CN102449475A - 氨基甲酸铵水溶液的分析方法以及未反应气体吸收槽的运转方法 - Google Patents

氨基甲酸铵水溶液的分析方法以及未反应气体吸收槽的运转方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可实时确定未反应气体吸收槽出口液的组成的氨基甲酸铵水溶液的分析方法，和使用该方法的未反应气体吸收槽的运转方法。一种氨基甲酸铵水溶液的组成分析方法，使用该水溶液的粘度、温度和二氧化碳成分浓度的相关的第一相关，以及该水溶液的密度、温度、氨成分浓度和二氧化碳成分浓度的相关的第二相关，来决定尿素制造工艺中的未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液的氨成分浓度、二氧化碳成分浓度以及水浓度，其中，该氨成分浓度为该水溶液所含的遊离氨和作为氨基甲酸铵的当量氨的总计的浓度，该二氧化碳成分浓度为作为该水溶液所含的氨基甲酸铵的当量二氧化碳的浓度。

Description

氨基甲酸铵水溶液的分析方法以及未反应气体吸收槽的运转方法
技术领域
本发明涉及分析尿素制造工艺中的作为未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液的组成的分析方法。
本发明还涉及使用了此氨基甲酸铵水溶液的分析方法的、尿素制造工厂中的未反应气体吸收槽的运转方法。
背景技术
在尿素，三聚氰胺等的制造工厂中，由于在工厂内操作氨、二氧化碳、水等，氨基甲酸铵水溶液作为未反应物的循环流体、副产物和/或原料存在的情况较多。因此，在这些工厂中，在操作上，期望以简单的装置，无时间延迟地，迅速地同时测定氨基甲酸铵水溶液中的成分组成。
以下，对尿素制造工厂用图4进行概要说明。
如图4所示，经合成工序31、分解工序32、浓缩工序33、制品化工序34的各工序将尿素制品化。在合成工序31中，将二氧化碳和氨反应合成尿素得到尿素合成液。该合成液中所含的未反应的氨、氨基甲酸铵在分解工序32中，作为氨、二氧化碳、水的混合气体被分离。在吸收工序35中，水(可为浓缩工序33中分离的凝结水)作为吸收溶剂被供给，在分解工序中被分离的混合气体被该吸收溶剂吸收。为了进行该吸收，使用了吸收槽(被称为未反应气体吸收槽)。吸收工序出口液(未反应气体吸收槽出口液)作为回收液被送回合成工序31中。
在尿素的制造工厂中，由于在该分解工序中被分离的混合气体全部被吸收溶剂所吸收，作为吸收液回收至合成工序，因此期望消除氨以及二氧化碳向尿素制造工厂外的损失。为了使该混合气体全部被吸收溶剂所吸收，有必要时常将运转温度比平衡温度更低地进行运转。相反，在运转温度比该平衡温度高的情况下，混合气体不能全部被吸收。此处所述的平衡温度是指需要吸收的混合气体被吸收溶剂(水)吸收时的液体组成，在控制后的运转压力下正好达到气液平衡状态的温度。该平衡温度由氨、二氧化碳、水浓度决定。
例如，若向吸收工序中过量地供给吸收溶剂(水)，则平衡温度上升，有利于混合气体的吸收。但是另一方面，吸收工序出口回收液中的水的量变多，由于接纳该回收液的尿素反应器(具有合成工序)中的水的量增加，尿素合成反应中尿素合成率降低，尿素合成液中的未反应物增加。其结果，不仅用于除去它们的必要的热量增加，尿素工厂的蒸汽消费量增加，而且用于回收分离后的未反应气体的必要的吸收溶剂(水)的量进一步增加，导致恶性循环。因此，将吸收工序中的向吸收槽供给的水的量设为所需最低限度在运转上非常重要。但是，若不慎减少向吸收槽供给的水的量则吸收工序出口液的平衡温度比运转温度更低，降低吸收性能，导致氨、二氧化碳的损失。此时，若限定向吸收槽供给的水的量，为增大吸收性能过分降低运转温度，则运转温度比固结温度(氨基甲酸铵不能溶入回收液中，析出结晶盐的温度)更低，回收液固化，有时导致运转不能继续。该固结温度也由氨、二氧化碳、水浓度决定。也就是说，期望吸收工序的运转温度通常低于回收液的平衡温度，高于回收液的固结温度，且平衡温度和固结温度的差小。
该回收液的平衡温度和固结温度由氨、二氧化碳、水的3种成分的浓度决定，不能仅由水的量和二氧化碳的比率，或者氨和二氧化碳的比率决定。为了确定回收液的平衡温度和固结温度，需要对3种成分的浓度正确地、无时间延迟地同时测定。
此外，作为尿素合成法，已知有将从合成工序内的合成管的尿素合成液向直接分解工序运送的溶液体循环法。另外，已知有将来自合成管的尿素合成液向合成工序内的汽提塔中运送，将尿素合成液中所含的氨和二氧化碳，在合成压下以二氧化碳作为汽提剂进行汽提，到某程度的浓度为止除去的汽提法。
尤其是在汽提法中，使用的汽提塔的出口液中的氨和二氧化碳浓度随着汽提塔的运转温度、二氧化碳的供给量、供给液体量等进行变化，影响回收液的组成。也就是说，由于汽提塔的汽提性能，向未反应气体吸收槽运送的氨以及二氧化碳的量容易变动，因此向未反应气体吸收槽供给的水的量需要考虑未反应气体吸收槽内的氨基甲酸铵水溶液的平衡温度·固结温度难于控制在最适量。因此，为了继续稳定的运转，作为吸收溶剂的水的供给量一般较多地被供给。
因此，若无时间延迟地同时确定回收液的组成，则可从其组成正确地求出回收液(氨基甲酸铵水溶液)的平衡温度·固结温度，考虑两者后，决定最适的运转温度以及将回收液中的水的量控制在必要最小限度的量进行运转。
为了对未反应气体吸收槽出口液的物性进行分析，提出了各种各样的技术。
在专利文献1(日本特开平6-184085)中公开了一种测定未反应气体吸收槽出口液的电导度来确定二氧化碳浓度(氨基甲酸铵浓度)的方法。但是，在该方法中，不能确定回收液中的氨以及水浓度，因此不能严密地求出运转的最适点。
在专利文献2(日本特开昭59-133451)中公开了一种由振动型密度计以及光度计(结晶析出温度的测定)求出密度、饱和温度从而确定氨以及二氧化碳的浓度的方法。但是在该方法中，用光度计求出结晶析出温度，由于使未反应气体吸收槽出口液的样品实际上结晶析出，有必要将未反应气体吸收槽出口液进行温度调整、冷却，产生时间延迟，不适于运转控制。
在专利文献3(US327050)中，提出了在尿素合成法的一种的溶液循环法中，通过利用粘度计，作为吸收溶剂改变供给的水的量，将未反应气体吸收槽出口液的浓度保持在一定。但是该方法仅使用粘度监视浓度的变动，并不是确定未反应气体吸收槽出口液组成的方法。另外，在相同文献中，发明者自身确认到，在专利文献4(日本特开昭47-10226)中，依照专利文献3的方法中存在自由氨的影响，粘度对于作为吸收溶剂供给的水的量的控制不合适，与此相对在专利文献4中提出使用折射计。这样，专利文献3记载的方法明显不能确定3种的组成。从这点出发，可以说专利文献3记载的方法不能确定浓度。此外，在专利文献4记载的方法中，根据折射计的测定也只停留在测定氨基甲酸铵的浓度，与专利文献3同样地也不能确定未反应气体吸收槽出口液的全部组成。
另外，测定对象虽与未反应气体吸收槽出口液不同，在专利文献5(日本特开昭58-90544)中，公开了一种对于合成管的合成液的组成，由滴定确定铵浓度，由电导度确定二氧化碳浓度，以及由比色法确定尿素浓度的方法，但其与以往的手动分析没有变化，为了得到测定结果需要大量时间，不适合于运转控制。其目的也是，调整向合成管供给的原料氨和二氧化碳的量，不能利用于吸收工序的最适化。
在专利文献6(日本特开平10-182586)，专利文献7(日本特开2006-335653)中，公开了将汽提法合成系的合成管的出口液或氨基甲酸盐冷凝器出口液的N/C比(氨/二氧化碳比)用密度进行测定。这些文献记载的方法确定合成液中的尿素、氨基甲酸和未反应氨的全体氨和二氧化碳的比率，并不是确定合成液的组成。另外，其目的也为调整向合成管供给的原料氨和二氧化碳的量，不能利用于吸收工序的最适化。
专利文献
专利文献1：日本特开平6-184085号公报
专利文献2：日本特开昭59-133451号公报
专利文献3：US327050号公报
专利文献4：日本特开昭47-10226号公报
专利文献5：日本特开昭58-90544号公报
专利文献6：日本特开平10-182586号公报
专利文献7：日本特开2006-335653号公报
如上所述，在现有技术中，未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液中的氨、二氧化碳以及水浓度不能确定，或者为了确定这些浓度有必要进行晶析、滴定等分析，还未知可实时确定氨基甲酸铵水溶液的组成，适于工厂控制的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可实时确定未反应气体吸收槽出口液的组成的氨基甲酸铵水溶液的分析法以及使用该方法的未反应气体吸收槽的运转方法。
本发明者们着眼于以下内容，即尿素制造工艺中的作为吸收槽的出口液的氨基甲酸铵水溶液的代表组成为氨成分20～40质量％，二氧化碳成分为20～42质量％，尿素为微量(0～2质量％)，余量为水，该水溶液的粘度相对于水溶液中的二氧化碳成分浓度敏锐，相对于氨成分浓度迟钝；以及水溶液的密度对氨成分浓度敏锐；以及振动型测定传感器，在该水溶液保持原状(不冷却、不稀释)的状态下，可同时地无时间延迟地连续测定粘度、密度以及温度，进行了不断研究从而完成了本发明。另外，吸收槽的出口液中所含的尿素浓度足够低，对粘度·密度的影响很小可以忽视。
其中，将作为氨基甲酸铵的当量氨和遊离氨的两者合并称为“氨成分”。由于氨基甲酸铵(NH2COONH4)1分子中含2分子氨，以质量基准计，将氨基甲酸铵的量设为1时，作为氨基甲酸铵的当量氨的量为0.44。因此当液体中氨基甲酸铵含C1质量％，遊离氨含C2质量％时，氨成分浓度为(0.44×C1+C2)质量％。
另外，“二氧化碳成分”是指作为氨基甲酸铵的当量二氧化碳。因此，当液体中氨基甲酸铵含C3质量％时，二氧化碳成分浓度为(0.56×C3)质量％。
根据本发明提供以下的方法。
1)一种氨基甲酸铵水溶液的组成分析方法，
使用该水溶液的粘度、温度和二氧化碳成分浓度的相关的第一相关，以及该水溶液的密度、温度、氨成分浓度和二氧化碳成分浓度的相关的第二相关来决定，尿素制造工艺中的作为未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液的氨成分浓度、二氧化碳成分浓度以及水浓度，
其中，该氨成分浓度为该水溶液所含的遊离氨和作为氨基甲酸铵的当量氨的总计的浓度，该二氧化碳成分浓度为作为该水溶液所含的氨基甲酸铵的当量二氧化碳的浓度。
2)根据1)所述的方法，包含如下工序：
a)同时且实时地测定所述水溶液的粘度、密度以及温度的工序，
b)根据在工序a中测定的粘度以及温度，使用所述第一相关，决定所述水溶液的二氧化碳成分浓度的工序，
c)根据在工序a中测定的密度以及温度，和在工序b中决定的二氧化碳成分浓度，使用所述第二相关，决定所述水溶液的氨成分浓度的工序，
d)根据在工序b中决定的二氧化碳成分浓度，和在工序c中决定的氨成分浓度，决定水浓度的工序。
3)根据2)所述的方法，其中，
在工序a中，使用能够测定粘度、密度以及温度的振动型仪表装置。
4)一种未反应气体吸收槽的运转方法，其利用1)所述的组成分析方法进行运转在尿素制造工艺中所使用的未反应气体吸收槽，其中，包含如下工序：
i)测定未反应气体吸收槽出口液的粘度、密度、温度以及流量的工序，
ii)根据在工序i中测定的粘度以及温度，使用所述第一相关，决定未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度的工序，
iii)根据在工序i中测定的密度以及温度，和在工序ii中决定的二氧化碳成分浓度，使用所述第二相关，决定未反应气体吸收槽出口液的氨成分浓度的工序，
iv)根据在工序ii中决定的二氧化碳成分浓度，和在工序iii中决定的氨成分浓度，决定未反应气体吸收槽出口液的水浓度的工序，
v)根据在工序i中测定的流量，和在工序ii～iv中分别决定的二氧化碳成分浓度、氨成分浓度以及水浓度，求出未反应气体吸收槽出口液中的二氧化碳成分流量、氨成分流量以及水流量，
仅变化未反应气体吸收槽出口液的水流量，求出在式1以及式2成立范围下水浓度为最小的水流量Fmin.water的工序，
[数1]
(工序i中测定的温度)+(第一富余温度)≤平衡温度式1
(固结温度)≤(工序i中测定的温度)-(第二富余温度)式2
(式1中，平衡温度为仅变化所述水流量时的与未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度、氨成分浓度以及水浓度对应的、未反应气体吸收槽出口液的平衡温度，
式2中，固结温度为仅变化所述水流量时的与未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度、氨浓度以及水浓度对应的、未反应气体吸收槽出口液的固结温度，
式1以及2中，第一以及第二富余温度均具有预先规定的正值。)
vi)将向未反应气体吸收槽供给的水的流量，在使未反应气体吸收槽出口液中的水流量为工序v中求出的Fmin.water以上的范围内下，控制在最小的值的工序。
5)根据4)所述的方法，在工序i中，使用能够测定粘度、密度以及温度的振动型仪表装置。
6)根据4)或5)所述的方法，其中，
所述未反应气体吸收槽包括：被供给水作为吸收溶剂的低压未反应气体吸收槽，和被供给低压未反应气体吸收槽出口液作为吸收溶剂的高压未反应气体吸收槽，通过分别对低压未反应气体吸收槽以及高压未反应气体吸收槽进行工序i～v，求出低压未反应气体吸收槽的所述Fmin.water的FL min.water，和高压未反应气体吸收槽的所述Fmin.water的FH min.water，
在工序vi中，将向低压未反应气体吸收槽供给的水的流量，在使低压未反应气体吸收槽出口液中的水流量为FL min.water以上并且高压未反应气体吸收槽出口液中的水流量为FH min.water以上的范围内，控制在最小的值。
根据本发明，提供一种可实时确定未反应气体吸收槽出口液的组成的氨基甲酸铵水溶液的分析法以及使用该方法的未反应气体吸收槽的运转方法。
附图说明
图1是显示氨基甲酸铵水溶液的粘度、温度和二氧化碳成分浓度的相关的图。
图2是用于说明氨基甲酸铵水溶液的密度、温度、氨成分浓度和二氧化碳成分浓度的相关的图，(a)～(e)分别为二氧化碳成分为20、25、35、40以及42质量％的情况的图。
图3是用于说明尿素制造工艺的吸收工序的流程图。
图4是用于说明尿素制造工艺的结构图。
图5是用于说明实施例中使用的测定装置的模式图。
具体实施方式
本发明可确定尿素制造工艺中的作为未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液的组成。若使用该结果，可求出该溶液的平衡温度以及固结温度，可将最适的运转温度，导入未反应气体吸收槽的水的量控制在必要的最小限度。
这样控制的结果，在汽提法中，可控制向尿素合成管供给的总水分量和汽提塔的汽提性能，消减尿素工厂的能量消费量。
氨基甲酸铵水溶液的组成确定根据如下的方法进行。根据氨基甲酸铵、氨以及水分为主成分的溶液的粘度、温度和二氧化碳成分浓度的相关可知该溶液中所含的二氧化碳成分浓度。然后，根据这样得知的二氧化碳成分浓度和，密度以及温度、氨成分浓度、二氧化碳成分浓度的相关可确定氨浓度。此处如前所述，由于尿素浓度足够低，可以忽视。因此，吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液中的水的量可从全体中减去氨成分浓度和二氧化碳成分浓度而算出。
〔分析对象〕
如在先用图4说明那样，尿素制造工艺，具有
将二氧化碳和氨反应合成尿素，得到尿素合成液的合成工序31，
将该合成液中所含的未反应的氨、氨基甲酸铵作为氨、二氧化碳、水的混合气体进行分离的分解工序32，以及，
将水作为吸收溶剂向未反应气体吸收槽供给，使分解工序中分离后的混合气体吸收于该吸收溶剂中，将未反应气体吸收槽出口液作为回收液返送至合成工序31的吸收工序35。
并且尿素制造工艺，通常进一步具有，
从分解工序中将所述混合气体分离后的残余的液相(尿素水溶液)中除去水分，使之成为溶融尿素的浓缩工序33，以及，
将溶融尿素进行冷却固化，得到例如粒状的制品尿素的制品化工序34。
需要说明的是，作为吸收溶剂，可使用在浓缩工序33中分离的凝结水。另外，当吸收以二阶段进行时，第一段的未反应气体吸收槽出口液可在第两段的未反应气体吸收槽中作为吸收溶剂使用。
在本发明中，以这样的尿素制造工艺中的未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液为分析对象。通常运转中的尿素制造工艺中的未反应气体吸收槽出口液的代表组成为如下范围，即氨成分(含向合成工序过量地供给的氨和氨基甲酸铵中的当量氨)为20～40质量％，二氧化碳成分(氨基甲酸铵中的当量二氧化碳)为20～42质量％，尿素为微量(0～2质量％)，余量为水分。
根据本发明，可确定氨成分浓度为20～40质量％，二氧化碳成分浓度为20～42质量％，尿素浓度为0～2质量％，余量为水分的氨基甲酸铵水溶液的氨成分浓度、二氧化碳成分浓度以及水分浓度。关于尿素浓度由于足够低，尿素浓度的变化对粘度·密度的影响，以及对平衡温度·固结温度的影响足够小，可以忽视。另外，关于温度，可在通常的运转范围的30～120℃的范围内分析。
本发明，尤其在被称为汽提法的尿素制造工艺中有効。汽提法在上述合成工序中，来自合成管(使二氧化碳和氨反应合成尿素)的尿素合成液送至合成工序内的汽提塔。在该汽提塔中，尿素合成液中所含的氨和二氧化碳在合成压下通过以二氧化碳作为汽提剂的汽提除去。
〔组成分析方法〕
在本发明的未反应气体吸收槽出口液的组成分析方法中，尿素制造工艺中的作为未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液的组成，即氨成分浓度、二氧化碳成分浓度以及水浓度，使用第一相关以及第二相关进行决定。
第一相关：氨基甲酸铵水溶液的粘度、温度和二氧化碳成分浓度的相关。
第二的相关：氨基甲酸铵水溶液的密度、温度、氨成分浓度和二氧化碳成分浓度的相关。
尤其时可进行如下工序a～d。
(a)将未反应气体吸收槽出口液的粘度、密度以及温度同时地、与工序无时间延迟地进行测定。
(b)根据在工序a中得到的粘度测定值和温度测定值，使用第一相关，决定未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度。
(c)根据在工序a中得到的密度以及温度，和在工序b中决定的二氧化碳成分浓度，使用第二相关，决定氨成分浓度。
(d)根据在工序b中决定的二氧化碳成分浓度，和在工序c中决定的氨成分浓度，决定水浓度。
图1为显示氨基甲酸铵水溶液的粘度(mPa·s)、温度和二氧化碳成分浓度(质量％)的相关(第一相关)的图。氨基甲酸铵水溶液的粘度对二氧化碳成分浓度敏感，可忽视由于氨成分浓度的影响。因此，若知道粘度和温度，则由第一相关可精度良好地决定二氧化碳成分浓度。
以下对氨基甲酸铵水溶液的密度(kg/m3)、温度(℃)、氨成分浓度(质量％)和二氧化碳成分浓度(质量％)的相关(第二相关)进行说明。图2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)为显示当二氧化碳成分浓度分别为20、25、35、40以及42质量％时的密度、温度和氨成分浓度的相关的图。水溶液的密度对氨成分浓度和二氧化碳成分浓度敏感，且可忽视由于水浓度的影响。因此，若知道粘度和温度，则如上所述决定二氧化碳成分浓度，则可从第二相关决定氨成分浓度。
需要说明的是，图1中显示了当温度为离散的值(40，60，80，100以及120℃)时的线。当温度为未直接图示的中间的值(例如50℃)时，使用内插法或外插法可决定二氧化碳成分浓度。另外在使用图2时，若温度或二氧化碳成分浓度为未直接图示的值，也可使用内插法或外插法。
另外，由于各成分的浓度范围(氨成分：20～40质量％，二氧化碳成分：20～42质量％，尿素浓度0～2质量％)以及适用可能温度范围(30～120℃)包含通常的尿素工厂的运转条件，在任何尿素工厂中均可使用图1、2所示的相关。
在本发明中，测定未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液组成所必要的机器仅为粘度计、密度计以及温度计。可分别实时测定粘度、密度以及温度的粘度计、密度计以及温度计在市场上被销售，使用它们可同时地测定粘度、密度以及温度。
另外，从分析装置的简便的观点出发，优选使用粘度计、密度计以及温度计的测定器为一体的振动型仪表装置。根据这样的振动型仪表装置，可同时地实时测定粘度、密度以及温度。振动型仪表装置在市场上有售，可容易地得到。各粘度计、密度计以及温度计或者振动型仪表装置，只要安装在未反应气体吸收液槽内或，配管(尤其是未反应气体吸收槽出口配管)内就可进行测定，由于无需将样品液体稀释，或者冷却使结晶析出等的处理等，可实施地测定吸收槽出口液的组成。
〔未反应气体吸收槽的运转方法〕
在本发明中，作为实际上控制工厂的方法，尤其是未反应气体吸收槽的运转方法，可举出如下的三种但可使用任意一种。
第一方法为如下的方法，即与其他的计量器同样地，单独地将粘度、密度以及温度的测定值在中央控制室中连续地表示，运转者根据未反应气体吸收槽出口液的组成，从平衡温度、固结温度的相关图等求出未反应气体吸收槽出口液的组成，根据需要，以达到向未反应气体吸收槽的水供给量和未反应气体吸收槽的运转条件的最适化。在这种情况下，可期待由于不需要未反应气体吸收槽出口液的定期分析而导致的合理化的効果，和由于无时间延迟地恰当修正运转条件而使操作单位生产率提高。
第二方法为如下的方法，即将如后述实施例1所示的粘度、密度、温度的测定结果和回收液组成的相关进行数学式化，通过程序化，在中央控制室的分散型控制系统(以下称为DCS)中央控制台上实时表示回收液组成。另外，因为如果组成已知，平衡温度和固结温度可通过简单的数学式进行推定，如果增加该演算机能，可实时地提供对运转者有用的情报。另外，通过接收向吸收槽的水供给量，回收液流量等的来自其他计量器的情报，还可表示未反应气体吸收槽周围的实时物质平衡。另外，还可由目前的平衡蒸气压、饱和温度、物料平衡，将随后应当设定的水供给量、运转温度、压力等进行规则化，在DCS中央控制台进行表示。在这种情况下，运转者可依照DCS中央控制台所表示的指令，设定上述的控制器的设定值。这些，尿素工场的吸收槽的运转不再需要熟练的运转者。
第三方法为将上述第二方法完全自动化后的情况。即，自动设定吸收槽的运转温度、压力以及水供给量的设定值，或者这些控制阀的开度的方法。此时，可将在第二方法中DCS中央控制台上所表示的设定值直接返回必要的控制器。这样，可得到相对于未反应气体回收系的各种各样的外部干扰，可自动地将体系控制在最适状态的系统。
以上，举出了三种尿素工厂控制的实施形态，通过都仅仅只设置了粘度计、密度计以及温度计，或者根据需要添加软件就可实施。在以上的说明中，假设了第二，第三方法的实施中使用DCS，但一般市售的个人电脑足以使必须的软件部分发挥功能。
以下根据图3，对尿素制造工艺的吸收工序的例子进行详细地说明。该图为用于进行使用了低压未反应气体吸收槽1(在图3中，或以下场合中，称为“低压吸收槽”。)以及高压未反应气体吸收槽2(在图3中，或在以下场合中，称为“高压吸收槽”。)的两段吸收的氨基甲酸铵水溶液回收(吸收工序)的装置的流程图。高压未反应气体吸收槽出口液作为向合成工序中使用的尿素含成管(未图示)的回收循环液体被利用。
来自尿素制造工艺的分解工序中所使用的低压分解塔(未图示)的未反应气体流26，以1～3kg/cm2G(0.1～0.3MPaG)向运转的低压未反应气体吸收槽1供给。由流量控制器8被流量控制的水，通过流量控制阀17供给至低压未反应气体吸收槽1，作为吸收溶剂与未反应气体流26进行接触，吸收氨和二氧化碳。被吸收的氨和二氧化碳作为遊离氨和氨基甲酸铵在液体中存在。需要说明的是，压力单位中的G是指表压。
低压吸收槽1具有例如管壳式的热交换器的结构，伴随吸收的反应热和吸收热被通过管内的冷却水除去。为了使低压吸收槽内液体温度保持在大致30℃～60℃的范围中的一定值，冷却水的流量被温度控制器11以及温度控制阀19控制。
通过由压力控制器9增减从压力控制阀18放出的气体量，将低压未反应气体吸收槽1的压力保持一定。
吸收了未反应气体的低压回收液(低压未反应气体吸收槽出口液)通过泵20被升压，通过流量控制阀21向高压未反应气体吸收槽2供给。通过以流量控制阀21增减该低压回收液流量，低压未反应气体吸收槽1的液面由决定控制液面控制器10至流量控制器12的赋值(selected value)的级联控制进行控制。
该低压回收液的粘度、密度以及温度由粘度·密度·温度计28进行测定，将这些测定值送至控制系统7。作为粘度·密度·温度计28，优选地使用具备温度计的振动型仪表装置。
另一方面，来自尿素制造工艺的分解工序中使用的高压分解塔(未图示)的未反应气体流27，以15～20kg/cm2G(1.5～2.0MPaG)送向运转的高压未反应气体吸收槽2。在高压未反应气体吸收槽2中，来自低压未反应气体吸收槽被泵20升压后的回收液作为吸收溶剂与未反应气体流27进行接触，吸收氨和二氧化碳。被吸收的氨和二氧化碳在高压回收液(高压未反应气体吸收槽出口液)中以遊离氨，和氨基甲酸铵存在。
高压未反应气体吸收槽2具有例如管壳式的热交换器的结构，伴随吸收的反应热和吸收热被通过管内的冷却水除去。为了将高压吸收槽内温度保持在80℃～120℃的范围中的一定值，冷却水的流量由温度控制器15以及温度控制阀23控制。
由压力控制器13，通过增减从压力控制阀22放出的气体量，将高压未反应气体吸收槽2的压力保持一定。
吸收了未反应气体的高压回收液被泵25升压，通过流量控制阀24，送至合成工序中所使用的尿素合成管。高压吸收槽2的液面，由液面控制器14通过决定流量控制器16的赋值的级联控制进行控制。
从高压未反应气体吸收槽2得到的高压回收液(高压未反应气体吸收槽出口液)的粘度·密度·温度，通过粘度·密度·温度计29进行测定并送向控制系统7。作为粘度·密度·温度计29，优选使用具备温度计的振动型仪表装置。
控制系统7在与高压未反应气体吸收槽2和低压未反应气体吸收槽1相关的变量中，对各吸收槽，读取压力、作为吸收溶剂的水的供给量、回收液的粘度·密度·温度，决定各回收液的组成。此外，对于各吸收槽，由决定后的组成和压力算出平衡温度以及固结温度。此时，回收液的组成，根据测定出的粘度·温度和二氧化碳成分浓度的相关确定二氧化碳浓度，根据密度·温度·二氧化碳成分浓度·氨成分浓度的相关确定氨成分浓度。另外，控制系统7，对于各高压未反应气体吸收槽2和低压未反应气体吸收槽1，基于这些确定的回收液组成、平衡温度·固结温度、温度、压力和作为吸收溶剂的水的供给量，确定相对于作为新吸收溶剂的水的量的最适的设定值，并输出，向控制器反馈。
此处，示例出了来自分解工序的两股未反应气体流供给至低压以及高压的未反应气体吸收槽，在吸收工序中以低压·高压吸收槽的两阶段进行吸收的例子，但并不限于此。还可来自分解工序的未反应气体流仅一股被送至吸收工序，在吸收工序中以一阶段进行吸收。另外，工厂的生产量大或由于改造吸收槽的尺寸由限度的情况下，还可将吸收槽相同阶段地并列设置。另外还可不是两段，而是三段以上进行设置。
实施例
〔实施例1〕
首先，对求出未反应气体吸收槽出口液的粘度、温度和相同液体中的二氧化碳成分浓度的相关，以及密度、温度、相同液体中的氨成分浓度和二氧化碳成分浓度的相关的方法进行说明。使用图5所示的装置，对模拟了未反应气体吸收槽出口液的水溶液，测定了粘度、密度、温度、氨成分浓度、二氧化碳成分浓度、水浓度。测定通过以下顺序进行。需要说明的是，图5中被虚线包围的部分为由电加热器调节温度的部分。
·高压釜104内以水，碳酸氢铵，氨的顺序，导入相对于各目的的组成的必要量。
·高压釜的入口以及出口的阀完全关闭，由设置在高压釜外部的电加热器对高压釜进行加热。其后，高压釜内部温度达到目的温度的稳定状态为止，对高压釜内容物进行搅拌。此时伴随温度上升，氨以及二氧化碳气化，高压釜内的压力自然地上升。另外，由于高压釜内部液体高度以达到足够高的方式来决定液体量，从而使气化量为最小限，防止由于气化导致的液体组成的变化。高压釜中具有压力计(PG)以及温度计(TT)。
·高压釜104以及流动室105分别由氮进行加压，防止移液时氨以及二氧化碳的气化。
·打开阀101，向流动室内导入液体。此时阀103预先关闭。
·操作阀102，将流动室内的气体排出，使粘度·密度·温度计106完全浸入液体中。
·待粘度·密度·温度计106的指示稳定后，测定粘度，密度以及温度。
·测定后，变更加热器的强度，再次放置至目的温度下的稳定状态为止。
·待粘度·密度·温度计106的指示稳定后，测定粘度，密度以及温度。不变更液体组成，重复升温和稳定状态，在各温度下进行测定。
·关闭阀101，打开阀103，采集溶液，通过化学分析定量氨成分，二氧化碳成分以及水浓度。
需要说明的是，作为粘度·密度·温度计，使用了振动型仪表装置“エマ-ソンソラトロン工序密度·粘度计”(商品名)。氨成分浓度使用硫酸以及氢氧化钠通过反滴定进行特定。另外，二氧化碳成分浓度使用盐酸以及氢氧化钠通过反滴定进行特定。
另外，从流动室排出的流体导向排气氨吸收槽107，在此流体中的氨被吸收。
在上述的方法中，调制了尿素制造工艺中吸收槽出口液的代表性的组成，即氨成分浓度为20～40质量％，二氧化碳成分浓度为20～42质量％，尿素的浓度为0～2质量％，其余为水的水溶液。
对于调制的各水溶液，将如上述那样测定的粘度、温度和二氧化碳成分浓度的相关(第一相关)在图1中示出。图1的纵轴表示粘度(mPa·s)，横轴表示二氧化碳成分浓度(质量％)。另外，对于各水溶液，将如上述那样测定的密度、温度和氨成分浓度的相关，以每一二氧化碳成分浓度，在图2(a)～(e)中示出。图2的纵轴表示密度(kg/cm3)，横轴表示氨成分浓度(质量％)。
对实际的尿素制造工厂的未反应气体吸收槽的出口液进行取样测定，可知温度100℃下粘度为4.4mPa·s，密度为1150kg/m3。
从图1的相关可决定二氧化碳成分浓度为35.0质量％。另一方面面对样品溶液中的二氧化碳成分浓度以化学分析进行定量后可知为35.1质量％，与前述决定值良好一致。
从图2(c)所示的相关以及上述那样决定的二氧化碳成分浓度，可决定氨成分浓度为32.0质量％。另一方面，对相同样品溶液中的氨成分浓度以化学分析定量后可知为32.2质量％，与前述决定值良好一致。
另外，如前所述，由于吸收工序中尿素浓度足够低，因此尿素浓度的变化对粘度·密度的影响，以及对平衡温度·固结温度的影响足够小，可忽视。从全体减去氨成分浓度以及二氧化碳成分浓度可算出水浓度。即，可特定水浓度为33.0(＝100-35.0-32.0)质量％。
〔实施例2〕
图3为设置了低压·高压2段吸收槽的情况的图，显示了如下流程，即在浓缩工序分离的水作为吸收溶剂被供给至低压吸收槽中，使用低压吸收槽出口液作为向高压吸收槽供给的吸收溶剂。如上所述，吸收槽有为1段的情况，也有为2段的情况。在本实施例中，对尿素制造工厂仅设置了低压吸收槽的情况下的吸收工序的运转条件最适化进行了尝试。即，在低压吸收工序中，在图3所示的结构中，使用了具有除阀21至阀24之间的高压吸收槽周围的结构之外的结构(含阀21，不含阀24)的、1段低压吸收槽的设备。在低压吸收槽以1段使用的情况下，在吸收工序中向作为吸收溶剂所使用的水中，使氨以及二氧化碳吸收，由于没有高压吸收槽，将来自阀21的回收液直接导回合成工序。由于此处使用的吸收溶剂为浓缩工序中分离的水，因此含微量的尿素。
某时刻下的低压未反应气体吸收槽1周围的工艺变量如下所示。
运转压力(压力控制器9指示值)：2.4kg/cm2G(0.24MPaG)，
运转温度(粘度·密度·温度计28的温度指示值)：46℃，
吸收溶剂供给量(流量控制器8设定值)：10.3t/h，
粘度(粘度·密度·温度计28的粘度指示值)：3.9mPa·s，
密度(粘度·密度·温度计28的密度指示值)：1065kg/m3，
低压未反应气体吸收槽出口液(回收液)流量：38.6t/h。
作为粘度·密度·温度计，使用振动型仪表装置“エマ-ソンソラトロンプロセンス密度·粘度计”(商品名)，可同时地实时测定低压未反应气体吸收槽出口液的粘度、密度以及温度。并且低压未反应气体吸收槽出口液的流量也通过流量计在这些的测定的同时进行测定(工序a或i)。
根据低压未反应气体吸收槽出口液中的氨基甲酸铵的二氧化碳组成、粘度和温度的相关(图1)求出二氧化碳成分浓度(工序b或ii)。然后根据该二氧化碳成分浓度，以及氨成分浓度、二氧化碳成分浓度、密度和温度的相关(图2(b))，求出氨成分浓度(工序c或iii)。由于吸收工序中的尿素浓度足够低，因此尿素浓度的变化对粘度·密度的影响，以及对平衡温度·固结温度的影响足够小，可以忽视。通过从全体减去氨成分浓度以及二氧化碳成分浓度可算出水浓度(工序d或iv)。其结果回，收液体组成如下表所示。
在表1～4中，NH3表示氨成分，CO2表示二氧化碳成分，成分流量的单位为t/h。
需要说明的是，在工序v中，虽然根据在工序i中测定的低压未反应气体吸收槽出口液的流量，和在工序ii～iv中的分别求出的二氧化碳成分浓度、氨成分浓度以及水浓度，求出各成分流量(二氧化碳成分流量、氨成分流量以及水流量)，但在表1对各成分流量进行了合并示出。
[表1]
  质量％   成分流量
  NH3   33.4   12.89
  CO2   25.0   9.65
  H2)   41.6   16.06
求出上述组成的氨基甲酸铵水溶液的平衡温度和固结温度，分别为54℃，29℃(通过在此求出平衡温度以及固结温度，可判断是否需要调整水的流量)。此处，由于求出了组成·压力，如吉布斯相律法则，求出平衡温度。同样地从已知的组成求出固结温度。
若关注平衡温度，由于运转温度(46℃)与平衡温度(54℃)有8℃的差，可判断作为低压未反应气体吸收槽出口液中的吸收溶剂的水的量为过量。另一方面，若关注固结温度，由于运转温度(46℃)与固结温度(29℃)有17℃的差，可判断可减少低压未反应气体吸收槽出口液中的水的量。
在确保与运转温度的差的同时，由于优选尽可能减少水分浓度，在不变更运转压力下，以平衡温度为51℃以上(从运转温度富余5℃)，固结温度41℃为以下(从运转温度富余5℃)的方式，确定了仅变化了水量(减少)的组成以及成分流量，如下表所示。此时平衡温度为51℃，固结温度为34℃。
也就是说，从表1所示的成分流量，仅变化低压未反应气体吸收槽出口液的水流量，求出式1以及式2的两者成立范围下水浓度为最小的水流量Fmin.water，为14.50t/h(工序v)。
[数2]
(工序i中测定的温度)+(第一富余温度)≤平衡温度式1
(固结温度)≤(工序i中测定的温度)-(第二富余温度)式2
式1中，平衡温度为对应仅变化所述水流量时的未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度、氨成分浓度以及水浓度的、未反应气体吸收槽出口液的平衡温度，
式2中，固结温度为对应仅变化所述水流量时的未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度、氨浓度以及水浓度的、未反应气体吸收槽出口液的固结温度，
在式1以及2中，第一以及第二的富余温度均具有预先规定的正值。
需要说明的是，第一以及第二的富余温度均用于吸收计器的测定精度以及运转条件的剧烈变化。这些富余温度有时可视实际的运转状況重新设定，但通常可为5℃左右。这是无论低压或高压，对于一般地未反应气体吸收槽的运转而言。
[表2]
  质量％   成分流量
  NH3   34.8   12.89
  CO2   26.1   9.65
  H2)   39.1   14.50
为了达到该组成，可使回收液中的水分流量为14.50t/h，新设定流量控制器8的设定值应当为10.3-(16.06-14.50)＝8.74t/h。也就是说，由于低压未反应气体吸收槽出口液中的水流量为所述Fmin.water(14.50t/h)以上的范围内的最小的向低压未反应气体吸收槽的供给水流量为8.74t/h，所以将向低压未反应气体吸收槽供给的水的流量控制在该值上(工序vi)。
由于尿素的合成反应的体系内的水量越少反应越进行，通过消减1.56t/h的水的供给量，例如可期待具有合成工序内的尿素合成率提高1.0％，相对于尿素生产量每1t尿素工厂全体的蒸气消费量消减1.5％的効果。
根据此处所示的逻辑，基于粘度，密度以及温度的测定值，可达到尿素制造工艺的未反应气体吸收槽的运转条件最适化。
〔实施例3〕
在本实施例中，对尿素制造工厂中仅设置了高压吸收槽的情况时的吸收工序的运转条件的最适化进行了尝试。在吸收工序中，使用了具有除图3所示结构中的阀17至阀21之间的低压吸收槽周围的结构之外的结构(含阀17，不含阀21)的1段高压吸收槽的设备。在使用1段高压吸收槽的情况下，由于没有低压吸收槽，向通过阀17从浓缩体系直接供给至高压吸收槽的作为吸收溶剂使用的水中，使氨以及二氧化碳吸收，再返送至合成工序。由于此处使用的吸收溶剂为浓缩工序中分离的水，因此含有微量的尿素。
某时间下的高压吸收槽2周围的工序变量如下所示。
运转压力(压力控制器13指示值)：15.8kg/cm2G(1.55MPaG)，
运转温度(粘度·密度·温度计29的温度指示值)：106℃，
吸收液供给量(流量控制器8设定值)：10.39t/h，
粘度(粘度·密度·温度计29的粘度指示值)：5.5mPa·s，
密度(粘度·密度·温度计29的密度指示值)：1150kg/m3，
高压未反应气体吸收槽出口液流量(流量控制器16指示值)：81.31t/h。
作为粘度·密度·温度计，使用振动型仪表装置“エマ-ソンソラトロンプロセス密度·粘度计”(商品名)，可同时地实时测定高压未反应气体吸收槽出口液的粘度、密度以及温度。并且高压未反应气体吸收槽出口液的流量也通过流量计在与这些测定的同时进行测定(工序a或i)。
另一方面，由高压未反应气体吸收槽出口液(高压回收液)中的二氧化碳成分浓度和粘度的相关(图1)，求出二氧化碳成分浓度(工序b或ii)。然后由该二氧化碳成分浓度，以及氨成分浓度、二氧化碳成分浓度、密度和温度的相关(图2(d))，求出氨成分浓度(工序c或iii)。由于吸收工序中的尿素浓度足够低，所示尿素浓度的变化对粘度·密度的影响，以及对平衡温度·固结温度的影响足够小，可以忽视。通过从全体减去氨成分浓度以及二氧化碳成分浓度可算出水浓度(工序d或iv)。其结果，高压未反应气体吸收槽出口液的组成如下表所示。
需要说明的是，在工序v中，由在工序i中测定的高压未反应气体吸收槽出口液的流量，以及在工序ii～iv中分别求出的二氧化碳成分浓度、氨成分浓度以及水浓度，求出各成分流量(二氧化碳成分流量，氨成分流量以及水流量)，但在表3中对各成分流量进行了合并示出。
[表3]
  质量％   成分流量
  NH3   35.1   28.54
  CO2   40.0   32.52
  H2)   24.9   20.25
另外，求出上述组成的氨基甲酸铵水溶液的平衡温度和固结温度，分别为112℃，92℃(通过此处求出平衡温度以及固结温度，可判断是否需要调整水的流量)。由于运转温度(106℃)与平衡温度(112℃)有6℃的差，运转温度(106℃)与固结温度(92℃)有14℃的差，判断可减少高压未反应气体吸收槽出口液中的水量。
由于优选地尽可能减少水分浓度，在不变更运转压力下，以使平衡温度为111℃以上(从运转温度富余5℃)，固结温度为101℃以下(从运转温度富余5℃)的方式，确定仅减少水量后的组成，如下表所示。此时平衡温度为111℃，固结温度为100℃。
也就是说，从表3所示的成分流量出发，仅变化高压未反应气体吸收槽出口液的水流量，求出前述的式1以及式2两者成立范围下的水浓度为最小的水流量Fmin.water，为18.40t/h(工序v)。
[表4]
  质量％   成分流量
  NH3   35.9   28.54
  CO2   40.9   32.52
  H2)   23.2   18.40
为了达到该组成，可使高压未反应气体吸收槽出口液中的水分流量为18.40t/h，新设定流量控制器8的设定值应当为10.39-(20.25-18.40)＝8.54t/h。也就是说，由于高压未反应气体吸收槽出口液中的水流量为所述Fmin.water(18.40t/h)以上的范围内的最小的向高压未反应气体吸收槽的供给水流量为8.54t/h，因此将向高压未反应气体吸收槽供给的水的流量控制在该值上(工序vi)。
根据此处所示的逻辑，基于粘度·密度·温度的测定值，可达到尿素制造工艺中的未反应气体吸收槽的运转条件最适化。
由于尿素合成反应的体系内的水量越少反应越发进行，通过消减1.85t/h的水的供给量，例如可期待合成工序内的尿素合成率提高1.0％，相对于尿素工厂全体的尿素生产量每1t的蒸气消费量消减1.5％的効果。
如以上说明，根据本发明，通过测定氨基甲酸铵水溶液的粘度·密度·温度，可迅速测定其组成。也就是说，从密度、温度、粘度，可直接地实时求出未反应气体吸收槽出口液的组成。其结果，还可得到如下所述的効果。
〔实施例4〕
在尿素制造工厂连续设置了2段低压吸收槽和高压吸收槽的情况下，对吸收工序的运转条件最适化进行了尝试。在吸收工序中，使用了具有图3所示的结构的吸收设备。向从浓缩体系供给的作为吸收溶剂使用的水中，使氨以及二氧化碳吸收，再送回合成工序。由于此处使用的吸收溶剂为浓缩工序中分离的水，因此具有微量的尿素。在吸收槽为2段的情况下，向低压吸收槽供给水作为吸收溶剂，低压吸收槽出口液向高压吸收槽供给。因此，比较低压吸收槽以及高压吸收槽所要求的量，作为吸收溶剂被供给的水量选择它们中的较大一方，通过流量控制器8供给必要量。
某时刻下的低压未反应气体吸收槽1以及高压未反应气体吸收槽2周围的工序变量分别与实施例2以及3相同。其中，由于向吸收工序的水的供给量由于仅低压未反应气体吸收槽进行，与实施例2同样地为10.3t/h。
如实施例3、4求解，低压未反应气体吸收槽出口液中的水分流量可设为14.50t/h，高压未反应气体吸收槽出口液中的水分流量可设为18.40t/h。根据各吸收槽，所必要的供给量为，低压未反应气体吸收槽中为10.3-(16.06-14.50)＝8.74t/h，高压未反应气体吸收槽中为10.3-(20.25-18.40)＝8.45t/h。新设定的流量控制器8的设定值应当为它们中较大一方，即8.74t/h。
根据此处所示的逻辑，基于粘度，密度以及温度的测定值，可达到尿素制造工艺中未反应气体吸收槽的运转条件最适化。
由于尿素合成反应的体系内的水量约少反应越发进行，通过消减1.6t/h的水的供给量，例如可期待合成工序内的尿素合成率提高1.0％，相对于尿素生产量每1t的尿素工厂全体的蒸气消费量消减1.5％削減的効果。
作为使用前述那样分析方法的结果，可期待以下的効果。
由于未反应气体吸收槽出口液(回收液)组成可实时地知晓，相比于以往的根据样品采取的分析，向运转的反馈变得非常快，其结果从最适运转条件的偏离的累计值也变得非常小，可将回收液中的水分控制在接近最小的值上，可改善尿素合成管的尿素转化率，有助于消减尿素制造工厂的能量消费量。
例如，合成管的合成率可升高1～2％，尿素工厂的能量消费量可消减1～2％。另外，从测定结果可瞬时地把握运转变动，经常将吸收性能保持在接近最适的水平上，可消减氨、二氧化碳的损失。
由于可以粘度·密度·温度经常监视回收液组成，可不需要根据样品采取的分析及其人员，可实现合理化。
与折射率计等相比，可使用价廉且耐久性优良的工业用粘度·密度·温度的同时测定装置，在维护，成本方面非常优越。
若作为这样的测定装置使用例如振动型仪表装置，不需要电导度测定时所需的稀释装置，使用光度计时所需的冷却装置，进行比色法分析时所需的比色分析装置，可回避测定装置的复杂化。
通过添加简单的软件，可实施表示回收液的组成、平衡温度以及固结温度，以及未反应气体吸收槽周围的物料平衡，可提供对运转员而言很多的有用信息。另外，基于这些信息，通过将各控制器的最适的设定值的求出规律进行程序化，可进行对运转员的指令。据此，即使不使熟练运转员也可达到最适的运转。另外，若将以此规则求出的设定值向各控制器自动地反馈，对于未反应气体吸收槽的外部干扰，可达成没有人参与下的运转的完全自动最适化。
由于软件的逻辑简单，数据量也少，还可搭载至市售的个人电脑上。
符号说明
1低压未反应气体吸收槽
2高压未反应气体吸收槽
7控制系统
8流量控制器
9压力控制器
10液面控制器
11温度控制器
12流量控制器
13压力控制器
14液面控制器
15温度控制器
16流量控制器
17流量控制阀
18压力控制阀
19温度控制阀
20泵
21流量控制阀
22压力控制阀
23温度控制阀
24流量控制阀
25泵
26低压未反应气体流(NH3-CO2-H2O混合气体流)
27高压未反应气体流(NH3-CO2-H2O混合气体流)
28粘度·密度·温度计
29粘度·密度·温度计
31合成工序
32分解工序
33凝结工序
34制品化工序
35吸收工序
101，102，103阀
104高压釜
105流动室
106粘度计·密度计·温度计
107排气氨吸收槽

Claims (6)

1.一种氨基甲酸铵水溶液的组成分析方法，其中，
使用该水溶液的粘度、温度和二氧化碳成分浓度的相关即第一相关，以及该水溶液的密度、温度、氨成分浓度和二氧化碳成分浓度的相关即第二相关来决定尿素制造工艺中的作为未反应气体吸收槽出口液的氨基甲酸铵水溶液的氨成分浓度、二氧化碳成分浓度以及水浓度，
其中，该氨成分浓度为该水溶液中所含的遊离氨和作为氨基甲酸铵的当量氨的总计浓度，
该二氧化碳成分浓度为作为该水溶液中所含的氨基甲酸铵的当量二氧化碳的浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，包含如下工序：
a)同时且实时地测定所述水溶液的粘度、密度以及温度的工序；
b)根据在工序a中测定的粘度以及温度，使用所述第一相关决定所述水溶液的二氧化碳成分浓度的工序；
c)根据在工序a中测定的密度以及温度和在工序b中决定的二氧化碳成分浓度，使用所述第二相关决定所述水溶液的氨成分浓度的工序；
d)根据在工序b中决定的二氧化碳成分浓度和在工序c中决定的氨成分浓度，决定水浓度的工序。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，
在工序a中，使用能够测定粘度、密度以及温度的振动型仪表装置。
4.一种未反应气体吸收槽的运转方法，利用权利要求1所述的组成分析方法运转尿素制造工艺中所使用的未反应气体吸收槽，其中，包含如下工序：
i)测定未反应气体吸收槽出口液的粘度、密度、温度以及流量的工序；
ii)根据在工序i中测定的粘度以及温度，使用所述第一相关决定未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度的工序；
iii)根据在工序i中测定的密度以及温度和在工序ii中决定的二氧化碳成分浓度，使用所述第二相关决定未反应气体吸收槽出口液的氨成分浓度的工序；
iv)根据在工序ii中决定的二氧化碳成分浓度和在工序iii中决定的氨成分浓度，决定未反应气体吸收槽出口液的水浓度的工序；
v)根据在工序i中测定的流量和在工序ii～iv中分别决定的二氧化碳成分浓度、氨成分浓度以及水浓度，求出未反应气体吸收槽出口液中的二氧化碳成分流量、氨成分流量以及水流量，并仅使未反应气体吸收槽出口液的水流量变化，求出在式1以及式2成立的范围内水浓度为最小的水流量Fmin.water的工序，
[数1]
(工序i中测定的温度)+(第一富余温度)≤平衡温度式1
(固结温度)≤(工序i中测定的温度)-(第二富余温度)式2
在式1中，平衡温度为仅使所述水流量变化时的与未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度、氨成分浓度以及水浓度对应的未反应气体吸收槽出口液的平衡温度，
在式2中，固结温度为仅使所述水流量变化时的与未反应气体吸收槽出口液的二氧化碳成分浓度、氨浓度以及水浓度对应的未反应气体吸收槽出口液的固结温度，
在式1以及2中，第一以及第二富余温度均具有预先规定的正值；
vi)在使未反应气体吸收槽出口液中的水流量成为在工序v中求出的Fmin.water以上的范围内，将向未反应气体吸收槽供给的水的流量控制在最小值的工序。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
在工序i中，使用能够测定粘度、密度以及温度的振动型仪表装置。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，
所述未反应气体吸收槽包括：被供给水作为吸收溶剂的低压未反应气体吸收槽和被供给低压未反应气体吸收槽出口液作为吸收溶剂的高压未反应气体吸收槽，
通过分别对低压未反应气体吸收槽以及高压未反应气体吸收槽进行工序i～v，求出作为低压未反应气体吸收槽的所述Fmin.water的FL min.water，和作为高压未反应气体吸收槽的所述Fmin.water的FH min.water，
在工序vi中，在使低压未反应气体吸收槽出口液中的水流量成为FL min.water以上并且高压未反应气体吸收槽出口液中的水流量成为FH min.water以上的范围内，将向低压未反应气体吸收槽供给的水的流量控制在最小值。
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