JP4358428B2 - 尿素製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未反応アンモニアおよび二酸化炭素を尿素合成圧と略等しい圧力において二酸化炭素によりストリッピングを行って分離することを含む尿素合成方法における改良に関し、さらに詳しくは、このような尿素合成方法に熱回収システムを組合わせることからなる改良に関する。
【０００２】
本発明において、「混合ガスを凝縮する」とは、「混合ガスを凝縮・洗浄する」ことおよび／または「混合ガスを吸収する」ことをも意味する。
【０００３】
【従来の技術】
アンモニアと二酸化炭素とを尿素合成圧力および尿素合成温度において反応させ、得られた尿素合成液から未反応アンモニウムカーバメートを原料二酸化炭素の少なくとも一部と尿素合成圧力と実質的に等しい圧力において接触させることによりアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、この混合ガスを凝縮して尿素合成段階に循環し、一方未反応アンモニウムカーバメートが分離された尿素合成液を更に処理して尿素水溶液を得、この水溶液を濃縮して尿素を得る方法はよく知られている（例えば、特開平１０−１８２５８７号公報）。
【０００４】
上記方法においては、混合ガスの凝縮において未凝縮の不活性ガス、アンモニアおよび二酸化炭素の混合ガスが発生する。この混合ガスはスクラバーにおいて吸収媒体により洗浄されてその中のアンモニアと二酸化炭素が吸収され、実質的に不活性ガスのみがスクラバーから系外に排出される。特開昭６１−１０９７６０号公報には、未反応アンモニウムカーバメートを原料二酸化炭素と接触させて分離した尿素合成液中に残留する未反応アンモニウムカーバメートの高圧分解段階に、この不活性ガスを導入してストリッピング剤として用いることが知られている。
【０００５】
さらに、上記高圧分解段階において分離されたアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスを凝縮する際の発熱を尿素水溶液の濃縮に用いて熱回収することは,よく知られている（例えば、特公昭６２−１５０７０号公報、特開昭６３−１１２５５２号公報、特開昭６２−３９５５９号公報、特開昭６０−１６６６５６号公報、特開昭６２−３９５６０号公報、特開昭６３−１２６８５７号公報、ＥＰ Ａ１ ０３２９２１４）。
【０００６】
しかしながら、上記の諸方法はいずれも、これらを組合わせて尿素合成プロセス全体を効率よく構成することを開示していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、尿素合成圧に等しい圧力下に原料二酸化炭素による未反応アンモニウムカーバメートのストリッピングを包含する、熱経済が改良された尿素合成プロセスを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の本発明の目的は、次の尿素合成方法により達成される。
【０００９】
（１）少量の防食用酸素を含有する二酸化炭素とアンモニアとを尿素合成圧力および温度において反応させ，得られた尿素合成液を原料二酸化炭素の少なくとも一部と尿素合成圧力に実質的に等しい圧力において接触させて尿素合成液中に含有される未反応アンモニウムカーバメートをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、この混合ガスを凝縮させて尿素合成に循環し、未反応アンモニウムカーバメートが分離された前記尿素合成液を１−４ＭＰａＧの高圧分解に付して含有される未反応アンモニウムカーバメートの大部分をアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、残留未反応アンモニウムカーバメートを含む尿素合成液を少なくとも一段階の０．１−０．５ＭＰａＧの低圧分解に付し、残留未反応アンモニウムカーバメートの実質的に全てをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離して尿素水溶液とし、前記低圧分解において分離された低圧混合ガスを冷却凝縮して低圧凝縮液とし、前記高圧分解において分離された高圧混合ガスと昇圧された前記低圧凝縮液とを、前記尿素水溶液と間接熱交換させながら接触させ、前記高圧混合ガスを凝縮させて高圧凝縮液とし、その際発生する凝縮熱を前記尿素水溶液の濃縮のための熱源の少なくとも一部として利用し、前記高圧凝縮液を、前記尿素合成液を尿素合成圧力下に原料二酸化炭素の少なくとも一部と接触させて得られた前記混合ガスの凝縮工程に導入することによって尿素を合成するに当たって、前記高圧分解からの高圧混合ガスの凝縮工程が洗浄段階、第一冷却凝縮段階、第二冷却凝縮段階および前記尿素水溶液との間接熱交換による凝縮段階からなり、前記間接熱交換による凝縮段階において第一冷却凝縮段階からの凝縮液と前記高圧分解段階からの高圧混合ガスとをにおいて接触させて凝縮させ、生成された凝縮液と未凝縮混合ガスとを第二冷却凝縮段階に導入してこの未凝縮混合ガスを冷却下に更に凝縮させ、生成された凝縮液を尿素合成圧力下の前記混合ガスの凝縮工程に導入し、前記第二冷却凝縮段階において未凝縮の混合ガスを第一冷却凝縮段階に導入して冷却凝縮させ、なおも残る未凝縮ガス中のアンモニアおよび二酸化炭素の実質的に全てを前記洗浄段階において前記低圧凝縮液と接触させて凝縮し、前記洗浄段階からの凝縮液を第一冷却凝縮段階に導入し、そして前記洗浄段階において未凝縮の不活性ガスを系外に排出することを特徴とする尿素製造方法。
【００１０】
（２）尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記高圧分解段階に導入して未反応アンモニウムカーバメートを分解させる上記（１）に記載の尿素製造方法。
【００１１】
（３）尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記間接熱交換による凝縮段階に導入してこの混合ガス中のアンモニア、二酸化炭素および水の少なくとも一部を凝縮させる上記（１）に記載の尿素製造方法。
【００１２】
（４）尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記第二冷却凝縮段階に導入してこの混合ガス中のアンモニア、二酸化炭素および水の少なくとも一部を凝縮させる上記（１）に記載の尿素製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において、尿素合成条件は圧力が１３−２５ＭＰａＧ、温度が１８０−２００℃、アンモニアと二酸化炭素とのモル比（Ｎ／Ｃ）が３．０−４．０、水と二酸化炭素との比（Ｈ／Ｃ）が１以下の条件が好ましくは用いられる。
【００１４】
尿素合成からの尿素合成液を原料二酸化炭素によりストリッピングを行うための条件としては、圧力が尿素合成圧力と略等しい圧力および１６０−２００℃の温度が好ましい。
【００１５】
尿素合成液のストリッピングにより分離されたアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスは凝縮域の底部に導入されて凝縮される。凝縮条件は、温度が１６０−１８０℃、（Ｎ／Ｃ）が３．０−４．５、（Ｈ／Ｃ）が１以下であることが好ましい。凝縮器内に滞留しているアンモニウムカーバメート水溶液により混合ガスは凝縮され、この際凝縮熱が発生する。この凝縮熱は低圧スチームの発生により回収される。
【００１６】
この凝縮段階で凝縮しない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスは凝縮域の頂部に設けられたスクラバーに導入されて後記する高圧分解ガスの凝縮液により洗浄され、得られた洗浄液は凝縮域内に設けられたダウンパイプをとおって凝縮域底部に導かれる。上記混合ガス中のアンモニアおよび二酸化炭素の大部分が吸収され、不活性ガスが残存するアンモニアおよび二酸化炭素とともにスクラバーから排出される。排出された不活性ガスは、後記するように、好ましくは高圧分解段階においてストリッピングに利用される。
【００１７】
凝縮段階での凝縮液は、凝縮域内に設けられ、上部に開口を有するダウンパイプをとおって流下し、エジェクターにはいり、圧力１５−３０ＭＰａＧ、温度１００−２００℃の原料アンモニアによって０．２−１ＭＰａ昇圧されて尿素合成に導入される。
【００１８】
ストリッピング段階からの尿素合成液は１−４ＭＰａＧ、好ましくは１．５−２．５ＭＰａＧに減圧されて高圧分解段階に導入され、合成液中に残存する未反応アンモニウムカーバメートを１２０−１７０℃の温度においてアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスに分解する。この際、前記のスクラバーからの不活性ガスを高圧分解に導入してストリッピング剤として用いることができる。このようにすることにより尿素水溶液中に残留する未反応アンモニウムカーバメートを少なくすることができる。
【００１９】
高圧分解からの尿素水溶液はなおも少量の未反応アンモニウムカーバメートを含有する。この尿素水溶液は、さらに０．１−０．５ＭＰａＧに減圧されて１００−１３０℃において未反応アンモニウムカーバメートの分解が行われる。この際、原料二酸化炭素の一部をストリッピング剤とし用いることができる。こうすることにより尿素水溶液中のアンモニアを実質的にゼロにすることができる。
【００２０】
低圧分解からの、実質的にアンモニアを含有しない尿素水溶液は間接熱交換器の管側を通って濃縮（蒸発）器に導入される。一方、間接熱交換器の胴側には、高圧分解からの混合ガスが導入され尿素水溶液と熱交換されて凝縮され、その際発生する凝縮熱により尿素水溶液が加熱される。このようにして、高圧混合ガスの凝縮熱が尿素水溶液の濃縮に利用される。なお、凝縮熱により加熱された尿素水溶液は、さらに低圧スチームにより加熱されてもよい。濃縮は、好ましくは１００−１３０℃において行われる。また、高圧混合ガスの凝縮は、好ましくは１００−１２０℃において行われる。凝縮は常圧または減圧下において行われる。
【００２１】
間接熱交換器からの凝縮液と未凝縮の混合ガスとは、高圧凝縮の第二段階に導入され、ここで未凝縮の混合ガスが冷却下に部分的に凝縮される。未凝縮の混合ガスは、さらに高圧凝縮の第一段階に導入され、一方、凝縮液はスクラバーに送られて未凝縮の混合ガスの吸収に用いられる。高圧凝縮の第一段階において混合ガスは更に冷却下に凝縮され、凝縮液は前記の間接熱交換器の胴側に導入され前記の高圧分解ガスの凝縮に用いられる。
【００２２】
高圧凝縮の第一段階においてなおも残る未凝縮ガスは、主として不活性ガスからなるので、このガスはさらに洗浄塔において吸収媒体により洗浄してガス中のアンモニアおよび二酸化炭素を除去し、残存する不活性ガスを洗浄塔の頂部から系外に排出する。洗浄塔の底部からの洗浄液は高圧凝縮の第一段階に送られる。
【００２３】
スクラバーからの不活性ガスを含む混合ガスを高圧分解段階においてストリッピング剤として用いない場合は、この混合ガスは高圧分解からの混合ガスとともに尿素水溶液の加熱用の間接熱交換器の胴側に導入されて凝縮されるか、または高圧分解からの混合ガスの高圧凝縮の第二段階に直接導入されて凝縮されてもよい。
【００２４】
以下に添付図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
【００２５】
本発明の一実施態様を示すフローシートである図１を参照して、ライン１からの圧力１５−３０ＭＰａＧの液体アンモニアの一部は予熱器Ｄにおいて高圧または低圧スチームによって１００−２００℃に予熱されてエジェクターＥの駆動側にはいり、コンデンサーＣのダウンパイプ３からの凝縮液を吸引して圧力を０．２−１ＭＰａ上昇させ、ライン２からの、酸素として０．２−５容積％の空気を含む二酸化炭素の一部とともに尿素合成管Ａの底部に導入される。
【００２６】
尿素合成管Ａは圧力１３−２５ＭＰａＧ、温度１８０−２００℃、Ｎ／Ｃ３．５−５．０、Ｈ／Ｃ≦１．０において運転される。導入されたアンモニア、二酸化炭素および凝縮液は合成管を上昇しながら尿素に転化され、生成された尿素合成液はライン４を通って実質的に尿素合成圧に等しい圧力のストリッパーＢの頂部に導入される。
【００２７】
この尿素合成液はストリッパーＢ中を流下しながらライン２Ｂから導される二酸化炭素の大部分と、１６０−２００℃において向流的に接触し、尿素合成液中の未反応アンモニウムカーバメートの大部分がアンモニア、二酸化炭素、不活性ガスおよび水の混合ガスとして分離される。
【００２８】
分離された混合ガスは、ライン５を経てコンデンサーＣの底部に導入される。この混合ガスは、頂部に設けられたスクラバーＦから洗浄液受け７およびダウンパイプ８を経てコンデンサーの底部に流下する洗浄液と１７０−１９０℃において接触して凝縮される。この際発生する凝縮熱はライン９から導入されライン10から排出される水からスチームを発生させることにより冷却・除去される。生成された凝縮液はコンデンサーの上部に開口を有するダウンパイプ３を流下して前記のようにエジェクターを経て合成管Ａに導入される。コンデンサーＣにはライン１からの液体アンモニアの残部がライン１Ａを経て供給されてコンデンサーＣおける凝縮液中のＮ／Ｃは３．０−４．５、Ｈ／Ｃは≦１．０に保たれる。
【００２９】
スクラバーＦには後記の高圧吸収液が吸収媒体として導入され、未凝縮の不活性ガス、アンモニアおよび二酸化炭素の混合ガスを洗浄して混合ガス中のアンモニアおよび二酸化炭素の一部を吸収する。スクラバーの頂部からは不活性ガスを主成分とする混合ガスが排出される。
【００３０】
ストリッパーＢにおいて未反応アンモニウムカーバメートの大部分が分離された尿素合成液は、好ましくは１．２−２．５ＭＰａＧに減圧され、ライン12を経て高圧分解塔Ｇに導入され、１２０−１６０℃に加熱されて未反応アンモニウムカーバメートの大部分が分解される。この際、前記のライン１１からの不活性ガスをストリッピング剤として導入して未反応アンモニウムカーバメートの分離を容易にすることができる。塔頂からは、アンモニア、二酸化炭素、不活性ガスおよび水の混合ガスがライン２０を経て排出される。
【００３１】
高圧分解塔Ｇにおいて大部分の未反応アンモニウムカーバメートが分離された尿素合成液はライン１３を経て０．１−０．５ＭＰａＧに減圧されて低圧分解塔Ｈの頂部に導入され、１１０−１４０℃に加熱されて残留する未反応アンモニウムカーバメートの実質的にすべてをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離する。この際、原料二酸化炭素の一部をライン２Ｃからストリッピング剤として低圧分解塔の底部に導入してもよい。分離された混合ガスはライン２６を経て排出される。低圧分解塔Ｈの底部からは尿素水溶液がライン１４を経て取出され、常圧に減圧された後、ライン１５を経て気液分離器Ｉにおいて僅かな量のアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスが分離されてライン１７を経て排出され、尿素水溶液はライン１６を経て尿素水溶液貯槽Ｊに導入される。
【００３２】
尿素水溶液貯槽Ｊから尿素水溶液はポンプ１８によりライン１９を経て尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋおよび加熱部Ｌを通って加熱されライン２３を経て濃縮器Ｍに導入されて濃縮され、濃縮された尿素液はライン２４を経て取出される。濃縮の際に僅かな量のアンモニアおよび二酸化炭素を伴なう蒸発水がライン２５を経て排出される。尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋの胴側にはライン２０からの混合ガスおよび後記するライン２１からの凝縮液が導入され、管側を流れる尿素水溶液と間接熱交換して凝縮され、混合ガスの凝縮熱により尿素水溶液は加熱される。凝縮部の胴側の温度は１００−１２０℃に保たれる。尿素水溶液加熱器の加熱部Ｌの胴側にはスチームが導入され、管側を流れる尿素水溶液を１１０−１３８℃に加熱する。尿素水溶液加熱器の凝縮部において得られた凝縮液と未凝縮の混合ガスとはライン２２を通って第二凝縮器Ｐの胴側に導入され、管側を流れる水により冷却されて凝縮される。第二凝縮器Ｐの胴側の温度は９０−１２０℃に保たれる。生成された凝縮液はライン６を経てスクラバーＦに送られる。
【００３３】
第二凝縮器Ｐにおいて凝縮しない混合ガスはライン２９を経て第一凝縮器Ｑの胴側に導入され、ライン３１から導入される後記の高圧洗浄液と接触して冷却下に凝縮される。得られた凝縮液はライン２１を経て前記のように尿素水溶液加熱器の凝縮部に送られる。第一凝縮器Ｑの胴側の温度は４０−７０℃に保たれる。第一凝縮器Ｑの胴側において凝縮しないガスはライン３０を経て洗浄塔Ｒに導入され、頂部から導入されるライン２８からの、１．２−２．５ＭＰａＧに昇圧された低圧凝縮液と接触してアンモニアと二酸化炭素の実質的に全部が吸収される。吸収されない不活性ガスはライン３２から排出される。
【００３４】
低圧分解塔Ｈにおいて分離された混合ガスは、低圧凝縮器Ｎに送られ、ライン２７から導入される、ライン１７,２５など(低圧分解塔Ｈのあとに、さらに濃縮器がある場合は、そこで分離される混合ガスおも含む)からの僅かな量のアンモニアおよび二酸化炭素を吸収した稀炭安水（少量の尿素を含んでもよい）と冷却下に接触して凝縮されて低圧凝縮液となり、昇圧されてライン２８から洗浄塔Ｒに導入される。
【００３５】
図２を参照して別の実施態様を説明する。この実施態様においてはスクラバーＦからの不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスはライン１１を経て直接尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋに送られる点のみが図１の実施態様と異なっている。
【００３６】
図３を参照して更に別の実施態様を説明する。この実施態様においてはスクラバーＦからの不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスはライン１１を経て直接第二凝縮器に送られる点のみが図１の実施態様と異なっている。
【００３７】
【実施例】
以下に添付図面を参照して本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例にのみに限定されるものと解せられるべきではない。
【００３８】
実施例１
図１のプロセスを以下の通り実施した。ライン１から予熱器Ｄにより１４０℃に加熱された液体アンモニア３９５８８．７５ｋｇ／ｈｒ、ライン２からの空気およびイナートガス１２０５ｋｇ／ｈｒを含む原料二酸化炭素５２６３９．１７ｋｇ／ｈｒのうちライン２Ａを経て７１４０．００ｋｇ／ｈｒ、およびダウンパイプ３から尿素５０６０４．４６ｋｇ／ｈｒ、アンモニア５７０４９．１０ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素４５１３２．１８ｋｇ／ｈｒ、水３６６５５．５０ｋｇ／ｈｒおよびビウレット１５４．５９ｋｇ／ｈｒから成る凝縮液が尿素合成管に導入されて温度１８２℃、圧力１５．２ＭＰａＧにおいて反応せしめられた。得られた尿素７７２４０．５５ｋｇ／ｈｒ、アンモニア８１５１７．６３ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素３２７２９．５３ｋｇ／ｈｒ、水４４６５７．２９ｋｇ／ｈｒおよびビウレット１７９．５８ｋｇ／ｈｒからなる尿素合成液はライン４を経てストリッパーＢに導入され、ライン２Ｂを経て底部から導入される前記原料二酸化炭素のうち４３３４２．９２ｋｇ／ｈｒと接触して未反応アンモニウムカーバメートの大部分がアンモニア６６６０７．５０ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素６１２２７．５０ｋｇ／ｈｒおよび水６４４２．９２ｋｇ／ｈｒの混合ガスとして分離された。分離された混合ガスはコンデンサーＣの底部に導入され、コンデンサーＣ中を上昇しながらコンデンサーＣの頂部に設けられたスクラバーＦの頂部へライン６から導入される尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１９１５４．９９ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素２２９０９．５９ｋｇ／ｈｒおよび水１５２０５．００ｋｇ／ｈｒからなる高圧凝縮液と接触して凝縮される。スクラバーＦの頂部からは、アンモニア１１３７．９２ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１９６９．１７ｋｇ／ｈｒ、不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒおよび水１５５．４２ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスがライン１１から排出される。
【００３９】
ストリッパーＢの底部から排出された、尿素７３５００．８７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１６９７０．７４ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１７４８１．４６ｋｇ／ｈｒ、水３７１３４．８４ｋｇ／ｈｒおよびビウレット３０１．６７ｋｇ／ｈｒからなる尿素合成液はライン１２を経て１．７２ＭＰａＧに減圧されて高圧分解塔Ｇの頂部に導入されてライン１１から底部に導入される混合ガスと１５５℃において向流的に接触して未反応アンモニウムカーバメートの大部分がアンモニア１０４９７．３６ ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１６８４１．１６ｋｇ／ｈｒ、不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒおよび水３５１６．６８ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスとしてライン２０から分離される。底部からは尿素７２７４７．３０ｋｇ／ｈｒ、アンモニア８０１０．２７ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素３１１２．７５ｋｇ／ｈｒ 、水３３５６７．６２ｋｇ／ｈｒおよびビウレット３５８．９５ｋｇ／ｈｒからなる尿素合成液がライン１３から排出され、０．２５ＭＰａＧに減圧されて低圧分解塔Ｈの頂部に導入され、１２３℃に加熱され、頂部からアンモニア７６４４．３２ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素５１４８．８９ｋｇ／ｈｒ、および水３１９８．３０ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスが分離された。一方、塔底からは、尿素７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ、アンモニア６６３．１５ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素４９２．０２ｋｇ／ｈｒ、水３０２１７．４２ｋｇ／ｈｒおよびビウレット３６７．２５Ｋｇ／ｈｒの尿素水溶液がライン１４を経て取出され、減圧された後、ライン１５を経て気液分離器Ｉにおいて含有されるアンモニアと二酸化炭素が分離されたのち、尿素水溶液はライン１６を経て尿素水溶液貯槽に送られた。
【００４０】
低圧分解塔Ｈからの混合ガスはライン２６を経て低圧凝縮器Ｎに導入され、冷却下に少量の尿素を含む稀炭安水と接触して凝縮される。得られた尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア８６６４．３０ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素６０７５．１０ｋｇ／ｈｒおよび水１１１６９．９９ｋｇ／ｈｒからなる凝縮液はライン２８を経て洗浄塔Ｒの頂部から導入されて塔底部から上昇するガスと接触してその中のアンモニアおよび二酸化炭素を吸収して尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア９０５２．２１ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素６０７８．８５ｋｇ／ｈｒおよび水１１１８４．１５ｋｇ／ｈｒからなる洗浄液が得られ、ライン３１を経て第一凝縮器Ｑに導入される。吸収されない不活性ガスはライン３２を経て排出された。この洗浄液はライン２９からの、アンモニア５９９０．８２ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１６８４．１４ｋｇ／ｈｒ、水１０２３．４８ｋｇ／ｈｒおよび不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスと５１℃において接触して尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１４６４８．４５ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素７７５２．５５ｋｇ／ｈｒおよび水１２１７１．８０ｋｇ／ｈｒからなる凝縮液が得られる。凝縮されない混合ガス（アンモニア３９４．５８Ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１０．４２ｋｇ／ｈｒ、水３５．８３ｋｇ／ｈｒおよび不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒ）はライン３０を経て洗浄塔の底部に導入されて洗浄された。
【００４１】
この凝縮液はライン２１を経て尿素水溶液の凝縮部Ｋの胴側に導入され、ライン２０を経て導入される高圧分解塔からの混合ガスと１１０℃の温度において、尿素水溶液貯槽Ｊからライン１９を経て送られてくる尿素水溶液と間接熱交換をしながら凝縮される。尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１４６３８．０８ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１７１８４．８７ｋｇ／ｈｒおよび水１４１４４．３５ｋｇ／ｈｒからなる凝縮液は、未凝縮の、アンモニア１０５０７．７３ ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素７４０８．８４ｋｇ／ｈｒ、水１５４４．１４ｋｇ／ｈｒおよび不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスとともにライン２２を経て第二凝縮器Ｐに導入されて冷却下に１００℃において凝縮されて尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１９１５４．９９ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素２２９０９．５９ｋｇ／ｈｒおよび水１４６６５．００ｋｇ／ｈｒからなる凝縮液が得られ、これは、スクラバーＦに供給される途中でポンプのシール用に加えられた、ライン３３からの水５４０Ｋｇ／ｈｒとともにライン６を経てスクラバーＦの頂部に導入された。第二凝縮器において未凝縮の混合ガス（アンモニア５９９０．８２ ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１６８４．１４ｋｇ／ｈｒ、水１０２３．４８ｋｇ／ｈｒおよび不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒからなる混合ガス）はライン２９から第一凝縮器に送られて凝縮されて前記の組成の凝縮液が得られた。
【００４２】
一方、尿素水溶液加熱器の凝縮器Ｋからの尿素水溶液は、尿素水溶液加熱器の加熱部Ｌに導入され、スチームにより更に加熱されてライン２３を経て濃縮器Ｍに導入されて９５．０ｗｔ％の尿素液が得られた。
【００４３】
実施例２
図２のプロセスにより実施した。このプロセスではライン１１からの混合ガスは直接尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋに導入されるので、高圧分解以後の液及びガス組成は以下の通りとなった。なお、全体の操業条件は実施例１におけると実質的に同じとした。
【００４４】
高圧分解塔Ｇ
ライン２０のガス組成：
アンモニア ８６２３．３３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １３６１１．２５ｋｇ／ｈｒ
水 ３５１０．００ｋｇ／ｈｒ
ライン１３の尿素合成液組成：
尿素 ７２７４７．３０ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ８７４６．３７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ４３７３．４９ｋｇ／ｈｒ
水 ３３４１８．８９ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３５８．９５ｋｇ／ｈｒ
低圧分解塔Ｈ
ライン２６のガス組成：
アンモニア ８３８０．４３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６４０９．６３ｋｇ／ｈｒ
水 ３０４９．５６ｋｇ／ｈｒ
ライン１４の尿素水溶液の組成：
尿素 ７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ６５５．１４ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ４９２．０２ｋｇ／ｈｒ
水 ３０２１７．１３ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３６７．２５ｋｇ／ｈｒ
洗浄塔Ｒ
ライン２８の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ９４００．４１ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ７３３５．８４ｋｇ／ｈｒ
水 １１０２１．２５ｋｇ／ｈｒ
ライン３１の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ９７８８．３２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ７３３９．５９ｋｇ／ｈｒ
水 １１０３５．４１ｋｇ／ｈｒ
ライン３０のガス組成：
アンモニア ３９４．５８ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １０．４２ｋｇ／ｈｒ
水 ３５．８３ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン３２のガス組成：
アンモニア ６．６７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６．６７ｋｇ／ｈｒ
水 ２１．６７ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
第一凝縮器Ｑ
ライン２１の液組成：：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １４９６４．４７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ８８８７．２１ｋｇ／ｈｒ
水 １２０６６．３４ｋｇ／ｈｒ
尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋ
ライン１１のガス組成：：
アンモニア １１３７．９２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １９６９．１７ｋｇ／ｈｒ
水 １５５．４２ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン２２の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １４９５４．８２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １７６１３．４２ｋｇ／ｈｒ
水 １４１２２．３３ｋｇ／ｈｒ
ライン２２のガス組成：
アンモニア ９７７０．８９ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６８５４．２１ｋｇ／ｈｒ
水 １６０９．４３ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
第二凝縮器Ｐ
ライン６の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １９１５４．９９ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ２２９０９．５９ｋｇ／ｈｒ
水 １４６６５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン２９のガス組成：
アンモニア ５５７０．７３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １５５８．０４ｋｇ／ｈｒ
水 １０６６．７６ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
濃縮器Ｍ
ライン１９の尿素水溶液：
尿素 ７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ４６７．３４ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ３４２．７２ｋｇ／ｈｒ
水 ２７１１１．５２ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３６７．２５ｋｇ／ｈｒ
ライン２４の尿素水溶液
尿素 ７１９２２．４５ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ０ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ０ｋｇ／ｈｒ
水 ３８１０．８９ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ４８４．４８Ｋｇ／ｈｒ
【００４５】
実施例３
図３のプロセスにより実施した。このプロセスではライン１１からの混合ガスは直接第二凝縮器Ｐの胴側に導入されるので、高圧分解以後の液及びガス組成は以下の通りとなった。なお、全体の操業条件は実施例１におけると実質的に同じとした。
【００４６】
高圧分解塔Ｇ
ライン２０のガス組成：
アンモニア ８６２３．３３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １３６１１．２５ｋｇ／ｈｒ
水 ３５１０．００ｋｇ／ｈｒ
ライン１３の尿素合成液組成：
尿素 ７２７４７．３０ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ８７４６．３７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ４３７３．４９ｋｇ／ｈｒ
水 ３３４１８．８９ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３５８．９５ｋｇ／
低圧分解塔Ｈ
ライン２６のガス組成：
アンモニア ８３８０．４３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６４０９．６３ｋｇ／ｈｒ
水 ３０４９．５６ｋｇ／ｈｒ
ライン１４の尿素水溶液の組成：
尿素 ７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ６５５．１４ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ４９２．０２ｋｇ／ｈｒ
水 ３０２１７．１３ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３６７．２５ｋｇ／ｈｒ
洗浄塔Ｒ
ライン２８の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ９４００．４１ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ７３３５．８４ｋｇ／ｈｒ
水 １１０２１．２５ｋｇ／ｈｒ
ライン３１の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ９７８８．３２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ７３３９．５９ｋｇ／ｈｒ
水 １１０３５．４１ｋｇ／ｈｒ
ライン３０のガス組成
アンモニア ３９４．５８ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １０．４２ｋｇ／ｈｒ
水 ３５．８３ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン３２のガス組成:
アンモニア ６．６７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６．６７ｋｇ／ｈｒ
水 ２１．６７ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
第一凝縮器Ｑ
ライン２１：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １４９６３．８３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ９１３７．９１ｋｇ／ｈｒ
水 １２１２４．１３ｋｇ／ｈｒ
尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋ
ライン２２の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １４９５５．３１ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １６７６１．２４ｋｇ／ｈｒ
水 １４０９２．９４ｋｇ／ｈｒ
ライン２２のガス組成：
アンモニア ８６３１．８５ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ５９８７．９２ｋｇ／ｈｒ
水 １５４１．１９ｋｇ／ｈｒ
第二凝縮器Ｐ
ライン６の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １９１５４．９９ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ２２９０９．５９ｋｇ／ｈｒ
水 １４６６５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン１１のガス組成：
アンモニア １１３７．９２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １９６９．１７ｋｇ／ｈｒ
水 １５５．４２ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン２９のガス組成：
アンモニア ５５７０．０９ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １８０８．７４ｋｇ／ｈｒ
水 １１２４．５５ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
濃縮器Ｍ
ライン１９の尿素水溶液：
尿素 ７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ４６７．３４ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ３４２．７２ｋｇ／ｈｒ
水 ２７１１１．５２ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３６７．２５Ｋｇ／ｈｒ
ライン２４の尿素水溶液
尿素 ７１９２２．４５ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ０ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ０ｋｇ／ｈｒ
水 ３８１０．８９ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ４８４．４８Ｋｇ／ｈｒ
【００４７】
【発明の効果】
本発明においては、高圧分解塔からのガスの凝縮を二段階（尿素水溶液加熱器の凝縮部を含めて三段階）で行い、かつスクラバーからのガスをともに凝縮するので、尿素水溶液加熱器の凝縮部の温度を高くすることができて熱回収をより効果的に行うことができ、また、スクラバーからのガス中の酸素により、装置の腐食が防止される。さらに、尿素水溶液加熱器の凝縮部における高圧分解器からのガスの吸収媒体として高圧分解塔の圧力と同等の圧力を有する第一凝縮器の凝縮液を用いることによって、この凝縮液を昇圧することなく尿素水溶液加熱器の凝縮部に吸収媒体としてそのまま供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示すフローシートである。
【図２】本発明の別の実施態様を示すフローシートである。
【図３】本発明のさらに別の実施態様を示すフローシートである。
【符号の説明】
Ａ 尿素合成管
Ｂ ストリッパー
Ｃ コンデンサー
Ｄ 予熱器
Ｅ エジェクター
Ｆ スクラバー
Ｇ 高圧分解塔
Ｈ 低圧分解塔
Ｉ 気液分離器
Ｊ 尿素水溶液貯槽
Ｋ 尿素水溶液加熱器の凝縮部
Ｌ 尿素水溶液加熱器の加熱部
Ｍ 濃縮器
Ｎ 低圧凝縮器
Ｐ 第二凝縮器
Ｑ 第一凝縮器
Ｒ 洗浄塔
３ ダウンパイプ
７ 洗浄液受け
８ ダウンパイプ
１８ ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、未反応アンモニアおよび二酸化炭素を尿素合成圧と略等しい圧力において二酸化炭素によりストリッピングを行って分離することを含む尿素合成方法における改良に関し、さらに詳しくは、このような尿素合成方法に熱回収システムを組合わせることからなる改良に関する。
【０００２】
本発明において、「混合ガスを凝縮する」とは、「混合ガスを凝縮・洗浄する」ことおよび／または「混合ガスを吸収する」ことをも意味する。
【０００３】
【従来の技術】
アンモニアと二酸化炭素とを尿素合成圧力および尿素合成温度において反応させ、得られた尿素合成液から未反応アンモニウムカーバメートを原料二酸化炭素の少なくとも一部と尿素合成圧力と実質的に等しい圧力において接触させることによりアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、この混合ガスを凝縮して尿素合成段階に循環し、一方未反応アンモニウムカーバメートが分離された尿素合成液を更に処理して尿素水溶液を得、この水溶液を濃縮して尿素を得る方法はよく知られている（例えば、特開平１０−１８２５８７号公報）。
【０００４】
上記方法においては、混合ガスの凝縮において未凝縮の不活性ガス、アンモニアおよび二酸化炭素の混合ガスが発生する。この混合ガスはスクラバーにおいて吸収媒体により洗浄されてその中のアンモニアと二酸化炭素が吸収され、実質的に不活性ガスのみがスクラバーから系外に排出される。特開昭６１−１０９７６０号公報には、未反応アンモニウムカーバメートを原料二酸化炭素と接触させて分離した尿素合成液中に残留する未反応アンモニウムカーバメートの高圧分解段階に、この不活性ガスを導入してストリッピング剤として用いることが知られている。
【０００５】
さらに、上記高圧分解段階において分離されたアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスを凝縮する際の発熱を尿素水溶液の濃縮に用いて熱回収することは,よく知られている（例えば、特公昭６２−１５０７０号公報、特開昭６３−１１２５５２号公報、特開昭６２−３９５５９号公報、特開昭６０−１６６６５６号公報、特開昭６２−３９５６０号公報、特開昭６３−１２６８５７号公報、ＥＰ Ａ１ ０３２９２１４）。
【０００６】
しかしながら、上記の諸方法はいずれも、これらを組合わせて尿素合成プロセス全体を効率よく構成することを開示していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、尿素合成圧に等しい圧力下に原料二酸化炭素による未反応アンモニウムカーバメートのストリッピングを包含する、熱経済が改良された尿素合成プロセスを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の本発明の目的は、次の尿素合成方法により達成される。
【０００９】
（１）少量の防食用酸素を含有する二酸化炭素とアンモニアとを尿素合成圧力および温度において反応させ，得られた尿素合成液を原料二酸化炭素の少なくとも一部と尿素合成圧力に実質的に等しい圧力において接触させて尿素合成液中に含有される未反応アンモニウムカーバメートをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、この混合ガスを凝縮させて尿素合成に循環し、未反応アンモニウムカーバメートが分離された前記尿素合成液を１−４ＭＰａＧの高圧分解に付して含有される未反応アンモニウムカーバメートの大部分をアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、残留未反応アンモニウムカーバメートを含む尿素合成液を少なくとも一段階の０．１−０．５ＭＰａＧの低圧分解に付し、残留未反応アンモニウムカーバメートの実質的に全てをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離して尿素水溶液とし、前記低圧分解において分離された低圧混合ガスを冷却凝縮して低圧凝縮液とし、前記高圧分解において分離された高圧混合ガスと昇圧された前記低圧凝縮液とを、前記尿素水溶液と間接熱交換させながら接触させ、前記高圧混合ガスを凝縮させて高圧凝縮液とし、その際発生する凝縮熱を前記尿素水溶液の濃縮のための熱源の少なくとも一部として利用し、前記高圧凝縮液を、前記尿素合成液を尿素合成圧力下に原料二酸化炭素の少なくとも一部と接触させて得られた前記混合ガスの凝縮工程に導入することによって尿素を合成するに当たって、前記高圧分解からの高圧混合ガスの凝縮工程が洗浄段階、第一冷却凝縮段階、第二冷却凝縮段階および前記尿素水溶液との間接熱交換による凝縮段階からなり、前記間接熱交換による凝縮段階において第一冷却凝縮段階からの凝縮液と前記高圧分解段階からの高圧混合ガスとをにおいて接触させて凝縮させ、生成された凝縮液と未凝縮混合ガスとを第二冷却凝縮段階に導入してこの未凝縮混合ガスを冷却下に更に凝縮させ、生成された凝縮液を尿素合成圧力下の前記混合ガスの凝縮工程に導入し、前記第二冷却凝縮段階において未凝縮の混合ガスを第一冷却凝縮段階に導入して冷却凝縮させ、なおも残る未凝縮ガス中のアンモニアおよび二酸化炭素の実質的に全てを前記洗浄段階において前記低圧凝縮液と接触させて凝縮し、前記洗浄段階からの凝縮液を第一冷却凝縮段階に導入し、そして前記洗浄段階において未凝縮の不活性ガスを系外に排出することを特徴とする尿素製造方法。
【００１０】
（２）尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記高圧分解段階に導入して未反応アンモニウムカーバメートを分解させる上記（１）に記載の尿素製造方法。
【００１１】
（３）尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記間接熱交換による凝縮段階に導入してこの混合ガス中のアンモニア、二酸化炭素および水の少なくとも一部を凝縮させる上記（１）に記載の尿素製造方法。
【００１２】
（４）尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記第二冷却凝縮段階に導入してこの混合ガス中のアンモニア、二酸化炭素および水の少なくとも一部を凝縮させる上記（１）に記載の尿素製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において、尿素合成条件は圧力が１３−２５ＭＰａＧ、温度が１８０−２００℃、アンモニアと二酸化炭素とのモル比（Ｎ／Ｃ）が３．０−４．０、水と二酸化炭素との比（Ｈ／Ｃ）が１以下の条件が好ましくは用いられる。
【００１４】
尿素合成からの尿素合成液を原料二酸化炭素によりストリッピングを行うための条件としては、圧力が尿素合成圧力と略等しい圧力および１６０−２００℃の温度が好ましい。
【００１５】
尿素合成液のストリッピングにより分離されたアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスは凝縮域の底部に導入されて凝縮される。凝縮条件は、温度が１６０−１８０℃、（Ｎ／Ｃ）が３．０−４．５、（Ｈ／Ｃ）が１以下であることが好ましい。凝縮器内に滞留しているアンモニウムカーバメート水溶液により混合ガスは凝縮され、この際凝縮熱が発生する。この凝縮熱は低圧スチームの発生により回収される。
【００１６】
この凝縮段階で凝縮しない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスは凝縮域の頂部に設けられたスクラバーに導入されて後記する高圧分解ガスの凝縮液により洗浄され、得られた洗浄液は凝縮域内に設けられたダウンパイプをとおって凝縮域底部に導かれる。上記混合ガス中のアンモニアおよび二酸化炭素の大部分が吸収され、不活性ガスが残存するアンモニアおよび二酸化炭素とともにスクラバーから排出される。排出された不活性ガスは、後記するように、好ましくは高圧分解段階においてストリッピングに利用される。
【００１７】
凝縮段階での凝縮液は、凝縮域内に設けられ、上部に開口を有するダウンパイプをとおって流下し、エジェクターにはいり、圧力１５−３０ＭＰａＧ、温度１００−２００℃の原料アンモニアによって０．２−１ＭＰａ昇圧されて尿素合成に導入される。
【００１８】
ストリッピング段階からの尿素合成液は１−４ＭＰａＧ、好ましくは１．５−２．５ＭＰａＧに減圧されて高圧分解段階に導入され、合成液中に残存する未反応アンモニウムカーバメートを１２０−１７０℃の温度においてアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスに分解する。この際、前記のスクラバーからの不活性ガスを高圧分解に導入してストリッピング剤として用いることができる。このようにすることにより尿素水溶液中に残留する未反応アンモニウムカーバメートを少なくすることができる。
【００１９】
高圧分解からの尿素水溶液はなおも少量の未反応アンモニウムカーバメートを含有する。この尿素水溶液は、さらに０．１−０．５ＭＰａＧに減圧されて１００−１３０℃において未反応アンモニウムカーバメートの分解が行われる。この際、原料二酸化炭素の一部をストリッピング剤とし用いることができる。こうすることにより尿素水溶液中のアンモニアを実質的にゼロにすることができる。
【００２０】
低圧分解からの、実質的にアンモニアを含有しない尿素水溶液は間接熱交換器の管側を通って濃縮（蒸発）器に導入される。一方、間接熱交換器の胴側には、高圧分解からの混合ガスが導入され尿素水溶液と熱交換されて凝縮され、その際発生する凝縮熱により尿素水溶液が加熱される。このようにして、高圧混合ガスの凝縮熱が尿素水溶液の濃縮に利用される。なお、凝縮熱により加熱された尿素水溶液は、さらに低圧スチームにより加熱されてもよい。濃縮は、好ましくは１００−１３０℃において行われる。また、高圧混合ガスの凝縮は、好ましくは１００−１２０℃において行われる。凝縮は常圧または減圧下において行われる。
【００２１】
間接熱交換器からの凝縮液と未凝縮の混合ガスとは、高圧凝縮の第二段階に導入され、ここで未凝縮の混合ガスが冷却下に部分的に凝縮される。未凝縮の混合ガスは、さらに高圧凝縮の第一段階に導入され、一方、凝縮液はスクラバーに送られて未凝縮の混合ガスの吸収に用いられる。高圧凝縮の第一段階において混合ガスは更に冷却下に凝縮され、凝縮液は前記の間接熱交換器の胴側に導入され前記の高圧分解ガスの凝縮に用いられる。
【００２２】
高圧凝縮の第一段階においてなおも残る未凝縮ガスは、主として不活性ガスからなるので、このガスはさらに洗浄塔において吸収媒体により洗浄してガス中のアンモニアおよび二酸化炭素を除去し、残存する不活性ガスを洗浄塔の頂部から系外に排出する。洗浄塔の底部からの洗浄液は高圧凝縮の第一段階に送られる。
【００２３】
スクラバーからの不活性ガスを含む混合ガスを高圧分解段階においてストリッピング剤として用いない場合は、この混合ガスは高圧分解からの混合ガスとともに尿素水溶液の加熱用の間接熱交換器の胴側に導入されて凝縮されるか、または高圧分解からの混合ガスの高圧凝縮の第二段階に直接導入されて凝縮されてもよい。
【００２４】
以下に添付図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
【００２５】
本発明の一実施態様を示すフローシートである図１を参照して、ライン１からの圧力１５−３０ＭＰａＧの液体アンモニアの一部は予熱器Ｄにおいて高圧または低圧スチームによって１００−２００℃に予熱されてエジェクターＥの駆動側にはいり、コンデンサーＣのダウンパイプ３からの凝縮液を吸引して圧力を０．２−１ＭＰａ上昇させ、ライン２からの、酸素として０．２−５容積％の空気を含む二酸化炭素の一部とともに尿素合成管Ａの底部に導入される。
【００２６】
尿素合成管Ａは圧力１３−２５ＭＰａＧ、温度１８０−２００℃、Ｎ／Ｃ３．５−５．０、Ｈ／Ｃ≦１．０において運転される。導入されたアンモニア、二酸化炭素および凝縮液は合成管を上昇しながら尿素に転化され、生成された尿素合成液はライン４を通って実質的に尿素合成圧に等しい圧力のストリッパーＢの頂部に導入される。
【００２７】
この尿素合成液はストリッパーＢ中を流下しながらライン２Ｂから導される二酸化炭素の大部分と、１６０−２００℃において向流的に接触し、尿素合成液中の未反応アンモニウムカーバメートの大部分がアンモニア、二酸化炭素、不活性ガスおよび水の混合ガスとして分離される。
【００２８】
分離された混合ガスは、ライン５を経てコンデンサーＣの底部に導入される。この混合ガスは、頂部に設けられたスクラバーＦから洗浄液受け７およびダウンパイプ８を経てコンデンサーの底部に流下する洗浄液と１７０−１９０℃において接触して凝縮される。この際発生する凝縮熱はライン９から導入されライン10から排出される水からスチームを発生させることにより冷却・除去される。生成された凝縮液はコンデンサーの上部に開口を有するダウンパイプ３を流下して前記のようにエジェクターを経て合成管Ａに導入される。コンデンサーＣにはライン１からの液体アンモニアの残部がライン１Ａを経て供給されてコンデンサーＣおける凝縮液中のＮ／Ｃは３．０−４．５、Ｈ／Ｃは≦１．０に保たれる。
【００２９】
スクラバーＦには後記の高圧吸収液が吸収媒体として導入され、未凝縮の不活性ガス、アンモニアおよび二酸化炭素の混合ガスを洗浄して混合ガス中のアンモニアおよび二酸化炭素の一部を吸収する。スクラバーの頂部からは不活性ガスを主成分とする混合ガスが排出される。
【００３０】
ストリッパーＢにおいて未反応アンモニウムカーバメートの大部分が分離された尿素合成液は、好ましくは１．２−２．５ＭＰａＧに減圧され、ライン12を経て高圧分解塔Ｇに導入され、１２０−１６０℃に加熱されて未反応アンモニウムカーバメートの大部分が分解される。この際、前記のライン１１からの不活性ガスをストリッピング剤として導入して未反応アンモニウムカーバメートの分離を容易にすることができる。塔頂からは、アンモニア、二酸化炭素、不活性ガスおよび水の混合ガスがライン２０を経て排出される。
【００３１】
高圧分解塔Ｇにおいて大部分の未反応アンモニウムカーバメートが分離された尿素合成液はライン１３を経て０．１−０．５ＭＰａＧに減圧されて低圧分解塔Ｈの頂部に導入され、１１０−１４０℃に加熱されて残留する未反応アンモニウムカーバメートの実質的にすべてをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離する。この際、原料二酸化炭素の一部をライン２Ｃからストリッピング剤として低圧分解塔の底部に導入してもよい。分離された混合ガスはライン２６を経て排出される。低圧分解塔Ｈの底部からは尿素水溶液がライン１４を経て取出され、常圧に減圧された後、ライン１５を経て気液分離器Ｉにおいて僅かな量のアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスが分離されてライン１７を経て排出され、尿素水溶液はライン１６を経て尿素水溶液貯槽Ｊに導入される。
【００３２】
尿素水溶液貯槽Ｊから尿素水溶液はポンプ１８によりライン１９を経て尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋおよび加熱部Ｌを通って加熱されライン２３を経て濃縮器Ｍに導入されて濃縮され、濃縮された尿素液はライン２４を経て取出される。濃縮の際に僅かな量のアンモニアおよび二酸化炭素を伴なう蒸発水がライン２５を経て排出される。尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋの胴側にはライン２０からの混合ガスおよび後記するライン２１からの凝縮液が導入され、管側を流れる尿素水溶液と間接熱交換して凝縮され、混合ガスの凝縮熱により尿素水溶液は加熱される。凝縮部の胴側の温度は１００−１２０℃に保たれる。尿素水溶液加熱器の加熱部Ｌの胴側にはスチームが導入され、管側を流れる尿素水溶液を１１０−１３８℃に加熱する。尿素水溶液加熱器の凝縮部において得られた凝縮液と未凝縮の混合ガスとはライン２２を通って第二凝縮器Ｐの胴側に導入され、管側を流れる水により冷却されて凝縮される。第二凝縮器Ｐの胴側の温度は９０−１２０℃に保たれる。生成された凝縮液はライン６を経てスクラバーＦに送られる。
【００３３】
第二凝縮器Ｐにおいて凝縮しない混合ガスはライン２９を経て第一凝縮器Ｑの胴側に導入され、ライン３１から導入される後記の高圧洗浄液と接触して冷却下に凝縮される。得られた凝縮液はライン２１を経て前記のように尿素水溶液加熱器の凝縮部に送られる。第一凝縮器Ｑの胴側の温度は４０−７０℃に保たれる。第一凝縮器Ｑの胴側において凝縮しないガスはライン３０を経て洗浄塔Ｒに導入され、頂部から導入されるライン２８からの、１．２−２．５ＭＰａＧに昇圧された低圧凝縮液と接触してアンモニアと二酸化炭素の実質的に全部が吸収される。吸収されない不活性ガスはライン３２から排出される。
【００３４】
低圧分解塔Ｈにおいて分離された混合ガスは、低圧凝縮器Ｎに送られ、ライン２７から導入される、ライン１７,２５など(低圧分解塔Ｈのあとに、さらに濃縮器がある場合は、そこで分離される混合ガスおも含む)からの僅かな量のアンモニアおよび二酸化炭素を吸収した稀炭安水（少量の尿素を含んでもよい）と冷却下に接触して凝縮されて低圧凝縮液となり、昇圧されてライン２８から洗浄塔Ｒに導入される。
【００３５】
図２を参照して別の実施態様を説明する。この実施態様においてはスクラバーＦからの不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスはライン１１を経て直接尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋに送られる点のみが図１の実施態様と異なっている。
【００３６】
図３を参照して更に別の実施態様を説明する。この実施態様においてはスクラバーＦからの不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスはライン１１を経て直接第二凝縮器に送られる点のみが図１の実施態様と異なっている。
【００３７】
【実施例】
以下に添付図面を参照して本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例にのみに限定されるものと解せられるべきではない。
【００３８】
実施例１
図１のプロセスを以下の通り実施した。ライン１から予熱器Ｄにより１４０℃に加熱された液体アンモニア３９５８８．７５ｋｇ／ｈｒ、ライン２からの空気およびイナートガス１２０５ｋｇ／ｈｒを含む原料二酸化炭素５２６３９．１７ｋｇ／ｈｒのうちライン２Ａを経て７１４０．００ｋｇ／ｈｒ、およびダウンパイプ３から尿素５０６０４．４６ｋｇ／ｈｒ、アンモニア５７０４９．１０ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素４５１３２．１８ｋｇ／ｈｒ、水３６６５５．５０ｋｇ／ｈｒおよびビウレット１５４．５９ｋｇ／ｈｒから成る凝縮液が尿素合成管に導入されて温度１８２℃、圧力１５．２ＭＰａＧにおいて反応せしめられた。得られた尿素７７２４０．５５ｋｇ／ｈｒ、アンモニア８１５１７．６３ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素３２７２９．５３ｋｇ／ｈｒ、水４４６５７．２９ｋｇ／ｈｒおよびビウレット１７９．５８ｋｇ／ｈｒからなる尿素合成液はライン４を経てストリッパーＢに導入され、ライン２Ｂを経て底部から導入される前記原料二酸化炭素のうち４３３４２．９２ｋｇ／ｈｒと接触して未反応アンモニウムカーバメートの大部分がアンモニア６６６０７．５０ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素６１２２７．５０ｋｇ／ｈｒおよび水６４４２．９２ｋｇ／ｈｒの混合ガスとして分離された。分離された混合ガスはコンデンサーＣの底部に導入され、コンデンサーＣ中を上昇しながらコンデンサーＣの頂部に設けられたスクラバーＦの頂部へライン６から導入される尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１９１５４．９９ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素２２９０９．５９ｋｇ／ｈｒおよび水１５２０５．００ｋｇ／ｈｒからなる高圧凝縮液と接触して凝縮される。スクラバーＦの頂部からは、アンモニア１１３７．９２ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１９６９．１７ｋｇ／ｈｒ、不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒおよび水１５５．４２ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスがライン１１から排出される。
【００３９】
ストリッパーＢの底部から排出された、尿素７３５００．８７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１６９７０．７４ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１７４８１．４６ｋｇ／ｈｒ、水３７１３４．８４ｋｇ／ｈｒおよびビウレット３０１．６７ｋｇ／ｈｒからなる尿素合成液はライン１２を経て１．７２ＭＰａＧに減圧されて高圧分解塔Ｇの頂部に導入されてライン１１から底部に導入される混合ガスと１５５℃において向流的に接触して未反応アンモニウムカーバメートの大部分がアンモニア１０４９７．３６ ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１６８４１．１６ｋｇ／ｈｒ、不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒおよび水３５１６．６８ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスとしてライン２０から分離される。底部からは尿素７２７４７．３０ｋｇ／ｈｒ、アンモニア８０１０．２７ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素３１１２．７５ｋｇ／ｈｒ 、水３３５６７．６２ｋｇ／ｈｒおよびビウレット３５８．９５ｋｇ／ｈｒからなる尿素合成液がライン１３から排出され、０．２５ＭＰａＧに減圧されて低圧分解塔Ｈの頂部に導入され、１２３℃に加熱され、頂部からアンモニア７６４４．３２ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素５１４８．８９ｋｇ／ｈｒ、および水３１９８．３０ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスが分離された。一方、塔底からは、尿素７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ、アンモニア６６３．１５ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素４９２．０２ｋｇ／ｈｒ、水３０２１７．４２ｋｇ／ｈｒおよびビウレット３６７．２５Ｋｇ／ｈｒの尿素水溶液がライン１４を経て取出され、減圧された後、ライン１５を経て気液分離器Ｉにおいて含有されるアンモニアと二酸化炭素が分離されたのち、尿素水溶液はライン１６を経て尿素水溶液貯槽に送られた。
【００４０】
低圧分解塔Ｈからの混合ガスはライン２６を経て低圧凝縮器Ｎに導入され、冷却下に少量の尿素を含む稀炭安水と接触して凝縮される。得られた尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア８６６４．３０ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素６０７５．１０ｋｇ／ｈｒおよび水１１１６９．９９ｋｇ／ｈｒからなる凝縮液はライン２８を経て洗浄塔Ｒの頂部から導入されて塔底部から上昇するガスと接触してその中のアンモニアおよび二酸化炭素を吸収して尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア９０５２．２１ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素６０７８．８５ｋｇ／ｈｒおよび水１１１８４．１５ｋｇ／ｈｒからなる洗浄液が得られ、ライン３１を経て第一凝縮器Ｑに導入される。吸収されない不活性ガスはライン３２を経て排出された。この洗浄液はライン２９からの、アンモニア５９９０．８２ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１６８４．１４ｋｇ／ｈｒ、水１０２３．４８ｋｇ／ｈｒおよび不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスと５１℃において接触して尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１４６４８．４５ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素７７５２．５５ｋｇ／ｈｒおよび水１２１７１．８０ｋｇ／ｈｒからなる凝縮液が得られる。凝縮されない混合ガス（アンモニア３９４．５８Ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１０．４２ｋｇ／ｈｒ、水３５．８３ｋｇ／ｈｒおよび不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒ）はライン３０を経て洗浄塔の底部に導入されて洗浄された。
【００４１】
この凝縮液はライン２１を経て尿素水溶液の凝縮部Ｋの胴側に導入され、ライン２０を経て導入される高圧分解塔からの混合ガスと１１０℃の温度において、尿素水溶液貯槽Ｊからライン１９を経て送られてくる尿素水溶液と間接熱交換をしながら凝縮される。尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１４６３８．０８ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１７１８４．８７ｋｇ／ｈｒおよび水１４１４４．３５ｋｇ／ｈｒからなる凝縮液は、未凝縮の、アンモニア１０５０７．７３ ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素７４０８．８４ｋｇ／ｈｒ、水１５４４．１４ｋｇ／ｈｒおよび不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒからなる混合ガスとともにライン２２を経て第二凝縮器Ｐに導入されて冷却下に１００℃において凝縮されて尿素２４９．１７ｋｇ／ｈｒ、アンモニア１９１５４．９９ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素２２９０９．５９ｋｇ／ｈｒおよび水１４６６５．００ｋｇ／ｈｒからなる凝縮液が得られ、これは、スクラバーＦに供給される途中でポンプのシール用に加えられた、ライン３３からの水５４０Ｋｇ／ｈｒとともにライン６を経てスクラバーＦの頂部に導入された。第二凝縮器において未凝縮の混合ガス（アンモニア５９９０．８２ ｋｇ／ｈｒ、二酸化炭素１６８４．１４ｋｇ／ｈｒ、水１０２３．４８ｋｇ／ｈｒおよび不活性ガス１２０５．００ｋｇ／ｈｒからなる混合ガス）はライン２９から第一凝縮器に送られて凝縮されて前記の組成の凝縮液が得られた。
【００４２】
一方、尿素水溶液加熱器の凝縮器Ｋからの尿素水溶液は、尿素水溶液加熱器の加熱部Ｌに導入され、スチームにより更に加熱されてライン２３を経て濃縮器Ｍに導入されて９５．０ｗｔ％の尿素液が得られた。
【００４３】
実施例２
図２のプロセスにより実施した。このプロセスではライン１１からの混合ガスは直接尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋに導入されるので、高圧分解以後の液及びガス組成は以下の通りとなった。なお、全体の操業条件は実施例１におけると実質的に同じとした。
【００４４】
高圧分解塔Ｇ
ライン２０のガス組成：
アンモニア ８６２３．３３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １３６１１．２５ｋｇ／ｈｒ
水 ３５１０．００ｋｇ／ｈｒ
ライン１３の尿素合成液組成：
尿素 ７２７４７．３０ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ８７４６．３７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ４３７３．４９ｋｇ／ｈｒ
水 ３３４１８．８９ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３５８．９５ｋｇ／ｈｒ
低圧分解塔Ｈ
ライン２６のガス組成：
アンモニア ８３８０．４３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６４０９．６３ｋｇ／ｈｒ
水 ３０４９．５６ｋｇ／ｈｒ
ライン１４の尿素水溶液の組成：
尿素 ７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ６５５．１４ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ４９２．０２ｋｇ／ｈｒ
水 ３０２１７．１３ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３６７．２５ｋｇ／ｈｒ
洗浄塔Ｒ
ライン２８の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ９４００．４１ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ７３３５．８４ｋｇ／ｈｒ
水 １１０２１．２５ｋｇ／ｈｒ
ライン３１の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ９７８８．３２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ７３３９．５９ｋｇ／ｈｒ
水 １１０３５．４１ｋｇ／ｈｒ
ライン３０のガス組成：
アンモニア ３９４．５８ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １０．４２ｋｇ／ｈｒ
水 ３５．８３ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン３２のガス組成：
アンモニア ６．６７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６．６７ｋｇ／ｈｒ
水 ２１．６７ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
第一凝縮器Ｑ
ライン２１の液組成：：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １４９６４．４７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ８８８７．２１ｋｇ／ｈｒ
水 １２０６６．３４ｋｇ／ｈｒ
尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋ
ライン１１のガス組成：：
アンモニア １１３７．９２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １９６９．１７ｋｇ／ｈｒ
水 １５５．４２ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン２２の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １４９５４．８２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １７６１３．４２ｋｇ／ｈｒ
水 １４１２２．３３ｋｇ／ｈｒ
ライン２２のガス組成：
アンモニア ９７７０．８９ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６８５４．２１ｋｇ／ｈｒ
水 １６０９．４３ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
第二凝縮器Ｐ
ライン６の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １９１５４．９９ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ２２９０９．５９ｋｇ／ｈｒ
水 １４６６５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン２９のガス組成：
アンモニア ５５７０．７３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １５５８．０４ｋｇ／ｈｒ
水 １０６６．７６ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
濃縮器Ｍ
ライン１９の尿素水溶液：
尿素 ７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ４６７．３４ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ３４２．７２ｋｇ／ｈｒ
水 ２７１１１．５２ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３６７．２５ｋｇ／ｈｒ
ライン２４の尿素水溶液
尿素 ７１９２２．４５ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ０ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ０ｋｇ／ｈｒ
水 ３８１０．８９ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ４８４．４８Ｋｇ／ｈｒ
【００４５】
実施例３
図３のプロセスにより実施した。このプロセスではライン１１からの混合ガスは直接第二凝縮器Ｐの胴側に導入されるので、高圧分解以後の液及びガス組成は以下の通りとなった。なお、全体の操業条件は実施例１におけると実質的に同じとした。
【００４６】
高圧分解塔Ｇ
ライン２０のガス組成：
アンモニア ８６２３．３３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １３６１１．２５ｋｇ／ｈｒ
水 ３５１０．００ｋｇ／ｈｒ
ライン１３の尿素合成液組成：
尿素 ７２７４７．３０ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ８７４６．３７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ４３７３．４９ｋｇ／ｈｒ
水 ３３４１８．８９ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３５８．９５ｋｇ／
低圧分解塔Ｈ
ライン２６のガス組成：
アンモニア ８３８０．４３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６４０９．６３ｋｇ／ｈｒ
水 ３０４９．５６ｋｇ／ｈｒ
ライン１４の尿素水溶液の組成：
尿素 ７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ６５５．１４ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ４９２．０２ｋｇ／ｈｒ
水 ３０２１７．１３ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３６７．２５ｋｇ／ｈｒ
洗浄塔Ｒ
ライン２８の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ９４００．４１ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ７３３５．８４ｋｇ／ｈｒ
水 １１０２１．２５ｋｇ／ｈｒ
ライン３１の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ９７８８．３２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ７３３９．５９ｋｇ／ｈｒ
水 １１０３５．４１ｋｇ／ｈｒ
ライン３０のガス組成
アンモニア ３９４．５８ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １０．４２ｋｇ／ｈｒ
水 ３５．８３ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン３２のガス組成:
アンモニア ６．６７ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ６．６７ｋｇ／ｈｒ
水 ２１．６７ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
第一凝縮器Ｑ
ライン２１：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １４９６３．８３ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ９１３７．９１ｋｇ／ｈｒ
水 １２１２４．１３ｋｇ／ｈｒ
尿素水溶液加熱器の凝縮部Ｋ
ライン２２の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １４９５５．３１ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １６７６１．２４ｋｇ／ｈｒ
水 １４０９２．９４ｋｇ／ｈｒ
ライン２２のガス組成：
アンモニア ８６３１．８５ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ５９８７．９２ｋｇ／ｈｒ
水 １５４１．１９ｋｇ／ｈｒ
第二凝縮器Ｐ
ライン６の液組成：
尿素 ２４９．１７ｋｇ／ｈｒ
アンモニア １９１５４．９９ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ２２９０９．５９ｋｇ／ｈｒ
水 １４６６５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン１１のガス組成：
アンモニア １１３７．９２ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １９６９．１７ｋｇ／ｈｒ
水 １５５．４２ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
ライン２９のガス組成：
アンモニア ５５７０．０９ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 １８０８．７４ｋｇ／ｈｒ
水 １１２４．５５ｋｇ／ｈｒ
不活性ガス １２０５．００ｋｇ／ｈｒ
濃縮器Ｍ
ライン１９の尿素水溶液：
尿素 ７２２３０．０９ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ４６７．３４ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ３４２．７２ｋｇ／ｈｒ
水 ２７１１１．５２ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ３６７．２５Ｋｇ／ｈｒ
ライン２４の尿素水溶液
尿素 ７１９２２．４５ｋｇ／ｈｒ
アンモニア ０ｋｇ／ｈｒ
二酸化炭素 ０ｋｇ／ｈｒ
水 ３８１０．８９ｋｇ／ｈｒ
ビウレット ４８４．４８Ｋｇ／ｈｒ
【００４７】
【発明の効果】
本発明においては、高圧分解塔からのガスの凝縮を二段階（尿素水溶液加熱器の凝縮部を含めて三段階）で行い、かつスクラバーからのガスをともに凝縮するので、尿素水溶液加熱器の凝縮部の温度を高くすることができて熱回収をより効果的に行うことができ、また、スクラバーからのガス中の酸素により、装置の腐食が防止される。さらに、尿素水溶液加熱器の凝縮部における高圧分解器からのガスの吸収媒体として高圧分解塔の圧力と同等の圧力を有する第一凝縮器の凝縮液を用いることによって、この凝縮液を昇圧することなく尿素水溶液加熱器の凝縮部に吸収媒体としてそのまま供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示すフローシートである。
【図２】本発明の別の実施態様を示すフローシートである。
【図３】本発明のさらに別の実施態様を示すフローシートである。
【符号の説明】
Ａ 尿素合成管
Ｂ ストリッパー
Ｃ コンデンサー
Ｄ 予熱器
Ｅ エジェクター
Ｆ スクラバー
Ｇ 高圧分解塔
Ｈ 低圧分解塔
Ｉ 気液分離器
Ｊ 尿素水溶液貯槽
Ｋ 尿素水溶液加熱器の凝縮部
Ｌ 尿素水溶液加熱器の加熱部
Ｍ 濃縮器
Ｎ 低圧凝縮器
Ｐ 第二凝縮器
Ｑ 第一凝縮器
Ｒ 洗浄塔
３ ダウンパイプ
７ 洗浄液受け
８ ダウンパイプ
１８ ポンプ
Claims (4)
- 少量の防食用酸素を含有する二酸化炭素とアンモニアとを尿素合成圧力および温度において反応させ，得られた尿素合成液を原料二酸化炭素の少なくとも一部と尿素合成圧力に実質的に等しい圧力において接触させて尿素合成液中に含有される未反応アンモニウムカーバメートをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、この混合ガスを凝縮させて尿素合成に循環し、未反応アンモニウムカーバメートの大部分が分離された前記尿素合成液を１−４ＭＰａＧの高圧分解に付して含有される未反応アンモニウムカーバメートの大部分をアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、残留未反応アンモニウムカーバメートを含む尿素合成液を少なくとも一段階の０．１−０．５ＭＰａＧの低圧分解に付し、残留未反応アンモニウムカーバメートの実質的に全てをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離して尿素水溶液とし、前記低圧分解において分離された低圧混合ガスを冷却凝縮して低圧凝縮液とし、前記高圧分解において分離された高圧混合ガスと昇圧された前記低圧凝縮液とを、前記尿素水溶液と間接熱交換させながら接触させ、前記高圧混合ガスを凝縮させて高圧凝縮液とし、その際発生する凝縮熱を前記尿素水溶液の濃縮のための熱源の少なくとも一部として利用し、前記高圧凝縮液を、前記尿素合成液を尿素合成圧力と実質的に等しい圧力下に原料二酸化炭素の少なくとも一部と接触させて得られた前記混合ガスの凝縮工程に導入することによって尿素を合成するに当たって、前記高圧分解からの高圧混合ガスの凝縮工程が洗浄段階、第一冷却凝縮段階、第二冷却凝縮段階および前記尿素水溶液との間接熱交換による凝縮段階からなり、前記間接熱交換による凝縮段階において第一冷却凝縮段階からの凝縮液と前記高圧分解段階からの高圧混合ガスとを接触させて凝縮させ、生成された凝縮液と未凝縮混合ガスとを第二冷却凝縮段階に導入してこの未凝縮混合ガスを冷却下に更に凝縮させ、生成された凝縮液を尿素合成圧力と実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程に導入し、前記第二冷却凝縮段階において未凝縮の混合ガスを第一冷却凝縮段階に導入して冷却凝縮させ、なおも残る未凝縮ガス中のアンモニアおよび二酸化炭素の実質的に全てを前記洗浄段階において前記低圧凝縮液と接触させて凝縮し、前記洗浄段階からの凝縮液を第一冷却凝縮段階に導入し、そして前記洗浄段階において未凝縮の不活性ガスを系外に排出することを特徴とする尿素製造方法。
- 尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記高圧分解段階に導入して未反応アンモニウムカーバメートを分解させる請求項１に記載の尿素製造方法。
- 尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記間接熱交換による凝縮段階に導入してこの混合ガス中のアンモニア、二酸化炭素および水の少なくとも一部を凝縮させる請求項１に記載の尿素製造方法。
- 尿素合成圧力に実質的に等しい圧力下の前記混合ガスの凝縮工程において凝縮されない、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスを前記第二冷却凝縮段階に導入してこの混合ガス中のアンモニア、二酸化炭素および水の少なくとも一部を凝縮させる請求項１に記載の尿素製造方法。
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