 35 Gew.-%, und insbesondere im Bereich von 20 bis 25 Gew.-%.

[0048] Die an Kohlendioxid angereicherte Waschlösung liegt bevorzugt flüssig vor und kann von dem an Kohlendioxid abgereicherten vorgereinigten Synthesegasstrom abgetrennt werden. Bevorzugt ist das Kohlendioxid in der Waschlösung vorwiegend chemisch in Form von Carbamat-, Hydrogencarbonat- und Carbonat gebunden .

[0049] Der an Kohlendioxid abgereicherte vorgereinigte Synthesegasstrom enthält bevorzugt höchstens 5 Vol.-%, bevorzugter höchstens 10 Vol.-%, noch bevorzugter höchstens 15 Vol .- %, besonders bevorzugt höchstens 20 Vol.-% Kohlendioxid .

[0050] Erfindungsgemäß ist der Anteil an Kohlendioxid im vorgereinigten Synthesegasstrom geringer als im Rohsynthesegasstrom.

[0051] In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einer Ausgestaltung des Verfahrens aus der an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung Kohlendioxid ausgetrieben, wobei ein komprimierter Kohlendioxidstrom gebildet wird .

[0052] Bevorzugt wird das Kohlendioxid aus der Waschlösung aus Schritt (c) bei einer erhöhten Temperatur und einem Druckniveau leicht oberhalb des Harnstoff-Synthesedrucks ausgetrieben. Untersuchungen haben ergeben, dass es möglich ist, das Kohlendioxid auf diesem hohen Druckniveau mit ausreichender Reinheit für die Harnstoffsynthese zu bekommen und das dabei insbesondere der Wasseranteil deutlich reduziert werden kann . Wird der Kohlendioxidstrom in einem weiteren Schritt der Harnstoffsynthese zugeführt, wird ein zusätzlicher Wassereintrag in die Harnstoff-Synthese weitgehend vermieden .

[0053] In einer bevorzugten Ausführungsform kann die für die Desorption des Kohlendioxids benötigte Wärmemenge mit begrenzten Modifikationen des Dampfsystems in Ammoniak/Harnstoff-Komplexen verfügbar gemacht werden. Noch bevorzugter kann auch die Wärme, die bei einer konventionellen Prozessführung von der Kohlendioxid-Wäsche beansprucht würde, durch das Dampfsystem genutzt werden .

[0054] Bevorzugt wird der komprimierte Kohlendioxidstrom in einer Vorrichtung, der Desorptionskolonne, gebildet, die von der Vorrichtung, in der Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens stattfindet, der Absorptionskolonne, abweicht. Die Waschkolonne für Schritt (c) und die Desorptionskolonne für Schritt (d) sind in einer gemeinsamen Vorrichtung, der Ammoniak-Wasser-Wäsche, vereint.

[0055] Der komprimierte Kohlendioxidstrom enthält bevorzugt mindestens 10 Vol.-%, bevorzugter mindestens 15 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 20 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 25 Vol .-%. Kohlendioxid. Darüber hinaus kann der komprimierte Kohlendioxidstrom Ammoniak und Wasser umfassen.

[0056] In Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der vorgereinigte Synthesegasstrom aus Schritt (c) in einer Ausgestaltung des Verfahrens mit dem zweiten Rohsynthesegasstrom aus Schritt (b) unter Bildung eines vereinten Synthesegasstroms vereint.

[0057] In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der vorgereinigte Synthesegasstrom größer als der zweite Rohsynthesegasstrom. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der vorgereinigte Synthesegasstrom kleiner als der zweite Rohsynthesegasstrom.

[0058] In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des vorgereinigten Synthesegasstroms und des zweiten Rohsynthesegasstroms im Bereich von 1 :20 bis 1 :1, bevorzugter 1 :15 bis 1 :1 , noch bevorzugter 1 : 10 bis 1 : 1. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des vorgereinigten Synthesegasstroms und des zweiten Rohsynthesegasstroms im Bereich von 20: 1 bis 1 : 1 , bevorzugter 15: 1 bis 1 :1 , noch bevorzugter 10: 1 bis 1 : 1. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des vorgereinigten Synthesegasstroms und des zweiten Rohsynthesegasstroms im Bereich von 1 :20 bis 20: 1 , bevorzugter 1 : 15 bis 15: 1, noch bevorzugter 1 : 10 bis 10: 1. Das Verhältnis kann im zeitlichen Verlauf des Verfahrens verändert werden .

[0059] Bevorzugt ist der Anteil an Kohlendioxid im vereinten Synthesegasstrom geringer als im Rohsynthesegasstrom, aber höher als im vorgereinigten ersten Synthesegasstrom.

[0060] Der Gehalt an Kohlendioxid im vereinten Synthesegasstrom beträgt bevorzugt mindestens 5 Vol .-%, bevorzugter mindestens 10 Vol.-%, noch bevorzugter mindestens 15 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Vol.-%. Kohlendioxid . In einer weiteren Ausführungsform kann der vereinte Synthesegasstrom weitere, bevorzugt inerte Komponenten wie Methan, Argon, Kohlenmonoxid und/oder Helium umfassen.

[0061] In Schritt (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der vereinte Synthesegasstrom aus Schritt (e) unter Bildung eines komprimierten Synthesegasstroms komprimiert.

[0062] Nach Schritt (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen bevorzugt alle weiteren Schritte (g) bis (i) und die Harnstoffsynthese in Schritt (j 2 ) auf einem gemeinsamen Druckniveau von jeweils mindestens 145 bar oder bei einem Druck, welcher leicht oberhalb des Synthesedrucks des Harnstoffs liegt. Dabei sind bei der Durchführung der weiteren Schritte (g) bis (i) und (j 2 ) Druckverluste möglich, die üblicherweise bei der großtechnischen Harnstoffsynthese anfallen. Das Druckniveau, das in Schritt (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht wird, ist bevorzugt ausreichend hoch um diese Druckverluste zu überwinden.

[0063] Die Ammoniaksynthese in Schritt (j kann jedoch vorzugsweise auch bei einem deutlich höheren Druckniveau, z.B. von 200 bis 350 bar, durchgeführt werden .

[0064] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden nach Schritt (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens alle weiteren Schritte (g) bis (j) auf einem gemeinsamen Druckniveau durchgeführt. Bevorzugter wird dabei im Anschluss an Schritt (f) bis Schritt (j) des erfindungsgemäßen Verfahrens keine weitere Verdichtung der Gasströme durchgeführt.

[0065] Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Gasstrom im Anschluss an Schritt (d) vor Durchführung der Harnstoff- Synthese nicht erneut durch einen CGyKompressor verdichtet wird.

[0066] In Schritt (g) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der komprimierte Synthesegasstrom aus Schritt (f) in einen ersten Synthesegasstrom und in einen zweiten Synthesegasstrom aufgeteilt.

[0067] In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der erste Synthesegasstrom größer als der zweite Synthesegasstrom. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der erste Synthesegasstrom kleiner als der zweite Synthesegasstrom.

[0068] In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des ersten Synthesegasstroms und des zweiten Synthesegasstroms im Bereich von 1 :20 bis 1 : 1, bevorzugter 1 :15 bis 1 :1 , noch bevorzugter 1 : 10 bis 1 : 1. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des ersten Synthesegasstroms und des zweiten Synthesegasstroms im Bereich von 20:1 bis 1 : 1, bevorzugter 15: 1 bis 1 : 1 , noch bevorzugter 10: 1 bis 1 : 1. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt das relative Verhältnis des ersten Synthesegasstroms und des zweiten Synthesegasstroms im Bereich von 1 :20 bis 20: 1, bevorzugter 1 : 15 bis 15: 1, noch bevorzugter 1 : 10 bis 10: 1. Das Verhältnis kann im zeitlichen Verlauf des Verfahrens verändert werden .

[0069] In Schritt (h) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, welche flüssigen Ammoniak umfasst.

[0070] Bevorzugt wird der flüssige Ammoniak für Schritt (h) vollständig durch Schritt (jj) bereitgestellt.

[0071] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (k) die wässrige Harnstoffzusammensetzung aus Schritt (j 2 ) durch Strippen mit Hilfe des zweiten Synthesegasstroms aus Schritt (g) weiter aufgereinigt. Der zweite Synthesegasstrom wird anschließend bevorzugt mit dem ersten Synthesegasstrom und ggf. dem komprimierten Kohlendioxidstrom aus Schritt (d) in Schritt (i) vereinigt.

[0072] In Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der erste Synthesegasstrom aus Schritt (g), gegebenenfalls der Strippgasstrom aus Schritt (k), sowie gegebenenfalls der komprimierte Kohlendioxidstrom aus Schritt (d) mit der Zusammensetzung, welche flüssigen Ammoniak umfasst, aus Schritt (h) gewaschen. Dabei werden ein an Kohlendioxid abgesicherter gereinigter Synthesegasstrom und ein Kondensat gebildet.

[0073] Geeignete Waschkolonnen zum Waschen von Synthesegas mit einer Zusammensetzung, welche flüssigen Ammoniak umfasst, sind einem Fachmann bekannt.

[0074] Das Kondensat liegt flüssig vor und kann von dem gereinigten Synthesegasstrom getrennt werden . In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kondensat in der Waschkolonne, in der Schritt (i) durchgeführt wird, von dem gereinigten Synthesegasstrom getrennt.

[0075] In dem Kondensat liegt das Kohlendioxid bevorzugt vorwiegend in Form von Ammoniumcarbamat vor, welches das Edukt für die Harnstoffsynthese ist. Darüber hinaus kann das Kondensat andere Ammoniumsalze wie Ammoniumhydrogencarbonat und Ammoniumcarbonat sowie nicht reagiertes NH 3 und C0 2 umfassen. [0076] Der an Kohlendioxid abgereicherte gereinigte Synthesegasstrom kann noch Reste von C0 2 und/oder CO enthalten . Bevorzugt enthält der gereinigte Synthesegasstrom höchstens 0,05 mol.-% Kohlendioxid, noch bevorzugter höchstens 0,04 mol.-%, besonders bevorzugt höchstens 0,03 mol .-%. Erfindungsgemäß ist der Anteil an Kohlendioxid im gereinigten Synthesegasstrom geringer als im ersten Synthesegasstrom. Der Anteil an Kohlendioxid im gereinigten Synthesegasstrom liegt unter 500 ppm .

[0077] In einer bevorzugten Ausführungsform wird der in der konventionellen Harnstoff- Synthese benötigte Carbamatkondenser durch das Waschen mit der Zusammensetzung, welche flüssigen Ammoniak umfasst, gemäß Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens, ersetzt.

[0078] In Schritt (j) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Ammoniak und Harnstoff synthetisiert. Dabei wird in Schritt (j Ammoniak aus dem an Kohlendioxid abgesicherten gereinigten Synthesegasstrom aus Schritt (i) synthetisiert. Harnstoff wird dabei in Schritt (j 2 ) aus dem Kondensat aus Schritt (i) synthetisiert, wobei eine wässrige Harnstoffzusammensetzung gebildet wird .

[0079] Die Synthese von Harnstoff in Schritt (j 2 ) erfolgt bevorzugt in einem herkömmlichen Harnstoffreaktor, dessen Aufbau einem Fachmann bekannt ist.

[0080] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Synthetisieren des Harnstoffs in Schritt (j 2 ) nur die endotherme Teilreaktion bei der das Ammoniumcarbamat zu Harnstoff und Wasser umgesetzt wird .

[0081] Da das Ammoniumcarbamat in Schritt (i) bereits gebildet wurde, kann die exotherme Reaktion zur Bildung von Ammoniumcarbamat nicht mehr den Energiebedarf für die endotherme Reaktion in vollem Umfang abdecken, so dass der Harnstoffreaktor bevorzugt zusätzlich von außen beheizt wird .

[0082] Bevorzugt erfolgt die Synthese von Harnstoff in Schritt (j 2 ) bei einem Druck im Bereich von 100 bis 300 bar, bevorzugter im Bereich von 120 bis 200 bar, noch bevorzugter im Bereich von 140 bis 160 bar.

[0083] Die Synthese von Ammoniak aus dem gereinigten Synthesegasstrom in Schritt (jj) erfolgt bevorzugt in einem herkömmlichen Ammoniakreaktor, dessen Aufbau einem Fachmann bekannt ist. [0084] In einer bevorzugten Ausführungsform wird der gereinigte Synthesegasstrom aus Schritt (i) vor der Ammoniaksynthese einem weiteren Reinigungsschritt, z.B. Methanisierung, unterzogen. Diese Verfahren sind Stand der Technik der Ammoniaksynthese und dem Fachmann bekannt.

[0085] Bevorzugt wird zumindest ein Teil des im Ammoniakreaktor gebildeten gasförmigen NH 3 auskondensiert, wozu der Gasstrom bevorzugt zunächst einen Wärmetauscher und anschließend eine Kondensationsvorrichtung durchläuft. Dabei wird der Gasstrom abgekühlt, bevorzugt auf Temperaturen im Bereich von +5 °C bis -40 °C, bevorzugter im Bereich von 0 °C bis -35 °C, im Bereich von -5 °C bis -33 °C oder im Bereich von -10 °C bis -30 °C.

[0086] Bevorzugt entfallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine konventionelle C0 2 - Wäsche der Ammoniak-Anlage; diese wird durch das Waschen des Rohsynthesegasstroms mit Waschlösungen umfassend Wasser und Ammoniak gemäß Schritt (c) und/oder flüssigem Ammoniak gemäß Schritt (i) ersetzt. Ebenso entfällt ein ansonsten für die Harnstoffsynthese erforderlicher C0 2 -Verdichter.

[0087] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den zusätzlichen Schritt (k), bei dem die wässrige Harnstoffzusammensetzung aus Schritt (j 2 ) mit Hilfe des zweiten Synthesegasstroms aus Schritt (g) gestrippt wird . Dabei werden ein Strippgasstrom und eine gereinigte wässrige Harnstofflösung gebildet.

[0088] Die in Schritt (j 2 ) hergestellte wässrige Harnstoffzusammensetzung umfasst im Wesentlichen Harnstoff, Wasser, Ammoniumcarbamat, andere Ammoniumsalze wie Ammoniumhydrogencarbonat und Ammoniumcarbonat sowie nicht reagiertes NH 3 und C0 2 . Das Ammoniumcarbamat soll thermisch zersetzt werden und das NH 3 sowie das C0 2 müssen aus der Lösung entfernt werden und können danach erneut für das Reaktionsverfahren zur Harnstoffsynthese benutzt werden. Das Entfernen wird bevorzugt durch Strippen mit dem zweiten Synthesegasstrom aus Schritt (g) gemäß Schritt (k) erreicht. Strippingverfahren sind Stand der Technik bei Harnstoffanlagen und dem Fachmann bekannt.

[0089] Vorzugsweise wird bei dem Waschen in Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Zusammensetzung eingesetzt wird, welche sich ergibt durch das Vereinen

der zuvor in Schritt (h) bereitgestellten Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak, sowie

des Strippgasstroms aus Schritt (k). [0090] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Strippgasstrom aus Schritt (k) mit dem ersten Synthesegasstrom und gegebenenfalls zumindest einem Teil des komprimierten Kohlendioxidstroms aus Schritt (d) in Schritt (i) zusammengeführt und mit der Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak aus Schritt (h) vereint.

[0091] Bevorzugt werden die Bestandteile des Strippgasstroms durch die Vereinigung mit der Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak wieder der Harnstoffsynthese zugeführt.

[0092] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden beim Waschen gemäß Schritt (i) die folgenden Komponenten zu einem gereinigten Synthesegasstrom und einem Kondensat umgesetzt:

die zuvor in Schritt (h) bereitgestellte Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak,

der erste Synthesegasstrom aus Schritt (g),

bevorzugt der Strippgasstrom aus Schritt (k), und

gegebenenfalls zumindest einem Teil des komprimierten

Kohlendioxidstroms aus Schritt (d).

[0093] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den zusätzlichen Schritt (i*), bei dem der an Kohlendioxid abgereicherte gereinigte Synthesegasstrom aus Schritt (i) unter Bildung eines Reinstsynthesegasstroms methanisiert wird und der Reinstsynthesegasstrom zum Synthetisieren von Ammoniak gemäß Schritt (jj) überführt wird . Geeignete Verfahren zur Hydrierung von CO und C0 2 zu Methan sind einem Fachmann bekannt.

[0094] Der Gehalt an C0 2 im Reinstsynthesegasstrom aus Schritt (i*) ist erfindungsgemäß geringer als im gereinigten Synthesegasstrom und liegt bevorzugt im Bereich bis 500 ppm bevorzugter unterhalb von 500 ppm. Noch bevorzugter umfasst der Reinstsynthesegasstrom im Wesentlichen nur noch H 2 und N 2 sowie Inertgase.

[0095] In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Reinstsynthesegasstrom der Synthese von NH 3 gemäß Schritt (jj) zugeführt.

[0096] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den zusätzlichen Schritt (d*), bei dem zumindest ein Teil des komprimierten Kohlendioxidstroms aus Schritt (d) mit der Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak aus Schritt (h) vereint wird . [0097] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Gesamtmenge des komprimierten Kohlendioxidstroms aus Schritt (d) mit der Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak aus Schritt (h) sowie gegebenenfalls der anderen Gasströme gemäß Schritt (i) vereint. Bevorzugt wird diese Verfahrensvariante im Betrieb der Harnstoff-Anlage im vollintegrierten Modus (Fall I) entweder in Teillast oder in Volllastangewendet.

[0098] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den zusätzlichen Schritt (I), bei dem zumindest ein Teil des komprimierten Kohlendioxidstroms aus Schritt (d) ausgeschleust wird .

[0099] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Gesamtmenge des komprimierten Kohlendioxidstroms aus Schritt (d) ausgeschleust. Bevorzugt wird diese Verfahrensvariante beim alleinigen Betrieb der Ammoniak -Anlage (Fall II) verwendet.

[0100] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der komprimierte Kohlendioxidstrom vor dem Ausschleusen durch eine Turbine geleitet.

[0101] Noch bevorzugter werden das Wasser und das Ammoniak, die im komprimierten Kohlendioxidstrom enthalten sind, vor dem Ausschleusen abgetrennt und/oder zurückgewonnen. Dem Fachmann sind Verfahren hierfür bekannt.

[0102] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der komprimierte Kohlendioxidstrom an die Luft abgegeben, besonders bevorzugt nachdem der komprimierte Kohlendioxidstrom entspannt und gereinigt wurde. Dem Fachmann sind Verfahren hierfür bekannt.

[0103] Bei einem Betrieb nach Fall (II) findet nur eine Ammoniaksynthese, aber keine Harnstoffsynthese statt, wobei bevorzugt Schritt (i) nicht durchgeführt wird .

[0104] Besonders bevorzugt werden bei einer alleinigen Synthese von Ammoniak die Schritte (b), (e), (g), (i) und (k) nicht durchgeführt und in Schritt (f) wird nicht der vereinte Synthesegasstrom aus Schritt (e), sondern ein durch Methanisierung gemäß Schritt (i*) gebildeter Synthesegasstrom komprimiert, aus dem dann Ammoniak synthetisiert wird. [0105] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Herstellung von Ammoniak und Harnstoff oder alternativ (bedarfsabhängig) nur Ammoniak umfassend die folgenden miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten:

eine Vorrichtung konfektioniert zur Bereitstellung eines Rohsynthesegasstroms umfassend Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxid, sowie gegebenenfalls geringere Anteile an Methan, Argon, Kohlendioxid und evtl. Helium;

mindestens einen Verdichter konfektioniert zum Komprimieren des Rohsynthesegasstroms unter Bildung eines komprimierten Synthesegasstroms;

mindestens eine Waschkolonne konfektioniert zum Waschen des komprimierten Synthesegasstroms mit einer Zusammensetzung umfassend Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten gereinigten Synthesegasstroms und eines Kondensats;

mindestens einen ersten Reaktor konfektioniert zum Synthetisieren von Ammoniak aus dem gereinigten Synthesegasstrom;

mindestens einen zweiten Reaktor konfektioniert zum Synthetisieren von Harnstoff aus dem Kondensat unter Bildung einer wässrigen Harnstoffzusammensetzung,

wobei erfindungsgemäß die Anlage weiterhin mindestens eine in Strömungsrichtung dem Verdichter nachgeschaltete Vorrichtung aufweist, konfektioniert zum Aufteilen des komprimierten Synthesegasstroms aus dem Verdichter in einen ersten Synthesegasstrom und in einen zweiten Synthesegasstrom, wobei von der Aufteilvorrichtung eine erste Leitung zu der Waschkolonne führt, über die nur der erste Synthesegasstrom der Waschkolonne zuführbar ist, wobei die Anlage weiterhin einen Stripper umfasst und von der Aufteilvorrichtung eine zweite Leitung zu dem Stripper führt, über die nur der zweite Synthesegastrom dem Stripper zuführbar ist, wobei eine von dem zweiten Reaktor ausgehende Leitung zu dem Stripper vorgesehen ist, über die die wässrige Harnstoffzusammensetzung aus dem zweiten Reaktor dem Stripper zuführbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage kann dann, wenn kein Bedarf an Harnstoff besteht, im gleichen Anlagenkomplex nur Ammoniak hergestellt werden. Hier unterscheidet sich die erfindungsgemäße Anlage von aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen hinsichtlich ihrer Flexibilität. Die erfindungsgemäße Anlage kann zudem vorteilhaft nur in Teillast betrieben werden und es kann eine spezifische Betriebsweise in einer Start-up-Phase und/oder in einer Shut-down-Phase des Verfahrens vorgesehen sein.

[0106] Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Anlage weiterhin eine zweite, in Strömungsrichtung dem Verdichter vorgeschaltete Aufteilvorrichtung, mittels derer der Rohsynthesegasstrom aufteilbar ist in zwei Teilströme, wobei eine erste Leitung für einen ersten Teilstrom von der zweiten Aufteilvorrichtung zum Verdichter führt und eine zweite Leitung für einen dritten Teilstrom von der zweiten Aufteilvorrichtung zu einer Waschvorrichtung führt, welche konfektioniert ist zum Waschen des dritten Teilstroms des Rohsynthesegases mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgesicherten vorgereinigten Synthesegasstroms und einer an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung und zum Austreiben von Kohlendioxid aus der an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung unter Bildung eines komprimierten Kohlendioxidstroms, wobei weiterhin Mittel vorgesehen sind zum Vereinen des vorgereinigten dritten Teilsynthesegasstroms aus der Waschvorrichtung stromabwärts der Waschvorrichtung und stromaufwärts des Kompressors mit dem ersten Teilsynthesegasstrom unter Bildung eines vereinten Synthesegasstroms, welcher über eine Leitung dem Verdichter zuführbar ist. 7] Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Anlage zur vorzugsweise integrierten Herstellung von Ammoniak und Harnstoff, wobei die Anlage die folgenden miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten umfasst:

(A) eine Vorrichtung konfektioniert zur Bereitstellung des Rohsynthesegasstroms umfassend Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxid sowie gegebenenfalls geringere Anteile an Methan, Argon, Kohlendioxid und evtl. Helium;

(B) eine Vorrichtung konfektioniert zum Aufteilen des Rohsynthesegasstroms in einen ersten Rohsynthesegasstrom und in einen dritten Rohsynthesegasstrom;

(C) eine Vorrichtung konfektioniert zum Waschen des dritten Rohsynthesegasstroms aus (B) mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgesicherten vorgereinigten Synthesegasstroms, einer an Kohlendioxid angereichten Waschlösung und eines komprimierten Kohlendioxidstroms;

(D) Mittel zum Vereinen des vorgereinigten dritten Synthesegasstroms aus (C) mit dem ersten Rohsynthesegasstrom aus (B) unter Bildung eines vereinten Synthesegasstroms;

(E) einen Verdichter konfektioniert zum Komprimieren eines Synthesegasstroms, beispielsweise des vereinten Synthesegasstroms aus (D), unter Bildung eines komprimierten Synthesegasstroms;

(F) eine Vorrichtung konfektioniert zum Aufteilen des komprimierten Synthesegasstroms aus (E) in einen ersten Synthesegasstrom und in einen zweiten Synthesegasstrom;

(G) eine Waschkolonne konfektioniert zum Waschen des ersten Synthesegasstroms aus (F) mit einer Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten gereinigten Synthesegasstroms und eines Kondensats;

(H) einen Reaktor konfektioniert zum Synthetisieren von Ammoniak aus dem gereinigten Synthesegasstrom aus (G); und

(I) einen Reaktor konfektioniert zum Synthetisieren von Harnstoff aus dem Kondensat aus (G) unter Bildung einer wässrigen Harnstoffzusammensetzung .

[0108] Alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen gelten analog für die erfindungsgemäße Anlage und werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt.

[0109] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst eine Vorrichtung konfektioniert zum Bereitstellen eines Rohsynthesegasstroms. Bevorzugt umfasst diese einen Dampfreformer und/oder einen autothermen Reformer. Umfasst die Anlage einen autothermen Reformer, kann die Menge an C0 2 , welche in dem autothermen Reformer gebildet wird, durch Variation von Reaktionsparametern wie beispielsweise dem Druck oder dem Dampf/Kohlenstoff- Verhältnis kontrolliert werden . Eine bevorzugte Ausführungsform der Anlage umfasst zusätzlich eine Vorrichtung konfektioniert zur Konvertierung von CO zu C0 2 und/oder eine Vorrichtung konfektioniert zur Wärmeintegration .

[0110] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst vorzugsweise eine Vorrichtung konfektioniert zum Aufteilen des Rohsynthesegasstroms in einen ersten Rohsynthesegasstrom und in einen dritten Rohsynthesegasstrom. Bevorzugt ist diese Vorrichtung so konfektioniert, dass das Volumenverhältnis zwischen den Rohsynthesegasströmen in der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens variiert werden kann .

[Ol l i] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst vorzugsweise eine Vorrichtung konfektioniert zum Waschen des dritten Rohsynthesegasstroms aus (B) mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten vorgereinigten Synthesegasstroms und einer an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung und zum Austreiben von Kohlendioxid aus der an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung unter Bildung eines komprimierten Kohlendioxidstroms.

[0112] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst vorzugsweise ein Mittel zum Vereinen des vorgereinigten Synthesegasstroms aus (C) mit dem ersten Rohsynthesegasstrom aus (B) unter Bildung eines vereinten Synthesegasstroms. [0113] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst einen Verdichter konfektioniert zum Komprimieren eines Synthesegasstroms, beispielsweise des vereinten Synthesegasstroms aus (D), unter Bildung eines komprimierten Synthesegasstroms.

[0114] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage keinen weiteren Verdichter.

Besonders bevorzugt umfasst die Vorrichtung keinen in der konventionellen Harnstoffsynthese üblichen C0 2 -Verdichter.

[0115] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst eine Vorrichtung konfektioniert zum Aufteilen des komprimierten Synthesegasstroms aus (E) in einen ersten Synthesegasstrom und in einen zweiten Synthesegasstrom.

[0116] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst eine Waschkolonne konfektioniert zum Waschen des ersten Synthesegasstroms aus (F) mit einer Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten gereinigten Synthesegasstroms und eines Kondensats.

[0117] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst einen Reaktor konfektioniert zum Synthetisieren von Ammoniak aus dem gereinigten Synthesegasstrom aus (G).

[0118] Die erfindungsgemäße Anlage umfasst einen Reaktor konfektioniert zum Synthetisieren von Harnstoff aus dem Kondensat aus (G) unter Bildung einer wässrigen Harnstoffzusammensetzung .

[0119] Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Anlage keine Vorrichtung zur konventionellen CGyWäsche, wie sie in konventionellen Anlagen zur Synthese von NH 3 häufig nach der CO Konvertierung eingesetzt werden, sowie keinen ansonsten für die Harnstoffsynthese zusätzlich erforderlichen CGyVerdichter samt seiner gesamten Peripherie.

[0120] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Anlage zusätzlich die folgenden Komponenten:

eine Vorrichtung (J) konfektioniert zum Strippen der wässrigen Harnstoffzusammensetzung aus (I) mit dem zweiten Synthesegasstrom aus (F) unter Bildung eines Strippgasstroms und einer gereinigten wässrigen Harnstofflösung;

Mittel (K) zum Vereinen des Strippgasstroms aus (J) mit der Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak aus (G); und/oder eine Vorrichtung (L) konfektioniert zum Methanisieren des an Kohlendioxid abgesicherten gereinigten Synthesegasstroms aus (G) unter Bildung eines Reinstsynthesegasstroms.

[0121] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Anlage zusätzlich die folgenden Komponenten :

Mittel (M) zum Vereinen zumindest eines Teils des komprimierten Kohlendioxidstroms aus (C) mit der Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak aus (G);

Mittel (N) zum Vereinen zumindest eines Teils des Ammoniaks aus (H) mit der Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak aus (G); und/oder

eine Vorrichtung (0) konfektioniert zum Ausschleusen zumindest eines Teils des komprimierten Kohlendioxidstroms aus Schritt (C).

[0122] Bevorzugt umfasst die Vorrichtung (0) eine Turbine, durch die der komprimierte Kohlendioxidstrom vor dem Ausschleusen geleitet wird. Noch bevorzugter umfasst die Vorrichtung (0) auch eine Vorrichtung konfektioniert zum Abtrennen und/oder Zurückgewinnen des Wassers und des Ammoniaks, die im komprimierten Kohlendioxidstrom enthalten sind, vor dem Ausschleusen. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform von Vorrichtung (0) umfasst eine Vorrichtung konfektioniert zum Abgeben des Kohlendioxids an die Luft.

[0123] Alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen gelten analog für die bevorzugten Ausführungsformen der Anlage und werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt.

[0124] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Konzepts wird nur die Ammoniak-Anlage ohne gleichzeitigen Betrieb der Harnstoff-Anlage betrieben (Fall II). In diesem Fall wird das Kohlendioxid bevorzugt - wie bei der konventionellen Prozessführung - an die Luft oder alternativ an eine weitere benachbarte Harnstoff-Anlage abgegeben.

[0125] Bei der bevorzugten alleinigen Ammoniak-Synthese (Fall II) mit der erfindungsgemäßen Anlage umfasst das Verfahren erfindungsgemäß die folgenden Schritte:

Bereitstellen eines Rohsynthesegasstroms umfassend Wasserstoff, Stickstoff und Kohlendioxid sowie ggf. geringere Anteile an Methan, Argon, Kohlendioxid und evtl. Helium; Waschen des Rohsynthesegasstroms mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak unter Bildung eines an Kohlendioxid abgereicherten vorgereinigten Synthesegasstroms und einer an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung;

Austreiben von Kohlendioxid aus der an Kohlendioxid angereicherten Waschlösung unter Bildung eines komprimierten Kohlendioxidstroms; Methanisieren des vorgereinigten Synthesegasstroms unter Bildung eines Reinstsynthesegasstroms;

Überführen des Reinstsynthesegasstroms in einen Verdichter konfektioniert zum Komprimieren des vereinten Synthesegasstroms unter Bildung eines komprimierten Reinstsynthesegasstroms;

Überführen des komprimierten Reinstsynthesegasstroms in den Reaktor konfektioniert zum Synthetisieren von Ammoniak; und Synthetisieren von Ammoniak.

[0126] Die für das erfindungsgemäße Verfahren gemachten Ausführungen zu den jeweils entsprechenden Verfahrensschritten gelten analog für die alleinige Ammoniak-Synthese.

[0127] Die erfindungsgemäße Anlage eignet sich besonders zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft daher die Verwendung der erfindungsgemäßen Anlage in dem erfindungsgemäßen Verfahren.

[0128] Die Erfindung und ihre bevorzugten Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Verfahrensschemata in den Abbildungen 1-4 erläutert.

[0129] Abbildung 1 illustriert schematisch eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Ammoniak- und die Harnstoff-Anlage im vollintegrierten Voll- oder Teillast-Modus (Fall I) betrieben werden. Dabei deuten gestrichelte Linien Stoffströme an, welche erfindungsgemäß variabel sind, d .h. bei bestimmten Betriebsweisen verschwinden können .

[0130] Das Rohsynthesegas wird bereitgestellt, nachdem es bevorzugt einen Reformer (1), und/oder bevorzugt eine CO-Konvertierung (2) und/oder bevorzugt eine Wärmeintegration (3) durchlaufen hat. Anschließend wird das Rohsynthesegas gegebenenfalls in einen ersten und in einen dritten Rohsynthesegasstrom aufgeteilt, die bevorzugt im zeitlichen Ablauf des Verfahrens unterschiedlich groß sein können . Der dritte Rohsynthesegasstrom wird gegebenenfalls in einer Vorrichtung (9) mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak gewaschen. Dabei werden ein an Kohlendioxid vorgereinigter Synthesegasstrom und eine an Kohlendioxid angereichte Waschlösung (13) gebildet.

[0131] Aus dieser Waschlösung wird das Kohlendioxid in der Vorrichtung (13a) unter Bildung eines komprimierten Kohlendioxidstroms gegebenenfalls ausgetrieben und zwar auf einen Druck, der leicht oberhalb des Niveaus der Harnstoffsynthese liegt und hoch genug ist, um die Druckverluste bis zur eigentlichen Harnstoffsynthese zu kompensieren .

[0132] Der vorgereinigte Synthesegasstrom wird gegebenenfalls mit dem ersten Rohsynthesegasstrom vereint. Der so gegebenenfalls gebildete vereinte Synthesegasstrom wird in einem Synthesegaskompressor (4) auf einen Druck komprimiert, der leicht oberhalb des Niveaus der Harnstoff Synthese liegt und hoch genug ist, um die Druckverluste bis zur eigentlichen Harnstoffsynthese zu kompensieren .

[0133] Dann wird der auf diese Weise gebildete komprimierte Synthesegasstrom in einen ersten und einen zweiten Synthesegasstrom geteilt. Für das nachfolgende Waschen des ersten Synthesegasstroms in einer Waschkolonne (5) mit einer Zusammensetzung umfassend flüssiges Ammoniak wird flüssiges Ammoniak (12) bereitgestellt.

[0134] Bevorzugt wird das flüssige Ammoniak ganz aus der Ammoniaksynthese (11) bereitgestellt. Auch aus einem Stripper (7) kann bevorzugt ein Teil der Zusammensetzung bereitgestellt werden . Beim Waschen des ersten Synthesegasstroms in der Waschkolonne (5) mit einer Zusammensetzung umfassend flüssiges Ammoniak werden ein an Kohlendioxid abgesicherter gereinigter Synthesegasstrom und ein Kondensat gebildet. Bevorzugt kann auch der komprimierte Kohlendioxidstrom ganz oder teilweise in die Waschkolonne (5) überführt und dort umgesetzt werden.

[0135] Für die Ammoniaksynthese wird dann der an Kohlendioxid abgereicherte gereinigte Synthesegasstrom in einen Ammoniak-Reaktor (11) zur Synthese geleitet. Bevorzugt kann aus dem gereinigten Synthesegasstrom vorher in einer zur Methanisierung konfektionierten Vorrichtung (10) ein Reinstsynthesegasstrom gebildet werden, der dann in den Ammoniak- Reaktor (11) zur Synthese überführt wird .

[0136] Für die Harnstoffsynthese wird das Kondensat aus der Waschkolonne (5) in einen Harnstoff-Reaktor (6) überführt und eine wässrige Harnstoffzusammensetzung gebildet. Bevorzugt werden aus dieser Harnstoffzusammensetzung in einem Stripper (7) ein Stripgasstrom und eine gereinigte wässrige Harnstofflösung gebildet, welche dann bevorzugt durch weitere, dem Fachmann bekannte Prozessschritte in ein Harnstoffgranulat (8) überführt wird .

[0137] In einer bevorzugten Ausführungsform werden der zweite Synthesegasstrom und die Harnstoffzusammensetzung in den Stripper (7) geleitet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Teil des Kohlendioxidstroms auf hohem Druck, der nicht zur Waschkolonne (5) geleitet wird, durch eine Turbine (14) geleitet, danach durch eine Vorrichtung (15), konfektioniert zur Ammoniak-Abtrennung durch Wasser-Absorption, geführt und anschließend als gereinigter Kohlendioxidstrom (17) an die Umgebung abgegeben . Das Ammoniak in der mit Ammoniak beladenen wässrigen Lösung aus der Ammoniak-Abtrennung

(15) wird in einer Vorrichtung (16), konfektioniert zur Ammoniak-Rückgewinnung , durch Desorption aus der wässrigen Lösung ausgeschleust und in den Prozess an geeigneter Stelle zurückgeführt.

[0138] Abbildung 2 illustriert schematisch eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur Ammoniak (Fall II) synthetisiert wird.

[0139] Der Rohsynthesegasstrom wird im Unterschied zu Abbildung 1 (Fall I) nicht aufgeteilt.

Der Rohsynthesegasstrom wird in einer Vorrichtung (9) mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak gewaschen. Dabei werden ein an Kohlendioxid vorgereinigter Synthesegasstrom und eine an Kohlendioxid angereicherte Waschlösung (13) gebildet. Aus dieser Waschlösung wird das Kohlendioxid unter Bildung eines komprimierten Kohlendioxidstroms in der Vorrichtung (13a) ausgetrieben.

[0140] Der komprimierte Kohlendioxidstrom wird nach der Desorption (13a) durch eine Turbine (14) geleitet, danach durch eine Vorrichtung (15), konfektioniert zur Ammoniak- Abtrennung durch Wasser-Absorption, geführt und anschließend als gereinigter Kohlendioxidstrom (17) an die Umgebung abgegeben. Das Ammoniak in der mit Ammoniak beladenen wässrigen Lösung aus der Ammoniak-Abtrennung (15) wird in einer Vorrichtung

(16) , konfektioniert zur Ammoniak-Rückgewinnung, durch Desorption aus der wässrigen Lösung ausgeschleust und in den Prozess zurückgeführt. Der vorgereinigte Synthesegasstrom aus (9) wird in eine zur Methanisierung konfektionierte Vorrichtung (10) überführt und ein Reinstsynthesegasstrom gebildet. In einem Synthesegaskompressor (4) wird der Reinstsynthesegasstrom komprimiert und dann in den Ammoniak-Reaktor (11) zur Ammoniak- Synthese überführt. [0141] Abbildung 3 illustriert schematisch eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Ammoniak- und die Harnstoff-Anlage in einem alternativen vollintegrierten Modus (Fall III) betrieben werden .

[0142] Das Rohsynthesegas wird bereitgestellt, nachdem es bevorzugt einen Reformer (1), und/oder bevorzugt eine CO-Konvertierung (2) und/oder bevorzugt eine Wärmeintegration (3) durchlaufen hat. Im Unterschied zu Abbildung 1 (Fall I) wird das gesamte Rohsynthesegas nun in einem Synthesegaskompressor (4) auf einen Druck komprimiert, der leicht oberhalb des Niveaus der Harnstoffsynthese liegt und hoch genug ist, um die Druckverluste bis zur eigentlichen Harnstoffsynthese zu kompensieren. Der komprimierte Rohsynthesegasstrom wird geteilt und ein zweiter Teil in einen Stripper (7) überführt.

[0143] Der erste Teil wird in die Waschkolonne (5) mit einer Zusammensetzung umfassend flüssigen Ammoniak überführt. Das flüssige Ammoniak dieser Zusammensetzung wird dabei ganz aus der Ammoniaksynthese (11) bereitgestellt. Auch das gasförmige Produkt aus dem Stripper (7) wird komplett in die Waschkolonne (5) überführt und als Teil der Zusammensetzung der Waschkolonne (5) bereitgestellt. Beim Waschen des ersten Teils des Rohsynthesegasstroms und des gasförmigen Produktes aus dem Stripper (7) in der Waschkolonne (5) werden ein an Kohlendioxid abgereicherter gereinigter Synthesegasstrom und ein Kondensat gebildet. Für die Harnstoffsynthese wird das Kondensat in einen Harnstoff- Reaktor (6) überführt und eine wässrige Harnstoffzusammensetzung gebildet. Aus dieser Harnstoffzusammensetzung werden dann in einem Stripper (7) ein Strippgasstrom und eine gereinigte wässrige Harnstofflösung gebildet.

[0144] Der gereinigte Synthesegasstrom wird in eine Vorrichtung (15) überführt, die zur Ammoniak-Abtrennung und Wasser-Absorption konfektioniert ist. Der dort abgetrennte Ammoniak wird ebenfalls in die Waschkolonne (5) zurückgeführt. Aus dem verbleibenden Gas wird in einer zur Methanisierung konfektionierten Vorrichtung (10) ein Reinstsynthesegasstrom gebildet, der dann in den Ammoniak-Reaktor (11) zur Ammoniak-Synthese überführt wird .

[0145] Abbildung 4 illustriert schematisch eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur Ammoniak in einem alternativen vollintegrierten Modus (Fall IV) synthetisiert wird.

[0146] Der Rohsynthesegasstrom wird wie in Abbildung 3 nicht aufgeteilt und in einem Synthesegaskompressor (4) zunächst auf einen Druck komprimiert, der leicht oberhalb des Niveaus der Harnstoffsynthese liegt und hoch genug ist, um die Druckverluste bis zur eigentlichen Harnstoffsynthese zu kompensieren. Abweichend zu der in Abbildung 3 dargestellten Betriebsweise nach Fall III wird der komprimierte Rohsynthesegasstrom nicht geteilt, sondern in die Waschkolonne (5) überführt. In der Waschkolonne (5) wird der Rohsynthesegasstrom mit einer Zusammensetzung umfassend flüssiges Ammoniak in Kontakt gebracht und ein an Kohlendioxid abgesicherter gereinigter Synthesegasstrom und ein Kondensat gebildet. Das flüssige Ammoniak (12) dieser Zusammensetzung wird dabei ganz aus der Ammoniaksynthese (11) bereitgestellt.

[0147] Der gereinigte Synthesegasstrom wird in eine zur Methanisierung konfektionierte Vorrichtung (10) überführt und ein Reinstsynthesegasstrom gebildet. Der Reinstsynthesegasstrom wird dann in den Ammoniak-Reaktor (11) zur Ammoniak-Synthese überführt und Ammoniak (12) synthetisiert.

[0148] Das an Kohlendioxid angereicherte Kondensat aus der Waschkolonne (5) wird in eine Desorption (13a) geleitet und ein gasförmiger Kohlendioxidstrom sowie ein an Kohlendioxid abgesichertes Kondensat gewonnen. Das an Kohlendioxid abgesicherte Kondensat wird wieder in die Waschkolonne (5) zurückgeführt. Der Kohlendioxidstrom wird in eine Vorrichtung (15) überführt, in der das noch im Kohlendioxidstrom enthaltene Ammoniak, z.B. durch Absorption in Wasser, abgetrennt wird, bevor der gereinigte Kohlendioxidstrom (17) an die Umgebung abgegeben werden kann. Das abgetrennte Ammoniak wird in der Vorrichtung (16), konfektioniert zur Ammoniak-Rückgewinnung, durch Desorption aus der wässrigen Lösung ausgeschleust und in die Waschkolonne (5) zurückgeführt.

Bezugszeichenliste:

1 Reformer

2 CO-Konvertierung

3 Wärmeintegration

4 Synthesegaskompressor

5 Waschvorrichtung/Waschkolonne mit einer Zusammensetzung umfassend flü Ammoniak

6 Harnstoff-Reaktor

7 Stripper

8 Harnstoff

9 Vorrichtung mit einer Waschlösung umfassend Wasser und Ammoniak

10 Methanisierung

11 Ammoniak-Reaktor

12 Ammoniak

13 An Kohlendioxid angereichte Waschlösung auf hohem Druck

13a Desorption

14 Turbine

15 Ammoniak Abtrennung / Wasser Absorption

16 Ammoniak Rückgewinnung / Wasser Desorption

17 Ausschleusung von Kohlendioxid