JPS5982987A - 尿素を含有する希水溶液の処理方法 - Google Patents

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】 この発明は尿素合成工程より回収される尿素、アンモニ
ア、および二酸化炭素を少量づつ含有する赤水溶液、１
なわち希炭安水の処理方法に関する。

従来、尿素合成工程中の尿素濃縮段階から排出される水
蒸気中に含有される少量の尿素、アンモニア、ｉＪ３よ
び二酸化炭素は水蒸気の凝縮に伴って赤水溶液とされた
後、第１図に示されるように、熱交換器３によって加熱
された後、スｉ〜リッパ−４の」二方部に供給され、こ
の赤水溶液はストリッパー中を流下しつつ含有している
アンモニアと二酸化炭素の略々全量を放出させられる。

次いで、ストリッパー４の底部に）ヱした希水溶ィ１夕
はボン１Ｇ（ごよつ゛てｉ１圧され熱交換器７（こよつ
−（７１１１熱され１．、：後、加水分解器８申に７（
ｉ８留させられ（赤水）？ｉ′液中（ご含イｊされる１
ボ索が加水分解されて）′ンＵニアど二酸化炭素に転化
される。

このＪ〜うイｆ煩１１な工程とりる理由は、アン七二ノ
ｌか存在づることにより、その存在／バ少早Ｃあつ（も
尿素の加水分解速度か署しく低下さけられるからＣ゛あ
る。

含有尿素の加水分解により生成したアンモニアと二酸化
炭素を含有づるに水溶液は減圧された（狡、４１２ス１
〜リッパ−９の」一方部に供給され、互（２ス１−リッ
パ−９中を流下しつつ、スｉ−１，、ｌツバ−４中（こ
おりると同様にし一℃、アンし二ノー７と　ｌ′ｌす化
炭素が駆出され管１Ｇを経て、ストリッパー／１１゜送
入され、ストリッパー４中で駆出されるノノン１ニニ）
！および一酸化炭素とともに尿素合成Ｔ稈に返ｊソされ
Ｃいる。

この従来方法の問題点１よ、まず第一に単に少量の１ボ
累か含イ］されているか、いないかの相違のために同一
の機能の一二基のス１ヘリツバ−を必要としでいること
、第二にストリッパー底部の一８＊溶液中の残留アンモ
ニアおよび二酸化炭素が第２ス１〜リッパ−の影響を受
り℃後続の１１１１水分醒器８中Ｃ′の尿素の加水分解
速度を低小さけることτある。

更に、ス１〜リッパ−７１５Ｊ、び第２ス１−リッパ−
の両ス］ヘリツバ−にＪ５いてストリッピング用の水蒸
気の供給の必要があるため、ス１−リッパ−の頂部から
所定量以上の水蒸気の流出の傾向／ｒ＜あり、尿素合成
工程の能率低トと水蒸気の４［コ失を（ｒｌりことＣあ
る。

この発明の１」的Ｌ；１．　、　（１束す法の問題点の
全部を一挙に解決りること（゛ある。

’Ｊ”ｅＫわＩう、従来方法のようにストリッパーＪ５
　Ｊ：び第２ス１へリッパ−の２里の塔を使用り−るこ
となく１基のｊ＆Ｉこよりアンモニアと二酸化炭素の金
星を分離（駆出するのでパあり、尿素の加水分解前の赤
水溶液中に残留するアンモニアｄ３よび三二酸化炭素の
含有による尿素の加水分解速度への悪影響を解消するこ
とである。

この発明は、尿素、アンモニア、ｄ３よひ二酸化炭素を
少？ｒ１づつ含有する赤水溶液か、まず熱温ｄｊよひ、
／　ｔ）Ｌ　＜　ｌよストリッピング用イ・１され、赤
水溶液中のアンしニアおよび二酸化炭素が除去され、次
いで赤水溶液が昇圧警部されて尿素が加水分解され、そ
の後、減圧されて、生成し／ｊアンモニアおよび二酸化
炭素が、同様の第二の処理に（＝ｊされて、赤水溶液か
ら除去されるに際しく、第一および第二の処理は、第一
の処理の液相流と第二の処理の液相流とが、別途に流通
さμられ−Ｃ，第一第一よび第二の処理がｒｉ；＋−の
塔内の空間中にｄ３い−Ｃ遂行される、尿素苓含有する
赤水溶液の処理方法であり、塔への第二の処理のｌζめ
の液相流の供給位１市は、塔内にＪ５いて第一の処理の
ｄ々相流が、第二の処理のため供給される液１（１流ど
、略々＠濶度どなっている流通位置の近接位置とされる
のであり、塔が多孔板塔、充（短浴あるいはこれら両塔
に相当する機能を右する気液接触塔である方法である。

この発明の方法により装置のｎ（１素化、最初の分因（
駆出処理におりるアンモニアと二酸化炭素の留出が、よ
り一層完全になり、更に（，１所要水蒸気の節減が達成
され、尿素合成土］−稈への悪影響が解消されるなどの
効果が得られる。

この発明の最大の要点は二段階の分離駆出処理を一基の
装置内で遂行すること【こあるが、これは次の手段で行
われる。

すなわち、塔内各段の液８８留部が二区分され、一方の
一連の各段の液部留部が、尿素の加水分解前の第一の熱
温および／もしくはス１ヘリツビング処理用（以下Ａ処
理と略称。）とされ、他方の一連の各段の液；１１１留
部が尿素の加水分解後の第二の処理用＜Ｂ処理と略称、
、）とされ、Ｂ処理用の赤水溶？（夕がアンモニアおＪ
：び二酸化炭素に関して尿素加水分解前のＡ処理中の赤
水溶液の組成と略々間等どなっている段のＢ処理用の赤
水溶液のためのａ滞留部に導入されるのである。

各段のカス相につい−ｃ　ｌよ、特に区画を設備りる必
要はなく、共有空間としている。

従って、Ａ処理および（３処理の両方のカス相のガスは
混合して、上段に移行し、最終的には塔頂に達しくＩＪ
１出される。

△処理おＪ、ひＢ処理の希水溶液は別途に各段設１１ｉ
１　ｔＹ（部を経由しＣｊｊ５底に達してΔ処理済の赤
水溶７Ｉ々（Ｊ、次の尿素の加水分解器へ送られ、Ｂ処
理済の希（′（９水溶液は完全に処理が終了して実質的
には含有成分かない水どして塔から排出される。　この
光明の実施に当っ−Ｕ、ＪＷの構造ど、その機能が重曹
（ある。

まりｊハの］Ｍ造についで説明づれ（Ｊ、（１）−塁の
ストリッピング塔あるいは蒸留塔の各段の少くとも液滞
留部が二区分され一方の一連の各段の液ｌ１１ｗ部が尿
素の加水分解前の△処理用、他プｊの一連の各段の液滞
留部がＢ処理用どされる、。

各段のガス粗相空間は二区分される必要（Ｊない。

（２）へ処理用赤水溶液の供給段は、還流の自照（こ応
じく塔」ニ部の適当位置とされ、Ｂ処理相界水浴液の供
給段は、アンモニアおよび二酸化炭素の組成に関して、
へ処理中の希水溶液の組成がＢ処理用６７１（溶液のそ
れど略々間等である段であり、そのＢ処理用Ｋｔｊ、　
ｉｌＲ留部へ供給される。

Ｂ処理段より」一方の段の液Ｆｉ留部は二区分される必
要はなく、従って塔頂のガスの排出口は一つである。

（３）塔危には、Ａ処理済および１３処理済の赤水浴液
用、それぞれのための昇水溶液排出口と水か気供給（」
か設備され（いる。

次に機能について説明づれは、 （１）予熱されたＡ処理用水氷溶液はＡ処理用の各段の
液滞留部を経由して下降しつつ、塔底に供給される水蒸
気によって発生し土Ｒ７１る蒸気により含有しＣいるア
ンモニアと二酸化炭素の駆出を受（プる。

＜　２　）　：”Ａ流は必要に応じて行われる。

（３）塔底から排出されるＡ処理済の希水溶液は背圧さ
れて熱交換器により予熱された後加水分解器中で直接も
しくは間接に加熱され尿素が加水分解される。

（４）尿素の加水分）Ｗを受けた赤水溶液すなわちＢ処
理用死水溶液は熱交換器にＪ：り所定温度まで冷却され
た後、減圧され、アンモニアおよび二酸化炭素に関しで
△処理中の希水溶液が同等の組成どなっている段のＢ処
理死水溶液用の液ン１■沼部に導入される。

（５）　Ｉ３処ＪｆＪ！希水溶液の導入後はＡ処理と同
様に尿素の加水分解により生じたアンモニアおよび二酸
化炭素か駆出され塔底からは実質的にアンモニア、二酸
化炭素、Ｊ５　Ｊ、：び尿素を含有しない水がＩＪ１出
され、Ａ処理用赤水溶′ａなどど熱交換ｉヅだ後、系外
に放出される。

次に、この発明の方法の実施について第２図を［メＣ詳
細に説明する。第２図はストリッパー４に１−１１１１
１塔を使用し、各目皿１−の液）１ｉ１留部に（、ＪΔ
処処理用水水溶液Ｂ処理用死水溶液とを区分する為の隔
壁３２を設置−＋た例である。希水溶液タンク１由の少
量の尿素（０，０５〜１．ＯＷｔ、％）、アシしニア（
０，１〜５．０＼ｖｔ０％）および′二酸化炭素（０，
０５〜５．□ｗｔ、％）を含有覆る赤水溶液即１５△処
理用希水溶液はポンプ２により１〜６ｋｇ　／　ｍ　Ｇ
に背圧された後、熱交換器３によって６０〜１４０℃に
予熱されて管１０を通じてス１ヘリツバ−４の上プ）の
適当な段に供給される。

適当な段どは供給液Ｊ５よびストリッパーｌｔｉ部から
の流出カスの所望組成ど、それに応じて必要どなる還流
量によって決定される。

各段は通常の目ＩＩＩ板あるいは泡鐘を右りる板°Ｃあ
ってよいが、これに代替し得るものであれば他。

の形式のものであって−ｂ、Ｊい１．　また充填塔であ
ってもよい。

△処理用水氷溶液は１０〜５０段１）＋　＋ろなる棚段
の降下中に、塔底部へ供給される水蒸気（１，５−７、
５ｋｇ／ｃＴｌｆＧ　）によって含有しているアンモニ
アと二酸化炭素が駆出される。

この間、尿素の大部分は加水分解され４１い。

塔底の温度は、このス１へリッパ−の操業圧力と同等圧
の水蒸気の飽和温度付近に保持される。

供給水蒸気の量は諸操業条件と関ｊルして決定されるが
、通常は塔底から排出される処理液ωに対して０．１〜
０．５重量部Ｃある。

このようにして得られる塔底液中の残留アンモニアおよ
び二酸化炭素は、それぞれ１〜５ｏｏｐｐｍ　　（ＬＧ
　ｅｉＩＩ＋ｐｍ　）　’Ｐある。

このハ、処１ｊｌ塔底液は次にポンプ６により１０〜２
ｂｋｇ／ｃｉＧに譬Ｌ［されて尿素の加水分解器８に導
入される。１ この加水分解器では高圧水然気による直接もしくは間接
力［１熱によって希水溶液は１７０〜２１０°Ｃに保持
され、所要滞留時間（１０へ一６０分間）の後、略々１
００％の加水分解が達成される。

この加水分解器を去る希水溶液、すなわちＢ処理用省水
溶液は、熱交換器７によって１４０〜１８０°（］の範
囲に冷却された後、ス１〜リッパ−の圧力Ｊ、で減圧さ
れる１゜ Ｂ処］！ｌ（用希水溶液は尿素を殆ど含右せず、イの代
りに加水分解により生成したアンモニアおよび二酸化炭
素を含右するため、アンモニア（ｉｌｊるいは二酸化炭
素）に関し−ＣＢ処理用希水溶液の組成ど略１ＺＩＴｉ
１等の組成を有するＡ処理中希水溶液かある段の１３処
理液用の液滞留部に導入される。

Ｂ処Ｊ■１は希水溶液中に尿素が含有されていないのみ
の相）ひであり△処理と同様のス１〜リッピング処理を
受（プる。

その結果、塔底Ｃは残留アンモニアＪ３よび二酸化炭素
の、それぞれの濃度は１〜５００ｐｐｍどなり、実質上
　水どなり塔外に排出され熱交換器３により冷ｌＪｌさ
れ−Ｃ管１５を経由して系外に去る。

−ニア’ｉ’、Ａ処理おＪ、びＢ処理の各段を上界する
アンモニア、二酸化炭素、および水蒸気からなるガス状
混合物は各段の気相部が二区分されていないため、混合
して塔頂に達Ｊる。　　従って、Ｂ処理液）９人段以下
の各段Ｃ゛は１１１処理側およびＢ処理側と６に略々同
等の組成のカス状混合物が発生し、［３処理液導入段よ
り上方で゛は当然、液滞留部内の被処理液は△処理用死
水溶液のみである。

」ハ頂からはＡ処ｌＩ！ｐ液から駆出されたアンモニア
Ｊ′３よび二酸化炭素とＢ処理液からの、それらと、必
要に応じ（設けられる還流の還流液からの、それらと水
蒸気どのガス状混合物が排出される。

この場合、含有される水蒸気は通常４０〜９５ｍｏｌ　
、％である。

第３図は、第２図のストリッパー４の下部の垂ｉｌ′ｉ
断面を部分的に示した図Ｃあり、第４図は、その部分の
水！１１１ｆｉ面図である。両図にｄ３いて、ス１〜リ
ッパ−４の内部に水平に設置されている目皿３１の−１
一部は周知のごどく液滞留部とイするが、この部分には
、△処理用死水溶液が流下する（Ａ）側と［３処理用希
水溶液が流下覆る（Ｂ）側との間に、これら両水溶’Ｉ
Ｑが渥合覆るのを防止づる為の隔壁３２が設置されてい
る。各目皿上の液滞留部の上のカス空間に（Ｊ、隔壁が
無く、（ｌλ）側と（８）側に共通なカス空間となって
いる。３３　ａ　Ｊ）よσ３３　ｂは、それぞれ（Ａ）
側どく１３）側別々に上の段の目Ｉ用からこの段に液が
流下する為の空間であり、３／′Ｉａおよび３４１）は
、それ−され（Δ）側と（［３）側別々にこの段から下
の段に？ａを流下Ｖしめる為の空間であっ−ｃ１いづれ
も周知の構造のｂのＣ゛ある。

この発明の方法が、従来方法ど異るどころは、／＼処理
用Ｊ３よびＢ処理用どして２本を必要としていたのに、
これら２本の塔を一体化していること（゛ある、。

この場合は単に２木の塔を連続接合して１本の塔とした
の（はないのｃ′あって、その作用ｄ３よび一効果は全
く異るのである。

Ｊなわち、従来の方法く・あれば、Ｂ処理用省水溶液か
ら発生しｌｃファンニアおＪ：びニー酸化炭素がＡ処理
用の塔底に送入されるため、Ａ処叩済の希水溶液中の残
留アンモニアおよび二酸化炭素の含有がか所望値より次
第に変化し増大してゆくこととなる。

この結果とし−（−加水分解器におりる尿素の加水分解
速度か低下し、１３処理後の塔底ての残留尿素量が増大
ザる。

この発明方法によ−）で希水溶液の処理をづれば、上記
のごとき従来ｄ１の不利は完全にｒＲ消される。

更には、尿素の加水分解速度の低下が無い為加水分解器
を小型のものとし、また一定植の尿素を加水分解する為
に供給する水蒸気量を減少させることが出来る。

上記の例は目皿塔を使用した例である。この発明におい
ては、泡鐘塔を使用づることが出来る。

泡、鐘」ハを使用りる場合にあっても、塔の各段が目１
ＩＩＩ段から泡鐘段に変わるのみで、略同様に実施する
ことか出来る。

充填’？ｔを使用してこの発明を実施する場合には、場
内にＪ＞　ＩＪるｉ＋＆　！ｌｔｌ留部とガス空間を明
確に区分出来前＜　％る故、前記隔壁は、場内の最上部
を除く全空間を（△）側どく１３）側に仕切る隔壁どす
るのが望Ｊ、しい。この場合に使用する充填物どしては
、周知のものを使用づることが出来る。

この発明におりるス１〜リッパ−’りの内部の付切り方
法として（Ｊ、第４図に示したごどく直径あるいは直径
に平行な弦の位置に隔壁を設置り−る仕切り方法、所望
の聞ぎ角を右づる二個の半径の位置（Ｊ隔壁を設置づ゛
る仕切り方法あるい←Ｊス１−リッパー自体の内径より
少さい内径を右づる同Ｉシ１円の位置に環状隔壁を設置
する方法などを使用りることか出来る。いずれの方法に
おいても、塔の水平断面積をＡ処理用とＢ処理用とに分
割する際の両者の比はそれぞれの液の量に略比例させる
のが好ましいが、多くの場合にあっては、Ａ処理用８木
溶液の帛どＢ処理用赤水溶液のｆｆｉに人ｔがない故、
塔の水平断面積を略等分づることにより目的を達成する
ことが出来る。

実施例 次に第２、第３　ａ３よび第４図に示した上程と装置を
使用しく実施した例を）ホペる。

尿素０．４％（重量％であって以下同様）、アンモニア
０．６％および二酸化炭素０．３％を含む△処理用昇水
溶液３００００　ｋｑ　／　Ａ’ｒをポンプにより３　
、０　ｋｇ、’ｃｍ　Ｇに昇圧後、１４６°Ｃのスｌ−
リッパー排出液どの熱交換により１２６°Ｃに予熱しＣ
、ストリッパー頂部に供給した。この実施例で・は、ス
トリッパーに２５段からなる目１１塔であっ−Ｃ１上か
ら７段月の段およびこれより下の段の目皿が、第３図お
よび第４図の通り左右対象にイ］切られＣいるものを無
還流で使用した。ス１〜リッパ−に供給されたＡ処理用
赤水溶液は、各段を１ζ降する間に、塔底より吹込まれ
ｌζ３．５ｋｑ／ｃイＧのスヂーム２９００　ｋｃｌ　
／　Ａｒによりス１ヘリツブされ、アンモニアおよび二
酸化炭素が駆出され、残留ニ酸化炭’Ａ　６−３よひア
ンモニアの含有量がそれぞれ６ａ３よひ１０１］１１ｍ
の塔底液として１４６℃で塔底がら（反出された。ス１
〜リッパ−に供給されたＡ処理用死水溶液中の尿素は、
この△処理中に約５％加水分解され、又Ｊ７ｉ底から抜
出された彼岸は３１７００　　ｋｇ／　＋’？ｒとなっ
Ｃいた。次にこの塔底液はポンプにより１２ｋｇ／ｃイ
Ｇにテア圧され、加水分解器から流出づる加水分解後の
液と熱交換して１７５℃まで予熱の後加水分解器に導入
された。加水分解器は、１２　ｋｇ／　ＣＴＩ　Ｇのス
ヂームの吹込みにより１８５℃に保持され、加水分解器
に導入された液は３０分の？Ｉｉｌ留の後加水分解器か
ら抜出された。

加水分解器に滞留中における液中の尿素の加水分解率は
９９％であり、加水分解器を出／こ液中のアシしニアお
よび二酸化炭素の温度は夫々０．２．０．３％てあった
。次いでこの液は前記の通り熱交換により冷７ＪＩされ
た後、ス１〜リッパ−の圧力に減Ｉ土されて、ストリッ
パーの上から７段月のＢ処理用液滞留部にフラッシコ導
入された。ス１〜リッパ−のＢ処理側に導入された液は
、前記Ａ処理の場合ど全く同様にスｉ・リッピング作用
を受り、塔底からは、尿素４４、アンモニア−＋　０、
二酸化炭素６　ｐｐｍをイれぞれ含有り−る処理消液が
賀られ、この液は、前記の如くＡ処理の為の供給液ど熱
交換し、６４°Ｃまで冷ム１１されて系外にｉｆｆ出さ
れた。

尚この際にＢ処理側塔底に吹込Ｊ、れたスヂームは１７
００　ｋｇ／　Ａｒてあり、又塔頂からは、アン上ニア
２４７、ｍｌ化炭素１７７Ｊ５Ｊ：び水蒸気３７００各
に９　／　＋’ｕよりなるＡ処理ど［３処理との合流混
合カスが、を品度１３８°Ｃで１岑られた。

−万、ス１−リッパ−を２５段、第２ス１〜リッパ−を
１０段とし、中間に加水分解器を設置した従来方法で、
操業圧力、温度、供給流ｍ、スヂーム吹込み量等の操業
条イア１を等しくしＴ、同様の操作を行４【つた処、初
期のうちはスｌ〜リッパー１第２スｌ〜リッパ−の各塔
底から得られるス１〜リッピング済液中の残留アンモニ
アおよび二酸化炭素は、この発明の場合と略等しかつＩ
Ｊが、時間の経過と其に、ストリッパーの塔底液中の残
留アンモニアおよび二酸化炭素が増加し、その為加水分
解器にＪ＞　ｌ’Ｊζ）加水分Ｖｆｔ率が逐次低下し、
遂にはス１〜リッハ１氏ｆｃ　Ｊｊ　ｔＪ　ル残留ｊ′
ン七二）７が１４００１１１）＋１１、加水分ＷＩ率が
８５％にまで（Ｌ（下した。−ぞの結果第２ストリッパ
ー塔底からの排出液中の残留アンモーアど二酸化炭素は
ぞれぞれ５０．３０旧）ｎｌに増ＩＪ（Ｉ　Ｉ、た。

イこで−Ｊｌ記の本発明の様な所望の値にリペく、スチ
ーム吹込み量を増した処、必要スヂーム量は５３００　
ｋ（＋　／　／？＋−に達し、この発明のＡ処理用どＢ
処理用どの会則の１５％増どなった。しかもこのスチー
ムの増が分は、ス１へリッパ−塔頂から余分の水蒸気と
してＪＪ＋出される故、この水蒸気が堝偵から回１１Ｖ
、されるガスに混入しない様（こりる為（二は、部分凝
縮とｊＷ流が必要になった９

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法の工程図 第２図は口の発明方法による工稈例を示す１第３図（Ｊ
第２図に使用したストリッパーの一部の拡大重両断面図 第４図は第３図の水平断面図 記号 １・・・・・・タンク ２・・・・・・ポンプ ３・・・・・・熱交換器 ４・・・・・・ストリッパー と５・・・・・・分縮器 ６・・・・・・昇Ｊ］ボンブ ７・・・・・・熱交換器 ８・・・・・・加水分解器 ９・・・・・・第２ス１〜リツパー １０〜２３・・管 ３１・・・・・目Ｉｌｌ ３２・・・・・ス１〜リツバー液滞留部の隔壁３３ａ　
・３３ｂ　・ストリッパー内の液下降空間３４ａ　　　
・　３４．ｂ　　　・　同　」ニ出願人　東洋エンジニ
アリンク株式会社代理人　　大　　　洲　　　　　明　
　　峰第３　図 篇４　図 ５３３−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）尿素、）ノンモニア、および二酸化炭素を少量づ
   つ含有づる赤水溶液が、まず蒸溜および／もしくはスト
   リッピングである第一の処理に付され、該赤水溶液中の
   アンモニアおよび二酸化炭素が除去され、次いで該赤水
   溶液か昇圧昇温されて尿素が加水分解され、その後、減
   圧されて、生成したアンモニアｄ３よび二酸化炭素が、
   同様の第二の処理にイ；］されＣ１該希水溶液から除去
   されるに際して、第一おＪ：び第二の処ＪＵ！は、第一
   の処理の液相流と第二の処理の液相流とか、別途（こ流
   通させられ−Ｃ，第−ｄ３よび第二の処理が同一の塔内
   の空間中におい（遂行されることを特徴とする尿素を含
   イｊりる赤水溶液の処理方法。
2. （２）該塔への第二の処理のための液相流の供給１）ン
   詔が、該ｊハ内において第一の処理の液相流が、第二の
   処理のため供給される液相流と、略々等）農度となって
   いる流通位置の近接位置とされる特に′Ｆ請求の範囲第
   一項記載の方法。
3. （３）該塔が目冊塔、泡鐘塔、充Ｉｆ１塔あるいはこれ
   ら両塔に相当する（幾能を有づる気液接触塔である特：
   ！［請求の範囲第一項もしくは第二Ｉ、Ｑ記載の方法。