JPH10503526A - 転化率が高くエネルギー消費が少ない尿素製造プロセス及びそのプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 尿素製造用のプロセスにおいて、実質的に純粋なアンモニアと二酸化炭素とを反応空間（１）で反応させる。この反応空間から排出される反応混合物はストリッピング処理（２）を受けて部分的に精製され、尿素回収部（３，４，７，８）に送られる。尿素回収部（３，４，７，８）では薄いカルバメート溶液が得られ、このカルバメート溶液は、ストリッピング処理（９）を受けて、凝縮された（６）後、蒸気を反応空間（１）に再循環する。このプロセスによれば、エネルギー消費や実施コストが少なく、かつ高い転化率を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称： 転化率が高くエネルギー消費が少ない尿素製造プロセス及びその プラント技術分野 本発明は、概して尿素製造プロセスに関する。 本発明は、特に、以下の工程を含む尿素製造プロセスに関する。 アンモニアと二酸化炭素とを反応空間で反応させて、尿素，カルバメート，遊 離アンモニアを含む水溶液状の反応混合物を得る工程； 前記混合物に対して、水溶液状で、カルバメートの部分分解及び前記遊離アン モニアの部分分離を行い、アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第１のフロ ーと、尿素及び残留カルバメートを含む水溶液状のフローとを得る工程； 前記アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第１のフローの少なくとも一部 を凝縮させて、水溶液状のカルバメートの第１部分を得る工程； 前記カルバメートの第１部分を前記反応空間に再循環する工程； 前記尿素及び残留カルバメートを含む水溶液状のフローを、尿素回収部に供給 する工程； 前記回収部で、前記残留カルバメートを尿素から分離して、水溶液状のカルバ メートの第２部分を得る工程； また、本発明は上記プロセスを実行するためのプラント及び現存の尿素プラン トを現代風に改良（modemizing）して本発明に係るプラントを得るための方法に 関する。 周知のように、尿素製造の分野では、生産能力がより大きくフレキシブルに操 作が行える一方、特にエネルギー面での出費や操作コストがより少ないプラント に対するニーズが高まっている。背景技術 このような目的のために、この分野では、反応空間で本質的に転化反応に基づ く反応を行わせ、連続的に尿素を製造するプロセスが提案されたり実施されたり している。なお、反応空間内にはアンモニア（ＮＨ₃）と二酸化炭素（ＣＯ₂）が 供給され、反応空間から出ていった尿素溶液に含まれる未反応物、特に、水溶液 状のアンモニア，二酸化炭素及びカルバメートが反応空間に再循環される。 このようなプロセスは、図１に示すように、物質が移動する順に（downstream to）、反応空間と、カルバメート分解ユニットと、尿素溶液から再循環させる未 反応物を分離するための尿素回収部とを含む。 このように再循環することによって、アンモニアや二酸化炭素のような再利用 できる（valuable）物質をほぼ完全に回収すれば、反応器に大量の水（Ｈ₂Ｏ） を送り込むことになり、これは二酸化炭素から尿素への全転化率に対して悪影響 を及ぼし、転化率は通常５９％から６３％になる。発明の概要 従って、本発明の基となる技術的な問題は、技術的に簡単に実施でき、出費や 操作コストが少なく、高転化率を達成できる尿素製造プロセスを考案し利用可能 にする（make available）ことである。 本発明によれば、このような問題は、以下の工程をさらに含むことを特徴とす る前述のような方法によって解決することができる。 前記回収部で得られる前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一 部を部分分解処理し、アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第２のフローと 、残留カルバメートを含む水溶液状のフローとを得る工程； 前記アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第２のフローの少なくとも一部 を凝縮させて、水溶液状のカルバメートの第３部分を得る工程； 前記カルバメートの第３部分を前記反応空間に再循環する工程 この発明では、尿素回収部からの水溶液状のカルバメートの少なくとも一部を 都合よく部分分解処理し、未反応のアンモニア及び二酸化炭素を、残留カルバメ ートを含み水分量が多い溶液から分離する。 このようにすると、反応空間に回収される未反応物は水の含有量が非常に少な くなり、これによって、反応空間に供給される水の量を実質的に制限することが でき、転化率が大きくなる。 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部の分解量を大きくす るために、この第２部分の前記少なくとも一部は、反応空間の圧力に実質的に相 当する圧力で部分分解処理を受けることが好ましい。 尿素回収部内の未反応物の凝縮及び分離工程の効率を上げ助長するために、カ ルバメートの第２部分の部分分解処理の結果得られる残留カルバメートを含む水 溶液状のフローを、前記尿素回収部に都合よく供給する。 本発明の別の実施態様によれば、プロセス中に、 尿素，カルバメート，遊離アンモニアを含む水溶液状の反応混合物を分解ユニ ットに供給する工程と、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部を前記分解ユニット に供給する工程と、 を含み、 反応混合物及びカルバメートの第２部分の部分分解は同じ分解ユニットで都合 よく行われて、前記アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第１及び第２のフ ローと、尿素及び残留カルバメートを含む水溶液状のフローとを得る。 この実施態様では、従来のプロセスと比べて関連する装置をさらに取り付ける 必要がないので、尿素製造プロセスの実現が技術的に非常に簡単であり、出費コ ストが少なくてすむ。 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも５０％、好ましくは少な くとも６５％を部分分解処理すると、特に満足な結果が得られた。 本発明の別の見地によれば、前述の技術的問題は、上述の尿素製造プロセスを 実現するために設計されたプラントによって解決することができる。このプラン トは、 尿素合成用反応器と、 前記反応器からの反応混合物に対し、前記反応混合物中に水溶液状で存在する カルバメートの部分分解と遊離アンモニアの部分分離の処理とを行うための第１ ストリッピングユニットと、 前記第１ストリッピングユニットからの蒸気の少なくとも一部を凝縮し、水溶 液状のカルバメートの第１部分を前記反応器に再循環させるための手段と、 反応器で生成した尿素を水溶液状のカルバメートの第２部分から分離するため の、前記第１ストリッピングユニットから送られる尿素及び残留カルバメートを 含む水溶液状のフローの回収部と、 を備えた尿素製造用プラントにおいて、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部を部分分解処理する ための第２ストリッピングユニットと、 前記第２ストリッピングユニットからの蒸気の少なくとも一部を凝縮し、水溶 液状のカルバメートの第３部分を反応器に再循環させるための手段と、 を含むことを特徴とする尿素製造用プラントである。 本発明のさらに別の実施態様による尿素製造用プラントは、 尿素合成用反応器と、 前記第１反応器からの反応混合物に対し、前記反応混合物中に水溶液状で存在 するカルバメートの部分分解と遊離アンモニアの部分分離の処理を受けさせるた めのストリッピングユニットと、 前記ストリッピングユニットからの蒸気の少なくとも一部を凝縮し、水溶液状 のカルバメートの第１部分を前記第１反応器に再循環させるための手段と、 反応器で生成した尿素を水溶液状のカルバメートの第２部分から分離するため の、前記ストリッピングユニットから送られる尿素及び残留カルバメートを含む 水溶液状のフローの回収部と、 を備えた尿素製造用プラントにおいて、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部をストリッピングユ ニットに供給するための手段 を含むことを特徴とする尿素製造用プラントである。 本発明における尿素製造プロセスを実現するためのプラントは、新規なもので あってもよく、生産能力が向上すると同時にエネルギー消費の点で性能が向上す るように、現存のプラントを改良したものであってもよい。 従って、別の見地によれば、本発明は尿素製造プラントを現代風に改良するた めの方法を利用可能にし、この方法は、 尿素合成用反応器と、 前記反応器からの反応混合物に対し、前記反応混合物中に水溶液状で存在する カルバメートの部分分解と遊離アンモニアの部分分離の処理とを行うための第１ ストリッピングユニットと、 前記第１ストリッピングユニットからの蒸気の少なくとも一部を凝縮し、水溶 液状のカルバメートの第１部分を前記反応器に再循環させるための手段と、 反応器で生成した尿素を水溶液状のカルバメートの第２部分から分離するため の、前記第１ストリッピングユニットから送られる尿素及び残留カルバメートを 含む水溶液状のフローの回収部と、 を備えた尿素製造用プラントを現代風に改良する方法において、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部を部分分解処理する ための第２ストリッピングユニットを設ける工程と、 前記第２ストリッピングユニットからの蒸気の少なくとも一部を凝縮し、水溶 液状のカルバメートの第３部分を前記反応器に再循環させるための手段を設ける 工程と、 を含むことを特徴とする方法である。 別の実施態様においては、本発明に係る現代風に改良する方法は、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部を部分分解処理する ための第２ストリッピングユニットを設ける工程と、 前記第２ストリッピングユニットからの蒸気を、前記第１ストリッピングユニ ットからの蒸気を凝縮するための手段に供給するための手段を設ける工程と、 を含む。 さらに別の実施態様においては、本発明に係る現代風に改良する方法は、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部をストリッピングユ ニットに供給するための手段を設ける工程 を含む。 本発明のさらなる特徴や利点は、添付の図面とともに実施例（これらに限定さ れない）を説明することによって示される、いくつかの好ましい実施形態の詳細 な説明に記載されている。図面の簡単な説明 図１は、従来の尿素製造プロセスのブロック図。 図２は、本発明による尿素製造プロセスの第１実施形態のブロック図。 図３は、本発明による尿素製造プロセスの第２実施形態のブロック図。好ましい実施形態の詳細な説明 図１は、従来の尿素製造プロセスにおける工程を示すブロック図である。 ブロック１は、それそれ実質的に純粋なアンモニア及び二酸化炭素を含むガス のフロー２１及び２２が供給される尿素合成用の高圧反応空間を表す。 反応空間における典型的な作業条件は、 ・供給時のＮＨ₃／ＣＯ₂のモル比： ２．９から３．４ ・供給時のＨ₂Ｏ／ＣＯ₂のモル比： ０．４から０．７ ・ＣＯ₂から尿素への転化率： ５９％から６３％ ・圧力： １５０ ｂａｒ ａ ・温度： １８５℃から１９０℃ ブロック２，５，６は、それぞれ、高圧分解ユニット，尿素造粒部，高圧凝縮 ユニットを表す。 高圧分解ユニット２及び高圧凝縮ユニット６は、通常、反応空間１と同じ圧力 条件で操作が行われる。 尿素回収部は、通常、ブロック３，４，７，８で示される部分である。特に、 ブロック３と４は、ストリッピングあるいは蒸留ユニットを示しており、ブロッ ク７と８は凝縮ユニットを示している。 また、ブロック４は尿素仕上げユニットを示しており、ここでは尿素を９９． ７％まで含む溶液が得られる。 ブロック８は、尿素製造プロセスにおいて排出される水を浄化するための廃水 処理ユニットである。 典型的には、ブロック３と７とでは中程度の圧力（約１８ｂａｒ）で、ブロッ ク４と８とでは低圧（約４ｂａｒ）で、操作が行われる。 経路２３は、反応空間１から送られ、尿素と未反応物、特に、カルバメート及 び遊離アンモニアを水溶液状で含む反応混合物の液体のフローを示している。 経路２３を通る液体のフローはブロック２に供給され、ここでカルバメートの 部分分解処理及び遊離アンモニアの部分分離が行われる。 ブロック２で示される分解ユニットは、通常、経路２２から送られてくるスト リッピング剤としての二酸化炭素のフロー３０により操作を行うストリッパー装 置を備えている。 ブロック２の出口には経路２４及び２５が示されており、これらは、それぞれ 、アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状のガスのフローと、尿素及び残留カル バメートを含む水溶液状の液体のフローとを表す。 経路２４を通るフローは、ブロック６で示される凝縮ユニットを通過し、ここ では、気相状のアンモニアと二酸化炭素とが凝縮されて、水溶液状のカルバメー トのフローが得られる。このフローは反応空間１に再循環される。 経路２５で示される尿素及び残留カルバメートを含む水溶液状のフローは、ブ ロック３及び４で示される尿素回収部の蒸留ユニットを通過する。ここでは、残 留カルバメートが分解され、尿素溶液から分離される。 一般に、経路２５を通る液体のフローに含まれる尿素の量は、ブロック３を通 過した後は７０％〜７２％であり、ブロック４を通過した後は約９９％である。 経路２６及び２７は、それぞれブロック３及び４で得られるアンモニア及び二 酸化炭素を含む気相状のガスのフローを表す。 経路２７を通るフローはブロック８で示される凝縮ユニットを通過し、ここで は、気相状のアンモニアと二酸化炭素とが凝縮されて水溶液状のカルバメートの フローが得られ、凝縮ユニット７に送られて経路２６を通るガスのフローの凝縮 を促進する。 同様に、経路２６を通るフローはブロック７で示される凝縮ユニットを通過し 、ここでは、気相状のアンモニアと二酸化炭素とが凝縮されて水溶液状のカルバ メートのフローが得られ、凝縮ユニット６に送られて経路２４を通るガスのフロ ーの凝縮を促進する。 ブロック８の凝縮ユニットで得られる水溶液中に含まれる水の一部は、さらに 処理され、同じブロック８で示される処理ユニット内の微量のアンモニア及び尿 素のほとんどすべてが取り除かれる。 最後に、ブロック４から送られてくる尿素溶液のフロー２５は、ブロック５で 示される尿素造粒部を通過し、ここで最終生成物に転化され、経路２９を通って 尿素製造プロセスから排出される。 従来法の別の態様では、ブロック７は、アンモニア分離カラムも表し、実質的 に純粋な液体アンモニアを得る。反応空間１には、経路２１に加えて、図１の経 路３１からもアンモニアが送られる。 図１に示すように、従来の尿素製造プロセスでは、尿素から分離された水溶液 を含むすべてのカルバメートは、凝縮や未反応物の搬送に用いられた大量の水と ともに反応空間１に再循環される。 図２及び３に、それぞれ、本発明の尿素製造プロセスの第１実施形態および第 ２実施形態のブロック図を示す。 これらの図において、図１に示したものと構造的及び機能的に同等であるブロ ックは同じ番号で示しており、これらについては記載しない。 図２において、ブロック９は、反応空間１と同じ圧力条件で操作が行われる高 圧分解ユニットを表す。 水溶液状のカルバメートを含み、水の含有量が多い液体のフロー２６は、ブロ ック９に供給され、ここで、都合よくカルバメートの部分分解処理が行われる。 ブロック９の出口には経路３２及び３３が示されており、これらは、それぞれ アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状のガスのフローと、尿素及び残留カルバ メートを含む水溶液状の液体のフローとを表す。 経路３２を通るガスのフローは、アンモニア及び二酸化炭素の量が非常に多く 、水の量が少く（ほんの数パーセント）、ブロック６で示される凝縮ユニットを 通過する。ここでは、アンモニア及び二酸化炭素が凝縮されて、水溶液状のカル バメートのフローが得られ、経路２４を通って反応空間１に再循環される。 図２の実施例では、回収部で尿素と分離されたすべての水溶液状のカルバメー トがブロック９で分解処理される。しかしながら、尿素回収部を経由したカルバ メートの一部だけをブロック９に供給しても満足な結果が得られる。このとき、 カルバメートの少なくとも５０％をブロック９に送ることが好ましい。 本発明のプロセスによれば、アンモニアと二酸化炭素との反応が反応空間１で 行われ、尿素，カルバメート，遊離アンモニアを含む水溶液状の反応混合物が得 られる。この反応混合物は、分解ユニット２において、水溶液状でカルバメート の部分分解処理及び遊離アンモニアの部分分離が行われる。そして、アンモニア 及び二酸化炭素を含む気相状の第１のフロー２４と、尿素及び残留カルバメート を含む水溶液状のフロー２５とが、分解ユニット２から送り出される。次に、フ ロー２４はブロック６で少なくとも一部が凝縮され、水溶液状のカルバメートの 第１部分が得られる。このカルバメートの第１部分は反応空間１に再循環される 。一方、フロー２５は尿素回収部（ブロック３，４，７，８）に供給され、ここ で、経路２６を通過する水溶液状のカルバメートの第２部分から尿素が分離され る。 好ましくは、本発明の他の製造プロセスにおいて、フロー２６の少なくとも一 部がさらにブロック９において部分分解処理を受け、アンモニア及び二酸化炭素 を含む気相状の第２のフロー３２と、残留カルバメートを含む水溶液状のフロー ３３とが得られる。さらに、フロー３２は、ブロック６で少なくとも一部が凝縮 されて水溶液状のカルバメートの第３部分が得られ、経路２４を通って反応空間 に再循環される。 このような方法で操作を行うことにより、水の量が非常に少ない高濃度のカル バメート溶液が反応空間に再循環されるので、反応空間での転化率が大きくなる 。 本発明の尿素製造プロセスによれば、二酸化炭素から尿素への転化率を約７０ ％から７５％にすることができる。これは、従来法で得られる値よりもかなり大 きい。 さらに、このように転化率が高く、実質的に水が反応空間１に再循環されない ことにより、尿素溶液から分離される物質の流量が少なくなり、これによって分 解ユニット２と回収部の蒸留ユニット３及び４の性能が向上する。 図２の実施例において、経路３３を通る液体のフローは、水の量が非常に多く 、凝縮や蒸留ユニット３及び４に供給される未反応物の回収を促進するために、 都合よく尿素回収部に再循環される。 経路３３を通るフローは、ブロック１０で示される蒸留ユニットを通過するこ とが好ましい。ここでは、水を非常に多く含む溶液を得るために残留カルバメー トがさらに分解され、ブロック８に供給される。 ブロック１０からは、経路３４を通って、残留アンモニア及び二酸化炭素を含 む水分の少ない蒸気が排出され、回収部のブロック７で示される凝縮ユニットに 供給される。 このように、水を処理する循環回路を独立させると、反応空間１に再循環され ることなく、アンモニア及び二酸化炭素の蒸気の凝縮がユニット７及び８におい て都合よく促進され、アンモニアと二酸化炭素との反応は悪影響を受けない。 図３に示した本発明に係るプロセスの別の実施形態では、尿素回収部すなわち 凝縮ユニット７から経路２６を通って送られてくるフローは、従来のプロセスの ようにブロック６を介して反応空間１に直接再循環されるのではなく、ブロック ２で示される分解ユニットに都合よく供給される。ここでは気相状のアンモニア 及び二酸化炭素のフローが得られ、これらはブロック６で凝縮された後、経路２ ４を通って反応空間１に再循環される。 このようにすると、水溶液状のカルバメートの第２部分（経路２６を通るフロ ー）の部分分解処理が、反応混合物（経路２３を通るフロー）と同じ分解ユニッ トで行われる。これにより、従来のように関連の取り付け器具を別途使用する必 要のない本発明のプロセスを実現することができる。 分解ユニット２でのストリッピング剤として、反応空間に供給されるアンモニ ア流の一部を使用することもできる。また、ブロック２では自己ストリッピング （self-stripping）モードで操作を行うこともでき、このとき、蒸発したアンモ ニアがカルバメートの分解を促進する。 さらに、尿素回収部は、低圧ユニット４及び８のみを含むものであってもよい 。この場合、分解ユニット２から送られてくる尿素及び残留カルバメートを含む 水溶液状のフローは、最終的に尿素溶液を未反応物から分離するために、直接 ブロック４に供給される。 次に、本発明のプロセスを実行するために特別に設計された尿素製造用のプラ ントについて説明する。 尿素製造用プラントは、ブロック１で示される尿素合成反応器と、それぞれブ ロック２及び９で示される第１及び第２ストリッピングユニットと、ブロック３ ，４，７，８で示される尿素回収部と、第１及び第２ストリッピングユニットか らの蒸気を凝縮するための手段と、この蒸気を反応器に再循環させるための手段 とを含むことが有利である。 図２の実施形態について、第２ストリッピングユニット９からの蒸気を凝縮す るための手段は、第１ストリッピングユニット２からの蒸気を凝縮するための手 段を含むことが好ましく、ブロック６で示される。 また、ブロック１０で示される蒸留ユニットは、第２ストリッピングユニット と回収ブロックとの間に配置される。 図３の実施形態について、尿素製造用プラントは、回収部とストリッピングユ ニット２との間に経路２６で示される供給手段を含む。この場合、ストリッピン グユニット９及び蒸留ユニット１０は必要ない。 本発明に係る尿素製造プロセス実施するために設計されたプラントは、全く新 規なものであってもよく、図１のブロック図で示したプロセスを実施するための プラントのような現存のプラントを現代風に改良することによって得られるプラ ントであってもよい。 第１の実施形態によれば、このような現代風の改良は以下のような工程により 行われる。 回収部（経路２６）からの水溶液状のカルバメートの少なくとも一部を部分分 解処理するための第２ストリッピングユニット（ブロック９）を設ける工程 前記第２ストリッピングユニットからの蒸気の少なくとも一部を凝縮し、この ようにして得られる高濃度のカルバメート溶液を反応器（ブロック１）に再循環 させるための手段を設ける工程 本発明の別の実施形態によれば、現代風に改良する方法は次の工程を含むこと が好ましい。 第２ストリッピングユニット（ブロック９）からの蒸気を、ブロック６で示さ れる、第１ストリッピングユニット２からの蒸気を凝縮するための手段に直接供 給するための手段を設ける工程 現存のプラントを現代風に改良する方法は、次の工程をさらに含むことが有利 である。 第２ストリッピングユニット（ブロック９）からの水溶液状の残留カルバメー トを含むフローを、尿素回収部に供給する（経路３３）手段を設ける工程 本発 明の特別で有利な実施形態においては、現代風に改良する方法は次の工程を含む 。 尿素回収部から送られてくるカルバメート溶液の少なくとも一部を、ブロック ２で示されるストリッピングユニットに供給する（経路２６）手段を設ける工程 本発明に係る現代風に改良する方法により、現存の尿素合成用反応器の転化率 が著しく向上するだけでなく、その生産能力も向上する。 実際は、ごく少量の水が反応器１に再循環されるので、反応器自体や分解ユニ ット２，回収部の蒸留ユニット３及び４の生産能力に負担をかけずに、大きな流 量のアンモニアと二酸化炭素が反応器１に供給される場合がある。 次の実施例では、本発明によるプロセスを実施するプラントあるいは本発明の 方法によって現代風に改良されたプラントを用いて得られる転化率の例（これら の例は例示のみでこれらに限定されない）を、従来のプロセスを実施するプラン トの場合と比較している。 実施例１ 図１で示した従来法によるプロセスに従って操作する現存のプラントを、図２ で示したプロセスに従って操作するために現代風に改良する。 現存のプラントは、いわゆるアンモニア自己ストリッピングプロセスに基づい ており、ここでは、アンモニアあるいは二酸化炭素ストリッピング剤は、ブロッ ク２で示される分解ユニットに供給されない。従って、この場合には経路３０が ない。 プラントを現代風に改良する前の尿素合成反応器の操作条件は、以下の通りで ある。 ・供給時のＮＨ₃／ＣＯ₂のモル比： ３．２ ・供給時のＨ₂Ｏ／ＣＯ₂のモル比： ０．６ ・ＣＯ₂から尿素への転化率： ６１％ ・圧力： 約１５０ ｂａｒ ａ ・温度： １９０℃ ・生産能力： １８００ ＭＴＤ 尿素 尿素回収部から送られてくるカルバメート溶液の７７％が供給された第２スト リッピングユニット９を設け、図２に示すように、凝縮ユニット６を介して、前 記第２ストリッピングユニットからの蒸気を反応器１に供給することにより、現 存のプラントを現代風に改良した後の、反応器の新しい操作条件は以下の通りで ある。 ・供給時のＮＨ₃／ＣＯ₂のモル比： ３．２ ・供給時のＨ₂Ｏ／ＣＯ₂のモル比： ０．１９ ・ＣＯ₂から尿素への転化率： ７０％ ・圧力： 約１５０ ｂａｒ ａ ・温度： １９０℃ ・生産能力： ２５００ ＭＴＤ 尿素 本発明によれば、転化率を９％向上させることができ、生産能力を７００ Ｍ ＴＤ 尿素、すなわち元々の生産能力よりも３９％向上させることができる。 このように転化率が向上し、反応器に再循環される水の量がより少なくなるの で、少ないコストで、現存のプラントに少しの改良を加えただけで生産能力を向 上させることができる。さらに、このように転化率が大きくなるので、現代風に 改良したプラントのエネルギー消費が少なくなる。 実施例２ 図１で示した従来法によるプロセスに従って操作する現存のプラントを、図２ で示したプロセスに従って操作するために現代風に改良する。 現存のプラントは、二酸化炭素ストリッピングプロセスに基づいており、ここ では、ストリッピング剤としての二酸化炭素流をブロック２で示される分解ユニ ットに供給する（経路３０）。この場合、ブロック７に含まれるアンモニア分離 ユニット及び経路３１はない。また、ユニット３及び７もなく、尿素回収部は低 圧ユニット４及び８しか含まない。 プラントを現代風に改良する前の尿素合成反応器の操作条件は、以下の通りで ある。 ・供給時のＮＨ₃／ＣＯ₂のモル比： ３．０ ・供給時のＨ₂Ｏ／ＣＯ₂のモル比： ０．５ ・ＣＯ₂から尿素への転化率： 約６０％ ・圧力： 約１４５ ｂａｒ ａ ・温度： １８５℃ ・生産能力： １９００ ＭＴＤ 尿素 尿素回収部から送られてくるカルバメート溶液の７０％が供給された第２スト リッピングユニット９を設け、図２に示すように、前記第２ストリッピングユニ ットからの蒸気を凝縮ユニット６を介して反応器１に供給することにより、現存 のプラントを現代風に改良した後の、反応器の新しい操作条件は以下の通りであ る。 ・供給時のＮＨ₃／ＣＯ₂のモル比： ３．０ ・供給時のＨ₂Ｏ／ＣＯ₂のモル比： ０．２５ ・ＣＯ₂から尿素への転化率： ６６％ ・圧力： 約１５０ ｂａｒ ａ ・温度： １９０℃ ・生産能力： ２５００ ＭＴＤ 尿素 本発明によれば、転化率を６％向上させることができ、生産能力を６００ Ｍ ＴＤ 尿素、すなわち元々の生産能力よりも３２％向上させることができる。 この場合でも、少ないコストで現存のプラントに少しの改良を加えただけで、 生産能力や転化率を向上させることができる。 実施例３ この実施例では、図２で示した本発明のプロセスを実施する新規なプラントで 操作する反応器での転化率を調べた。 上述の実施例２のように、プラントは二酸化炭素ストリッピングプロセスに基 づいており、ここでは、反応器１に供給されるすべての二酸化炭素は、まずスト リッピング剤として経路３０を通ってブロック２で示される分解ユニットに供給 される。この場合、経路２２，ブロック７に含まれるアンモニア分離ユニット及 び経路３１はない。尿素回収部は、中程度の圧力ユニット及び低圧ユニット３， ４，７，８を含む。 本発明による尿素製造用プラントでの反応器の操作条件は、以下の通りである 。 ・供給時のＮＨ₃／ＣＯ₂のモル比： ３．２ ・供給時のＨ₂Ｏ／ＣＯ₂のモル比： ０．１ ・圧力： 約１５０ ｂａｒ ａ ・温度： １９０℃ ・生産能力： ４００ ＭＴＤ 尿素 本発明の反応器を用いた場合のＣＯ₂から尿素への転化率は非常に高く、７２ ％である。さらに、反応器に再循環されるカルバメート溶液中の水分の量は非常 に少ない。 分解ユニットに送られ、さらに回収部に送られる水の量や反応混合物中に含ま れる未反応物の量が少ないため、従来のプラントに比べてプロセスに必要な器具 の取り付け義務が少なくなり、その結果、エネルギー消費やコストも少なくなる 。 なお、上記実施例で示した結果は、周知の計算方法によって得たものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ， ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． アンモニアと二酸化炭素とを反応空間で反応させて、尿素，カルバメ ート，遊離アンモニアを含む水溶液状の反応混合物を得る工程と、 前記混合物に対して、水溶液状で、カルバメートの部分分解及び前記遊離アン モニアの部分分離を行い、アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第１のフロ ーと、尿素及び残留カルバメートを含む水溶液状のフローを得る工程と、 前記アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第１のフローの少なくとも一部 を凝縮させて、水溶液状のカルバメートの第１部分を得る工程と、 前記カルバメートの第１部分を前記反応空間に再循環する工程と、 前記尿素及び残留カルバメートを含む水溶液状のフローを、尿素回収部に供給 する工程と、 前記回収部で、前記残留カルバメートを尿素から分離して、水溶液状のカルバ メートの第２部分を得る工程と、 を含む尿素製造プロセスにおいて、 前記回収部で得られる前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一 部を部分分解処理して、アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第２のフロー と、残留カルバメートを含む水溶液状のフローとを得る工程と、 前記アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第２のフローの少なくとも一部 を凝縮して、水溶液状のカルバメートの第３部分を得る工程と、 前記カルバメートの第３部分を前記反応空間に再循環する工程と、 をさらに含むことを特徴とする尿素製造プロセス。 ２． 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部の部分分解 処理は、反応空間内の圧力に実質的に相当する圧力で行われることを特徴とする 、請求項１に記載のプロセス。 ３． 次の工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス 。 カルバメートの第２部分の部分分解によって得られる残留カルバメートを含む 水溶液状のフローを前記尿素回収部に供給する工程 ４． 尿素，カルバメート，遊離アンモニアを含む水溶液状の反応混合物を 分解ユニットに供給する工程と、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部を前記分解ユニット に供給する工程と、 を含み、 反応混合物及びカルバメートの第２部分の部分分解を同じ分解ユニットで行い 、前記アンモニア及び二酸化炭素を含む気相状の第１及び第２のフローと、尿素 及び残留カルバメートを含む水溶液状のフローとを得ることを特徴とする、請求 項１に記載のプロセス。 ５． 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも５０％が部分分 解処理されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。 ６． 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも６５％が部分分 解処理されることを特徴とする、請求項５に記載のプロセス。 ７． 尿素合成用反応器（１）と、 前記反応器（１）からの反応混合物に対し、前記反応混合物中に水溶液状で存 在するカルバメートの部分分解と遊離アンモニアの部分分離の処理とを行うため の第１ストリッピングユニット（２）と、 前記第１ストリッピングユニット（２）からの蒸気の少なくとも一部を凝縮し 、水溶液状のカルバメートの第１部分を前記反応器に再循環させる（２４）ため の手段（６）と、 反応器（１）で生成した尿素を水溶液状のカルバメートの第２部分から分離す るための、前記第１ストリッピングユニット（２）から送られる尿素及び残留カ ルバメートを含む水溶液状のフローの回収部（３，４，７，８）と、 を備えた尿素製造用プラントにおいて、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部を部分分解処理する ための第２ストリッピングユニット（９）と、 前記第２ストリッピングユニット（９）からの蒸気の少なくとも一部を凝縮し 、水溶液状のカルバメートの第３部分を前記反応器（１）に再循環するための手 段と、 を含むことを特徴とする尿素製造用プラント。 ８． 前記第２ストリッピングユニット（９）からの蒸気を凝縮するための 前記手段は、前記第１ストリッピングユニット（２）からの蒸気を凝縮するため の前記手段（６）を含むことを特徴とする、請求項７に記載のプラント。 ９． 前記第２ストリッピングユニット（９）からの、水溶液状の残留カル バメートを含むフローを前記回収部（３，４，７，８）に供給するための手段（ ３３） をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のプラント。 １０． 尿素合成用反応器（１）と、 前記反応器（１）からの反応混合物に対し、前記反応混合物中に水溶液状で存 在するカルバメートの部分分解と遊離アンモニアの部分分離の処理とを行うため の第１ストリッピングユニット（２）と、 前記第１ストリッピングユニット（２）からの蒸気の少なくとも一部を凝縮し 、水溶液状のカルバメートの第１部分を前記反応器に再循環させるための手段（ ６）と、 反応器（１）で生成した尿素を水溶液状のカルバメートの第２部分から分離す るための、前記ストリッピングユニット（２）から送られる尿素及び残留カルバ メートを含む水溶液状のフローの回収部（３，４，７，８）と、 を備えた尿素製造用プラントにおいて、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部をストリッピングユ ニット（２）に供給する（２６）ための手段 を含むことを特徴とする尿素製造用プラント。 １１． 尿素合成用反応器（１）と、 前記反応器（１）からの反応混合物に対し、前記反応混合物中に水溶液状で存 在するカルバメートの部分分解と遊離アンモニアの部分分離の処理とを行うため の第１ストリッピングユニット（２）と、 前記第１ストリッピングユニット（２）からの蒸気の少なくとも一部を凝縮し 、水溶液状のカルバメートの第１部分を前記反応器に再循環させるための手段（ ６）と、 反応器（１）で生成した尿素を水溶液状のカルバメートの第２部分から分離す るための、前記第１ストリッピングユニット（２）から送られる尿素及び残留カ ルバメートを含む水溶液状のフローの回収部（３，４，７，８）と、 を備えた尿素製造用プラントを現代風に改良する方法において、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部を部分分解処理する ための第２ストリッピングユニット（９）を設ける工程と、 前記第２ストリッピングユニット（９）からの蒸気の少なくとも一部を凝縮し 、水溶液状のカルバメートの第３部分を反応器（１）に再循環させるための手段 を設ける工程と、 を含むことを特徴とする尿素製造用プラントを現代風に改良する方法。 １２． 尿素合成用反応器（１）と、 前記反応器（１）からの反応混合物に対し、前記反応混合物中に水溶液状で存 在するカルバメートの部分分解と遊離アンモニアの部分分離の処理とを行うため の第１ストリッピングユニット（２）と、 前記第１ストリッピングユニット（２）からの蒸気の少なくとも一部を凝縮し 、水溶液状のカルバメートの第１部分を前記反応器に再循環させるための手段（ ６）と、 反応器（１）で生成した尿素を水溶液状のカルバメートの第２部分から分離す るための、前記第１ストリッピングユニット（２）から送られる尿素及び残留カ ルバメートを含む水溶液状のフローの回収部（３，４，７，８）と、 を備えた尿素製造用プラントを現代風に改良する方法において、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部を部分分解処理する ための第２ストリッピングユニット（９）を設ける工程と、 前記第２ストリッピングユニット（９）からの蒸気を、前記第１ストリッピン グユニット（２）からの蒸気を凝縮する（６）ための手段に供給する（３２）た めの手段を設ける工程と、 を含むことを特徴とする尿素製造用プラントを現代風に改良する方法。 １３． 前記第２ストリッピングユニット（９）からの残留水溶液状のカル バメートを含むフローを、前記回収部（３，４，７，８）に供給する（３３）た めの設ける工程 をさらに含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の方法。 １４． 尿素合成用反応器（１）と、 前記反応器（１）からの反応混合物に対し、前記反応混合物中に水溶液状で存 在するカルバメートの部分分解と遊離アンモニアの部分分離の処理とを行うため の第１ストリッピングユニット（２）と、 前記ストリッピングユニット（２）からの蒸気の少なくとも一部を凝縮し、水 溶液状のカルバメートの第１部分を前記反応器に再循環させるための手段（６） と、 反応器（１）で生成した尿素を水溶液状のカルバメートの第２部分から分離す るための、前記ストリッピングユニット（２）から送られる尿素及び残留カルバ メートを含む水溶液状のフローの回収部（３，４，７，８）と、 を備えた尿素製造用プラントを現代風に改良する方法において、 前記水溶液状のカルバメートの第２部分の少なくとも一部をストリッピングユ ニット（２）に供給する（２６）ための手段を設ける工程 を含むことを特徴とする尿素製造用プラントを現代風に改良する方法。