JPS58501374A - Urea manufacturing method - Google Patents

Urea manufacturing method

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JPS58501374A
JPS58501374A JP57502599A JP50259982A JPS58501374A JP S58501374 A JPS58501374 A JP S58501374A JP 57502599 A JP57502599 A JP 57502599A JP 50259982 A JP50259982 A JP 50259982A JP S58501374 A JPS58501374 A JP S58501374A
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urea
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stripping
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JP57502599A
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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
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ユニ− バン クンストメストフアブリ−ケン ビ−.ベ−.
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C273/02Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 尿素の製造方法 尿素合成反応によって発生する正味の熱をよシ効率的K、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 。[Detailed description of the invention] Urea manufacturing method The net heat generated by the urea synthesis reaction can be used more efficiently and more effectively. Regarding a method for producing urea from ammonia and carbon dioxide at high temperature and high pressure that can be used .

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 Che mical News Urea Supplement、 1969年1月1 7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、この溶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り合成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造流れから分離し、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溶液を形成する。このアンモニウムカル バメート水溶液、そして残留未凝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合物が凝縮すると、アンモニウムカルバメート水 溶液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。One of the methods for producing urea that is actually widely used is the European Che mical News Urea Supplement, January 1, 1969 7 days % on pages 17-20. In the method disclosed therein, high temperature After forming the urea synthesis solution in a reaction zone maintained at high pressure, this solution is heated and Stripped at synthetic pressure by countercurrent contact with carbon stripping gas. , decomposes most of the ammonium carbamate contained in the solution. Stoli A product containing ammonia and carbon dioxide along with gas and a small amount of water vapor The resulting gas mixture is separated from the residual urea production stream and introduced into a condensation zone where it is Condensation forms an aqueous ammonium carbamate solution. This ammonium cal Bamate aqueous solution and residual uncondensed gas are recycled to the reaction zone and converted to urea. Ru. When this gas mixture is returned to the reaction zone and condenses, it forms ammonium carbamate water. There is no need to supply heat externally to the reaction zone as the heat required for conversion to solution is available. do not have.

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交換器の 外側で凝縮する高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1,000kgの蒸気が必要である。The heat required for the stripping process is carried out in the vertical tubular heat exchanger where the stripping takes place. Obtained by high-pressure steam that condenses outside. According to the above literature, 1 ton of urea Approximately 1,000 kg of steam is required at a pressure of approximately 25 bar.

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850kli 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 ガス混合物の凝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3〜5バ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々ら 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。In practice, the consumption of high pressure steam (25 bar) is approximately 850 kli per ton of urea. is suppressed. Additionally, the heat used in the stripping process is A portion can be recovered by condensation of the gas mixture. However, this condensation occurs at relatively low pressure. At this power level, only about 3 to 5 bar of steam can be obtained, and the In contrast, this steam can hardly be used either inside or outside the system. It is. For this reason, and especially considering the ever-increasing cost of energy, For example, it is highly desirable to suppress the consumption of high-pressure steam as much as possible, and Depending on the conditions and needs, the generation of excess low pressure steam can be avoided or significantly reduced. Both are equally desirable.

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形成するさいに放出 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 現実的でなめ。例えば、イギリス特許第1.147.754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反応域に送り、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バメートが分解する。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。Released during the formation of ammonium carbamate from ammonia and carbon dioxide meet at least a portion of the heat required for the stripping process. Various proposals have already been made for this purpose. However, for various reasons, neither proposal Realistic and lick. For example, British Patent No. 1.147.754 states that A method is described for the synthesis of monium carbamate and urea in two consecutive reaction zones. It is. Newly supplied ammonia and newly supplied carbon dioxide At least a portion of the ammonium carbamate is sent to the first reaction zone, and the ammonium carbame The heat released by the formation of the the urea synthesis solution formed in the second reaction zone at a pressure equal to or less than the pressure in the second reaction zone; transmitted to. As a result, unreacted ammonium carbamate is decomposed. obtained The decomposition products are recovered from the residual urea solution by stripping with inert gas. do.

この公知方法を実施する場合、ストリッピ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例は、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り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。When carrying out this known method, ammonium carbamate is added in the stripping zone. In order to obtain enough heat to decompose the The carbon oxide must be heated beforehand to a high temperature, e.g. the synthesis temperature maintained in the first reactor. Must be. This preheating of the reactants consumes a significant amount of high pressure steam. and However, only a small portion of the surplus heat obtained during urea synthesis is used in the second reaction. Only about 5 bar of steam can be recovered via the cooling system in the reaction area. child Most of the excess heat is absorbed by the absorption column operated at the pressure in the second reaction zone - in this column Ammonia and carbon dioxide are separated from an inert stripping gas - in It is recovered at relatively low temperatures. The pressure of the steam obtained is low, about 2 bar. Therefore, it can hardly be used within the system.

米国特許第へ952868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管胴側スペースに開口している垂直な管状熱交換器の 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管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溶液からス)−1Jツビングによって 回収される。Another method described in U.S. Pat. No. 952,868 involves a urea synthesis reaction. In this case, the upper part of the tube opens into the space on the tube body side of the heat exchanger. Perform on the torso side. The urea synthesis solution generated in the reaction zone on the tube body side flows down inside the tube and reaches the The ammonium carbamate decomposes due to the heat of reaction transferred through the tube wall, and The ammonia and carbon dioxide released from the solution are It will be collected.

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K、ス) IJツ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) IJツピングを行い、反応域内の液相におけるNHJCOt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Kよって再循環に利用できるガ ス混合物の余剰分と共K、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量に対して少量になる。The highest possible temperature is required for maximum decomposition of ammonium carbamate. When using the heat of reaction at the level, ensure heat transfer to the solution to be injected. Indeed, optimization is necessary. To achieve this, the above specification proposes The method involves urea synthesis and S) Perform IJ pinning and compare the NHJCOt molar ratio in the liquid phase in the reaction zone. the gaseous ammonium carbamate fed to the reaction zone ammonium carbamate. By condensing only part of the carbon dioxide and carbon dioxide, the gas can be used for recirculation. With the surplus of the gas mixture, a portion of the gas mixture recovered from the stripping zone is It consists of recycling to the bottom of the reaction zone. Therefore, the amount of urea obtained is in the reaction zone. The amount will be small compared to the amount of ammonia and carbon dioxide supplied.

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1反応器/ストリ ッパーの組合せが特殊な設計になっているため、設備投資額が比較的高い。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、一般に利用さ れている前記European Chemical New+s Urea S upplement K記載されている方法よりも経済的であるとは考えられな い。Due to the high temperatures applied in this method, the materials of construction used must meet high standards of corrosion resistance. Must be satisfied. In addition, one reactor/strip while applying high pressure. Since the combination of uppers has a special design, the capital investment is relatively high. this If the factors are integrated, if this method is actually applied, it will be The European Chemical New+s Urea S UPLEMENT K is not considered to be more economical than the method described. stomach.

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め尿素の製造方法を提 供することにある。The purpose of the present invention is to realize the amount of high-pressure steam necessary for decomposing unconverted ammonium carbamate. We propose a method for producing urea which can be reduced qualitatively and which overcomes the drawbacks of the known methods mentioned above. It is about providing.

これら目的は反応域において二酸化炭素及び過剰のアンモニアから高温高圧でア ンモニウムカルバメート及び未転化アンモニアを含有する溶液を形成し、アンモ ニウムカルバメートを一部尿素に転化し、そして得られたアンモニウムカルバメ ート含有尿素合成溶液をストリッピング域においてストリッピング処理して、ア ンモニウムカルバメートが形成する反応域との熱交換によりストリッピング域に おいて必要な熱を得ると共に、ス) IJツビングされた尿素合成溶液を処理し て溶液か固体のいずれかの製品尿素を形成する本発明によれば達成できる。本発 明によれば、ストリッピング域はこのストリッピング域と熱交換する反応域の圧 力−125〜250バールの圧力に維持されている−より低い圧力に維持する。These objectives were achieved by a high temperature and high pressure aeration from carbon dioxide and excess ammonia in the reaction zone. forming a solution containing ammonium carbamate and unconverted ammonia; Part of the ammonium carbamate is converted to urea, and the resulting ammonium carbamate is The urea synthesis solution containing carbonate is stripped in the stripping zone to ammonium carbamate is formed in the stripping zone by heat exchange with the reaction zone. While obtaining the necessary heat, process the IJ tubed urea synthesis solution. This can be accomplished according to the present invention to form the product urea either in solution or as a solid. Main departure According to Akira, the pressure of the stripping zone is the same as that of the reaction zone that exchanges heat with the stripping zone. Power - maintained at a pressure of 125-250 bar - maintained at a lower pressure.

反応域におけるアンモニア及び二酸化炭素の凝縮は比較的多量の尿素と水を存在 させて行うのが好ましく、こうすると反応域の平均温度がかなり上昇する。反応 域からの反応熱はストリッピング域で熱交換され、反応域の圧力より低い圧力で 尿素製品流れのアンモニウムカルノ(メートを分解するために利用される。この ように実施すると、反応域からの反応熱が高温度レベルで利用でき、従って尿素 製品流れからのアンモニウムカルノぐメートを分解かつストリッピングするさい に公知の方法よりも効率的かつ効果的に利用できる。Condensation of ammonia and carbon dioxide in the reaction zone results in the presence of relatively large amounts of urea and water. It is preferred to carry out the reaction in a controlled manner, as this increases the average temperature of the reaction zone considerably. reaction The heat of reaction from the reaction zone is exchanged in the stripping zone at a pressure lower than that of the reaction zone. The ammonium carnomate in the urea product stream is utilized to break down this When carried out in this manner, the heat of reaction from the reaction zone is available at high temperature levels and therefore the urea During the decomposition and stripping of ammonium carnogmate from the product stream. can be used more efficiently and effectively than known methods.

反応域の圧力が上昇するのに従って、二酸化炭素及びアンモニアのアンモニウム カルバメートへの凝縮がより高い温度で起こり、従ってより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解に利用できる。好ましくは、熱交換反応域 とス) IJツビング域の一部・の温度差は少なくとも約20バールでなければ ならない。この結果、両帯域間の平均温度差及び駆動力を大きくでき、熱交換が 効果的になる。理論的には120バ一ル以上の温度差も適用できるが、反応器/ ストリッパー装置の構成が複雑になる。より好適には、反応域はストリッピング 域より40〜60バール高い圧力に維持すべきである。こうすれば、好適な熱交 換用駆動力がより複雑な構成の装置を使用しなくても得られる。さらに、大きな 圧力差を適用するよりも、低圧ストリッピング域において放出されるガス混合物 を圧縮して1反応域にリサイクルすべき圧力まで高くする必要がないので、さら に有利である。圧力差が約40〜60バールの範囲にある場合には、中間で冷却 しなくてもガス混合物を圧縮でき、そして反応域において十分高い温度レベルで 熱を利用できる。As the pressure in the reaction zone increases, the ammonium of carbon dioxide and ammonia Condensation to carbamates occurs at higher temperatures and therefore more heat is transferred to the strip. Can be used to decompose carbamates in the ping region. Preferably a heat exchange reaction zone ) The temperature difference between parts of the IJ tubbing area must be at least about 20 bar. No. As a result, the average temperature difference and driving force between both zones can be increased, and heat exchange is improved. Be effective. Theoretically, a temperature difference of 120 bar or more can be applied, but the The structure of the stripper device becomes complicated. More preferably, the reaction zone is stripped The pressure should be maintained at 40-60 bar above the range. In this way, suitable heat exchange Replacement drive power can be obtained without the use of more complex devices. Furthermore, large Gas mixture released in a low pressure stripping zone rather than applying a pressure differential There is no need to compress the gas to a pressure high enough to recycle it into one reaction zone, so It is advantageous for If the pressure difference is in the range of approx. 40-60 bar, cooling in the middle The gas mixture can be compressed without Heat can be used.

反応域からストリッピング域に伝達される熱量は反応域において所定量のカルバ メート全尿素及び水に転化すれば大きくできる。このようにアンモニア及び二酸 化炭素が吸収され、そして形成したアンモニウムカルバメートが溶解する尿素と 水が存在しているため、これらが追加された分だ1反応域の温度が上昇する。反 応域に維持された圧力に応じて、温度は約10〜20℃上昇する。The amount of heat transferred from the reaction zone to the stripping zone is It can be made larger by converting the mate to total urea and water. Thus ammonia and diacid The carbonized carbon is absorbed and the formed ammonium carbamate is dissolved in urea and Due to the presence of water, the temperature of the reaction zone increases by the fraction to which they are added. anti Depending on the pressure maintained in the reaction zone, the temperature increases by about 10-20°C.

反応域で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) IJ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。To further increase and make maximum use of the heat released in the reaction zone, Stir the contents vigorously to raise the temperature level and It is desirable to increase the heat transfer efficiency of the area. For this purpose, in the pipes of a vertical heat exchanger Stripping is carried out according to a known method, and the tube body side of the heat exchanger is used as a reaction zone. The contents of the reaction zone should be thoroughly mixed to minimize the temperature difference between the top and bottom of the reaction zone. Limit temperature to at least 5℃. To maximize heat transfer, this temperature difference should be kept at a maximum of approximately 2°C. It is preferable to maintain the

本発明を以下図面の第1〜4図について説明する。The invention will now be described with reference to FIGS. 1-4 of the drawings.

第1図は同圧の2工程で尿素を製造し、そしてス) IJツピング域で得られた ガス混合物の1部をストリッピング域と熱交換する反応域に供給する本発明の実 施態様を説明する。Figure 1 shows urea produced in two steps at the same pressure, and A practice of the invention in which a portion of the gas mixture is fed to a reaction zone that exchanges heat with a stripping zone. The embodiment will be explained.

第2図は第2反応工程を第1反応工程より低い圧力で実施する2工程の尿素製造 法の同じような実施態様である。Figure 2 shows a two-step urea production process in which the second reaction step is carried out at a lower pressure than the first reaction step. A similar implementation of the law.

第6図は2つの連続的な工程でストリッピングを行う本発明のひとつの実施態様 を説明する。FIG. 6 shows one embodiment of the invention in which stripping is performed in two consecutive steps. Explain.

第4図は2つのストリッピング域を平行に配列してストリッピングを行う本発明 の実施態様を説明する。Figure 4 shows the present invention which performs stripping by arranging two stripping areas in parallel. An embodiment of this will be described.

各図において、Aで示す装置は反応域を管胴側に位置させ、そしてス) IIツ ビング域を管内に位置させた垂直な多管式熱交換器として図示される反応器/ス トリッパーである。各図において、Bt−jカルバメート凝縮器、Cは後反応器 、Dは加熱器/分解器、Eはスフラッパー、そしてF、G、H及びKはそれぞれ 二酸化炭素コンプレッサー、アンモニア加熱器、エゼクタ及びアンモニアポンプ を示す。Lはカルバメートポンプ、Mはガスコンプレッサー、そ17てNは別な エゼクタを示す。In each figure, the device indicated by A has the reaction zone located on the tube body side, and The reactor/steam is illustrated as a vertical shell-and-tube heat exchanger with the beating zone located within the tubes. It's a tripper. In each figure, Bt-j carbamate condenser, C is post-reactor , D is the heater/decomposer, E is the flapper, and F, G, H and K are respectively Carbon dioxide compressor, ammonia heater, ejector and ammonia pump shows. L is the carbamate pump, M is the gas compressor, and N is something else. Showing the ejector.

第1図に示した本発明の実施態様では、尿素、水、未凝縮カルバメート及び遊離 アンモニアを含む尿素合成溶液全ライン51全通じて反応器/ストリッパーAの ストリッピング域に導入し、加熱すると共にガス状流れの二酸化炭素に対して向 流で流す。コンプレッサーFによって例えば140バールの圧力に圧縮した二酸 化炭素をライン1を通じて供給し、そしてライン2を通じてストリッピング域に 導入する。不活性ガス混合物を含有する空気かまたは酸素を二酸化炭素に添加し て、アンモニウムカルバメート含有溶液に接触する物質を不動態で高温に維持す る。ストリッピング域においてアンモニウムカルバメートの分解に必要な熱を反 応域から熱交換によって供給し、そして形成したアンモニアと二酸化炭素のガス 混合物を新たに導入した二酸化炭素と一緒に尿素合成溶液から追い出し、ライン 4を通じて反応器/ストリッパーAのストリッピング域から取出す。ライン5を 通じてストリッピング域からストリッピング処理された尿素製品流レヲ回収し、 公知方法で処理して、依然として存在している少量のアンモニウムカルバメート 溶液除き、サラに処理して濃厚尿素溶液か固体尿素を形成する。In the embodiment of the invention illustrated in FIG. 1, urea, water, uncondensed carbamate and free All lines 51 of the urea synthesis solution containing ammonia are connected to the reactor/stripper A. is introduced into the stripping zone, heated and directed against the gaseous stream of carbon dioxide. Flow with the flow. diacid compressed by compressor F to a pressure of e.g. 140 bar carbon is fed through line 1 and into the stripping area through line 2. Introduce. Adding air containing an inert gas mixture or oxygen to the carbon dioxide to maintain the substances in contact with the ammonium carbamate-containing solution in a passive state and at high temperature. Ru. The stripping zone absorbs the heat needed to decompose the ammonium carbamate. Ammonia and carbon dioxide gases supplied and formed by heat exchange from the reaction zone The mixture is forced out of the urea synthesis solution along with the newly introduced carbon dioxide and added to the line. 4 from the stripping zone of reactor/stripper A. line 5 recover the stripped urea product stream from the stripping area through the Small amounts of ammonium carbamate still present after treatment using known methods Remove the solution and process to form concentrated urea solution or solid urea.

ライン4を通じてストリッピング域から取出したガス混合物をコンプレッサーM Kよって例えば190バールの高圧に昇圧してから、2つの部分に分ける。一方 の部分をライン10を通じて反応器/ス) IJツバ−Aの管胴側反応域の底部 に送シ、そして残りの部分を反応域と同圧力に維持されたカルバメート凝縮器B にライン12を通じて送る。主に、合成反応に必要なアンモニアはライン3、ポ ンプに1アンモニア加熱器G及びライン11を通じて直接反応域に供給する。し かし、必要なアンモニアの一部もまたライン39を介してカルバメート凝縮器B に送る。カルバメート凝縮器Bでは、スフラッパーEからライン16を通じて供 給されるアンモニウムカルバメート溶液及びライン59を通じて新たに供給され たアンモニアの存在下でライン12を通じてストリッピング域から供給されるガ ス混合物が一部凝縮し、そしてこの凝縮熱を利用して例えば3〜6バールの蒸気 を作り出す。The gas mixture removed from the stripping zone through line 4 is transferred to compressor M K, for example to a high pressure of 190 bar, and then divided into two parts. on the other hand part of the reactor through line 10) The bottom of the reaction zone on the tube body side of IJ tube A and the remainder to carbamate condenser B maintained at the same pressure as the reaction zone. through line 12. Mainly, the ammonia required for the synthesis reaction is from line 3, port 1 ammonia is fed directly to the reaction zone through heater G and line 11. death However, a portion of the required ammonia is also sent via line 39 to carbamate condenser B. send to In the carbamate condenser B, the air is supplied from the flapper E through line 16. ammonium carbamate solution supplied and freshly supplied through line 59. Gas supplied from the stripping area through line 12 in the presence of ammonia The gas mixture is partially condensed and this heat of condensation is used to generate steam at e.g. 3-6 bar. create.

スフラッパーEとカルバメート凝縮液3間のレベル差が小さ過ぎて、スフラッパ ーEからカルバメート凝縮器Bからカルバメート溶液を搬送する静水圧が十分で ないときには、ライン39を通じて供給されるアンモニアで駆動されるエゼクタ Nを利用してこの搬送を補助する。The level difference between the Suffler E and carbamate condensate 3 is too small, and the Suffler – There is sufficient hydrostatic pressure to transport the carbamate solution from carbamate condenser B to E. When not, the ejector is powered by ammonia supplied through line 39. N is used to assist this conveyance.

カルバメート凝縮器Bに形成したアンモニウムカルバメート溶液はライン17を 通じて反応器/ストリッパーAの反応域の底部に送る。この反応域では、ライン 10及び11を通じ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 ウムカルバメートに転化する。ライン17を通じてカルバメート溶液に含まれる アンモニウムカルバメートと一緒にこのアンモニウムカルバメートが一部転化し て尿素及び水になる。アンモニア及び二酸化炭素のアンモニウムカルバメートへ の転化は熱を放出する発熱反応でアシ、そしてカルバ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。ところが、真の反応の結果過剰な熱が発生し 、この熱は熱交換によって反応域から反応器/ストリッパーAのストリッピング 域に伝達される。本発明によれはス) IJツビング域に維持された熱より高い 圧力で反応域内にアンモニウムカルバメート及び尿素が形成するので、比較的高 い温度レベルで余剰な熱が利用できる。従って、ライン31を通じてストリッピ ング域に供給された尿素製品流れに存在するアンモニウムカルバメートのかなり 部分を外部熱源から熱を追加する必要なく分解できる。The ammonium carbamate solution formed in carbamate condenser B is passed through line 17. to the bottom of the reaction zone of reactor/stripper A. In this reaction zone, the line Most of the ammonia and carbon dioxide supplied through 10 and 11 are ammonia Converted to umcarbamate. Contained in carbamate solution through line 17 This ammonium carbamate is partially converted along with ammonium carbamate. It becomes urea and water. To ammonium carbamate of ammonia and carbon dioxide The conversion of carbamate to urea and water is an exothermic reaction that releases heat. oxidation is an endothermic reaction that consumes heat. However, as a result of the true reaction, excess heat is generated. , this heat is removed from the reaction zone by heat exchange in the reactor/stripper A. transmitted to the region. According to the present invention, the heat maintained in the IJ tube region is higher than Ammonium carbamate and urea are formed in the reaction zone under pressure, so Excess heat is available at lower temperature levels. Therefore, through line 31 the stripper Significant amounts of ammonium carbamate present in the urea product stream fed to the Parts can be decomposed without the need for additional heat from an external heat source.

さらに、反応条件下沓ることのできる平衡量の半分以上が得られるまで、反応域 でアンモニウムカルバメートの尿素及び水への転化を続けることによって、反応 域内の温度をさらに上げることができ、従ってストリッピング域に伝達される余 剰な熱の量が増大する。この効果は合成域の反応度が平衡状態に移行するのに従 ってさらに増大する。例えば、第1図に図示した代表的な実施例でハ、約240 バールの圧力、340:1のアンモニア二二酸化炭素モル比、そして(146: 1の水:二酸化炭素モル比で尿素平衡量の約50チを生成させると、反応域の平 均温度が約195℃になる。尿素の生成量が平衡量の60%、70%、80(4 及び90%の場合には、該温度はそれぞれ約196.199,201及び206 ℃になる。Furthermore, the reaction area is The reaction is carried out by continuing the conversion of ammonium carbamate to urea and water at The temperature in the zone can be further increased, thus reducing the excess transferred to the stripping zone. The amount of excess heat increases. This effect occurs as the reactivity in the synthesis zone shifts to an equilibrium state. It will further increase. For example, in the exemplary embodiment illustrated in FIG. pressure in bar, ammonia dicarbon dioxide molar ratio of 340:1, and (146: When an equilibrium amount of urea of approximately 50% is produced at a water:carbon dioxide molar ratio of 1, the reaction zone is leveled. The average temperature will be approximately 195°C. The amount of urea produced is 60%, 70%, 80% (4 and 90%, the temperatures are approximately 196.199, 201 and 206, respectively. It becomes ℃.

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束じる温度上 昇は反応器/ストリツ/: −Aの熱交換面両端間の温度差にとって重要である 。一般に。The temperature increase resulting from higher conversion of ammonium carbamate to urea and water The rise is important for the temperature difference between the two ends of the heat exchange surface of the reactor/stritz/:-A. . in general.

尿素の生成量が平衡状態で生成する尿素量の少なくとも70チ以上になるように 条件を選択する。しかし、尿素の生成が平衡に移行するのに従って、反応速度が 極端に低下するため、平衡量の90チを越える量の尿素を生成するためには、か なり長い接触時間が必要で、従って反応域の容量をメリットがなくなる程大きく しなければならない。Make sure that the amount of urea produced is at least 70% more than the amount of urea produced in equilibrium. Select conditions. However, as the production of urea shifts to equilibrium, the reaction rate decreases. Since the amount of urea decreases extremely, it is necessary to produce urea in an amount exceeding the equilibrium amount of 90 requires longer contact times and therefore increases the reaction zone volume to the point that there is no benefit to it. Must.

反応域の圧力が所定であれば、過剰アンモニアの量、H,O/ COtのモル比 及び接触時間が定まる。この場合、ライン10を通じて供給されるガス混合物の 量もまた同様に定まる。というのは、このガス混合物の量が接触時間を左右する からである。従って、ガス混合物の導入量を増やしても、伝熱量が増えることは ない。利用されなかった熱は反応器/ストリッパーAのストリッピング域から吐 き出されるガス混合物の一部をカルバメート凝縮器B及びスクラツバーEで凝縮 して蒸気を発生するか、あるいはこの凝縮によって放出される熱によってプロセ ス流れを加熱してプロセスから回収する。If the pressure in the reaction zone is given, the amount of excess ammonia, the molar ratio of H, O/COt and contact time are determined. In this case, the gas mixture supplied through line 10 The amount is also determined in the same way. This is because the amount of this gas mixture determines the contact time. It is from. Therefore, increasing the amount of gas mixture introduced will not increase the amount of heat transfer. do not have. Unutilized heat is discharged from the stripping zone of reactor/stripper A. A portion of the discharged gas mixture is condensed in carbamate condenser B and scrubber E. to produce steam, or the heat released by this condensation can be used to The gas stream is heated and recovered from the process.

できるだけ温度分布を均等化し、そしてストリッピング域への伝熱を最小限に抑 えるためには、反応域内で激しくかく拌することが非常に望ましい。ある程度の 混合は反応域内でガス混合物とアンモニウムカルノ(メート溶液を下から上に流 せば達成できる。しかし、この混合は反応域にバッフル、案内板などの部材を設 ければさらに強力にでき、この結果伝熱効率も向上する。Equalize the temperature distribution as much as possible and minimize heat transfer to the stripping zone. Vigorous agitation within the reaction zone is highly desirable to achieve this. A certain level of The mixing is done by flowing the gas mixture and ammonium carno(mate solution) from bottom to top in the reaction zone. You can achieve it if you do. However, this mixing requires the use of baffles, guide plates, and other members in the reaction zone. If it is, it can be made even stronger, and as a result, the heat transfer efficiency will also be improved.

アンモニア、二酸化炭素、水及び不活性ガスから力るガス混合物の所定量と共に 、反応器/ス) IJツノ<−Aの反応域から吐き出された尿素、水、アンモニ ア及び未転化カルバメートの溶液はライン19を通じて1反応器/ストリッパー Aの反応域と同圧に維持された後反応器Cに導入する。後反応器における反応条 件下で得ることのできる尿素の平衡量の少なくとも90%が生成するまで、アン モニウムカルバメートの尿素への転化を続ける。この転化に必要な熱はライン1 2を通じてカルノ(メート凝縮器Bに供給されるガス混合物の未凝縮部分をライ ン40によって後反応器に送り、ここで該部分を凝縮して凝縮熱とアンモニウム カルバメートの生成によって得られる熱の両者を放出すると得られる。あるいは 別に、カルバメート凝縮域Bに形成したカルバメート溶液と一緒に、カルバメー ト凝縮域Bからの未凝縮ガス混合物を反応器/ス) IJツバ−Aの反応域に送 ることができる。しかし後者の場合には、後反応器Cにおいて必要な熱は別な方 法例えば反応器/ストリツ/C−Aの反応域からのガス混合物の大部分を後反応 器に送り、ここで凝縮して得る必要がある。Together with a predetermined amount of a gas mixture powered from ammonia, carbon dioxide, water and an inert gas , reactor/s) Urea, water, and ammonia discharged from the reaction zone of IJ horn <-A The solution of a and unconverted carbamate is passed through line 19 to one reactor/stripper. After being maintained at the same pressure as the reaction zone of A, it is introduced into reactor C. Reaction conditions in the post-reactor until at least 90% of the equilibrium amount of urea obtainable under conditions has been produced. Continue the conversion of monium carbamate to urea. The heat required for this conversion is line 1 The uncondensed part of the gas mixture fed to the Carno (mate condenser B) is 40 to a post-reactor where the portion is condensed to release the heat of condensation and the ammonium It is obtained by releasing both the heat obtained by the formation of carbamates. or Separately, together with the carbamate solution formed in the carbamate condensation zone B, The uncondensed gas mixture from the condensation zone B is sent to the reaction zone of the reactor/IJ tube A. can be done. However, in the latter case, the heat required in post-reactor C is For example, most of the gas mixture from the reaction zone of the reactor/Stritz/C-A is post-reacted. It needs to be sent to a vessel and condensed there.

後反応器Cに形成した尿素合成溶液は膨張弁(減圧弁)41でストリッピング域 の圧力例えば190〜140ノく−ルに減圧し、形成した気液混合物をライン2 0を通じて気液分離器SK送り、ここで残存する尿素製品流れからアンモニア、 二酸化炭素及び水蒸気からなるガス混合物を分離する。反応器/ストリッツ<− Aのストリッピング域からライン4を通じて取出されるガス混合物にライン42 を介してこのガス混合物を添加する。気液分離器Sから残った尿素製品流れをラ イン31により反応器/ストリッパーAのストリッピング域に送る。The urea synthesis solution formed in the post-reactor C is passed through an expansion valve (pressure reducing valve) 41 to a stripping area. The pressure of 0 to a gas-liquid separator SK where ammonia, A gas mixture consisting of carbon dioxide and water vapor is separated. Reactor/Stritz<- line 42 to the gas mixture withdrawn from the stripping zone of A through line 4; Add this gas mixture via. The remaining urea product stream from the gas-liquid separator S is In 31 to the stripping zone of reactor/stripper A.

不活性ガス、二酸化炭素及び水蒸気からなるガス混合物は後反応器Cから取出し てから、反応器/ストリッツく−Aの反応域、カルバメート凝縮器B及び後反応 器Cと同圧に維持されたスクラツノZ−Eにライン21を通じて供給する。スク ラツバーEにおいて、ライン25を通じて供給される水または希薄なカルノくメ ート溶液でスクラビングすることによってアンモニア及び二酸化炭素を回収する と共に、吸収熱を取出す。得られたアンモニウムカルバメート溶液はライン16 そして必要ならばエゼクタNを介してカルバメート凝縮器Bに送り、一方残った 排ガス混合物はライン24を介してスクラツノ<−Eから吐き出す。本発明のこ の実施態様では、未転化アンモニウムカルバメートを分解するために高圧蒸気を 適用しない。A gas mixture consisting of inert gas, carbon dioxide and water vapor is removed from post-reactor C. Then, the reaction zone of reactor/stritz-A, carbamate condenser B and post-reaction It is supplied through line 21 to Scratchno Z-E, which is maintained at the same pressure as vessel C. school At the rubber E, water or dilute Carnomeme, supplied through line 25, Recover ammonia and carbon dioxide by scrubbing with a solution At the same time, the absorbed heat is extracted. The resulting ammonium carbamate solution is passed through line 16. Then, if necessary, it is sent to carbamate condenser B via ejector N, while the remaining The exhaust gas mixture leaves Skratno<-E via line 24. This invention In embodiments, high pressure steam is used to decompose unconverted ammonium carbamate. Not applicable.

第2図に示す実施態様では、反応器/ストリッパーAの反応域のみを例えば19 0バールの高圧に維持する以外は、ス) IJツピング斌、カルバメート凝縮器 B、後反応器C及びスクラツバーEはすべて同じ低い圧力例えば140バールに 維持する。この場合、ストリッピング域からライン10を通じて反応域に送るガ ス混合物の部分のみを高い反応域圧力に圧縮する必要がある。従って、第1図の 実施態様の場合よりも小型のコンプレッサーを使用できる。反応域に生成した尿 素製品溶液の圧力をストリッパー、カルバメート凝縮器、後反応器、及びスクラ ツバーからなる系の低圧部分の圧力まで下げ、そしてポンプLを使用してカルバ メート凝縮器に形成したカルバメート溶液を反応域の圧力に昇圧し、そしてこの 反応域に導入する。本発明のこの実施態様では、高圧蒸気を使用しないで未転化 アンモニウムカルバメートを分解する。In the embodiment shown in FIG. 2, only the reaction zone of reactor/stripper A, e.g. Except for maintaining a high pressure of 0 bar, B, post-reactor C and scrubber E are all at the same low pressure, e.g. 140 bar. maintain. In this case, the gas sent from the stripping zone to the reaction zone through line 10 is Only a portion of the gas mixture needs to be compressed to high reaction zone pressure. Therefore, in Figure 1 A smaller compressor can be used than in the embodiment. Urine generated in the reaction zone Reduce the pressure of the raw product solution to the stripper, carbamate condenser, post-reactor, and scrubber. Lower the pressure to the low-pressure part of the system consisting of the tube, and use pump L to remove the carburetor. The carbamate solution formed in the mate condenser is pressurized to the reaction zone pressure, and this into the reaction zone. In this embodiment of the invention, the unconverted Decomposes ammonium carbamate.

第6図に示す本発明の実施態様では、後反応器Cに形成したアンモニウムカルバ メート含有尿素合成溶液をライン43f通じて加熱器/分解器りに送り、ここで アンモニウムカルバメートの一部を分解し、そして残った尿素製品溶液から回収 する。加熱器/分解器りの圧力は反応域及び後反応器Cとほぼ同圧に維持するの が好ましいが、この圧力は反応器の圧力より低くてもよい。この加熱器/分解器 は向流式か並流式の加熱器であればよく、換言すれば液体流れと遊離ガス流れが 並流か向流で流れる加熱器であればよい。ライン44を通じて加熱器/分解器り に少量の空気か他の酸素含有ガス混合物を供給して、高温のアンモニウムカルバ メート溶液に接触する装置を不動態化すると共に、その耐食性を増す。In the embodiment of the invention shown in FIG. The mate-containing urea synthesis solution is sent through line 43f to the heater/decomposer, where it is Decomposes a portion of the ammonium carbamate and recovers it from the remaining urea product solution do. The pressure in the heater/decomposer is maintained at approximately the same pressure as in the reaction zone and post-reactor C. is preferred, but this pressure may be lower than the reactor pressure. This heater/decomposer may be a countercurrent or cocurrent type heater, in other words, the liquid flow and the free gas flow Any heater that allows co-current or counter-current flow may be used. The heater/decomposer is connected through line 44. ammonium carboxylate at high temperature by supplying a small amount of air or other oxygen-containing gas mixture to Passivates equipment that comes into contact with the mate solution and increases its corrosion resistance.

加熱器/分解器りでは、蒸気によって例えば180〜220℃の温度に尿素合成 溶液を加熱して、存在するアンモニウムカルバメートの一部を分解し、そしてア ンモニア、二酸化炭素、水蒸気及び不活性ガスからなるガス混合物を発生させる 。このガス混合物をライン10を通じてエゼクタHによシ反応器/ストリッパー Aの反応域に導入する。加熱器G及びライン11を通じてポンプKによって新た に供給するアンモニアによってこのエゼクタを駆動する。In the heater/decomposer, urea synthesis is carried out at a temperature of, for example, 180-220°C using steam. The solution is heated to decompose some of the ammonium carbamate present and Generates a gas mixture consisting of ammonia, carbon dioxide, water vapor and an inert gas . This gas mixture is passed through line 10 to the ejector H to the reactor/stripper. A is introduced into the reaction zone. Renewed by pump K through heater G and line 11 This ejector is driven by ammonia supplied to the ejector.

依然としてアンモニウム力ルバメートヲ含有する加熱器/分解器りからの尿素製 品流れを膨張弁41で減圧し、そして発生した気液混合物をライン20により分 離器Sに導入し、ここで膨張によって発生したガス混合物を尿素製品流れから分 離し、ライン42及び12を通じてカルバメート凝縮器Bに送る。次に、尿素製 品流れを分離器Sから反応器/ストリッパーAの反応域に送って、さらにアンモ ニウムカルバメートを分解させる。アンモニウムカルバメートの一部は既に加熱 器/分解器りで分解されているので、このストリッピング域における分解はより 小さい伝熱面積で達成でき、従って二酸化炭素ストリッピングガスも少量で済む 。このように、全二酸化炭素をストリッピング域を介してライン2によシ系内に 導入する代りに、系に必要な二酸化炭素の全量のうち一部を場合に応じて反応域 に直接ライン45により供給できる。Made from urea from heaters/decomposers that still contain ammonium albamate. The product stream is depressurized by expansion valve 41 and the resulting gas-liquid mixture is separated by line 20. into separator S, where the gas mixture generated by the expansion is separated from the urea product stream. and sent to carbamate condenser B via lines 42 and 12. Next, the urea The stream is sent from separator S to the reaction zone of reactor/stripper A for further ammonia Decomposes nium carbamate. Some of the ammonium carbamates are already heated The decomposition in this stripping area is more This can be achieved with a small heat transfer area and therefore a small amount of carbon dioxide stripping gas. . In this way, all the carbon dioxide is passed through the stripping zone into line 2 and into the system. Alternatively, a portion of the total amount of carbon dioxide required by the system may be added to the reaction zone. can be supplied directly via line 45.

後反応器Cを出るガス混合物は膨張弁22を介してスクラツバーEに送って、ア ンモニア及び二酸化炭素を回収する。この実施態様では、スクラツノ(−Eは反 応器/ストリッパーAの反応域及びカルバメート凝縮器Bに維持された同じ圧力 で操作される。The gas mixture leaving post-reactor C is sent via expansion valve 22 to scrubber E to Collect ammonia and carbon dioxide. In this embodiment, skratno (-E is an anti- Same pressure maintained in reactor/stripper A reaction zone and carbamate condenser B operated by.

第4図の本発明による実施例では、反応器/ス) IJツバ−Aのストリッピン グ域において後反応器Cで生成した尿素合成溶液の一部のみを処理し、そして残 シの部分を加熱器/分解器りで処理することも可能である。好ましくは、加熱器 /分解器りに維持された圧力はストリッピング域のそれと同じである。しかし、 加熱器/分解器りでより低い圧力を適用することも可能であり、この場合には例 えば新たに供給されるアンモニアの一部によって駆動することができるエゼクタ によってカルノ(メート凝縮器Bに放出されたガス混合物を送ることができる。In the embodiment according to the present invention shown in FIG. 4, the reactor/s) IJ collar A stripping In the processing area, only a part of the urea synthesis solution produced in the post-reactor C is treated, and the remaining It is also possible to treat the second part with a heater/decomposer. Preferably a heater /The pressure maintained in the decomposer is the same as that in the stripping zone. but, It is also possible to apply lower pressures in the heater/decomposer, in which case an ejector that can be driven by a portion of the freshly supplied ammonia, e.g. The released gas mixture can be sent to the Carno (mate condenser B).

この実施態様では、第5図の実施態様と同様に、後反応icを出iアンモニウム カルバメートの一部のみを分解して、反応器/ストリッパーAのストリッピング 域において回収すればよく、従ってより小さな伝熱面積で十分であり、またスト リッピング域においてより少ない量の二酸化炭素ストリッピングガスを適用でき る。In this embodiment, similar to the embodiment of FIG. Stripping reactor/stripper A by decomposing only a portion of the carbamate Therefore, a smaller heat transfer area is sufficient, and the storage A lower amount of carbon dioxide stripping gas can be applied in the ripping zone. Ru.

第1図及び第2図に示した本発明の実施態様を次の実施例によってさらに詳しく 説明する。The embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 2 will be explained in more detail by the following examples. explain.

実施例■ 第1図に示した実施態様によって尿素を製造した。尿素生産量1トンにつき、ア ンモニアポンプKによって400 kgのアンモニアを供給し、加熱器Gで11 0℃の温度に加熱し、そしてライン11を通じて反応器/ストリッパーAの反応 域に導入する。一方、コンプレッサーF及びライン2を介して反応器/ストリッ パーAのストリッピング域に763ユの二酸化炭素及び29kgの不活性ガス( 主に空気)を導入する。反応器/ストリッパーAの反応域及びストリッピング域 の圧力はそれぞれ186バール及び137バールに維持する。Example■ Urea was produced according to the embodiment shown in FIG. per ton of urea production Ammonia pump K supplies 400 kg of ammonia, and heater G supplies 11 kg of ammonia. heated to a temperature of 0°C and reactor/stripper A through line 11. be introduced into the area. On the other hand, the reactor/stripping via compressor F and line 2 763 units of carbon dioxide and 29 kg of inert gas ( Mainly air). Reaction zone and stripping zone of reactor/stripper A pressures are maintained at 186 bar and 137 bar, respectively.

反応器/ストIJツバ−Aの反応域にはライン10を通じて温度が227℃の、 アンモニア513kg、二酸化炭素721k17、水43ゆ及び不活性ガス21 ゆからなるガス混合物を、そしてライン17を通じて温度が175℃の、アンモ ニア624kg、二酸化炭素540 kg及び水173kgを供給する。The reaction zone of the reactor/store IJ tube A is supplied with a line 10 having a temperature of 227°C. Ammonia 513 kg, carbon dioxide 721 k17, water 43 yu and inert gas 21 A gas mixture consisting of 624 kg of carbon dioxide, 540 kg of carbon dioxide, and 173 kg of water are supplied.

反応器/ス) IJツバ−Aの反応域の容積、従ってそこにおける接触時間は、 そこの圧力そして対応する約193℃という温度で、アンモニア1084kg、 二酸化炭素674ゆ、尿素aookg、水456に9及び不活性ガス21ゆを含 有する気液混合物が形成するようにする。ライン40を通じてカルバメート凝縮 器Bから抜き出されたガス混合物と共に、ライン19ft通じて合成域から抜き 取られた気液混合物を反応域と同圧(186バール)に維持された後反応器Cで 反応させて、温度が196℃で、アンモニア842 kg、二酸化炭素456  kg、尿素1000kg及び水510ゆからなる尿素合成溶液を形成する。反応 域に生成した尿素の量ハ、アンモニウムカルバメートの尿素への転化が平衡に達 した場合に得られると考えられる量の約76%である。Reactor/S) The volume of the reaction zone of IJ tube A, and therefore the contact time therein, is: At that pressure and a corresponding temperature of about 193°C, 1084 kg of ammonia, Contains 674 yu of carbon dioxide, aookg of urea, 456 yu of water, 9 yu of inert gas, and 21 yu of inert gas. so that a gas-liquid mixture is formed. Carbamate condensation through line 40 Along with the gas mixture withdrawn from vessel B, it is withdrawn from the synthesis zone through a 19 ft line. The gas-liquid mixture taken is then maintained at the same pressure as the reaction zone (186 bar) in reactor C. During the reaction, at a temperature of 196°C, 842 kg of ammonia and 456 kg of carbon dioxide were produced. 1,000 kg of urea, and 510 yu of water to form a urea synthesis solution. reaction The amount of urea produced in the This is approximately 76% of the amount that would be obtained if

膨張弁41でこの尿素合成溶液を137バールに膨張させた後、アンモニア44 kg、二酸化炭素21kg及び水蒸気9′kgからなる発生したガス混合物を気 液分離器Sで分離し、この分離器から温度が188℃で、アンモニア798ゆ、 二酸化炭素415kg、尿素1000ゆ及び水501 kgからなる尿素製品溶 液を取出す。次に、この尿素製品流れを反応器/ストリッパーAのストリッピン グ域に導入し、ここで新たに供給する二酸化炭素で向流接触させてストリッピン グすると、尿素1000kg、水450kg、アンモニア124ユ及び二酸化炭 素161kgを含有する尿素製品が残る。ストリッピング処理で放出されたガス が使用した二酸化炭素ストリッピングガスと共にアンモニア674 kg、二酸 化炭素987 kg、水蒸気51kg及び不活性ガス29に9Iを含有するガス 混合物を形成する。このガス混合物を気液分離器Sで分離されたガス混合物と共 に186バールの圧力に圧縮する。このように合せて圧縮したガス混合物は一部 を反応器/ス) IJツバ−Aの反応域に供給し、そしてアンモニア205に9 、二酸化炭素287ユ、水蒸気17ゆ及び不活性ガス8kgからなる残シの部分 を、新たに供給するアンモニア及びスフラッパーEに生成したアンモニア227 ユ、二酸化炭素271ユ及び水157ユからなるアンモニウムカルバメート溶液 と一緒に一部カルバメート凝縮器Bで凝縮させる。この凝縮で放出された熱は回 収して、55バールの飽和蒸気355 kgを作るために使用する。本発明のこ の実施態様によれば、未転化カルバメートの分解用高圧蒸気(20〜30バール )の消費量はゼロである。After expanding this urea synthesis solution to 137 bar with an expansion valve 41, ammonia 44 kg, 21 kg of carbon dioxide and 9' kg of water vapor. It is separated in a liquid separator S, and from this separator at a temperature of 188°C, 798 ml of ammonia, A urea product solution consisting of 415 kg of carbon dioxide, 1000 yu of urea and 501 kg of water. Take out the liquid. This urea product stream is then transferred to the stripping pin in reactor/stripper A. stripping area, where it is brought into countercurrent contact with freshly supplied carbon dioxide and stripped. 1000 kg of urea, 450 kg of water, 124 U of ammonia and carbon dioxide. A urea product containing 161 kg of urea remains. Gases released during the stripping process 674 kg of ammonia, diacid, along with carbon dioxide stripping gas used Gas containing 987 kg of carbonized carbon, 51 kg of water vapor, and 9I in inert gas 29 Form a mixture. This gas mixture is combined with the gas mixture separated by the gas-liquid separator S. compressed to a pressure of 186 bar. The gas mixture compressed together in this way is partially was supplied to the reaction zone of IJ tube A, and ammonia 205 was added to 9 , a residual portion consisting of 287 units of carbon dioxide, 17 units of water vapor and 8 kg of inert gas. Ammonia 227 generated in the newly supplied ammonia and the flapper E ammonium carbamate solution consisting of 271 units of carbon dioxide and 157 units of water A part of it is condensed together with carbamate condenser B. The heat released by this condensation is recycled and used to produce 355 kg of saturated steam at 55 bar. This invention According to an embodiment of the invention, high pressure steam (20-30 bar) for the decomposition of unconverted carbamates ) consumption is zero.

実施例■ 第2図に図示した実施態様に従って尿素を製造する。Example■ Urea is produced according to the embodiment illustrated in FIG.

尿素の生産量1トンにつき、反応器/ストリッパーAの反応域にポンプに1アン モニア加熱器G及びライン11によって110℃でアンモニアを400kg、ラ イン10によって221℃でアンモニア569kg、二酸化炭素781′kg、 水45kg及び不活性ガス22kgからなるガス混合物を、そしてライン17に よって165℃でアンモニア611kg、二酸化炭素516kg及び水172k gからなるカルバメート溶液を供給する。反応域では、193℃の温度でアンモ ニア1127kl11.二酸化炭素710kg、尿素800ゆ、水457ゆ及び 不活性ガス22kgからなる気液混合物が形成する。反応域に生成する尿素量は アンモニウムカルバメートの尿素への転化が平衡に達した場合に考えられる尿素 量の約67−である。この気液混合物を約167バールの圧力に膨張し、そして アンモニア18kg、二酸化炭素15kg、水1に9及び不活性ガス7kgを含 有するライン40を通じて供給されるガス混合物と一緒に、後反応器Cで反応さ せて、尿素をさらに200 kgを生成させる。この結果、1000に9の尿素 を含有する尿素合成溶液2862に9が得られる。温度及び圧力がそれぞれ18 2℃及び175バールで、尿素1000に9のほかに、883 kgのアンモニ ア、469ゆの二酸化炭素及び510ユの水を含有するこの尿素合成溶液を反応 器/ストリッパーAのストリッピング域に直接供給して、ガス状二酸化炭素75 5 kgを用いて137パールの圧力でストリッピングする。この結果、100 0kgの尿素、450 kl?の水、124kgのアンモニア及び161ユの二 酸化炭素を含有する尿素製品流れが残る。For each ton of urea produced, 1 ampere is added to the pump in the reaction zone of reactor/stripper A. 400 kg of ammonia is heated at 110°C by the monia heater G and line 11. 569 kg of ammonia, 781' kg of carbon dioxide, a gas mixture consisting of 45 kg of water and 22 kg of inert gas and into line 17. Therefore, at 165°C, 611 kg of ammonia, 516 kg of carbon dioxide, and 172 kg of water A carbamate solution consisting of g. In the reaction zone, ammonia was heated at a temperature of 193°C. Near 1127kl11. 710 kg of carbon dioxide, 800 yu of urea, 457 yu of water, and A gas-liquid mixture is formed consisting of 22 kg of inert gas. The amount of urea generated in the reaction zone is Possible urea when the conversion of ammonium carbamate to urea reaches equilibrium The amount is approximately 67-. This gas-liquid mixture is expanded to a pressure of about 167 bar, and Contains 18 kg of ammonia, 15 kg of carbon dioxide, 1 part of water and 7 kg of inert gas. reacted in post-reactor C together with the gas mixture fed through line 40 with and produce an additional 200 kg of urea. As a result, 9 out of 1000 urea 9 is obtained in the urea synthesis solution 2862 containing. Temperature and pressure are each 18 At 2°C and 175 bar, in addition to 9 in 1000 urea, 883 kg of ammonia A. React this urea synthesis solution containing 469 units of carbon dioxide and 510 units of water. Gaseous carbon dioxide 75 Stripping is performed using 5 kg at a pressure of 137 par. As a result, 100 0 kg of urea, 450 kl? of water, 124 kg of ammonia and 161 U. A urea product stream containing carbon oxide remains.

反応器/ストリッパーAのストリッピング域から抜き出したガス混合物のうち、  1417kliJはコンプレッサーMで186バールの圧力において圧縮し、 引き続き反応域に送シ込む。一方、アンモニア190kII、二酸化炭素260 ユ、水15に9及び不活性ガス7klilからなる残りのガス混合物はアンモニ ア167kg及びアンモニア272kg、二酸化炭素271kg及び水157k gからなるスフラッパーEからのカルバメート溶液を用いてカルバメート凝縮器 Bで一部凝縮させる。得られたアンモニウムカルバメート溶液は前述したように ポンプL及びライン17によって反応器/ストリッパーAの反応域に供給し、そ して残った未凝縮ガス混合物は前述したようにライン40によって後反応器に供 給する。Of the gas mixture withdrawn from the stripping zone of reactor/stripper A, 1417 kliJ is compressed by compressor M at a pressure of 186 bar, Continue pumping into the reaction zone. On the other hand, ammonia 190 kII, carbon dioxide 260 The remaining gas mixture, consisting of 15 parts water and 7 kli of inert gas, is ammonia. 167 kg of ammonia, 272 kg of ammonia, 271 kg of carbon dioxide, and 157 kg of water Carbamate condenser using carbamate solution from flapper E consisting of g. Partly condense in B. The resulting ammonium carbamate solution was prepared as described above. Pump L and line 17 feed the reaction zone of reactor/stripper A; The remaining uncondensed gas mixture is supplied to the post-reactor via line 40 as previously described. supply.

カルバメート凝縮器Bで放出された熱を回収して、五5バールの飽和蒸気527 kgを分解するために使用する。The heat released in carbamate condenser B is recovered to produce 527 bar of saturated steam. Used to break down kg.

本発明のこの実施態様では同様に1未転化アンモニウムカルバメートの分解に高 圧蒸気(20〜30バール)は必要々い。This embodiment of the invention also provides high decomposition of unconverted ammonium carbamate. Pressure steam (20-30 bar) is necessary.

FIG、1 FIG、4 1)議 調 杏 邦 牛 第1頁の続き ○発明者−y’・コーゲル・マリオ・フスターフ・ロジエール・テイリイ オランダ国6191エックス・ペー・ベーク(エル)エマ−ストラード21FIG.1 FIG.4 1) Anzu Kuni beef Continuation of page 1 ○Inventor - y' Kogel Mario Fustaf Rozier Tailly Netherlands 6191

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)反応域及びス) IJッピング域を用い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 ニアの一郁ヲ了ンモニウムカルバメートに転化し、そして該アンモニウムカルバ メートを尿素に転化して製品尿素、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流出液を形成し、これら転化により真の熱を発生し、 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含有尿素製品流 れを加熱して、該反応域との熱交換により該アンモニウムカルバメートの少なく とも一部を分解すると共に、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、該反応域と熱交換する該反応域を約125 〜250バールとの間に6る圧力に維持し、そして該ストリッピング域を該反応 域の圧力より低い圧力に維持することを特徴とする上記方法。 (2) 該反応域に維持された圧力より約20〜120バール低い圧力に該スト リッピング域を維持することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (3)該反応域に維持された圧力よシ約40〜60バール低い圧力に該ストリッ ピング域を維持することを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の方法。 (4)該反応域において、尿素の生成量が該反応域の反応条件下平衡状態で得ら れるはずの尿素量の少なくとも50慢になるまで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特許請求の範囲第1〜5項のいずれか1項に記載の方 法。 (5)該反応域において、尿素の形成量が該反応域の反応条件下平衡状態で得ら れるはずの尿素量の少なくとも70チになるまで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特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (6)該反応域の内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 1〜5項のいずれか1項に記載の方法。 (7)該反応域及び該ス) IJッピング域を垂直な多管式熱交換器内に設け、 そして該ストリッピング域を該熱交換器の管内に設けると共に1該反応域を該熱 交換器の管胴内に設け、そして該反応域上下間の温度差を最高で5℃に制限した ことを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の方法。 (8)該反応域上下間の温度差を最高で2℃に制限したことを特徴とする特許請 求の範囲第7項に記載の方法。 (9) 反応域流出域を後反応域に導入して、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、未転化アンモニウムカルバメートと、そして該反応域 の条件下平衡状態で生成すると考えられる尿素量の少なくとも9゜チの量で尿素 を含む尿素製品流れを形成し、そしてこの後肢尿素製品流れを該ストリッピング 域に導入することを特徴とする特許請求の範囲第1〜8項のいずれか1項に記載 の方法。 αQ 該後反応域からの尿素製品流れを該ストリッピング域に導入する前に加熱 器/分解器で処理して、ここでアンモニウムカルバメートの少なくとも一部を加 熱によって分解して、アンモニア及び二酸化炭素を含むガス混合物及びカルバメ ート含有量の少ない尿素製品流れを形成し、そして該ガス混合物を該反応域に導 入すると共に、該尿素製品流れを該ス) IJッピング域に導入することを特徴 とする特許請求の範囲第1〜9項のいずれが1項に記載の方法。 αコ 該ス) IJ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導 入して、ここでアンモニウムカルバメートをさらに分解し、そしてこれを尿素製 品流れを回収することを特徴とする特許請求の範囲第1〜9項のいずれか1項に 記載の方法。 (2)該後反応域からの尿素製品流れの一部のみを該ストリッピング域に導入す ると共に1該後反応域からの尿素製品流れの残りの部分を第2ストリツピング域 に導入し、ここでアンモニウムカルバメートを分解してアンモニア及び二酸化炭 素を含有するガス混合物を形成すると共K、このガス混合物を残った尿素製品流 れから分離することを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の方法。 (至) 該第2ストリツピング域を該ストリッピング域と同圧に維持する特許請 求の範囲第11項か第12項に記載の方法。[Claims] (1) Reaction zone and step) Ammonia and diacid at high temperature and high pressure using IJ wrapping zone. When producing urea from carbon dioxide, carbon dioxide and the ammonia are produced in the reaction zone. The ammonium carbamate is converted into ammonium carbamate. The product urea, unconverted ammonium carbamate and excess atom are converted to urea. forming a reaction zone effluent containing ammonia; these conversions generate net heat; and In the stripping zone, a urea product stream containing unconverted ammonium carbamate is is heated to remove a small amount of the ammonium carbamate by heat exchange with the reaction zone. The gaseous ammonia and gaseous ammonia produced from the urea product stream are In the method for recovering carbon dioxide, the reaction zone that exchanges heat with the reaction zone is The stripping zone is maintained at a pressure of between ~250 bar and the reaction The above method is characterized in that the pressure is maintained at a pressure lower than the pressure in the region. (2) Bringing the strain to a pressure approximately 20 to 120 bar lower than the pressure maintained in the reaction zone. 2. A method according to claim 1, characterized in that the ripping zone is maintained. (3) the strip is placed at a pressure approximately 40 to 60 bar lower than the pressure maintained in the reaction zone; 3. A method according to claim 2, characterized in that a ping area is maintained. (4) In the reaction zone, the amount of urea produced is obtained in equilibrium under the reaction conditions of the reaction zone. Ammonium carbamate urine until at least 50% of the amount of urea that should be removed The method according to any one of claims 1 to 5 that continues the conversion to Law. (5) In the reaction zone, the amount of urea formed is obtained in equilibrium under the reaction conditions of the reaction zone. Ammonium carbamate urine until the amount of urea that should be removed is at least 70%. 2. The method according to claim 1, characterized in that the conversion to elementary particles continues. (6) Claim No. 1 characterized in that the contents of the reaction zone are vigorously stirred. The method according to any one of items 1 to 5. (7) The reaction zone and the step) The IJping zone is provided in a vertical shell-and-tube heat exchanger, The stripping zone is provided in the tube of the heat exchanger, and the reaction zone is provided in the tube of the heat exchanger. It was installed in the tube body of the exchanger, and the temperature difference between the upper and lower parts of the reaction zone was limited to a maximum of 5°C. A method according to claim 6, characterized in that: (8) A patent application characterized in that the temperature difference between the upper and lower portions of the reaction zone is limited to a maximum of 2°C. The method described in item 7 of the scope of the request. (9) The reaction zone outflow zone is introduced into the post-reaction zone, where the ammonium carbamate further converted to urea, unconverted ammonium carbamate, and the reaction zone. urea in an amount that is at least 9° of the amount of urea that would be produced in equilibrium under conditions of and stripping this hindlimb urea product stream. According to any one of claims 1 to 8, the invention is characterized in that the invention is introduced into a region the method of. αQ Heating the urea product stream from the post-reaction zone before introducing it into the stripping zone ammonium carbamate, where at least a portion of the ammonium carbamate is added. Decomposes thermally to produce a gas mixture containing ammonia and carbon dioxide and carbames. forming a urea product stream with a reduced urea content and directing the gas mixture to the reaction zone. and introducing the urea product stream into the IJ wrapping area. A method according to any one of claims 1 to 9. α Co.) Direct the urea product flow from the IJ stripping zone to the second stripping zone. where the ammonium carbamate is further decomposed and converted into urea According to any one of claims 1 to 9, which is characterized in that the product flow is recovered. Method described. (2) Only a portion of the urea product stream from the post-reaction zone is introduced into the stripping zone. and the remaining portion of the urea product stream from one post-reaction zone to a second stripping zone. The ammonium carbamate is decomposed into ammonia and carbon dioxide. forming a gas mixture containing urea and passing this gas mixture into the remaining urea product stream. 10. The method according to claim 9, characterized in that the method is separated from the above. (To) A patent application for maintaining the second stripping area at the same pressure as the stripping area. The method according to claim 11 or 12.
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