JPS585189B2 - ニヨウソゴウセイホウニオケル ネツカイシユウ オヨビ カルバミンサンアンモニウムサイジユンカンノ カイリヨウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アンモニア（ＮＨ３）と二酸化炭素（ＣＯ２
）とから尿素の合成法に関するものである。

特に熱が多く回収される改良されたカルバミン酸アンモ
ニウム再循環を伴う尿素反応塔流出液の操作の改良法に
関する。

尿素は、アンモニア二酸化炭素とから高い圧力及び温度
で反応塔内で合成されてきた。

まず、カルバミン酸塩が生成せしめられ、これは、つい
で、脱水されて尿素になる。

尿素が作るカルバミン塩酸は、カルバミン塩酸が尿素に
変わる容器と同じ容器で生成せしめられるべき必要はな
い。

例えば、それは低い操業圧力及び温度条件で他の容器で
全量又は１部生成せしめられ、次いで、脱水し尿素にす
るために、尿素合成反応塔に導かれる。

吸素、水、未転化カルバミン酸アンモニウム及び過剰ア
ンモニアを含む尿素合成反応塔流出物流は、小部分と大
部分とに分けられる。

その小部分は、分解型分離器内部のトレイ部の上部トレ
イに供給され、その大部分は、カルバミン酸塩をアンモ
ニア及び二酸化炭素ガスに分解するために、又過剰アン
モニア及び幾分の水蒸気を一緒に伴なう尿素生成物溶液
からガスをストリップするために、分解器に供給される
。

カルバミン酸塩分解器は、そのシェル（ｓｈｅｌｌ側で
凝縮スチームによって間接に熱交換され、ＮＨ３，ＣＯ
２及び水蒸気を含むカルバミン酸塩分解型分離器上部の
排出ガスは冷却器中で冷水で間接熱交換され凝縮せしめ
られる。

減圧下でカルバミン酸塩分解器中でカルバミン酸塩の分
解を行わせる凝縮する分解型分離器排出ガスと尿素流出
物流との間に間接的に熱交換をする駆動力が実際に有効
でないために、分解器中においてカルバミン酸塩を分解
するために分解排出ガスを熱源として使用することは不
可能であった。

分解分離器排出ガスの凝縮熱を経済的に利用するために
、分解分離器排出ガスそれ自身よりずっと低い圧力で、
凝縮する分解分離器排出ガスから熱を吸収する分解ステ
ップを操業することが必要であった；カルバミン酸塩の
分解を進める凝縮排出ガスと尿素製品との間の納得しう
るそして経済的な温度差をうるために。

例えば、２１ｋｇ／ｃｍ２（３００ｐｓｉｇ）で最初の
分解器からえる分解分離器排出ガスは、第２分解器の管
側で１ｋｇ／ｃｍ２（１５ｐｓｉｇ）でカルバミン酸塩
の分解をすすめる尿素製品溶液を加熱するために、第２
分解器内で単に間接的に熱交換するために使用してよい
第２分解器のシェル側で生成される液相の沸点を第２分
解器の管側で尿素製品溶液の沸点よりも高いように維持
するために。

反応の完了及び熱の回収のための熱交換の後、排出ガス
−新鮮なＣＯ２供給物−尿素反応混合物から生成された
カルバミン酸アンモニウム及び尿素のアンモニア性水溶
液は、全ＮＨ３対ＣＯ２モル比は約３．５／１であり、
この値は、もし反応塔に導くならば、反応塔内で良い転
化をおこさせるにはあまりにも低い。

この比較的に低いモル比においては、尿素合成塔におい
てカルバミン酸塩から尿素への不経済な低い約５０−５
５％という転化率かえられる；続く分解器においてスチ
ーム消費量が多いし比較的多量の排出ガスを処理するた
めにより大型の装置が必要になる。

例えば、転化を改良する目的で、反応塔内の全ＮＨ３対
ＣＯ２モル比を３．５ ／ １以上に増加することは不
可能である。

というのは、このようにすると、第１のカルバミン酸塩
吸収底部溶液がアンモニアによる過飽和現象をおこし、
第１のカルバミン酸塩吸収器から未吸収アンモニアの多
い損失を招くからである。

本発明によれば、カルバミン酸塩分解器分離器からのＮ
Ｈ３−ＣＯ２−Ｈ２０排出ガスを、新鮮なＣＯ２供給物
と尿素の存在下において、カルバミン酸塩分解器のシェ
ル側に再び導入することにより、熱経済の観点から実質
的な改良をなすことができる。

カルバミン酸塩の生成熱は、カルバミン酸塩分解器のシ
ェル側からカルバミン酸塩分解器の管側に移され、カル
バミン酸塩の一部を分解するために、又分解を容易にす
るために減圧された反応流出物流から過剰アンモニアの
一部をストリップするために使用される。

しかし、分解器内でカルバミン酸塩のより完全なそして
実質的な分解に必要な全熱量中の一部分のみが、新鮮な
ＣＯ２供給物と分解型分離器排出ガスとの反応によって
供給される；これは、新鮮なＣＯ２供給物及び分解型分
離器排出ガスから分解器のシェル側で生成した液相の沸
点が、カルバミン酸塩のより完全な分解のために尿素製
品が終局的には上げられなくてはならない最後の温度点
より実質的に低いということになる。

この理由で、本発明によれば、新鮮なＣＯ２供給物−分
解型分離器排出ガス混合物と間接的な熱交換で加熱され
る尿素製品は、カルバミン酸塩のより完全な分解のため
に、比較的高温度に（スチームで）さらに加熱されなく
てはならぬ。

本発明によれば、排出ガスと同じ圧力の尿素製品溶液か
らカルバミン酸塩分解のための熱源として、分解型分離
器排出ガスを経済的に使用することが可能である。

ゲージ圧２１ ｋｇ／ｃｍ２（３００ｐｓｉｇ）のカル
バミン酸塩分解器からえた排出ガスは、カルバミン酸塩
分解器それ自身のシェル側に排出熱を与え、前記排出ガ
スを生産する分解器の管側でゲージ圧２１ｋｇ／ｃｍ（
３００ｐ ｓ ｉ ｇ ）でカルバミン酸塩の分解をす
すめる尿素製品溶液を加熱するのに使用される。

このことは、新鮮なＣＯ２供給物及び尿素が分解型分離
器排出ガスに添加され、カルバミン酸分解器のシェル側
で反応せしめられ、カルバミン酸塩分解器のシェル側に
供給される排出ガスと同じ圧力で、カルバミン酸塩分解
器の管側でカルバミン酸塩の分解をすすめる、反応流出
物流に間接的に排出熱を与えるからである。

新鮮なＣＯ２供給物を添加することは、反応混合物のＮ
Ｈ３対ＣＯ２モル比を減少し、それから生成される液相
の沸点を上昇せしめる目的がある。

分解器分離器排出ガス及び新鮮なＣＯ２供給物の反応混
合物に尿素を添加することは、分解型分離器排出ガスと
新鮮なＣＯ２との反応から生成される液相の沸点を実質
的に上昇させ、前記液相の結晶化点を減少させるのに寄
与する二重の利益ある影響をもっていることが分かった
。

分解器のシェル側から放出された排出ガス−新鮮なＣＯ
２供給物−尿素反応混合物は、追加の新鮮なＣＯ２供給
物と混合されると、この工程内の他の工程流を加熱する
のに使用してよい。

本発明によれば、又、反応が完了し、熱回収のために工
程中の種々の流れと熱交換をした後で、全ＮＨ３対ＣＯ
２モル比約３５／１の排出ガス−新鮮なＣＯ２供給物−
尿素反応物は、（水で）冷却され、全ＮＨ３対ＣＯ□モ
ル比を少なくとも約３、８ ／ １以上であり好ましく
は３．８ ／ １〜７／１とするような、液相における
アンモニア含有量を増加させる目的で、新鮮なＮＨ３と
混合される。

アンモニア含有量が多くなったこの最後の溶液は、尿素
への転化のために、新鮮なＣＯ２の残余部分と共に、尿
素反応塔に導かれる。

必要ならば、小量のアンモニアを直接に反応塔に添加し
てもよい。

本発明の更に他のことは、最終的に水冷されたコンデン
サーのガス相に存在する遊離のアンモニアは、全部カル
バミン酸溶液に吸収され、水冷コンデンサーからの最終
カルバミン酸塩溶液及び反”応塔中の比較的高いＮＨ３
対ＣＯ２全モル比に関係なく、反応塔にポンプで送られ
る。

これは、最後のカルバミン酸塩溶液に尿素が存在するか
らできるのであり、このカルバミン酸溶液は、カルバミ
ン酸アンモニウムの水溶液中で遊離アンモニアの溶解度
を相当に増加させ、同時に、結果として生成するカルバ
ミン酸塩溶液の結晶化点を低下せしめ、このため、水冷
した最後のコンデンサーでの操作を今まで先行技術で開
示された温度よりもずっと低い温度で操作することがで
きるようにしたことが分かった。

本発明によれば、尿素、カルバミン酸アンモニ。

ラム、アンモニア及び水よりなる第１の尿素水溶液が高
温及び高圧で製造される尿素合成法は、次の（ａ）−（
ｄ）によって改良される。

（ａ）第１のカルバミン酸塩分解帯にあるカルバミン酸
アンモニウムの１０−６０ｗｔ％をＮＨ３及びＣＯ２ガ
スに分解するために、前記分解帯内の前記第１水性尿素
水溶液を減圧し加熱し、（ｂ） 追加のカルバミン酸
アンモニウムをＮＨ３及びＣＯ２ガスに分解するために
、そして、尿素水、残留カルバミン酸アンモニウム及び
残留過剰アンモニアよりなる液相及びＣＯ２、ＮＨ３及
びＨ２Ｏよりなるガス相を製造するために、第２カルバ
ミン酸塩分解帯内で前記加熱された第１水性尿素溶液を
加熱し、 （ｃ） 前記ガス相と前記液相とを分離しくｄ）
前記第１水性尿素溶液と間接の熱交換によりカルバミン
酸アンモニウムを生成させるために、前記ガス相と尿素
及び新鮮なＣＯ２とを接触せしめ、それにより、（ｄ）
において前記カルバミン酸アンモニウムの生成で放出さ
れた反応熱が（ａ）に必要な熱を供給し、このように接
触せしめられる尿素量が反応製品の尿素対水比が０．１
／１〜１．６／１となるような量である。

本発明において”新鮮な（ｆｒｅｓｈ）ＣＯ２供給物″
及び”新鮮なＮＨ３供給物″という言葉は、合成反応塔
において尿素を製造するために必要な実質的に化学量論
的量のＣＯ２及びＮＨ３であり、外部から尿素合成操業
のために系内に入れられるＣＯ２及びＮＨ３を限定する
ために使用される。

前記ＣＯ２及びＮＨ３の新鮮な供給物は、終局には尿素
製品の化学量論的量として尿素合成系から放出される。

図１について、反応塔１では全ＮＨ３対ＣＯ２モル比約
３．８／１から約６．５ ／ １とし、ゲージ圧力範囲
を約１２６．５−４２２ｋｇ／ｃｍ２（１８００−６０
００ｐｓ ｉ ｇ）とし、温度範囲を１６０−２２０℃
として操業した。

好ましい操作条件は概略次のとおりである： ＮＨ３対ＣＯ２，４，０： １ ；、圧力、２２５ ｋ
ｇ／ｍ２（３２００ｐｓｉｇ）：温度１８８℃。

好ましくは、１回のパス当り約７２％の転化が合成反応
塔内でえられた。

ライン２における反応塔流出物は、ライン３の小部分及
びライン４の大部分に分けられる。

ライン４の流れは、減圧バルブ５を通して約１１．７−
４３ｋｇ／ｃｍ２（５０−６００ｐ ｓ ｉ ｇ）好ま
しくは２５ｋｇ／ｃｍ２（３４０ｐｓ ｉ ｇ）のゲー
ジ圧力に下げられ、ライン６を通り分解器７に導かれる
。

分解器７は、普通のカルバミン酸塩分解器であり、好ま
しくは、尿素製品溶液を管側に、反応排出ガスをシェル
側にもつ多管式分解器である。

ライン６の尿素製品溶液は、分解器７内でライン６の実
質的フラッシュ温度（ｆｌａｓｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕ
ｒｅ）から前記フラッシュ温度より約１１−１６．７℃
高い温度に加熱される。

ライン６におけるフラッシュ温度は、第１にライン４か
らの反応塔流出物が減圧バルブ５を通して流れ出す圧力
に依存している。

ライン６において１１．７−４３ｋｇ／１（１５０，−
６００ｐｓ ｉｇ）の流出するゲージ圧力範囲に対して
、ライン６における相応するフラッシュ温度は、それぞ
れ、７７．７−１４３．３℃でよい。

好ましくは、減圧弁５の圧力降下流はゲージ圧２５ｋｇ
／ｃｍ２（３４０ｐｓｉｇ）に保たれ、ライン６におけ
る混合物のフラッシュ温度は約１１８℃である。

分解器７内でライン６からの混合物をライン６より１１
−２２℃高い温度に加熱することによって、最初ライン
６に含まれたカルバミン酸塩の１Ｏ−６０％（約）がＮ
Ｈ３とＣＯ２とに分解され、尿素製品溶液から過剰アン
モニア及び幾分の水蒸気と共に除かれる。

ライン６からの混合物を１１８−１３５℃に加熱するこ
とにより、ライン６に含まれるカルバミン酸塩の約５５
％がガスの混合物に分解される。

分解器７（又は第１の分解器７）において尿素製品溶液
からカルバミン酸塩を分解するに必要な吸熱の熱量は、
後で述べるように、新鮮なＣ０２供給物、分解型分離器
排出ガス及び尿素を含むカルバミン酸アンモニウムの弱
い水性アンモニア性溶液の混合物の反応熱によって供給
される。

前記混合物は、熱交換器７のシェル側で分解剤として働
き反応し、そして反応熱を尿素製品溶液と間接的に交換
し分解器７（熱交換器）の管側で加熱しカルバミン酸塩
の分解をおこす。

分解器７のシェル側で混合物が反応することによって得
た熱は、分解器７のシェル側で反応がおきる圧力にまず
依存する。

ゲージ圧約１１．７−４３ｋｇ／ｃｍ２（１５０６００
ｐｓ ｉ ｇ）の圧力範囲に対して、この概略温度範囲
は、それぞれ、９３−１６６℃であり、分解器７のシェ
ル側において好ましい操作ゲージ圧２４ｋｇ／ｃｍ２（
３３０ｐ ｓ ｉ ｇ）に対し温度は約１４０℃である
。

この様にして、充分な温度差及び熱転移駆動力が、分解
器のシェル側に反応混合物と分解器７の管側でカルバミ
ン酸塩分解を進める尿素製品溶液との間にえられるもの
である。

分解器７で加熱された尿素製品溶液は、さらに加熱をす
すめ完全にカルバミン酸塩を分解させるために、ライン
８を通し直接にスチーム加熱分解器９に通される。

分解器７と同じように、分解器９は普通の分解器でよい
：好ましくは、それは、必要とする熱量を供給するため
に尿素製品溶液をその管側に、凝縮スチームをそのシェ
ル側にもつ、たて型多管熱交換式分解器よりなる。

より完全にカルバミン酸塩を分解させるために、ライン
８からの尿素製品溶液が分解器９内で加熱される温度は
、尿素製品溶液が加熱される圧力に依存する。

概略のゲージ圧力範囲１１．７−４３ｋｇ／ｃｍ２（１
５０−６００ｐｓｉｇ）に対し、さらに完全にカルバミ
ン酸塩を分解させるために、分解器９内で尿素製品溶液
が加熱される相当する温度は約１１５−１７７℃の範囲
である。

好ましいゲ゛−ジ圧力２５ｋｇ／ｆｆ１（３４０ｐｓ
ｉ ｇ）において、ライン８からの尿素製品溶液は分解
器９内で１５７°Ｃに加熱される。

スチーム加熱された尿：素製品溶液はライン１０を通り
分解器９より除去される。

ライン１０は、尿素、水、残留カルバミン酸アンモニウ
ム及び残留過剰アンモニアよりなる液相及びＣＯ２、Ｎ
Ｈ３（Ｈ２Ｏ）よりなるガス相の混合物を含む。

ライン１０における液相中の・残留カルバミン酸アンモ
ニウムは、ライン４に含まれるカルバミン酸アンモニウ
ムの初期量の僅か５−２５％であり、好ましくは前記量
の１０％である。

図３に前述の分解器７及び分解器９の好ましい態様を示
す。

分解器７及び９は、簡単に組立てたたて型多管式熱交換
器１０１よりなり、この交換器には、上部のスチーム加
熱シェル側１０３と下部の反応混合物で加熱されたシェ
ル側１０４とを分ける仕切１０２がある。

図１のライン６からの尿素製品溶液は図３のライン１０
５を通り多管式分解器１０１の管側１０６の底部に入る
。

管側１０６は、下部のシェル側１０４を通し多管式分解
器１０１の上部のシェル側１０３に連続的である。

ライン１０５からの尿素製品溶液は、ライン１０５の混
合物中の液相に含まれたカルバミン酸塩の１部を分解す
るために、管側１０６の下部１０７内で加熱される。

分解に必要な吸熱の熱は、図１のライン１３よりの新鮮
なＣＯ２供給流、図１のライン１１よりの分解型分離器
排出ガス流及び図１のライン１２よりの尿素を含むカル
バミン酸アンモニウムの弱アンモニア性水溶液流によっ
て供給される。

ライン１３．１１及び１２の前記スチームは、図３のラ
イン１０８を通り下部シェル側１０４の底部に導かれ、
その反応熱は、下部の管部分１０７中のカルバミン酸塩
を分解するために、必要な吸熱の熱を供給する。

反応混合物は、ライン１０９を通り下部シェル側１０４
の上部部分から除かれ、図１のライン１４に導かれ後で
記載するように処理される。

図３において、管側１０６の下部部分１０７において加
熱された尿素製品溶液は、さらにスチーム加熱をするた
めに、管側１０６の上部部分１１０に直接通される。

スチームは、多管式熱交換器１０１の上部シェル側１０
３の上部部分に、ライン１１１を通して供給される；ス
チームは、上部管側１１０の外部表面に凝縮することに
よって、上部管側１１０の内部の尿素製品に熱を供給す
る。

この様にして生成されたスチーム凝縮物は、上部シェル
１０３の底部部分からライン１１２を通り放出される。

上述のように、上部シェル側１０３は、仕切１０２によ
って下部シェル側１０４から閉ざされている。

上部管部分１１０で加熱された尿素製品。溶液は、多管
式熱交換器１０１の上部部分からライン１１３を通り除
去され、さらに操業を続けるために図１のライン１０に
導かれる。

図３の多管式熱交換器１０１の底部部分１１４は、図１
の分解器７に相当し図３の多管式熱交換器の上部部分。

１１５は図１の分解器９に相当する。

図１の分解器９に相当する。

図１の分解器７と分解器９とを結ぶライン８は図３の多
管式熱交換器１０１では除いである；下部管部分１０７
が直接に仕切１０２の上部管部分１１０に直接に結ばれ
ており、仕切１０２は下部シェル側１０４を上部シェル
側１０３から分けている。

図１について、ライン１０からの液体とガスとの混合物
は分解型分離器１５の中間部分に導かれる；分解型分離
器には上部トレ一部１６及び下部トレ一部がつけられて
いる。

ライン１０の液相は分離器１５内でその中に含まれるガ
ス相から分離される。

尿素、水、残留カルバミン酸アンモニウム及び過剰アン
モニアを含む液相は、トレー１７を通り下方に流れ、底
部トレ一部１７中で残留過剰アンモニアの大部分を除去
するために、ライン６６からのＣ０２でストリップされ
る。

分解型分離器１５の底部部分に集まった脱ガスされた液
相は、分離器からライン１８を通り放出される。

分解型分離器内部でライン１０の混合物から分離された
ガス相は、水蒸気の大部分を除去するために、減圧バル
ブ１９及びライン２０を通して上部トレ一部１６の頂部
トレーに供給された比較的冷たい尿素反応塔流出物混合
物と、向流的に直接接触せしめられ、上部トレ一部１６
を通し上方に通される。

ガス相の全量は、ＣＯ２、ＮＨ３及びＨ２Ｏを含む分解
型分離器排出ガスとして、ライン１１を通り分解型分離
器頂部を去る。

ライン１１におけるＮＨ３対ＣＯ２のモル比は、概略の
範囲で４／１〜１５／１内、好ましくは約８．５ ／
１である。

ライン１１からの排出ガスは、後で述べる操作でえたラ
イン１２からの尿素を含む弱カルバミン酸アンモニウム
溶液流と共に、分解器７のシェル側に導かれる。

従来先行技術として行われていたように、ライン１１か
らの排出ガス流とライン１２からの溶液とのみを反応さ
せようと試みると、ライン１１か・らの分解型分離器排
出ガスとライン１２からの溶液との反応によって生成さ
れた液相の沸点は、減圧バルブ５を通しての減圧の後の
ライン６における反応塔流出物混合物のフラッシュ温度
と、実際には同じ温度レベルであるであろう。

このようにすると、分解器７のシェル側で反応する混合
物から分解器内でカルバミン酸塩の分解をすすめる尿素
製品溶液に熱を移すのに有効な駆動力は生じないだろう
。

分解型分離器排出ガスと尿素を含む弱カルバミン酸塩溶
液との混合物に、新鮮なＣＯ２供給物を添加することに
よって、その結果生成された液相の沸点は、相当に増加
され、反応した混合物とカルバミン酸塩分解をすすめる
尿素製品溶液との間の熱の移動を達成せしめ、さらに、
自ら分解型分離器排出ガス流を提供することがみいださ
れた。

このことは、ライン１３中の新鮮なＣＯ２が分解器Ｉの
シェル側で反応する混合物に導かれるという事実のため
である；分解器のシェル側は分解器Ｔに熱を供給し、前
記反応混合物中の全体のＮＨ３対ＣＯ２モル比を低め、
この様にしてそれから生成される液相の蒸気圧を低める
。

分解器７のシェル側を去るライン１４における混合物の
ＮＨ３対Ｃ０２のモル比を、分解量分離器１５の上方の
ライン１１中の分解型分離器排出ガスのＮＨ３対Ｃ０２
モル比以下に降下させるに充分な量で、新鮮なＣＯ２は
ライン１３を通り分解器７に添加される。

例えば、ライン１１におけるモル比が４／１ならば、ラ
イン１４を通し分解器７のシェル側を去る混合物中のモ
ル比２．５ ／ １をうるために、新鮮なＣＯ２供給物
の充分な量がライン１３を通し分解器７のシェル側に混
合される。

同様に、もしライン１１におけるモル比が１５／１なら
ば、新鮮なＣＯ２供給物は、ライン１４を通り分解器７
のシェル側を去る混合物中のモル比１０／１をうるため
に、ライン１３を通し分解器７のシェル側に混合される
。

好ましくは、ライン１１における分解器排出ガス中のＮ
Ｈ３対ＣＯ２のモル比が約８−９７１の範囲であれば、
ライン１４を通し分解器７のシェル側を去る混合物中の
ＮＨ３対ＣＯ２のモル比を約４．６−４．９／１の範囲
に保つに充分な量で、ライン１３を通し分解器７のシェ
ル側で反応する排出ガスに添加される。

従って、分解器７のシェル側で生成される液相の沸点は
、１４０℃に増加され、このようにして、シェル側から
分解器７の管側へ、使用に相当の助けとなるように、熱
を移動せしめる。

しかし、前述したように、ライン８からの尿素製品は、
カルバミン酸塩を尚完全に分解するために、スチームで
加熱される。

分解器７と９との連けいは、非常に簡単な経済的な方法
で尿素合成操業において相当程度の熱回収を達成させ従
って有用な消費を実質的に節約させる。

分解器７のシェル側を去る液体及びガスの混合物は、熱
の回収のために冷却器２１内で最後に冷却水で冷却する
前に、熱交換器内で尿素操業性内の他のプロセス流と追
加の新鮮なＣＯ２と有利に混合してもよい；例えば、第
２の分解器２２及び尿素濃縮器２３のように。

分解器７のシェル側で反応混合物に新鮮なＣＯ□供給物
の量が、ライン１４の混合物中におけるモル比４．６−
４．９７１をなすに充分である前述の好ましい操作に対
して、新鮮なＣＯ２をライン２４及び２５を通し第２分
解器２２及び尿素濃縮器２３に、それぞれ、加えてもよ
い。

その量は、第２分解器２２及び尿素濃縮器２３を去るラ
イン２６及び２７では概略モル比が、それぞれ、４／１
及び３．５ ／ １を保つに充分な量である。

又、別に、必要ならば、分解器７で多い熱回収をするた
めに、ライン１４中の混合物中の概略のＮＨ３対Ｃ０２
モル比を３．５ ／ １に保つために大量のＣＯ２供給
物をライン１３を通し分解器７に供給することもできる
。

このような場合、第２分解器２２及び尿素濃縮器２３は
、外部源（示されていない）から供給されるスチームで
スチーム加熱される。

底部ライン１６を通り分解量分離器１５の底部部分を去
る尿素製品溶液は、再び、ライン２８の小部分と、レベ
ル制御バルブ３０を通してゲージ圧１．８ｋｇ／ｉ（１
０ｐ ｓ ｉ ｇ ）に下げられる、ライン２９の大部
分とに分けられる。

そして実質的に純粋な尿素水溶液をうるための加熱及び
脱ガス行なうために、ライン３１を通り第２分解器２２
に導かれる。

第２分解器２２で加熱された尿素製品溶液は、ライン３
２を通り上部トレ一部３４及び下部トレ一部３５をもつ
第２分解器分離器３３の中間部分に送られる。

ライン３２の液相は、分留器分離器３３内でガス相から
分離される。

実質的に純粋な尿素水溶液を含む液相は、トレ一部３５
を通り下方に流れ、残留アンモニアを除去するためにラ
イン６７からのＣＯ２でストリップされる。

分解量分離器３３の底部部分に集まった脱ガスされた尿
素水溶液は、底部ライン３６を通し分解量分離器から放
出される。

ライン３２における混合物のガス相は分留器分離器３３
内で分離され、上部トレ一部３４を通り上方に通される
；水蒸気の主用部分を除去するために、ガス相は減圧バ
ルブ３７及びライン３８を通して上部トレ一部分３４の
トレー頂部に供給されたライン２８からの比較的冷たい
溶液と向流的に接触させられる。

ライン３９を通りＣＯ２、ＮＨ３、及びＨ２Ｏを含む排
出ガスとして分解量分離器３３をでるガス相の全量は、
水冷却コンデンサー４０で溶液に凝縮せしめられ、ライ
ン４１を通りコンデンサー４０に供給される尿素と混合
せしめられる。

不活性物は排出バルブ４２を通し排出される。

ライン３６からの尿素製品溶液は、バルブ４３及びライ
ン４４を通り真空下で操業される濃縮器２３に送られる
。

結果の加熱された尿素製品溶液は、ライン４５を通り濃
縮器２３から分離器４６に送られる。

濃縮された尿素溶液は、底部ライン４７を通り分離器４
６から除かれ、次のプロセスのためにライン４８を通り
他の装置（示されていない）に送られる。

ライン４７からの濃縮された尿素溶液の一部分はライン
４９及び調節バルブ５０、ライン４１を通り第２コンデ
ンサー５０に送られる。

分離器４６で分離した水蒸気は、ライン５１を通り水冷
真空コンデンサー５２に送られ、液体に凝縮し温貯槽５
３に集りライン５４から放出される。

カルバミン酸アンモニウム、過剰アンモニア、尿素及び
水を含む第２コンデンサー４０内で生成された液相は、
ライン５５を通って放出され、ポンプ５６を通り圧力が
あげられ、上述のように、ライン１２を通り分解器７の
シェル側に送られる３ライン１２における尿素の量は、
ライン１４を通り分解器７のシェル側をでる混合物中の
尿素対水の重量比を約０．１ ／ １〜１．６／１の範
囲好ましくは１：１に維持するのに充分である。

前述のライン２７（又は、分離器２２及び濃縮器２３が
バイパスされているならライン１４からの反応混合物は
、冷却及び全部の凝縮のためにコンデンサー２１に送ら
れる。

コンデンサー２１は、分解器７及び９の尿素製品溶液、
分離器１５、分離器７のシェル側と基本的に同じ圧力範
囲で操業され、前記容器に結合しているラインの幾分の
圧力を降下せしめる。

コンデンサー２１の内部に蓄積された不活性物質は排出
バルブ５７を通し排出される。

コンデンサー２１よりライン５９を通し放出される溶液
中の全ＮＨ３対ＣＯ２のモル比を約３．８ ／ １〜７
／１好ましくは４．７７１〜５．５７１の範囲に保つた
めに、新鮮なＮＨ３供給物がライン５８を通しコンデン
サー２１に供給される。

コンデンサー２１は約４９−１２１℃の範囲好ましくは
８２−９９℃の範囲で操業してよい。

コンデンサー２１からライン５９を通って放出される溶
液は、ポンプ６０で昇圧され、回収のためにライン６１
を通り反応塔１に送られる。

新鮮なＮＨ３供給物の残留部分、若し存在すれば、ポン
プ６２で昇圧されライン６３を通り反応塔１に送られる
。

新鮮なＣＯ２の残留部分はコンプレッサー６４で反応塔
の圧力にまで圧縮されライン６５から反応塔１に送られ
る。

ライン６５，１３，６６．２４，６７及び２５における
実質的にすべてのＣ０２及びライン５８及び６３の実質
的にすべてのＮＨ３は、終局的には、反応塔１で尿素の
化学量論的量を生成するよツうに反応せしめられる。

そして、最後に尿素はライン４８から製品として系から
除かれる。

本願発明を以下の実施例によって更に説明する。

実施例 １ 図１，２および３において、２，９５０ｋｇ（６，５０
０ポンド）の二酸化炭素がコンプレッサー６４で圧縮し
、ライン６５をへて反応塔１に供給され、同時に２，３
６０ｋｇ（５，２００ポンド）のＮＨ３がポンプ６２に
おいて昇圧されライン６３をへて、ライン６１からのカ
ルバミン酸アンモニウム循環溶液と共に、反応塔１に供
給される。

カルバミン酸塩循環溶液は、カルバミン酸塩としてＣＯ
の７，６７０ｋｇ（１６，９０２ポンド）、カルバミン
酸塩および有難アンモニアとして全アンモニアの１４，
０６０ｋｇ（３１，０００ポンド）、３．５１５ｋｇ（
７，７５０ポンド）の水および３．４００ｋｇ（７，５
００ポンド）の尿素を含有する。

反応塔１は、約２２５ｋｇ／ｃｍ２（３，２００ｐ ｓ
ｉ ｇおよび１８８℃で操作される。

反応が完結すると反応塔内容物はライン２をへて取り出
される。

この流出物は、１３，８２５ｋｇ（３０，４８０ポンド
）の尿素、未変換カルバミン酸塩としてＣ０２の２．９
７０ｋｇ（６，５５０ポンド）カルバミン酸塩及び有難
アンモニアとして全アンモニアの １０．５１０ｋｇ（２３，１７８ポンド）、および６．
６４０ｋｇ（１４，６４４ポンド）の水を含む。

ライン２の反応塔流出物の約３０％はライン３に通され
、残りの７０％はライン４に通される。

ライン４の反応塔混合物は減圧バルブ５をへて２５ｋｇ
／ｃｍ２（３４０ｐ ｓ ｉ ｇ ）に減圧され、ライ
ン６において１１８℃にフラッシュ冷却され、図３のラ
イン１０５をへて多管式分解器１０１の底部分１１４に
送られる。

次いで、溶液は管１０６を上方に流れ、オーバヘッド。

ライン１１３をへて分解器１０１を出る時までに最終的
に１５７℃に加熱される。

ライン１３の２，２７０ｋｇ（５，０００ポンド）のＣ
０２ライン１２の７，８７０ｋｇ（１７，３５０ポンド
）の溶液およびライン１１の１２，９１０ｋｇ（２８，
４５８ポンド）の排出ガスが、ライン１０８をへて分解
器１０１の低部シェル側１０４に導入される。

ライン１２の溶液は、カルバミン酸塩としてＣＯ２の４
５４ｋｇ（１，０００ポンド）、カルバミン酸塩および
有難アンモニアとして全アンモニアの１，３１５ｋｇ（
２，９００ポンド）、２．７００ｋｇ（５，９５０ポン
ド）の水および３．３９０ｋｇ（７，５００ポンド）の
尿素を含有する。

ライン１１の排出ガスはＣＯ２の２，８９０ｋｇ（６，
３８０ポンド）、ＮＨ３の９，２００ｋｇ（２０，２７
８ポンド）および８１６ｋｙ（１，８００ポンド）の水
を含有する。

ライン１０８の混合物は、低部シェル側１０４において
反応してその温度は１４０℃に上昇し、その反応熱の一
部は管１０７の壁をへて伝達されて管内を流れる尿素生
成物溶液を加熱し、シェルの混合物はライン１０９をへ
てライン１４に放出される。

１１．７ｋｇ／ｉ（１５０ｐ ｓ ｉ ｇ ）の水蒸気
が管１１０内の液体を１５７℃に加熱するためにライン
１１１をへて上部シェル側１０３に供給される。

凝縮した水蒸気はライン１１２をへて放出される。

加熱された液体は、ライン１１３をへて分解器１０１か
ら取り出され、ライン１０をへて図１の分離器１５に導
入される。

ライン６６から分離器１５の下部トレ一部分１７に２２
５ｋｇ（５００ポンド）のＣＯ２が供給される。

ライン３からの反応塔流出液は減圧バルブ１９によって
２４ｋｇ／ｃｍ２（３３０ｐｓ ｉ ｇ）に減圧され、
１１８℃に冷却され、且つライン２０をへてトレ一部分
上部トレー１６に供給される。

分離器１５からオーバーヘッド・ライン１１をへて排出
・ガスが取り出され、２４ｋｇ／ｃｍ２（３３０ｐｓｉ
ｇ）で前述したように下部シェル側１０４中に供給され
る。

ラインの液体とライン１１の液体の間の０．７ｋｇ／ｃ
ｙｙｆ（１０ｐ ｓ ｉ ）の圧力差は、管１０６、ラ
イン１１３、トレ一部分１６およびライン１１における
魔擦による損失に主として起因する。

すべての他の点から、分離器１５の内部の圧力は多管式
分解器１０１の下部シェル側１０４内部と実質的に同一
圧力である。

分離器１５の底部分からの液相はライン１８をへて取り
出され、この取り出された液は １３．８２５ｋｇ（３０，４８０ポンド）の尿素、カル
バミン酸塩としてＣＯ２の２９６ｋｇ（６７０ポンド）
、カルバミン酸塩および有難アンモニアとして、１，３
１５ｋｇ（２，９００ポンド）ノ全アンモニアおよび５
，８２６ｋｇ（１２，８４４ポンド）の水を含有する。

ライン１８の溶液の約３０％はライン２８に送られ残り
の７０％はライン２９をへてバルブ３０により１．８ｋ
ｇ／ｆｆ１（１０ｐ ｓ Ｉｇ ）に減圧され、且つラ
イン３１をへて分解器２２に送られる。

ライン３１からの液体は、分解器２２において間接的に
１２４℃に加熱され、ライン３２をへて分離器３３に送
られる。

分解熱は、シェル側で２３，０５０ｋｇ（５０，８０８
ポンド）のライン１４からの反応混合物およびライン２
４をへて供給された１、１３４に９（２，５００ポンド
）のＣＯ２を反応させることによって分解器２２に供給
される。

圧力２４ｋｇ／ｃｍ２（３２０ｐｓ ｉ ｇ）のライン
１４中の混合物は、合計５，６１５ｋｇ（１２，３８０
ポンド）のＣＯ２，１０，５１０ｋｇ（２３，１７８ポ
ンド）の全アンモニア、３，５１５ｋｇ（７，７５０ポ
ンド）の水、および３，４００ｋｇ（７，５００ポンド
）の尿素を含有する。

反応完結後、得られた反応混合物の２４，１８０ｋｇ（
５３，３０８ポンド）が分解器２２のシェル側から１３
２℃および２３ｋｇ／ｃｍ２（３１０ｐｓｉｇ）の圧力
でライン２６をへて取り出される。

この取り出された反応混合物は６，７５０ｋｇ（１４，
８８０ポンド）ノ全ＣＯ２，１０，１５０ｋｇ（２３，
１７８ポンド）の全ＮＨ３，３，５１５ｋｇ（７，７５
０ポンド）の水および３，４００ｋｇ（７，５００ポン
ド）の尿素を含有する。

１５０ｋｇ（３３０ポンド）のＣＯ２が分離器３３の下
部トレ一部３５に供給され、ライン２８からの溶液はバ
ルブ３７によって１．４ｋｇ／ｃｍ２（５ｐ ｓ ｉ
ｇ ）の圧力に減圧され、ライン３８をへて分離器３３
のトレ一部の上部トレー３４に供給される。

分離器３３からオーバーヘッド・ライン３９をへて排出
ガスが放出され、該排出ガスは４５４ｋｇ（１，０００
ポンド）のＣＯ２，１，３１５ｋｇ（２，９００ポンド
）のＮＨ３、および２，１４５ｋｇ（４，７３０ポンド
）の水を含有する。

分離器３３から底部ライン３６をへて放出された塔底溶
液は、１３，８２５ｋｇ（３０，４８０ポンド）の尿素
および３，６８０ｋｇ（８，１１４ポンド）の水を含む
。

ライン３６の尿素溶液の流れはバルブ４３によって調節
され、この尿素溶液はライン４４をへて尿素濃縮器２３
に供給され、０．５ｋｇ／ｃｍ２（７ｐｓ ｉｇ）の減
圧下に濃縮するため１１０℃間接的に加熱される。

加熱された液は、ライン４５をへて分離器４６に供給さ
れ、ここで水蒸気から濃縮された尿素が分解される。

１３，８２５ｋｇ（３０，４８０ポンド）の尿素、およ
び２，２５０ｋｇ（４，９６０ポンド）の水がライン４
７をへて放出され、又、１，４３０ｋｇ（３，１５０ポ
ンド）の水蒸気がオーバーヘッド・ライン５１をへて取
り出される。

ライン５１からの液体は減圧コンデンサー５２において
凝縮され、温貯槽５３に集められ、ライン５４をへて放
出される。

３．４００ｋｇ（７，５００ポンド）の尿素および５５
３ｋｇ（１，２２０ポンド）の水が合成工程に再循環す
るためにライン４７から抜き出され、且つ１０．４２５
ｋｇ（２２，９８０ポンド）の尿素および１．６９６ｋ
ｇ（３，７４０ポンド）の水を含む残部の１２．１２０
ｋｇ（２６，７２０ポンド）の尿素溶液がもしも望むな
らば更に処理するためにライン４８から最終生成物とし
て取り出される。

ライン４９からの尿素溶液は、図示してはいないが、ポ
ンプによって加圧され、バルブ５０により調節され、ラ
イン４１をへて第２コンデンサー４０に送られる。

コンデンサー４０は水冷され１．４ｋｇ／ｃｍ２（５ｐ
ｓ ｉ ｇ ）および３８℃で操作される。

ライン３９からの排出ガスは凝縮および反応のためにコ
ンデンサー４０に導入され、７．８７０ｋｇ（１７，３
５０ポンド）の溶液がライン５５から排出される。

不活性物はバルブ４２をへて排気される。

カルバミン酸塩として４５４ｋｇ（１，０００ポンド）
のＣＯ２カルバミン酸塩および有難アンモニアとして全
アンモニアの１，３１５ｋｇ（２，９００ポンド）２．
７００ｋｇ（５，９５０ポンド）の水、および３．４０
０ｋｇ（７，５００ポンド）の尿素を含有するライン５
５の溶液はポンプ５６によって加圧され、ライン１２を
へて分解器７のシェル側に送られる。

濃縮器２３における蒸発熱は、ライン２６の混合物をラ
イン２５をへて供給される９ １７ｋｇ（２，０２２ポ
ンド）のＣＯ２とシェル側において混合することによっ
て与えられる。

反応完了後、２２ｋｇ／ｃｙ＋ｔ（３００ｐｓｉｇ）お
よび１２１°Ｃにおいてライン２７をへて２５，１００
ｋｇ（５５，３３０ポンド）の反応混合物が排出される
。

分離器１５およびライン２７間の圧力差は、まさつ損失
および水圧損失に起因し、この場合に２．８ｋｇ／ｃｍ
２（４０ｐ ｓ ｉ ｇ ）である。

他のすべての点からして、分離器１５の圧力は、ライン
２７の末端の圧力と実質的に同一水準にあり、ライン２
７は第１コンデンサー２１に結合している。

ライン２７からの溶液はカルバミン酸塩として７．６６
７ｋｇ（１６，９０２ポンド）のＣＯ２、カルバミン酸
塩および有難アンモニアとして １０．５１０ｋｇ（２３，１７８ポンド）の全アンモニ
ア、３，５１５ｋｇ（７，７５０ポンド）の水および３
．４００ｋｇ（７，５００ポンド）の尿素を含有し、８
８℃、２２ ｋｇ／ｃｍ２ （３００ｐｓｉｇ）に冷却
し、ライン５８をへて、コンデンサー２１に供給される
３、５４８ｋｇ（７，８２２ポンド）のアンモニアと混
合するために、コンデンサー２１に送付される得られた
溶液はライン５９をへてコンデンサー２１から排出され
、高圧ポンプ６０によって昇圧され、ライン６１をへて
反応塔１に導入される。

コンデンサー２１に蓄積された不活性物は排出弁５７を
へて排出される。

ライン２７および５８をへてコンデンサー２１に加えら
れた実質的にすべてのアンモニアはコンデンサー２１に
おり冷却された溶液中に吸収され、反応器に供給するた
めにライン５９をへて排出される。

実施例 ２ 本実施例の操作は、２９ｋｇ／ｃｍ２（４００ｐｓｉｇ
）に上昇されるコンデンサー２１における操作圧力及び
有難アンモニアの大量を吸収するために、コンデンサー
２１における溶液の能力を増加するため７９℃に低下さ
れる温度を除いては、実施例１に述べたところと同様で
ある。

ライン５８を通して第１コンデンサー２１に５，９０７
ｋｇ（１３，０２２ポンド）のアンモニアが供給され、
且つライン５９における溶液はカルバミン酸塩としてＣ
Ｏ２の７，６６７ｋｇ（１６，９０２ポンド）、カルバ
ミン酸塩および有難アンモニアとして１６．４２０ｋｇ
（３６，２００ポンド）の全アンモニア、３，５１５ｋ
ｇ（７，７５０ポンド）水および３．４００に９（７，
５００ポンド）の尿素を含有する。

高圧液体アンモニアポンプ６２およびライン６３は除か
れている。

分離器１５および分解器７のシェル側における圧力はコ
ンデンサー２１における圧力の増加に比例して高められ
る。

本発明の実施態様を次に列挙する。

１）特許請求の範囲１に記載した尿素合成法。

２）前記ガス相の圧力が実質的に第１カルバミン酸塩分
解帯の圧力と同じである第１）頃の方法。

３） ＮＨ３対ＣＯ２全モル比を少なくとも約３．８７
１以上の反応混合物を提供し前記反応混合物を尿素合成
条件の下で操業される尿素合成反応塔に投入するために
、カルバミン酸アンモニウムを含む（ｄ）の反応製品に
、（ｄ）において又は（ｄ）と離れた帯内において、新
鮮なアンモニアを混合する第１）項の方法。

４）約１０．２−約４０．８ ｋｇ／ｃｒｔｔ （約１
５０ｐｓｉｇ−約６００ｐｓ ｉｇ）の圧力で、（ａ）
で前記第１水性尿素溶液の温度が、約１１−約２３℃（
約２０°Ｆ−約４０’Ｆ）増加する第１類の方歩。

５）前記第１カルバミン酸塩分解帯が、（ａ）において
、温度約８８−１６６℃（約１９０’Ｆ−約３３０°Ｆ
）、ゲージ圧約１０．２−４０．８ｋｇ／ｉ（約１５０
ｐｓｉｇ−約６００ｐｓｉｇ）で操業される第１頂の方
法。

６）ゲージ圧約１０．２−４０．８ｋｇ／ｃｍ２（約１
５０ｐｓｉｇ−約６００ｐｓｉｇ）において前記加熱さ
れた水性尿素溶液の温度が、（ｂ）において約１１−約
２３℃（約２０°Ｆ−約４０”Ｆ）増加する第１項の方
法。

７）前記第２カルバミン酸塩分解帯は、温度が加熱後の
前記第１カルバミン酸塩分解帯中の温度より約１１−約
２３°Ｃ（約２０°Ｆ−約４０°Ｆ）高い約１１６−１
７７°Ｃ（約２４０°Ｆ−３５０°Ｆ）で、ゲージ圧が
約１０．２−４０．８ｋｇ／ｃｍ２（約１５０ｐｓｉｇ
−約６００ｐｓｉｇ）で操業される第１）項の方法。

８）前記加熱された第１水性尿素溶液が直接に（ａ）か
ら（ｂ）に通される第１）項の方法。

９）特許請求の範囲２に記載した尿素合成法。

−１０）新鮮なＣＯ２が又（ａ）に加えられる第９）項
の方法。

１１）新鮮なＮＨ３が又（ａ）に加えられる９）項の方
法。

１２）新鮮なＣＯ２及び新鮮なＮＨ３が又（ａ）に加え
られる第９）項の方法。

【図面の簡単な説明】

図１，２は本発明を表わすフロー・シートであり、図２
は図１に続くものである。 図３は、好ましい分解器を示す図である。 １・・・・・・反応塔、５・・・・・・減圧バルブ、７
，１０１・・・・・・分解器、９・・・・・・分解器、
１０２・・・・・・仕切、１０３・・・・・・上部シェ
ル側、１０４・・・・・・下部シェル側、１０６・・・
・・・管側、１５・・・・・・分留器分離器、１６・・
・・・・上部トレー、１７・・・・・・下部トレー、２
２・・・・・・第２の分解器、２３・・・・・・尿素濃
縮器、２１゜４０．５２・・・・・・コンデンサー、３
３・・・・・・第２の分留器分離器、３４、３５・・・
・・・トレー、４６・・・・・・分離器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 尿素、カルバミン酸アンモニウム、アンモニア及び
   水よりなる水性尿素溶液が高い温度及び高い圧力で製造
   される尿素合成法において、（ａ）第１のカルバミン酸
   塩分解帯内の前記第１水性尿素溶液を減圧し加熱し、前
   記カルバミン酸塩分解帯内にあるカルバミン酸アンモニ
   ウムの１０−６０ｗｔ％をＮＨ３及びＣＯ２ガスに分解
   せしめ、 （ｂ）第２カルバミン酸塩分解帯内で前記加熱された第
   １水性尿素溶液を加熱し、追加のカルバミン酸アンモニ
   ウムをＮＨ３及びＣＯ２に分解せしめ、そして、尿素、
   水、残留カルバミン酸アンモニウム及び残留過剰アンモ
   ニウムよりなる液相及びＣＯ２、ＮＨ３及びＨ２Ｏより
   なるガス相を製造し、 （ｃ）前記ガス相と前記液相とを分解し、（ｄ）前記ガ
   ス相と尿素及び新鮮なＣＯ２とを接触せしめ、前記第１
   水性尿素溶液と間接め熱交換によりカルバミン酸アンモ
   ニウムを生成せしめ、それにより、（ｄ）において前記
   カルバミン酸アンモニウムの生成により放出された反応
   熱が（ａ）のための熱を供給し、このように接触せしめ
   られる尿素量を反応製品が尿素対水モル比０．１ ／
   １−１．６／１をもつようにする。 ことを特徴とする尿素合成法。 ２ 第１のカルバミン酸塩分確帯を約１１．７〜４３ｋ
   ｇ／ｃｍ２の圧力下で操作することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の尿素合成法。