JP5923496B2 - 尿素プラント - Google Patents
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Description
商業的な尿素プロセスでは、尿素(NH2CONH2)は、以下の反応
2NH3+CO2→NH2COONH4
NH2COONH4→NH2CONH2+H2O
にしたがって、高温および高圧で、アンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)を反応させることにより製造される。
2NH3+CO2→NH2COONH4
NH2COONH4→NH2CONH2+H2O
にしたがって、高温および高圧で、アンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)を反応させることにより製造される。
この化学反応を使用した商業的プロセスの概要は、例えば、Ullmann Encyclopedia、2005 Wiley-VCH verlag、Weinheim、Germany、chapter Ureaに示されている。全プロセスがNH3およびCO2を供給原料として使用する。通常、両者ともアンモニアプラントに由来するこれらの供給原料は、不純物を含む。不純物は、上記化学反応中では反応しないので、その蓄積を防ぐために尿素プラントからパージする必要がある。
本発明は、合成装置と、合成配管と、CO2およびNH3供給と、パージ流とを備える尿素プラントに関する。このパージ流中、CO2およびNH3供給に存在する不活性ガスの一部または全部、ならびに尿素プラントに供給される任意の他の不活性ガスの一部または全部が尿素プラントから放出される。本発明との関連において、不活性ガスは、尿素の化学的製造に寄与しない任意のガス状成分と定義される。
両供給原料は、通常、アンモニアプラントに由来する。アンモニアプラントは、正味熱発生装置(net heat producer)であり、尿素プラントは正味熱(蒸気)消費装置(net heat (steam) consumer)であり、両プラントの蒸気系を統合するのが通常の慣例であるが、正味の熱が必要とされ、これは一般的に燃料を燃焼して得られる。
Ullmann Encyclopedia、2005 Wiley-VCH verlag、Weinheim、Germany、chapter Urea
燃料の燃焼により生じる温室効果ガスの発生を減らすために、尿素の製造に必要とされる燃料消費を減らすことが本発明の目的である。
この目的は、請求項1の特徴により達成される。
パージラインをユーティリティプラントまたはアンモニアプラントに接続することにより、燃料消費を2%減らすことができ、これは平均尿素/アンモニア複合体に関して、約7×106kg天然ガス/年の節約に一致する。
NH3供給は、典型的には、微量のCH4も含む。メタン(CH4)は、若年死亡率に関連する大気汚染物質である対流圏のオゾン(O3)の地球規模の環境濃度増加に寄与している。メタンおよびオゾンはまた、重要な温室効果ガスでもある。
本発明のさらなる利点は、尿素プラントのメタン排出が減少し、これにより、表面オゾンが減少し、地球気候温暖化が遅くなるということである。
CO2供給は、一般的に空気に由来する追加の酸素流を一般的に備える。酸素は、合成装置および合成配管の過度の腐食を防ぐための作用剤として働く。酸素は尿素の製造に寄与しないので、パージガスと共に排気される。パージガス中の酸素濃度が5〜20モル%の範囲である場合に、過度の腐食が防がれる。
NH3供給およびCO2供給は微量のH2を含んでいるので、パージ流は酸化剤(例えば、空気)を添加する前でさえ非常に燃えやすい。パージガス流のこの燃えやすい特性のために、(例えば、パイプラインを介して)このガスをある距離以上輸送することは危険である。これに対して、可能な最短接続を介して大気中にこのパージガスを排気することが現在までの慣習である。
合成装置および合成配管用の構築材料として、WO9500674に記載するように、高含量のCrおよびNならびに低含量のNiを含む二相フェライト-オーステナイト鋼を使用することにより、腐食を防ぐために合成に酸素を供給することはもはや必要ない、または二酸化炭素供給中に非常に低濃度、例えば0.05体積%未満の酸素しかを必要としない。前記二相フェライト-オーステナイト鋼は、好ましくは、0〜0.05重量%のC、0〜0.8重量%のSi、0.3〜4重量%のMn、28〜35重量%のCr、3〜10重量%のNi、1.0〜4.0重量%のMo、0.2〜0.6重量%のN、0〜1.0重量%のCu、0〜2.0重量%のW、0〜0.010重量%のS、0〜0.2重量%のCeを含有し、残りはFeならびに通常生じる不純物および添加剤であり、フェライト含量が30〜70体積%である二相ステンレス鋼合金である。
前記二相フェライト-オーステナイト鋼を使用することにより、CO2供給中の追加の酸素流の減少が可能になり、過度の腐食が起こる危険性がなく、パージガス中の酸素濃度を0〜1モル%の間に減少させることができる。好ましくは、酸素は、パージガス中に本質的に存在しない。驚くべきことに、ここで、本質的に酸素を含まないパージガス流を、関連する安全性の危険性がなく、(例えば、パイプラインにより)輸送して、燃料ガスとして使用することができる。
本発明の尿素プラントのパージラインは、ユーティリティプラントまたはNH3プラントの燃料ガス投入ラインに接続されている。好ましくは、パージ流は、アンモニアプラントの改質部または蒸気ボイラーの燃料ガス供給に向けられている。
本発明は、この実施形態に限定されることなく、図1に基づいて以降で明らかにされるだろう。
1 尿素プラント
2 NH3プラント
10 CO2供給
11 NH3供給
12 ライン
13 ライン
14 パージライン
2 NH3プラント
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Claims (5)
- CO2供給とNH3供給とを備え、尿素合成プロセスから由来するパージガスを供給するように設計された尿素合成パージラインをさらに備える尿素プラントであって、前記パージラインがユーティリティプラントまたはNH3プラントの燃料ガス投入ラインに接続されており、稼働中のパージガス中の酸素濃度が0〜1モル%の間であることを特徴とする尿素プラント。
- 合成装置と合成配管とを備え、前記合成装置および合成配管用の材料として、0〜0.05重量%のC、0〜0.8重量%のSi、0.3〜4重量%のMn、28〜35重量%のCr、3〜10重量%のNi、1.0〜4.0重量%のMo、0.2〜0.6重量%のN、0〜1.0重量%のCu、0〜2.0重量%のW、0〜0.010重量%のS、0〜0.2重量%のCeを含有し、残りがFeならびに通常生じる不純物および添加剤であり、フェライト含量が30〜70体積%である二相フェライト-オーステナイトが使用される、請求項1に記載の尿素プラント。
- 酸素がパージガス中に存在しないことを特徴とする、請求項1または2に記載の尿素プラント。
- パージ流がアンモニアプラントの改質部に向けられていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の尿素プラント。
- パージ流が蒸気ボイラーの燃料ガス供給に向けられていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の尿素プラント。
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