JPS58501373A

JPS58501373A - 尿素の製造方法

Info

Publication number: JPS58501373A
Application number: JP57502598A
Authority: JP
Inventors: フアン・ナサウ・ペトルス・ヨハネス・マリー; ビエルマンズ・アンドレアス・ヨハネス; ヨンケルス・キース; デ・コーケル・マリオ・フスターフ・ロジエール・テイリイ
Original assignee: ユニ−　バン　クンストメストフアブリ−ケン　ビ−．ベ−．
Priority date: 1981-09-01
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1983-08-18
Also published as: WO1983000862A1; EP0086805B1; NO831531L; KR840001131A; IT8249047A0; ES8306103A1; OA07202A; EP0086805A1; ZA825788B; DD203715A5; IT1149071B; GB2107705A; DE3271938D1; BR8207839A; PL238092A1; GR76908B; EG15838A; US4540813A; NL8104040A; ES515377A0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】尿素合成反応によって発生する正味の熱をより効率的に、そしてよシ効果的に利用できる高温高圧でアンモニア及び二酸化炭素から尿素を製造する方法に関する。

現実に広く利用されている尿素の製造方法のひとつはＥｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｎｅｗｓ　Ｕｒｅａ　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ、１９６９年１月１７日、第１７−２０頁に記載されている。そこに開示されている方法では、高温高圧に維持した反応域で尿素合成溶液を形成した後、この浴液を加熱及び二酸化炭素ストリッピングガスとの向流接触によシ合威圧力でストリッピング処理して、該溶液に含まれているアンモニウムカルバメートの大部分を分解する。ストリッピングガス及び少量の水蒸気と共にアンモニア及び二酸化炭素を含有する生成したガス混合物を残存尿素製品流れから分離し、そして凝縮域に導入し、ここで凝縮させてアンモニウムカルバメート水浴液を形成する。このアンモニウムカルバメート水溶液、そして残留未幾縮ガスは反応域にリサイクルして尿素に転化する。反応域に戻したこのガス混化物が縦組すると、アンモニウムカルバメートの尿素への転化に必要な熱が得られるので、外部から反応域に熱を供給する必要はない。

ストリッピング処理に必要な熱はストリッピングが起きる垂直な管状熱変換器の外側で侠縮する制圧蒸気によって得られる。上記文献によれば、尿素１トンにつき約２５バールの圧力でほぼ１．０００−の蒸気が必要である。

実際には、高圧蒸気（２５バール）の消費量は尿素１トンにつき約８５０輪に抑えられている。また、ストリッピング処理において使用される熱は生成したガス混合物の＃縮によって一部回収できる。ところが、この凝縮は比較的低い圧力レベルで行う結果、わずか６〜５パ一ル程度の蒸気が得られるのに過ぎず、相対的にいえばこの蒸気は系内、系外のいずれにおいてもほとんど使用できないものである。このため、そして特に不断に高騰しているエネルギー費を考えるならば、高圧蒸気の消費量をできるだけ抑制することが非常に望ましく、また局部的な条件や必要に応じて、余剰低圧蒸気の生成を避けるかあるいは大幅に減らすことも同様に望ましいことである。

アンモニア及び二酸化炭素からアンモニウムカルバメートが生成するさいに放出される熱を使用して、ストリッピング処理に必要な熱の少なくとも一部を満たすために既に各種の提案が示されている。しかし、種々な理由からいずれの提案も現実的でない。例えば、イギリス特許第１，１４７，７３４号明細書には、アンモニウムカルバメートと尿素の合成を２つの連続的な反応域で行う方法が記載されている。新たに供給するアンモニア、そして新たに供給する二酸化炭素の少なくとも一部を第１反応域に送シ、この第１反応域におけるアンモニウムカルバメートの生成によって放出される熱を次に内蔵された熱交換要素を介して第１反応域の圧力に等しいか、これより低い圧力で第２反応域に形成された尿素合成溶液に伝達される。この結果、未反応アンモニウムカルノぐメートが分解する。得られた分解物は不活性ガスでストリッピングすることによって残存尿素溶液から回収する。

この公知方法を実施する場合、ス１−ＩＪツビング域においてアンモニウムカルバメートを分解するのに十分な熱を得るためには、新たに供給するアンモニア及び二酸化炭素を予め高温、例えば第１反応器に維持されている合成温度に加熱しなければならない。この反応体の予熱によシかなりの量の高圧蒸気が消費される。ところが、尿素合成において得られる余剰熱のうちごくわずかな部分しか、第２反応域の冷却システムを介して約５バールの蒸気として回収できるに過ぎない。この余剰熱の大部分は第２反応域の圧力で操作される吸収カラム−このカラムでは不活性ストリッピングガスからアンモニアと二酸化炭素が分離される−において比較的低い温度で回収される。得られる蒸気は圧力が低くて約２バール程度なので、系内ではほとんど使用できない。

米国特許第３，９５７，８６８号明細書に記載されている別な方法では、尿素合成反応は管の上部が熱交換器の・Ｕ胴側スペースに回目している垂直な盲状熱交換器の胴側で実施する。管胴側反応域に生成した尿素合成溶液は管内部を流下して、アンモニウムカルバメートが雪壁を通じて伝熱される反応熱によって分解し、そして放出されるアンモニア及び二酸化炭素が浴液からストリッピングによって回収される。

アンモニウムカルバメートを最大限まで分解するためには、可能な限り高い温度レベルで反応熱を利用すると共に、ストリッピングすべき溶液への伝熱を確実に最適化することが必要である。これを達成するため上記明細書で提案されている方法は２１０〜２４５℃の温度、２５０〜６００気圧の圧力で尿素合成及びストリッピングを行い、反応域内の液相におけるＮ１−１３／Ｃｏ２モル比を比較的高く維持し、そして反応域アンモニウムカルバメートに供給されるガス状アンモニア及び二酸化炭素の一部のみを凝縮することによって再循環に利用できるガス混合物の余剰分と共に、ストリッピング域から回収されたガス混合物の一部を反応域底部に再循環させることからなる。従って、得られる尿素の量が反応域に供給されるアンモニア及び二酸化炭素の童に対して少量になる。

この方法では高温が適用されるので、使用される構成材料は高い規準の耐食性を満足しなければならない。さらに、高圧を適用していると共に、反応器／ストリッパーの組合ぞが特殊な設計になっているため、設備投資額が比較的商い。これらファクターを綜合するならば、この方法を現実に適用した場合、一般的に利用されている前記Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｎｅｗｓ　Ｕｒｅａ　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔに記載されている方法よシも経済的であるとは考えられない。

本発明の目的は未転化アンモニウムカルバメートの分解に必要な高圧蒸気量を実質的に減らすことができ、しかも前記公知方法の欠点のない尿素の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、比較的多量の尿素及び水を存在させてアンモニア及び二酸化炭素の凝縮を実施するので、反応域の平均温度がかなシ上昇する。反応域からの反応熱はストリッピング域で熱交換して、製品流れ中のアンモニウムカルバメートを分解するためにオリ用する。本発明を実施した場合には、反応域からの反応熱が高温レベルで利用でき、従って尿素製品流れ甲のアンモニウムカルバメートの分解及びストリッピングのさいに公知技術よりも効率的かつ効果的に利用できる。

よシ詳細にいえば、本発明は尿素合成の少なくとも一部をストリッピング域と熱交換する反応域で行い、該ストリッピング域でアンモニウムカルバメートを分解すると共に、分解物を尿素製品流れから取出し、そしてストリッピングした尿素製品流れを処理して尿素溶液か面体尿素にする、高温高圧で二酸化炭素及び過剰量のアンモニアから尿素を製造する方法に関する。不発明によれば、ストリッピング域と熱交換する反応域で行う尿素合成は、尿素の生産量が反応域内の反応域上下間ることがでさる尿素の平衡量の少なくとも５０％に１７）１で続ける。好ましくは、反応域における尿素合成は尿素の生産量が平衡状態で得られる童の少なくとも７０％に遅する点まで続ける。

反応域に放出される熱をさらに増加させ、かつ最大限に利用するために、反応域の内容物を激しくかく拌して、温度レベルを上げると共に、ストリッピング域の伝熱効率を増大させるのが望ましい。このためには、垂直な熱交換器の管内で公知方法に従ってストリッピングを行うと共に、熱交換器の管胴側を反応域として使用し、そして反応域の内容物を十分に混合して反応域上下間の温度差を最大でも５℃に制限する。伝熱を最大にするためには、この温度差を最高で約２℃に維持するのが好適である。

米国特許第３，９５７，８６８号明細書に開示されている上記方法とは逆に、本発明は多くの公知尿素合成温度・圧力条件下では必要な、例えばそれぞれ１７０ −２０５℃及び１２５−２５０バールという極めて高い温度・圧力を適用する必要なく、反応域からストリッピング域への熱交換を効果的かつ効率的に実施できるものである。この方法を通用する場合には、ストリッピング域及び反応域を同じ圧力に維持できる。ただし、反応域よシ低い圧力でストリッピング域を操作した方が伝熱効果及びストリッピング効果が増すこともめる。

反応域に生成した尿素−８−底播次に依然として存在するアンモニウムカルバメートの倉はよシ過剰なアンモニア全通用すると共に、俊雁時闇を長くすると、減らすことができ、従ってよシ大きな割合の生成アンモニアカルバメートを尿素に転化できる。ところが、このためには生産尿素単位当りの反応域を大形化しなけ扛ばならず、日量能力が１５００−２０００　）ンかそれ以上である現代の尿素合成プラントの設計容量からみれば構成や論理計算上問題が生じる。

このジレンマは、適用する反応条件にもよるが、通用条件下において得ることのできる尿素平衡量の９０〜９７％が生成するまで、反応域に形成した尿素合成溶液を別な後反応域で反応させ続ければ回避できる。平衡状態に近ずくに従ってカルバメートの尿素への転化率が低下するので、反応域に適用されたのと同じ条件で尿素合成をαけるためには、長い接触時間、従って大きな後反応域が必要になる。この場合には、付加的なコストが尿素生産量のわずかな増加を相殺してしまうが、後反応域そして場合によっては反応域における尿素合成をストリッピング処理圧力よシ高い圧力で行えば、カルバメート／尿素平衡が尿素側に移行し、この結果尿素合成溶液の分解しなければならないカルバメート分が減る。反応域内の圧力がわずかに上昇するだけで転化率が向上するが、後反応域に反応域よシ高い圧力を通用する場合には、その圧力差は１０バールかそれ以上が望ましい。この場合、反応域に１２５−１５０バールの圧力、そして後反応域に１６０〜２５０バールの圧力を通用するのが好ましい。そしてこの場合には反応域に適用した圧力でストリッピング処理できる。

ストリッピング域に伝熱するために反応域で利用できる熱量が、温度レベルが余力にも低いため、許容できるレベルでカルバメートを分解し、これにょシ発生したガスヲ追いＨ３のに十分でない場合には、■然としてアンモニウムカルバメートを含んでストリッピング域を出る尿素製品流れは、カルバメートの分解に必要な熱を蒸気によって供給する第２ストリツピング処理に回すことができる。この第２ストリツピング処理は第１ストリツピング処理において維持された圧力で実施できるが、これより低い圧力も適用司ｎ目でるる。あるいは別に、反応域と熱交換するストリッピング域に２いて尿素合成溶液の一部のみを処理すると共に、蒸気によって熱を供給する平行なストリッピング処理に直接残シの尿素合成溶液を回すことも可能である。また、最初に蒸気熱を使用して尿素合成浴液を処理し、次に反応域と熱交換するストリッピング域にこれの浴液を導入することも可能である０不発明によって尿素を製造する場合には、ストリッピング域より尚い圧力に反応域を維持することによって反応域からストリッピング域への熱変換量を増やすことができる。反応域の圧力が上昇するに従って、より高い圧力で二酸化炭素及びアンモニアのアンモニウムカルノ（メ−ｌ−への転化が生じるので、よシ多量の熱がストリッピング域におけるカルバメートの分計にオリ用できる。好ましくは、熱交換する反比、域とストリッピング載量の圧力差は少なくとも約２０バールでなければならない。一方、１２０バ一ル以上の圧力差も理論的には迩用町ｍｌであるけれども、反応器／ス）　ＩＪツバ−装置の設計が伏雑になる。

よりスナ通には、ストリッピング域よシも４０〜６０ノく−ル高い圧力に反応域を所持すべきである。これによって、より複雑な設計の装置を適用する必要なく、熱交換に好適な駆動力が得られ、そして中間で冷却する必要なくストリッピング域で放出されたガスを反応域圧力に圧縮できる。

以下添付図面について本発明をさらに詳しく説明する。

第１図は第１ストリソピング工程では反応域との熱交換によシ熱を得、そして第２ストリツピング工程では蒸気から熱を得る２つの連続的な工程で尿素合成溶液をストリッピングする本発明方法の実施態様を示す。

第２図は反応域と熱交換から得られる熱を利用して尿素合成溶液の一部をストリッピングすると共に、熱を蒸気から得る別なストリッピング処理に尿素合成浴液の残りの部分を図す本発明の実ｍ悪様を示す。

第３図は尿素合成浴液に存在するカルバメートの少量の第１部分を蒸気で加熱して分解すると共に追い出し、そして反応域との熱交換から得た熱によって尿素浴液に依然して存在する残シのアンモニウムカルバメートの大部分をストリッピングする本発明の別な実施態様を示す図である。

各図において、Ａで示す装置は丙えば熱交換器の管胴側が反応域で、そして該交換器の管側がストリッピング域である垂直な多管式熱又換器として図示されている反応器／ストリッパーである。さらに各図において、Ｂは高圧力ルバメートａが６器、Ｃは後反応器、Ｄは加熱器／分解器、Ｅはスフラッパー、Ｆは二敲化炭素コンプレッサー、Ｇはアンモニア加熱器、Ｈはガスエゼクタ、Ｋはアンモニアポンプ、そしてＬｑカルバメートポンプを表わす。

まず第１図に示す実施態様について説明すると、後反応器Ｃから得られた、尿素及び水のほかに未転化アンモニウムカルバメート及び遊離アンモニアを宮む尿素合成溶液はライン２０を通じて反応器／ストリッパーＡのストリッピング域に送って、ここで反応域との熱交換Ｑてよって加熱し、ガス状二敵化炭素に向流接触させる。この二酸化炭素は例えば２４０バールの圧力でライン１、二酸化炭素コンプレツサーＦ及びライン２によりストリッピング域の底部から導入する。二酸化炭素には空気または他の酸素官有不活性ガス混合物を添力１して、高温でカルバメート含有溶液に接触するステンレス鋼構成部材を不動態に維持する。

ストリッピング域では、反応域から得られた熱によジアンモニウムカルバメートが分解して、アンモニア、二酸化炭素及びストリッピング処理によって尿素合成溶液から追い出された水蒸気からなるガス混合物が形成し、そしてＩＪｒだに供給された二酸化炭素と一緒にライン４を進じて反応器／ストリッパーＡの反応域からこのガス混合物を取出す。依然としてアンモニウムカルノ（メートヲ＠有する、裳品尿素含有残存浴欲をフィン５によシストリッピング城から抜き取り、例えば１４０）、（−ルかそれ以下の圧力に膨張弁６で減圧し、そして気液分離器Ｓｌに導入して、膨張により発生したアンモニア、二酸化炭素及び水蒸気からなるガス混合物を残存尿素製品流れから分離する。この残存尿素製品は２０〜２５バールの蒸気によって熱が供給され、垂直な管状熱交換器として図示されている加熱器／分解器りにライン７を通じて送る。加熱器／分解器りでは、尿素製品流れに依然として残存しているアンモニウムカルバメートの実質的に全部を分解してアンモニア及び二酸化炭素にしてから、少量の水蒸気と一緒にライン８によりガス混合物として抜き取る。この尿素製品溶液はライン９から抜き取った後、公知の着法でさらに処理して濃厚な尿素溶液かまたは固体尿素にする。

第１図に図示した実施態様では、第２ストリツピング工程で処理すべき尿素製品溶液を加熱器／分解器りの底部に導入し、溶液と発生したガスを管内において並流として流す。加熱器にその頂部から尿素溶液を導入し、そして追い出されたガスに対して向流で管内に流下させることも可能である。後者の場合、膨張弁６における膨張によって放出されたガス混合物の分能は加熱器／分解器りのヘッドで生じるので、別な気液分離器Ｓｌは必要ない。

反応器／ストリッパーＡのストリッピング域からライン４を介して抜き出したガス混合物の一部は反応器／ストリッパーＡの反応域が設けられている管胴側の底部にライン１０及びエゼクタＨを介して導入する。エゼクタＨは、ライン３．を通じて供給され、ポンプＫによって所望圧力及びアンモニア加熱器Ｇにおける所望温度に昇圧及び昇温された後、ライン１１を介してエゼクタ１１に導入される新たなアンモニアによって駆動する。

ストリッピング域からライン４を通じて抜き取られるガス混合物の残シの部分はライン１２及び膨張弁１３に＝ｂカルバメート凝縮−器Ｂに導入する。アンモニウムカルバメー）［縮器Ｂは加熱器／分解器りと同じ圧力に維持する。カルバメート凝縮器Ｂにはまたライン８及び１５を通じて加熱器／分解器りから追い出されたガス混合物を供給し、そして気液分離器Ｓｌを使用する場合にはライン１４及び１５を通じて気液分離器Ｓ１において尿素溶液から分離したガス混合物を供給する。カルバメート凝縮器Ｂに供給されたこれらガス流れはスフラッパーＥからライン１６を通じて供給されるカルバメート溶液の存在下において一部凝縮させ、そして凝縮熱は回収して例えば６〜６バールの蒸気を発生するために使用する。このようにして形成したカルバメート溶液はカルノくメートポンプＬによって反応域の圧力まで昇圧してから、ライン１７を介して反応器／ストリッパーＡの反応域の底部に導入する。新たに供給されたアンモニア及び二酸化炭素と共に系に導入された不活性ガスの一部を含む、カルノくメート漿輛器Ｂからの未凝縮ガス混合物はライン１８を通じてスフラッパーＥに流れる。

反応器／ス）　ＩＪツバ−Ａの反応域では、ライン１０及び１１を介してエゼクタＨによって供給されたアンモニア及び二酸化炭素の大部分がアンモニウムカルノくメートに転化し、そしてこのアンモニウムカルノ（メートの一部、そしてカルバメートポンプＬ及びライン１７を通じてカルバメート凝縮器Ｂから供給されたカルノくメート紘尿素及び水に転化する。アンモニウムカルバメートを生成する凝縮反応は発熱を伴う発熱反応であシ、一方カルノ（メートの尿素及び水への転化は熱を消費する吸熱反応である。しかし、これらの反応によって余剰熱が発生し、この熱が反応器／ストリッパーＡのストリッピング域における未転化カルバメートの分解に利用できる。本発明では尿素及び水の存在下でカルバメートを生成するので、反応器でよシ高い温度が得られ、従って余剰熱の大部分をストリツ・ピンク域に伝熱できる。この効果は、反応域において、適用条件下書ることができる尿素平衡量の約半分が生成したときにみられ、そして尿素の転化が平衡に近ずく程大きくなる。例えば、第１図に図示した代表的な実施態様では、アンモニア二二酸化炭素のモル比が３．４０：１で、水：二酸化炭素のモル比が０．４６：１のときに、尿素平衡量の約５０％が生成し、反応域の平均温度が約１９５℃になる。尿素平衡量の６０．７０．８０及び９０チが生成したときの温度はそれぞれ約１９６，１９９，２０１及び２０３℃になる。アンモニウムカルバメートの尿素及び水への転化率が高くなる結果温度が上昇するが、これは反応器／ス）　ＩＪツバ−の熱交換面両端間の温度差にとって重要である。反応域におけるカルバメートの尿素への転化率が平衡量の約７０％に達するようにこの転化率を選択するのが好適である。しかし、平衡量の９０％以上の尿素を生成するためには、反応速度が極端に低下するため、かなシ長い接触時間が必要になシ、従って反応域の容積をメリットのない程まで大きくしなければならない。

圧力が定まると、過剰なアンモニアの量、Ｈ２０／ＣＯ２モル比、接触時間及び反応域内で得ることができる温度が定まる。エゼクタＨを介して供給できるガス混合物の量もまたそれが接触時間に影響を及ぼすので定まシ、従ってこのガス混合物を増量することによって伝熱量を増すことはできない。利用されない熱はカルバメート凝縮器Ｂ及びスフラッパーＥにおいてストリッピング域から取出されたガス混合物の一部を凝縮し、そして後反応器Ｃ及びスフラッパーＥにおいて反応域から抜き取られたガス混合物の一部を＃縮することによって系から回収できる。

熱分布を最大限に均等化すると共に、ストリッピング域への伝熱量を最大にするためには、反応域の内容物を激しくかく拌しなければならない。ある程度の混合は反応域の下から上にガス混合物とカルバメート浴液を流せば達成できるが、この場合、従ってストリッピング域への伝熱は反応域にバッフル、案内板などを設ければさらに効果的にできる。

反応域に生成した過剰アンモニア及びアンモニウムカルバメートを含有する尿素水溶液は、未凝縮ガスと共に、反応器／ストリッパーＡの反応域と同じ圧力に維持された後反応器Ｃに２イン１９を介して送る。そしてここで後反応器に適用された反応条件下寿ることができる尿素平衡量の少なくとも約９０チが生成するまで尿素合成を続ける。このアンモニウムカルバメートの尿素への転化に必要な熱はライン１９を通じて供給されるガス状アンモニアと二酸化炭素から後反応器においてアンモニウムカルバメートを追加生成させて得る。これによって得られた尿素合成溶液は次に反応器／ストリッパーＡのストリッピング域にライン２０を通じて送る。後反応器Ｃの頂部から出る、不活性ガス、アンモニア、二酸化炭素及び水蒸気からなるガス混合物はライン２１及び膨張弁２２によってスフラッパーＥに送って、水またはライン２３を通じて供給されるアンモニウムカルバメートの希薄溶液でスクラビングすることによって加熱器／分解器り及びカルバメート凝縮器Ｂに通用したのと同じ圧力でアンモニア及び二酸化炭素を回収すると共に、吸収熱を取去る。スフラッパーＥからの残存排ガス混合物はライン２４によシ抜＠田し、そしてスフラッパーＥで得られたカルバメート溶液はライン１６を堰じてカルバメート凝縮器Ｂに導入する。

以上説明してきた第１図の実施態様を実施した場合には、前記Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｎｅｗｓ　Ｕｒｅａ　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔに記載されている方法に比較して高圧（２５バール）蒸気消背量を約１０％程節減できる。ただし、正確な蒸気節減量は選択したプロセス条件によって異なってくる。この実施態様では、尿素合成溶液の全量を反応器／ストリッパーＡのストリッピング域で処理する。しかし、ストリッピング処理に利用できる熱量が制限されているので、ストリッピング効率が比較的低く、加熱器／分解器りで分解しかつ追い出すべきカルバメートがかなシの蓋残る。

第２図に図示した実施態様では、後反応器Ｃに形成した尿素合成溶液は２つの部分に分ける。一部例えば合計量の２０〜５０％はライン２０を通じて反応器／ストリッパーＡのストリッピング域に送シ、そして残シの部分例えば合計量の５０〜８０％はライン２５を通じて膨張弁２６に送ってから気液分離器Ｓ１に送り、ここで膨張時に発生したガス混合物を回収すると共に、残った尿素合成溶液を加熱器／分解器りに導入する。ストリッピング処理に利用できる熱の量を考えて、ストリッピング効率が通常と同じかそれ以上になる量の尿素合成浴液を後反応器Ｃからストリッピング域に直接供給するので、膨張弁６で膨張させた後、加熱器／分離器りから出る尿素製品流れ部分と一緒に得られた尿素製品流れをさらに処理できる。

この場合、反応器／ストリッパーＡの反応域にプロセスにおいて必要とされるアンモニアの合計量を供給する。

しかし、必要ならば、新たなアンモニアの一部をライン３９及び膨張弁４０によジカルバメート凝縮器Ｂに供給できる。

第２図に図示した上記実流態様を実施する場合には、前記Ｅｕｒｏｐｅａｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｎｅｗｓ　Ｕｒｅａ　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔに記載されている方法に比較して高圧（２５バール）蒸気消費量を約２０〜６０％節減できる。ただし、同様に正確な蒸気節減量は選択したプロセス条件によって異なってくる・第３図に図示した実施態様では、後反応器Ｃから抜き取った尿素溶液をまず加熱器／分解器りで蒸気によって処理して、未転化アンモニウムカルバメートの最初の蓋を分解する。この実施態様では、加熱器／分解器りとして並流式の加熱器／分解器を使用するが、向流式の加熱器／分解器も同様に使用できる。構成材料を腐食することから防止する目的で不動態化するために、加熱器／分解器りにライン６８を介して空気または酸素含有不活性ガスを供給できる。

加熱器／分解器りでは、アンモニウムカルバメートの一部を分解し、尿素合成流れから回収し、生成したガス混合物の一部をライン２７により後反応器Ｃに戻す。このガス混合物の残りの部分はライン３５及び膨張弁３６によりカルバメート凝縮器Ｂに吐き出す。この実施態様では、反応器／ストリッパーＡの反応域より高い圧力に後反応器Ｃを維持する。すなわち、該反応域は１２５〜２００バール例えば１４０パールの圧力に維持し、そして該後反応域は１６０〜２５０バール例えば１９０バールに維持する。

依然としてアンモニウムカルバメートの一部を含む、加熱器、／分解器りからの尿素製品流れは反応器／ストリッパーへのストリッピング域の圧力で操作される気液分離器Ｓ２にライン２８及び膨張弁２９を介して送９、ここで膨張により発生したガス混合物を尿素製品流れから分離し、そしてライン３０を通じてカルバメート凝縮器Ｂに導入する。依然として未転化カルバメートの一部及び遊離アンモニアを含む残存尿素溶液は反応器／ス＋−Ｖツバ−Ａのストリッピング域にライン３１を介して導入する。ここで、反応域から伝熱されてきた熱によって尿素溶液に依然として存在しているアンモニウムカルバメートの実質的に全部を分解するので、ライン５を通じて抜き取られる尿素溶液のカルバメート分はごくわずかであり、このカルバメートは公知方法で回収できる。

この実施態様では、ライン１９を通じて反応器／ストリッパーＡの反応域から出る、未凝縮不活性成分を含有するガス混合物は気液分離器Ｓ３で尿素溶液から分離し、そして残った尿素浴液はライン３３によシボンプＭに送り、これによって後反応器Ｃの圧力に昇圧してから、ライン６４を通じて後反応器ＣＫ４人する。

気液分離器Ｓ３から取出したガス混合切はラインろ２を通じてカルバメート凝剤液Ｂに送シ、ここでアンモニア及び二酸化炭素を＃！縮して取シ出す。ライン５７を通じてカルバメートａ−＝ａＢからの不活性物含有ガス、そしてライン２１及び膨張弁２２を介して後反応器Ｃからの不活性ガスはスクラビングＥに送シ、ここでライン２３を通じて供給される希薄なカルバメート浴液でスクラビングすることによって不活性ガスにまだ存在しているアンモニア及び二酸化炭素を回収する。

以上説明してきた第３図の実施態様では、反応器／ストリッパーＡの反応域からの尿素溶液を反応域より高い圧力で後反応器Ｃで反応させ続けるため、アンモニウムカルバメートの尿素への転化率が高くなるので、少量のカルバメートを分解すれば済む。しかし、反応域に適用したのと同じ圧力で後反応を実施することも可能である。

この場合には、よシ多くのカルバメートを分解しなければならないが、分離器Ｓ２及びＳ３、ポンプＭがこれらの対応するライン及び弁、そして測定／耐御装置と共に必要なくなる長所がある。

実施例第２図に図示して前記実施態様に従って尿素を製造する。尿素生産量１トンにつき、アンモニアポンプＫ及びアンモニア加熱器Ｇにより１２０℃の温度で５６７ｋｆのアンモニアを反応器／ストリッパーへの反応域に送り、そして二酸化炭素コンプレッサーＦｒ弁して７６３梅の二ば化炭素及び２９梅の不活性ガス（主に生気）を反応器／ストリッパーＡのストリッピング域に供給する。反応器／ストリッパーＡの両帯域における圧力は２４０バールに維持する。反応域にはまたエセタタＨｉ−介して２１２神のアンモニア、６５１−の二酸化炭素、１３にりの水及び２３陽の不活性ガス力）らなるカス混合＠金、そしてカルバメートボンプＬを介して８１８４のアンモニア、５６２−の二酸化炭素及び２０４〜の水からなるカルバメート溶液１５８４ｋｆを供給する。反応域に維持された圧力が２４０バールで、温度がこの圧力に対応して約２００℃であるときに、液相が８００神の尿素、１００９ｋｆ　Ｉ）７７モ＝７．５２４に７の二酸化炭素及び４４９ｋｆの水からなり、そして気相か１３５吟のアンモニア、１０．２ｋｆの二酸化炭素、８ｋｆの水黙気及び２３に？の不活性成分からなる気液混合物が生成するような反応域の容積、従って接触時間を選択する、反応域に生成する尿素量は転化が平衡に達したときに得られるはずである尿素量の約７６％である。

ライン１９を介して後反応器Ｃにこの気液混合物を導入してさらに反応させ、尿＄１０００に＋、アンモニア９１５陽、二酸化炭素５９５に９及び水５１０ｋｔからなる尿素合成溶液を得る。この尿素合Ｉｉ）？、浴液の約ｓ２．ｓＮ量チをう・ｆン２０によシ反応器／ストリッパーＡのストリッピング域に送り、一方該沼液の残りの部分を１４０バールに膨張してから気液分離器Ｓ１に送る。

ストリッピング域では、これに供給された尿素溶液に存在するカルバメートの入部外を分解する。ライン２を介してストリッピング域に供給された二酸化炭素を用いて、ストリッピングすることによシ該分解によって放出さｎたアンモニア及び二酸化炭素を追い出す。この結果、アンモニア２６５橡、二酸化炭素８１４” ｆｓ水蒸気１６１＃及び不法性ガス２９橡からなるガス混合物１１２４１ｗがライン４から吐き出される。このガス混合物のうち約８０重量％をライン１０により反応器／ストリッパーＡの反応域に導入し、そして該混合物の残部の部分′ｔ −１４０パールに膨張させた後にカルバメート凝縮器Ｂに送る・反応器／ストリッパーＡのストリッピング域から吐き出された残部の尿素製品流れは３２５　ｋ？の尿素及び１５０即の水のほかに、わずか３２１Ｃｇのアンモニアと４７ｋｆの二酸化炭素をＭする。

気液分離器Ｓｌでは、後反応器Ｃからの尿素合成塔ｇ、を２４０バールから１４０バールに膨張させたぜいに発生するガス混合物１８４陽を残存尿素製品浴液１７１６ｋＦから分離する。６７５ｋｆの尿素４９４神のアンモニア、２１５ｋｆの二酸化炭素からなシ、残部が水のこの尿素製品溶液を並流式加熱器／分解器りで２１０Ｃ７１０熱する。ごの結果、アンモニウムカルバメートがさらに分解すると共に、ガス状のアンモニア及び二酸化炭素が発生する。生成したガス混合物は２６８階のアンモニア、１６３１４の二酸化炭素及び３０〜の水を含有する。

加熱器／分解器りから抜き取られる尿素製品溶液は６７５に９の尿素、６０４４の水、２２６陽のアンモニア及び５０ｋｆの二酸化炭素からなる。加熱器／分解器りにおける排ガスの分解及び回収に北要な熱は温度が約３００℃で、圧力が２６バールの過熱蒸気３５４ｋｆによって供給される。ストリッピング域、気液分離器Ｓ１及び加熱器／分解器りからカルバメート凝縮器Ｂに供給さｎたガス混合物が該凝縮器で凝縮する招来、十分な熱が放出され、３，５バールの飽和４　Ａ５５０　ｋｇが生、戎する。

ＦＩＧ、　１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応域とストリッピング域を使用して高温高圧でアンモニア及び二酸化炭素から尿素を製造するさいに、該反応域において、二酸化炭素及び該アンモニアの一部をアンモニウムカルバメートに転化すると共に、該アンモニウムカルバメートの一部を尿素に転化して、食品尿素、未転化アンモニウムカルバメート及び過剰アンモ、ニアを含有する反応域上下間を形成し、そしてこれら転化の結果熱を真に発生させ、そして該ストリッピング域において、未転化アンモニウムカルバメートを含有する尿素製品流れを加熱し、該反応域との熱交漠により該アンモニウムカルバメートの小なくとも一部を秀解すると共に、ストリッピングして該尿素製品流れから生成したガス状アンモニア及び二酸化炭素を回収する方法において、尿素の生成量が該反応域に通用された反応条件下において千甜状態で得られるはずの尿素量の少なくとも５０チになるまで該反応域においてアンモニウムカルバメートの尿素への転化を続けることを・待畝とする上記方法。
（２）尿素の生成量がシ反応域に適用された反応条件下に〉いて平衡状態で得られるはずの尿素の少なくとも７０チになるまで該反応域においてアンモニウムカルバメートの尿素への転化を絖（・することを特徴とする特許請求の範囲第１項にｍｌ載の方法。
（３）該反応域の７３容物を激しくかく拌することを特徴とする特許請求の範囲第１項か第２項に記載の方法。
（４）該反応域及び該ストリッピング域が垂直な多管式熱交換器内にあシ、そして該ストリッピング域が該熱交換器の管内にあると共に、該反応域が該熱交換器の管胴内にアシ、該反応域上下間の温度差が最高で５℃に制限されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の方法。
（５）該反応域上下間の温度差が最高で２℃に制限されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方法。
（６）　約１２５〜２５０バールの範囲にある圧力及び約１７０〜２０５℃の範囲内にある温度に該反応域を維持することを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載の方法。
（７）該反応域の圧力が該ストリッピング域の圧力と同じである特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項に記載の方法。
（８）反応域流出液を後反応域に導入し、ここでアンモニウムカルバメートをさらに尿素に転化して、該後反応域に適用された条件下において平衡状態で生成するはずの尿素量の少なくとも９０％の量で尿素を含有する尿素製品流れを形成することを特徴とする特許請求の範囲第１〜７項のいずれか１項に記載の方法。
（９）該後反応域の圧力が該反応域の圧力よりＡいことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の方法。００）該反応域に約１２５〜２００バールの圧力を維持すると共に、眼後反応域に約１６０〜２５０バールの圧力を維持すること？特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。ａＵ　ｐ３（＆反応域〃・らの尿素製品流れを約１８０〜２１０℃の温度に力、 ■熱し、こｒ−によって該未転化アンモニウムカルバメートの一部を分≠し、発生したガス山台物を弗存尿累褒品流れから分離し、ぞしてまだ依然として未転化アンモニウム及び遊離アンモニアを含有する尿素製品流れを該ストリッピング域に導入すること′ｆ！：特徴とする特許請求の範囲第８〜１０項のいずれか１項に記載の方法。ａδ　該ストリッピング域からの尿素製品流れを第２ストリツピング域に尋人し、ここでアンモニウムカルバメートをさらに分解して尿Ｅｌ−ｊ品流れから回収することを特徴とする特許請求の範囲、８ｇ１〜１１項のいずれか１項に記載の方法。ｕ３ｉ　ば後反応威力・らの尿婚製品流れの一部のみを該ストリッピング域に４０人し、そして区区反応域からの尿素製品流ｔの乞シジの部分をタＳ２ストリッピング域に導入し、ここでアンモニウムカルバメートを分解することを特徴とする特許請求の範囲第８〜１０項のいずれか１項に記載の方法。（ＩＪ　該ｊｉＪ２ストリッピング域ｋａストリッピング域よシ低い圧力に維持丈ることを特徴とする特許請求の範囲第１２　ｆＡｉｓ　第’ｉ　３　項にｔｒ２載の方法。