JPS5867661A - 尿素合成法 - Google Patents

尿素合成法

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JPS5867661A
JPS5867661A JP56164150A JP16415081A JPS5867661A JP S5867661 A JPS5867661 A JP S5867661A JP 56164150 A JP56164150 A JP 56164150A JP 16415081 A JP16415081 A JP 16415081A JP S5867661 A JPS5867661 A JP S5867661A
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pressure
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繁 井上
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博司 小野
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藤井 英嗣
Akito Fukui
福井 昭人
Haruyuki Morikawa
晴行 森川
Takeshi Watanabe
豪 渡辺
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • 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
    • C07C273/04Preparation 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 from carbon dioxide and ammonia
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    • C07C273/14Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C273/16Separation; Purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C275/00Derivatives of urea, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C275/02Salts; Complexes; 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は尿素合成方法の改良に関し、より詳しくは熱経
済の点で改良された尿素合成方法に関するものである。
近年エネルギー価格の高とうに伴なって尿素の製造にお
いても熱エネルギーの回収を徹底して行ってそれを尿素
合成系内において再利用し゛、それでも余る熱エネルギ
ーは低圧スチームとして評価し、系内で未反応物の分離
に要した高圧スチーム量との差をもって尿素製造プロセ
スの所要スチーム量として−いる。そしてこの値が小さ
いもの程優秀なプロセスとして評価される。
このようなプロセスの一つとしていわゆるストリッピン
グプロセスが知られている。このプロセスは、尿素合成
液中の未反応アンモニウムカーバメートおよび過剰アン
モニア(以下これらを便宜上未反応物と総称する)を、
尿素合成圧力と傅しい圧力下に原料として供給される二
酸化炭素またはアンモニアにより、コθkg/crl 
G以上のべ圧スチームにより加熱しながらストリッピン
グを行って分解分離するものである。分離されたアンモ
ニアおよび二酸化炭素、並びに未反応物の分解分離に用
いられた二酸化炭素またはアンモニアからなる混合ガス
は、はぼ同じ圧力の下で凝縮され、この際の発熱はコ〜
5 kid Gの低圧スチームとして回収される。この
スチームは尿素製造系内でこのようなスチームを利用す
ることのできる工程、例えば濃縮工程で消費されてもな
お余るものである。
一方、上記のようにして二酸化炭素によって未反応物が
分解分離された尿素合成液は、/〜S kNiGの低圧
分解に付されて実質的に全ての残留未反応物が分解分離
される。また上記のようにしてアンモニアにより未反応
物が分解分離された尿素合成液は、その中になお多量の
アンモニアを含ムので/ 0’ −,25k19/i 
Gの中圧分解に付されてのち、さらに/〜5 kid 
Gの低圧分解に付せられる。このような中圧分解および
低圧分解の熱源には高圧ないし低圧のスチームが用い、
られる。一般論としては、上記のストリッピングプロセ
スにおいては、・低圧スチームが多く回収され域が、・
一方、所要高圧スチームも多い。この理由はストリッピ
ングプロセスにおけるストリッピング操作は圧力が低い
程、実施が容易であるが、低い尿素合成圧力下に尿素合
成を行って得られた尿素合成液は尿素合成率が低いので
未反応物を多く含有し、この分解分離のために高圧スチ
ームをより多く用いる必要があるからである。
このような困難を避けるには、尿素合成をより高いアン
モニアの過剰率で、尿素合成圧力および温度をより高(
して実施することになる。しかしながら、尿素合成圧力
が高くなればストリッピング操作も高圧で行うこと瓦な
って困難さが増すことになる。もちろんストリッピング
の操作温度を高くしてストリッピングをより容易にする
ことも可能ではあるが、高温度におけるストリッピング
は生成した尿素の加水分解量を増加させるという欠点を
もっている。
本発明は二酸化炭素を用いる改良されたストリッピング
プロセスによる尿素合成法を提供しようとするものであ
る。
また、本発明は高圧スチームの所要量がより少なく、か
つ低圧スチームをも回収しうる改良された辰ト′リッピ
ングプロセスによる尿素合成法を提供しようとするもの
である。
本発明の尿素合成法はアンモニアと二酸化炭素とを尿素
合成圧力および温度下に尿素合成域において反応せしめ
、得られた尿素合成液から、過剰のアンモニアおよび未
反応のアンモニウムカーバメートをアンモニアおよび二
酸化炭素を含む混合ガスとして分離し、該混合ガスを該
尿素合成域に循環し、一方、過剰アンモニアおよび未反
応アンモニウムカーバメートを分離して得られる尿素水
溶液から尿素を得るに当って、 (イ)該尿素合成域における操作条件を温度770〜/
’?5’C1圧力/乙0〜/ヲOkMIゲージ、導入す
る全アンモニア/全二酸化炭素モル比を35〜左0とし
て尿素合成を行なわしめ、かくして合成された尿素を含
む尿素合成液から、尿素合成と同じ圧力において、゛ア
ンモニアおよび二酸化炭素を随伴する、酸素を含む不活
性ガスを分離し、 (ロ)工程(イ)からの尿素合成液を防蝕用空気05〜
5.0容量チを含み尿素合成原料として用いられる二酸
化炭素量の60−以上の量の二酸化炭素により、該尿素
合成圧力と同圧力および170〜203°Cの温度にお
いて、清潔操作を含むストリッピング操作に付して未反
応アンモニウムカーバメートを分解し、ガス化した過剰
アンモニアと共にアンモニアおよび二酸化炭素の混合ガ
スとして分離し、 (ハ)工程(ロ)からの尿素合成液を減圧して圧力/2
〜25 kl?/fflゲージの中圧分解に付して、該
尿素合成液中に残留するアンモニアと二酸化炭素を尿素
合成液から分離して、残留アンモニアおよび二酸化炭素
の合計含有量が3〜72重量%である尿素液を得、 (ロ)工程(ハ)からの尿素液を、圧力/〜5 kgA
Iゲージに減圧して、残留するアンモニアおよび二酸化
炭素の少くとも1部を尿素液から分離して、尿素液とア
ンモニアおよび二酸化炭素を含有するガスとの混合流を
得、 (ホ)工程に)にて得られる混合流を同一圧力下に加熱
され、次いで尿素合成原料として供給される二酸化炭素
量の7〜10チの量の二酸化炭素を用いる断熱ストリッ
ピング操作に付し、該尿素液中に残留する未反応アンモ
ニアおよび二酸化炭素の大部分をアンモニアおよび二酸
化炭素を含有するガスとして分離し、実質的に、アンモ
ニアおよび二酸化炭素を含まない尿素水溶液で得、ひき
続き行なわれろ尿素水溶液の濃縮、仕上げ工程に付す一
方、 (へ)工程体)において分離されるアンモニアおよび二
酸化炭素を水、稀薄炭室水・または尿素水溶液に吸収凝
縮せしめ、かくして得られる水溶液を吸収媒体として、
工程(ハ)において該尿素合成液から分離されたアンモ
ニアおよび二酸化炭素を工程(ハ)の中圧分解と同じ圧
力下で吸収せしめ、(ト)  工程(へ)において得ら
れるアンモニアおよび二酸化炭素を含む吸収液と、尿素
合成圧力下において、工程(ロ)において分離されるア
ンモニアおよび二酸化炭素の混合ガスと接触せしめ、該
混合ガス中のアンモニアおよび二酸化炭素の少くとも一
部を、工程(イ)における尿素合成域の温度が所定の値
に保たれる様な割合で凝縮せしめ、その際の凝縮熱を除
去し、 チ)工程(ト)において得られた凝縮液と未反応アンモ
ニアおよび二酸化炭素とを含む未凝縮ガスを工程(イ)
における尿素合成域に循環することを特徴とするもので
ある。
好ましくは、本発明は工程(ロ)より得られ、る尿素合
成液を工程(ハ)の中圧分解工程の圧力に減圧フラッシ
ュし、工程(ト)で発生する吸収熱による直接加熱によ
り未反応物の少くとも一部を分解、ガス化し、さらに所
望によりスチーム加熱による工程(ハ)の中圧分解を行
う操作、 工程(イ)より分離される不活性ガスを工程(へ)の処
理に際して減圧するに先立ち゛       随伴する
アンモニアおよび二酸化炭素の一部を、工程し)よりの
昇圧された溶液で洗滌し、洗滌後の溶液を工程(ト)の
吸収媒体として使用する操作、。
工程(ロ)のストリッピング操作により得られる尿素液
と工程に)において得られる混合流との熱交換を行なう
操作、 工程(へ)の温度をgθ〜720℃としアンモニアおよ
び二酸化炭素の吸収により発生する熱の少くとも一部を
、濃縮工程に利用する操作、工程(ト)における発熱の
除去を圧力2〜7 k%++tゲージのスチーム発生に
より行なう操作、を必要により含むものである。
本発明は従来の低過剰のアンモニアを用いる尿素合成法
にも適用できるが、特に高過剰のアンモニアを用いる尿
素合成に対して好適である。一般に高過剰アンモニアを
用いる尿素合成法とは、合成管に供給される全二酸化炭
素に対する全アンモニアのモル比が35以上の場合を指
し、多くの場合この値はグである。この際の尿素合成条
件は、通常、圧力200〜230 kgAa 、温度/
90〜コθO℃であり、合成率はるS〜7λチと高い。
この条件で得られた尿素合成液を合成圧力と同じ圧力下
でのス) IJツeング操作にかけて未反応物を分解分
離しようとすると温度は205 ’C以1−が必要であ
る。しかもアンモニアが高過剰に存在しているために高
合成率を得たのであるから、そのアンモニアの大部分が
尿素合成温度よりも高い温度で除去されれば平衡移動の
原理から尿素の加水分解が起り易くなる。
本発明はストリッピングの難易性、ストリッピング工程
からの混合ガスの凝縮温度と発生する凝縮熱の利用、お
よび中圧分解からの混合ガスの吸収温度と発生する吸収
熱の濃縮工程への利用などの関係を種々検討した結果、
前記した諸条件に到達したものである。
すなわち工程(イ)においては、NH2/Co□モル比
は3、5− & 0に選ばれ、尿素合成、ストリッピン
グおよびストリッピングからの混合ガスの凝縮の圧力は
いずれも/乙0〜/ 90 kgArlaより選ばれる
この際/乙Q kgAaよりも低い圧力では所望の合成
率および所望の高い混合ガス凝縮温度が得られない。ま
た、/ 90 kgAG以上になるとストリッピング温
度を著るしく高くしなければならないと言う不都合が生
ずる。
工程(ロ)のストリッピング温度は770〜205℃か
ら選ばれる。170℃以下では未反応物の分離が所望値
まで行なわれず、またλθ5 ’C以上では前述した加
水分解などの欠点が生ずる。ストリツピングから出る尿
素合成液中のアンモニアと二酸化炭素との合計含有率は
、通常J’l〜30重量係の範囲から選ばれる。下限値
より低いことが望ましいが、そのためには温度を上昇さ
せることが必要となり、前述した尿素゛の加水分解の問
題が起きる。上限よりも大きくなると中圧分解混合ガス
の吸収の際の発熱量が濃縮工程で必要とされるよりもは
るかに多くなり、冷却水がより多く必要となる。
精留操作は、断熱下又は若干の冷却下で、加熱ストリッ
ピングの前に行なわれる。この操作により高過剰アンモ
ニアを用いた合成液でも、従来難かしいとされて来たス
トリッピング操作が可能となった。すなわち加熱ストリ
ッピングに付される前に合成液中の過剰のアンモニアの
一部が、上昇して来るストリッピング用二酸化炭素の吸
収熱により蒸発する結果、合成液中のアンモニア/二酸
化炭素のモル比が、二酸化炭素ガスによるス) IJツ
ピングが効果的に行なわれる値になる。したがって精留
操作を行なう効果は合成でのアンモニア/二酸化炭素モ
ル比が高いほど大きい。
ストリッピングに用いる二酸化炭素の量は、尿素合成が
高過剰アンモニアを使用して行なわれるので、尿素合成
原料として供給される二酸化炭素量、即ち、メイクアッ
プの二酸化炭素の量の60チ以上とされる。この量が少
ないと効果は著しく減少する。用いられる二酸化炭素中
には防蝕用として作用する空気が含まれる。
ストリッパー、カーバメート凝縮器および合成管の防蝕
作用を有する空気は、尿素原料として供給される二酸化
炭素に予め混合されてストリッパー底部に、導入される
が、その割合は該混合ガス中05−5.0容量チがよい
。下限値より低いと防蝕の効果は少なく、逆に上限値よ
り多くても、効果は増さない。むしろ合成率の低下を招
いたり、工程(イ)で不活性ガスとして分離される際大
量のアンモニア、二酸化炭素ガスを随伴してこの処理設
備が大きくなる欠点を生ずる。ストリッピング後の尿素
合成液を場合により工程(ハ)の中圧分解工程の圧力に
減圧するに先立って中圧分解後の混合流と熱交換するの
は、中圧分解域における減圧フラッシュによる水の蒸発
量を極力減少させるためであり、ストリッピング温度が
高いほど効果が大きt・。これは、究極的には、尿素合
成域へ循環されるアンモニアおよび二酸化炭素に同伴す
る水の稲を減少させて、尿素合成率の向上に寄与する。
しかし、この中圧分解に付する尿素液の冷却の効果は、
冷却後の尿素溶液の温度が低下するほど小さくなる傾向
にあり、通常はこの熱交換操作による以上に冷却しても
効果はあまり増大しない。
ストリッピング工程からの尿素合成液の工程(ハ)にお
ける中圧分解圧力は、72〜.2 !; klal a
とされる。この値の下限以下では中圧分解混合ガスの吸
収温度をgθ℃以上とすることができないのでこの熱の
濃縮工程への利用ができず、さらには、吸収後の溶媒中
のアンモニウムカーバメートの析出の問題も生ずる。一
方、上限値以上では中圧分解の温度をより高くすること
が必要となり、尿素の加水分解やビウレットの生成の増
加といった好ましくない問題が生ずる。
中圧分解においては、所望によりスチーム加熱により例
えば/乙0〜/7!;℃に維持して゛、中圧分解から排
出される尿素液中の残留アンモニアと二酸化炭素の合計
含有率が5〜72重量%となるように分解分離される。
上記スチーム加熱による温度が低すぎたり、残留未反応
物、が多すぎると中圧吸収塔における中圧分解混合ガス
により発生する吸収熱量が不充分になり、濃縮工程での
所要熱量をまかなうことができなくなる。
なお、中圧吸収の温度はgO〜7.20℃がよい。
下限値以下であるとアンモニウムカーバメート析出によ
る冷却能率の低下、局所的な閉塞の問題が生じ、一方、
上限値以上では吸収が不完全になる。
また、低圧分解域以降の回収系での例えば、吸収操作に
も困難をもたらす。逆に温度が上限よりも高いと尿素の
加水分解が問題となる。
中圧分解の加熱は外部からのスチームではなく、少くと
も一部を工程(ト)の凝縮器で発生する吸収熱により直
接熱交換することができる。すなわち凝縮器を二分し、
その−づを中圧分解の加熱器とする方法である。このよ
うにすると、中圧分解用に外部から供給する高圧スチー
ムの少くとも一部は減少することになる。ただし相当す
る低圧スチームの発生量も減少する。この方法の適用は
、ストリッパーおよび凝縮器の操作条件と中圧分解の操
作条件との相関係に依存するが、概して言えば操作圧力
の差が大きいほどその効果は大きい。
工程に)および工程体)の操作圧力は/〜、!; ki
c+J cがよい。下限値以下になると、ここで分離さ
れるアンモニアおよび二酸化炭素ガスを同圧力下で吸収
するいわゆる低圧吸収操作において多量の水、稀炭安水
、尿素水溶液などの吸収媒体を要し、その結果、合成域
に多量の水が導入され、合成率の大巾な低下を来たす。
−力士限値以上では、なるべく多く未反応物を分離しよ
うとすると高温を要し、尿素の加水分解、ビウレット生
成の増大を招いたり、工程(ト)で発生するスチームを
利用することができなくなる不利を生ずる。工程(ホ)
の低圧分解工程において、尿素合成原料として供給され
る二酸化炭素量の/〜10チの二酸化炭素な用(・て断
熱下で、ストリッピング操作を行なう目的は、尿素溶液
中に残留しているアンモニアを極力減少させるためと、
該ストリッピング操作により低圧分解域に導入された二
酸化炭素ガスが、低圧分解域と同じ圧力で操作される低
圧未反応物回収域におけるアンモニア分圧を降下させる
働きを有するために、結果として、低圧未反応物回収域
における吸収媒体としての水の量を減らすことを可能と
するためである。この低圧未反応物回収域における吸収
媒体としての水の量の減少は、尿素合成域へ送うれる未
反応アンモニアおよび二酸化炭素に同伴する水の量の減
少につながり、結果として、尿素の合成率を向上させる
効果をもたらす。
また、該ス) IJツピング操作を、断熱下で行なうの
は、アンモニアをストリップされた尿素溶液の温度を極
力低くさせて、好ましくないビウレットの生成を抑制す
ることを意図する。該ストリッピング操作に用いる二酸
化炭素の量は、下限値以下では、その効果が少なく、一
方、上限値を越えると、ストリッピング効果に比して低
圧未反応物回収域におけるアンモニウムカーバメートの
析出の問題が起ったり、二酸化炭素の吸収熱の有効利用
による効果が減少するなiの不利益の方が大きくなる。
このため、前記の範囲の二酸化炭素量が用いられるのが
好ましい。
工程(へ)の低圧吸収操作において用いる吸収溶媒には
、水、稀炭安水または尿素水溶液が用いられる。工程体
)からの流出液中には、なお/チ以下の未反応アンモニ
アおよび二酸化炭素が含まれ、工程0り)に続く濃縮・
仕上工程で、これらは分離され、−たん稀炭安水として
回収される。そして通常は炭安水の一部の所望の量だけ
直接低圧吸収用溶媒に供し、残部は濃縮操作を施してか
ら低圧吸収域へ導かれる。しかし、ビウレット含有量ゐ
03チ以下の製品尿素を得る場合には、(ホ)の流出液
から真空下で尿素な晶出さてビウレットを母液側に残す
方法が採られる。該母液はアンモニア、二酸化炭素を事
実上台まない尿素水溶液なので低圧吸収溶媒に使用され
る。低圧吸収溶媒に用いられる尿素水溶液は、該母液に
は限られない。例えば、濃縮、仕上工程でいわゆる尿素
ミストあるいは尿素粉として飛散したものが水溶液の形
で回収された尿素水溶液を使用して、もよい。なお、こ
のように尿素水溶液を低圧吸収溶媒に用いる場合は、先
述の回収された稀炭安水は、全量濃縮操作に、かけてか
ら低圧吸収域に導かれる。したがって水は、それ単独で
吸収溶媒に用いるよりは、低圧吸収域に蓋積する不活性
ガスの洗滌に用いる場合が多い。
これは不活性ガスを廃棄する際に同伴されるアンモニア
および二酸化炭素ガスを“回収するためである。
先に述べた尿素合成圧力下で行なうス) リツピングエ
゛程からの混合ガスの凝縮温度は、凝縮・熱の除去をス
チーム発生の形で行なう場合には、発生するスチームの
圧力に対する飽和温度よりも、5℃以上高く選ぶことが
好ましい。例えば、スチーム飽和温度が155’Cであ
れば、混合ガスの凝縮温度は760℃以上とするのが好
ましい。
カーバメート凝縮器で凝縮させるアンモニアおよび二酸
化炭素の量は、合成域で如何なる温度の合成液を得るか
によって定まる。すなわち合成圧力、合成域での全アン
モニア/全二酸化炭素比および水/全二酸化炭素比が定
まると、温度によって得られる合成液の組成はほぼ決定
される。一方合成域の温度はアンモニアと二酸化炭素か
らアンモニウムカーバメートを生成する際の発熱でほぼ
保たれる。したがってカーバメート凝縮器で凝縮させる
アンモニアおよび二酸化炭素の量は、得ようとする合成
液の温度を目標にしてその調節が行なわれる。すなわち
、合成域の温度が目標値より高ければ、より多く凝縮さ
せ、低ければ少くする。
なお、発生するスチームの圧力は2〜7 kfi!/c
−ffl Gがよい。この値が下限値以下であるとその
スチームの凝縮する温度が低く利用価値がな(・が極く
限られた所にしか利用できない。一方、上限値以トは、
できれば好ましいが、合成条件からは上げられたとして
も高々、2〜3に茹aであり、これを工業的に実施する
には腐食の問題の発生や、凝縮器の伝熱面積が過大にな
ったりする。一方、尿素製造工程内での利用先の過半は
上記範囲内の圧力のスチームで間に合うので上限値は7
1g/d cとなる。
なお、工程(イ)で分離されるアンモニアお゛よび二酸
化炭素を随伴する不活性ガスを工程(へ)の圧力に減圧
するに先立ち工程(へ)よりの昇圧された溶液で部分的
に洗滌する方法は、工程(イ)の温度が圧力の割に高い
場合に有効である。すなわち、合成温度が高いと不活性
ガスに随伴するアンモニアおよび二酸化炭素の量が多く
なり工程(へ)での損失熱量の増加をもたらすが、この
ような方法により、その損失を防ぐことができるからで
ある。しかも一部であるために洗滌後の混合ガスは爆発
の危険性はない。
本発明は各工程の諸条件を巧みに組合せることにより少
ない高圧スチームの使用および少ない低・圧スチームの
回収量で尿素を製造することができる。本発明によりも
たらされる効果は具体的に次のとおりである。
(1)  従来困難とされていた高過剰アンモニアを用
いる尿素製造プロセスに対して二酸化炭素によるストリ
ッピング操作を効果的に導入することができる。
(2)  従来のストリッピングプロセスにおる尿素製
造プロセスでは高圧スチームの使用量も低圧スチーム゛
の回収量もともに大きな値であったが(これら両者の量
の差の小さいものほど優秀なプロセスとされた)、本発
明では上述したように高い尿素合成率で、かつ過剰アン
モニアの多い尿素合成液のストリッピングが可能になっ
たためにストリッピングに用いる高圧スチーム量を減少
させることができ、価値の高い高圧スチームを多量に使
って、価値の低い低圧スチームを多量に回収するという
従来のストリッピングプロセスによる尿素製造プロセス
の欠点は除去された。しかも、中圧分解をカーバメート
凝縮器との直接熱交換により行なう場合は、受は入れ高
圧スチームの量はさらに減少する。
(3)  装置の建設費が軽減される。すなわち、未反
応物をストリッピングによる分解分離および回収の一部
を72〜25 kvcIIGの中圧分解並びに吸収に分
けたことにより、ストリッピング−[′、程での操作が
従来技術に比してより温和な条件で行なうことができる
様になり、しかも前回゛収の回収量は減らさず、更には
、中圧吸収操作があるために尿素合成域からの不活性ガ
スの洗浄が容易になる。この結果、尿素合成域における
高圧機器の容量を小さくすることができる。
なお、本発明においては中圧分解の圧力を中圧分解で生
成する混合ガスの吸収圧力より低くし、中圧分解混合ガ
スを吸収圧力まで昇圧してから吸収を行なうこともでき
る。このようにすることによって中圧分解温度をより低
くすることができるので、場合によつイは発生させた低
圧スチームを中圧分解の熱源に利用することも可能とな
る。
中圧分解混合ガスの吸収圧力は中圧分解圧力から独立し
て自由に、吸収に好都合な高い圧力に選ぶことができる
から、吸収温度も高くすることが可能となり、この吸収
熱の利用に有利となる。
以下に、本発明の実施の一興体例を図面に従つて実施例
により説明する。
実施例/ 第1図に示したフローに従って実験を行った。
ライン/から液体アンモニア5 A g kgAr、ラ
イングより温度/乙5 ’Cのガス液温°相で、アンモ
ニア/2A7kl12/hr、二酸化炭素//コワky
/71r および水2 乙3 kg/hr、 lr”)
尿素合成管10θに送入され、!E力/g!;Wcrl
tGで操作されて滞留時間約/時間、温度/92℃で合
成率69%をもって尿素10q2kl?/1″Ir、ア
ンモニア/ / / gkg/hr、二酸化炭素311
゜kgAr および水570 kg7’nr  よりな
る合成液が得られた。一方、合成管頂部からは不活性ガ
スを含んだ混合ガス(アンモニア/ 、27 kg/h
r、二酸化炭素、23 kg/hr  および水7 k
g/hr)がライン32より中圧吸収塔下部ヘパージさ
れた。この合成液はラインSより同圧のストリッパー1
0コの数段のシープトレーからなる精留域の頂部に導入
され、ここを流下する間に下部より上昇してくるアンモ
ニア、二酸化炭素および水を含有する混合ガスと向流的
に接触して該合成液中の過剰アンモニアと混合ガス中の
二酸化炭素の物質交換が行なわれて、精留域の下部では
合成液中のアンモニア/二酸化炭素の比率がストリッピ
ングされやすい範囲になり、次いで、薄膜式加熱管を降
下する間に、2Skiffl G″のライン2’lより
供給され、ライン2Sより排出される高圧スチームによ
る加熱とラインユからの昇圧された二酸化炭素ガス(7
60℃)ろ76kg/hr  により未反応物をストリ
ッピングにより分離した。塔底からは温度7 ”qg 
℃で尿素/ 0 / 9 kgAr、アンモニア20 
!f; kg/hr、二酸化炭素コθ/ ky/hr 
 および水lIq tl kVhr  よりなる溶液が
得られた。
この溶液は直ちに熱交換器10qに入り、後述の中圧分
解域からの減圧尿素溶液により熱交換され、ついでライ
ン6を経て/ g kg/i Gに減圧フラッシュされ
て中圧分解塔IO’lに導入された。フラッシュ温度は
/ 43 ’Cであった。中圧分解塔IO’lは数段の
シープトレイとその下に設けられた加熱器からなり、ラ
イン2gから供給され、ライン29から排出される高圧
スチームにより加熱されて所定の値まで未反応物を分離
された。分離後の組成は尿素/ 00 g kgAr、
アンモニア/θOkgAXr、二酸化炭素33 kF1
迂 および水グ乙θにイ、rからなっていた。この溶液
はライン10を経てコに9/cd Gに減圧後、前述の
熱交換器109のシェル側を通り、低圧分解塔/θ乙、
真空濃縮510gにて各処理を受けた。なお低圧分解塔
にはライン3より導入された二酸化炭素!; g kV
′FXr がヌ) IJツピング用として供給された。
また、中圧分解塔70グからの分離ガスはライン//よ
り/7SIs/i aの中圧吸収塔105の下部に合成
管からのパージガス(ライン32)と共に導かれた。こ
こで分離ガスの殆んどは700℃で吸収された。この際
発生する吸収熱は真空凝縮器10gからの若干の結晶を
含む65 ℃の尿素スラリー(ライン/6)により除去
された。受熱した尿素スラリー(ライン/l)のうちの
製品尿素に相当する量//、2’1kV′F1r はラ
イン/7′を経て仕上工程へ送られた。
他の部分は真空凝縮器10gへ戻されて必要量の水が蒸
発された。回収された熱量は、低圧スチーム/ 、t 
Okg/hr  に相当した。中圧吸収塔下部(クーラ
ー)での僅かの未吸収ガスは充填部の中を上昇する間に
ライン20より導入される低圧吸収器からのアンモニア
、二酸化2炭素水溶液(アンモニア103kV′hr、
二酸化炭素9乙kV′hr、および水/ 4 g kg
Alr  )とラインコ/より導入された水/ 5 k
gAr  とで吸収されクーラ一部に落ちた。塔頂から
は事実上不活性ガスだけがライン22よりパージされた
。中圧吸収塔下部クーラーからはアy モニア 3 ’
l / kV′に11−1二酸化炭素、297 kVh
r および水/q乙kg/h r  よりなる溶液が得
られた。
この溶液を/ g !; k17ffl Gに昇圧して
ライン、23を経てカーバメート凝縮器103に供給し
た。ここでストリッパー10ユよりの795°Cの混合
ガス(アンモニア9.2 b kg/hr、二酸化炭素
33二kg/hr および水A 9 kg/hr)の一
部が合成管/’00で所定の温度の合成液が得られるよ
うに、凝縮、吸収され、吸収で発生する熱は’+ ki
ffl Gの低圧スチームとして回収された。吸収後の
温度は先述の如く765℃に達し、なお一部の未吸収ガ
スと共に吸収液は気液混和で合成管へ循環された。回収
低圧スチームの量は6g Okg/hr  であった。
このうちllQ Q kg/hr は低圧分解塔や、仕
上工程、真空濃縮器からの蒸発水(ライン/g)中に含
まれた微量のアンモニア、二酸化炭素の回収のためなど
に利用され、2 g Okg/hr が余剰分となり尿
素プロセス外へ導出された。この結果、ストリッパーと
中圧分解用が主である高圧スチームはg20kg/hr
 であったから、差引きこの尿素製造プロセスでの所要
スチーム量は5 lIOkg/hr  となった。
実施例コ 第2図に示したフローに従って実験を行なつ九本実施例
は実施例/と以下の点で異っている他はすべて同じ条件
で実施した。
工程−)でのストリッピングを終えた尿素合成液は、ラ
イン乙を経て直ちに/ gk茹Gに減圧フラッシュされ
てカーバメート凝縮器の一方のシェル側(/(73B、
)に導入された。尿素合成液は、チューブ側でカーバメ
ートの主成による発生熱でさらに未反応物の一部が分解
され、続いてスチーム加熱部を設けた中圧分解塔1oI
lに導入された。
中圧分解塔およびそれ以降での処理は実施例/と同様に
した。
また工程(イ)で分離された不活性ガスを含んだ混合ガ
ス(ライン33)(アンモニア/ 27 k吟r二酸化
炭素、25 kg/hr および水7 kイr)が、そ
の一部をイナートガス洗滌器10/で、工程(へ)から
の昇圧された溶液(ライン、23)により吸収された。
この結果イナートガス洗滌器10/を去る混合ガスはア
ンモニアl19 ky/hr、二酸化炭素2S−4r 
 および水5 k−r  に減った。この混合ガス(ラ
イン3コ)は工程(へ)の圧力に減圧され実施例/と全
く同じ処理を受けた。
このような操作の結果、工程チ)で発生するスチームは
5 g kglnr  に増え、逆にこの相当分は工程
(へ)で発生熱量が減少した。これらの操作のため、ス
トリッパーと高圧分解用が主である高圧スチームの所要
量は実施例/よりも減って乙7θIy’hr、またカー
バメート凝縮器で発生する低圧スチームも減り、この結
果余剰低圧スチームは/ざg kgAlrとなった差し
引きこの尿素製造プロセスでの所要スチーム量は’I 
g 2 kg/hr  となった。
【図面の簡単な説明】
図/および図コは、本発明の尿素合成方法の実施に好適
なフローの7例を示すもので、前音は直接熱交換を行な
わない場合のフローの例示であり、後者は直接熱交換を
行ない且つイナートガス/14器を付した場合の例示で
ある。図において、100 ・・・・・・ 尿素合成管 10/  ・・・・・・ イナートガス洗滌器102 
 ・・・・・・ ストリッパー(精留部付き)103 
 ・・・・・・ カーバメート凝縮器A・・・・・・ 
      〃   (スチーム発生用)B・・・・・
・    〃  (中圧分解用)IO’l  ・・・・
・・ 中圧分解塔10S ・・・・・・ 中圧吸収塔 IOA  ・・・・・・ 低圧分解塔 107 ・・・・・・ 低圧吸収塔 10g  ・・・・・・ 真空結晶器 1091 ・・・・・・ 熱交換器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 / アンモニアと二酸化炭素とを尿素合成圧力および温
    度下に尿素合成域において反応せしめ、得られた尿素合
    成液から過剰、のアンモニアおよび未反応のアンモニウ
    ムカーバメートをアンモニアおよび二酸化炭素を含む混
    合ガスとして分離し!該混合ガスを該尿素合成域に循環
    し、一方、過剰アンモニアおよび未反応アンモニウムカ
    ーバメートを分離して得られる尿素水溶液から尿素を得
    るに当って、 (イ)該尿素合成域における操作条件を温度/7θ〜/
    95’C1圧力/乙0〜/ 901s’iゲージ、導入
    する全アンモニア/全二酸化炭素モル比を3.5−5.
    0として尿素合成を行なわしめ、かくして合成された尿
    素を含む尿素合成液から、尿素合成と同じ圧力において
    、アンモニアおよび二酸化炭素を随伴する酸素を含む不
    活性ガスを分離し、 (o)工程(イ)からの尿素合成液を、防蝕用空゛気\ 0、5−5.0容量チを含み、且つ尿素合成原料として
    供給される二酸化炭素量の6部%以上の量の二酸化炭素
    により、“該尿素合成圧力と同圧力および770〜20
     、!−’Cの温度において、精溜操作を含むス) I
    Jツピング操作に付して未反応アンモニウムカーバメー
    トを分解し、ガス化した過剰アンモニアと共にアンモニ
    アおよび二酸化炭素の混合ガスとして分離し、 (ハ)工程(ロ)からの尿素合成液を減圧して圧カフ2
    〜25 kl?/c++!ゲージの中圧分解に付して、
    該尿素合成液中に残留するアンモニアと二酸化炭素とを
    尿素合成液から分離して、残留アンモニアおよび二酸化
    炭素の合計含有量がS〜7.2重量%である尿素液を得
    、 (ロ)工程(ハ)からの尿素液を、圧力/〜5 kl?
    /fflゲージに減圧して、残留するアンモニアおよび
    二酸化炭素の少くとも7部を尿素液から分離して尿素液
    と、アンモニアおよび二酸化炭素を含有するガスとの混
    合流とを得、 汁)工程に)にて得られる混合流を同一圧力下に加熱さ
    れ、次いで尿素合成原料として供給される二酸化炭素量
    の7〜10%の量の二酸化炭素を用いる断熱ストリッピ
    ング操作に付し、該尿素液中に残留する未反応アンモニ
    アおよび二酸化炭素の大部分をアンモニアおよび二酸化
    炭素を含有するガスとして分離し、実質的に、アンモニ
    アおよび二酸化炭を含まない尿素水溶液を得、ひき続き
    行われる尿素水溶液の濃縮、仕上げ工程に付す一方、 (へ)工程庫)において分離されるアンモニアおよび二
    酸化炭素を水、稀薄炭安水または尿素水溶液に吸収凝縮
    せしめ、かくして得られる水溶液を吸収媒体として、工
    程(ハ)において該尿素合成液から分離されたアンモニ
    アおよび二酸化炭素を工程(ハ)の中圧分解と同じ圧力
    下で吸収せしめ、 (ト)  工程(へ)において得られるアンモニアおよ
    び二酸化炭素を含む吸収液を、尿素合成圧力下において
    、工程(ロ)において分離されたアンモニウムよび二酸
    化炭素の混合ガスと接触せしめ、該混合ガス中のアンモ
    ニアおよび二酸化炭素の少くとも一部を、工程(イ)に
    おける尿素合成域の温度が所定の値に保たれる様な割合
    で凝縮せしめ、その際の凝縮熱を除去し、ついで (ト)工程(ト)において得られた凝縮液と未反応アン
    モニアおよび二酸化炭素とを含む未凝縮ガスを工程(イ
    )における尿素合成域に循環することを特徴とする尿素
    合成法。 ユ、工程(ロ)より得られる尿素合成液を工程(ハ)の
    中圧分解工程の圧力に減圧フラッシュし、工程(ト)で
    発生する吸収熱による直接加熱により未反応物の少(と
    も一部を分解、ガス化し、さらに所望に3リスチーム加
    熱による工程(ハ)の中圧分解を行なう特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 3、 工程(イ)より分離され、る不活性ガスを工程(
    へ)の処理に際して減圧するに先立ち、随伴するアンモ
    ニアおよび二酸化炭素の一部を、工程(へ)よりの異圧
    された溶液で洗滌し、洗滌後の溶液を工程(ト)の吸収
    媒体として使用する特許請求の範囲第7項記載の方法。 q 工程(0)のストリッピング操作により得られる尿
    素合成液と工程に)において得られる混合流との熱交換
    を行なう特許請求の範囲第1項記載の方法。 左 工程(へ)の温度をgθ〜/−0℃とし、アンモニ
    アおよび二酸化炭素の吸収により発生する熱の少くとも
    一部を、濃縮工程に利用する特許請求の範囲第1項もし
    くは第2項記載の方法。 乙 工程(ト)における発熱の除去を圧カコ〜? ki
    cdゲージのスチーム発生により行なう特許請求の範囲
    第1項、第2項、または第3項記載の方九
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