JPS60209556A - 尿素の製法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、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。

アンモニアと二酸化炭素とを適当な圧力（例ｉば１２５
〜３５　Ｑ　ａｔｍ、）下でかつ適当な温度（例えば１
７０〜２５０°Ｃ）で合成帯域に導入すると、以下の反
応式： ％式％ に基づキ壕スカルパミン酸アンモニウムが形成される。

こうして得られたカルバミン酸アンモニウムから、次に
以下の可逆反応゛ Ｈ２Ｎ−Ｃ０−０ＮＨ４ＪＨ２Ｎ−ＣＯ−ＮＨ２＋ｌＩ
２０に基づく脱水により尿素が形成される。

尿素への転化が行なわれる度合は、就中使用温度及びア
ンモニア過剰に左右される。反応生成物としては、主と
して尿素、水、カルノ々ミン酸アンモニウム及び遊離ア
ンモニウムから成る溶液が得られる。カルバミン酸アン
モニウム及びアンモニアは溶液から除去されるべきであ
りかつ大抵は合成帯域に戻される。

公知方法（英国特許第２０８７３’８１号明細書）ＶＣ
よれば、尿素は次のようにして製造される。ＮＨ３：Ｃ
Ｏ２のモル比を５〜８に維持した反応帯域内で１δＯ〜
２５０の圧力で反応させ、次いで形成された尿素溶液を
２つの連続する分解工程でストリッピング処理にかける
。この場合、実際に合成帯域内の圧力に等しい圧力及び
１８０〜２１５℃の温度に維持した第１の分解工程に、
溶液中に存在する過剰のアンモニアをカルバメート分解
生成物のためのストリッピング剤として供給する。第１
の分解工程よりも３０〜５０パール低い圧力及び１６０
〜２１０℃の温度に維持した第２の分解工程では、二酸
化炭素をストリッピング剤として使用する。第１の分解
工程で得られたアンモニア及び二酸化炭素を含有するガ
ス混合物は、その壕１で更に処理することなく合成帯域
に導入する。簗２の分解工程で得られたアンモニア及び
二酸化炭Ｉを含有するガス混合物は、第２の分解工程と
実際に等しい圧力で凝縮させ、かつ形成された凝縮物を
カルバメートポンプによって合成帯域用に高めかつ合成
帯域に再循環させる。

もう１つの公知方法（英国時￥１第２１０７３１１号明
細書参照）によれば、尿素に転化しなかったカルバメー
トの分解及びこうして得られたガスと、存在する過剰ア
ンモニアと一緒の追出だけが２工程で実施されるだけで
Ｃ１なく、尿素合成も実施され、この場合式なったＮ１
１５＋Ｃ０２モル比が２つの反応帯域内で維持される。

第２の反応帯域の圧力は、有利には第１の分解帯域の圧
力と等しく、かつ第１反応帯域の圧力は第２の分解帯域
の圧力に等しい。実施例に記載された実施形は、第２の
分解帯域の圧ノＪ　ｉｌ：有利には１６０　バールであ
るべきことを示唆している。

これらの公知方法は、使用される］クラ圧でのカルバメ
ート分解のために必要な高温が、許容されない程度の尿
素加水分解及びビウレット形成を回避するために極めて
短い滞留時間を必要とするために、第２の分解工程で最
大分解効率を。

達成することができないと℃八う欠点を有する。

このことは合成効率に不利に作用するだけでなく、１−
た製造した尿素合成溶液のビウレット含量を全く所望さ
れな℃・程度寸で増大させる。存在する過剰のアンモニ
アの一部はス＋：　ＩＪツピングによる２工程式カル・
Ｓメート分解から成る方法においては第１の分解帯域内
で既に除去されるので、第２分解工程では上記副反応は
一層起りやすくなる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、高見・分解効率が達成され力・つカル
バメート分解中の尿素加水分解及びビウレット形が最低
に抑ｔｌｉｌｌされろ方法を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、」−記目的は、第２工程でのカル・Ｓ
メート分解を前記の公知方法にオｄけるよりも実質的に
低い圧力、ひいては実質的に低℃・温度で実施すること
により達成される。カル・８メ一ト分解で得られたアン
モニア及び二酸化炭素含有ガス混合物の、低圧を伴う低
い温度での凝縮で発生した凝縮熱を十分に高い温度レベ
ルで回収し、該熱を有用な低圧、例えば牛・Ｓ−ルの蒸
気を得るために使用することができるようにするために
、本発明でも尿素をカルパメ−１・凝縮帯域で形成させ
る。

従って、本発明は、カルノｓ　メ−＋−及び遊離アンモ
ニアを含有する尿素合成溶液を二酸化炭素及び過剰のア
ンモニアから反応帯域内で１３０〜２５０・ζ−ルの圧
力で形成させ、カルバメートを相対的に等圧でなくかつ
直列配置された少なくとも２つの分解帯域内で分解し、
かつ形成された分解生成物を転化しなかったアンモニア
と一緒に溶液から除去し、その際第１の分解帯域内で１
３０〜２５０パールの圧力を維持しかつ第２の分解帯域
内でより低い圧力を維持し、その後第２分解帯域内で得
られた尿素含有溶液をカル・ζメート不含の尿素溶液又
は固形尿素に加工することにより尿素を製造する方法に
関し、該方法は上記第２の分解帯域内で８５〜］−２５
パールの圧力を適用しかつ該帯域で得られたアンモニア
及び二酸化炭素を含有するガス混合物を凝縮帯域内で第
２の分解帯域の圧力で凝縮させ、該帯域内で−１だ支配
条件下で達成され得る尿素の平衡量の牛○〜８０％を形
成させ、かつカルバメート及び形成された尿素を反応帯
域に供給することを特徴とする。

作　用 有利には、第２の分解帯域内で１１０〜１２０バールの
圧力を適用する、それと℃・うのもその際には、著しい
量のカルバメートが分解され、かつこの圧力に付随して
比較的低い温度に基づき、極く僅かな量の尿素が加水分
解されるか又はビウレットに転化されるにすぎないから
である。８５・々−ル未滴の圧力を使用すると、極めて
高い分解効率が得られる。しかしながら、カルバメート
分解で得られたアンモニア及び二酸化炭素を含有するガ
スの凝縮において、凝縮温度が低いことに基づき、３５
パールよりも低い圧力を有する蒸気が生ぜしめらｉｌ、
該蒸気をプロセスにおい−（利用することＱ′、Ｊ、困
黄１１である。

この理由のためて、８５パール末／１ＩＩｉの圧力を使
用すること（ｄ好１しくない。１２５バールよりも高い
圧力を使用すると、比較的高い＋７１Ａ度が必要となり
、かつアンモニアの少ない雰囲気内では、圧力及び相応
する温度が」−昇するにつれ、甘す１す尿素加水分解及
びビラレノＩ・形成が起る。

本発明による方法では、カルバメ−１・形成の熱Ｉｉ凝
縮４Ｂ−域内で、第２の分卯ｒ王程で得られたアンモニ
ア及び二酸化炭素含イ］ガスの凝縮を比較的大量の尿素
及び水の存在下で実施することによって回収する。その
際、尿素及び水はノノルパメートのための溶剤として働
く。その結果、凝縮の際に熱は該溶剤が存在しない場合
よりも′高い温度レベルで入手可能になる。凝縮帯域内
でのカルバメートの尿素と水への転化は、反応混合物の
凝縮帯域内での滞留時間を十分な長さにすることより行
なう。更に、温度を高めるために、凝縮帯域は頂部と底
部との間の温度差がせいぜい５°Ｃに制限される、激し
い混合を伴う反応器として設削することができる。有利
には、この温度は最高２°Ｃに保持すべきである。凝縮
は例えば垂直な前型熱交換器の／エル１則面で実施する
ことができろ。その際（（は、凝縮帯域内で放出された
熱は、管を経て導ひかれる水によって除去され、従って
低圧蒸気に転化することができる。寸だ、反応混合物の
十分な長さの滞留時間が可能であるような寸法を有しか
つ冷却水を誘導する多数のらせん管を備え、これにより
凝縮熱を除去することができるような別の形式の凝縮帯
域を使用することも可能である。

有利には、凝縮器はいわゆる浸漬凝縮器の形を有し、こ
の場合Ｋｆｄ凝縮すべきガス混合物は希釈力ルパメ−１
・溶液に導ひかれ、かつ放出される溶解熱及び凝縮熱は
水で除去きれ、それにより水は蒸気に転化される。Ｍｉ
Ｊ記方法でアンモニア及び二酸化炭素を含有するガス混
合物の凝縮を実施することにより、凝縮帯域内の温度は
、形成される尿素と水の量に基づき、平均４〜１０′Ｇ
上昇させることができ、それによ！１８５〜１２５パー
ルの凝縮帯域圧で３５〜４５パールの低圧蒸気を発生さ
せることが可能である。形成させることのできる尿素の
量は、所定の反応条件下で達成され得る量の４０〜８０
％であってよい。有利には、−反応条件下で達成さｉ″
Ｌ得る尿素の量の少なくとも５０−６０％を形成させる
べきである。

次に、本発明を図面及び実施例につき詳細に説明する。

図面において、導管１を経て液体アンモニアが合成帯域
Ａに供給され、導管２を経てガス混合が第１ストリツピ
ング帯域から到来しがつア′ンモニア及び二酸化炭素を
含有し、かつ導管１５を′経て、凝縮帯域り内で形成さ
れかつポンプＫによって合成帯域Ａで支配する圧力、１
３０〜２５０パール、例えば１６０パールに調整された
カル・ζメート及び二酸化炭素を含有する溶液が供給さ
れる。形成された尿素合成溶液は導管４を経て第１の分
解帯域ＥＫ流入し、該帯域は図面には蒸気加熱式並流加
熱針′Ｍ器として示され、該帯域内で尿素合成溶液は処
理されかつアンモニア及び二酸化炭素含有ガスは熱流に
基づき同一方向で加熱器管を経て追出される。圧縮器Ｇ
は、流入する拐料を不活性状態で高温でカル・９メート
含有溶液と接触に保持するように、少量の空気を導管５
を経て第１の分解帯域Ｂに導入する。導管２及び２２を
経て、追出されたガスは合成帯域ＡＶＣ導ひかれ、該帯
域内で該ガスは反応してカルバメートを形成しかつそこ
で尿素反応のために必要な温度は放出されるカルノミメ
ート生成熱によって維持される。所望によシ、得られた
ガスの一部を導管２１及び放圧弁Ｎを経て凝縮帯域に導
入することができる。

一部分力ルバメートを除去した尿素合成及びアンモニア
は導管口及び８５〜１２５・ζ−ノへ例えば１１０パー
ルに減圧する放圧弁Ｍを介して　′第２の分解帯域Ｃに
流入し、該帯域は蒸気にょつて加熱される。第２の分角
イ帯域Ｃ内で、供給された溶液は、拐料金不活性状態シ
こ保持するために少量の空気が加えられた圧縮器ＩＩに
よって所望の圧力に圧縮されかつ導管７を経て供給され
た二酸化炭素でストリッピングさノする。ストリッピン
グされた尿素合成溶液は導管３を介して排出されかつ公
知方法で尿素溶液又は固形尿素に加工される。第２の分
解帯域Ｃで追出されたガスは、ストリッピングガスとし
て使用された二酸化炭素と一緒に導管８を経て凝縮帯域
りに流入する。史に、凝縮帯域には洗浄塔Ｆ内のシステ
ムから排出された不活性ガスの洗浄ガスの洗浄の際に得
られたカルパメ−１・溶液が供給される。Ｆから、この
カルバメート溶液は導管１０を経て噴射器Ｊに流入し、
導管１１を経て供給される液体アンモニアによって推進
されて、導管９を経て凝縮帯域Ｄ［導入きれる。凝縮帯
域りの容積は、この帯域内での反応混合物の滞留時間が
十分な長さであり、更にここで支配灸件下で達成され得
る尿素及び水の平衡量の４０〜８０％が存在するカルバ
メートから形成されるように設計されている。放出され
る熱は水によって除去され、該水は導管１３を経て供給
されかつ約４パールの低圧蒸気に転化せしめられ、導管
１４を経て取出される。尿素及びカルバメートを含有す
る気／液混合物は導管１２を経て気／液分離器Ｅに導び
かれ、該分離器から液相は導管１５を経てカルバメート
目？ンプＫを介して合成帯域ＡＭ導ひかれ、該帯域内で
更に尿素への転化が行なわれる。気／液分離器Ｅで得ら
れた気相は導管１６を経て排出されかつ導管１７を経て
取出され、放圧弁りで気／液分離器Ｅの圧力に減圧され
た気相と一緒に導管１８を経て洗浄帯域Ｆに導入される
。洗浄帯域Ｆ内で、アンモニア及び二酸化炭素含有不活
性ガスは、ス）　ＩＪソビングされた尿素合成溶液を更
に尿素溶液又は固形尿素に加工する際に得られた、導管
１９を介して供給されるカルバメート溶液で洗浄される
。凝縮熱及び上記洗浄工程で放出された吸収熱は、必要
な限り、冷却水又は任意の適当な冷媒で除去される。不
活性ガスは導管２０を経て排出される。

実施例 前記方法によりかつ図面に示した系統に基づき、１日当
り生産能力１５００’）ンを有するプラントで尿素を製
造した。量ばｒｃｇ　／ｈｒで記載する。合成帯域Ａ及
び第１の分解帯域１３内゛□で適用した圧力は１７６５
・ζ−ルであり、一方第２の分解帯域Ｃ１凝縮帯域り及
び洗浄帯域Ｆ内の圧力は１０７９パールであった。

導管１を介して、３３℃の液体ＮＨ３１３，４３２’ｃ
ｇを合成帯域Ａに供給し、かつ導管１１を介して液体Ｎ
Ｈ３２１，１８５ｋｇを凝縮帯域ＤＫ供給した。この方
法で必要なＣＯ２は第２の分解帯域ＣｊＣ１２０°Ｃの
温度で不活性成分、主に空気１゜４６．９１ｃ９と一緒
に４５．８３３１ｃｇの霜で供給した。分解帯域Ｂに更
に不活性化臭気２９２　ＩＣ９を導入した。

凝縮帯域りには、 ａ）新鮮な液体ＮＨ３２１，Ｉ８．５ｋｇ（！：　−緒
Ｋ、洗浄帯域Ｆからの、ＮＨ３１３，３８０ｋｇ、ＣＯ
２１２゜６９４　ｋｔｉ、Ｈ２０５，９’　４２　ｋｇ
から成るカルバメート溶液３２．０１６’ｃｇ ｂ）第２の分解帯域Ｃからの、ＮＨ６３６，５３９に９
、Ｃｏ２５３．８０２　ｋｇ、Ｈ２０ａ、３ｏ　ｏ　ｋ
ｇ及び不活性ガス１．４６９ｋｇから成るガス混合物９
、５．．１　１　０　ｋｇ Ｃ）分解帯域Ｂからの、Ｎ１（３３，６１６ｋｇ、ＣＯ
２２，１０５ｋｙ、）Ｉ２０２３７　ｋｇ及び不活性ガ
ス５２　ｋｇから成るガス混合物６．Ｏｌ、ＯＩで９を
供給した。

凝縮帯域の容積、ひいては滞留時間は、１０７．９パー
ルの選択した圧力及び約１６４℃の温度で気／液混合物
が得られ、その液相内で合成帯域Ａを流出した尿素の約
５０％が形成されるように選択した。この液相は尿素３
３．０６３１ｃ９、ＮＨ３４８，３８０に９、Ｃｏ２３
’　７，７９４　ｋｇ及びＨ２Ｏ１９，０３’６　ｋｙ
から成っていた。気相はＮＨ，７，６０４ｋｇ、ＣＯ２
６，５６１ｋｙ、Ｈ２０３６２ｋｇ及び不活性ガス１．
５．２１ｋｇを含有していた。得られた液相（これはぼ
ンゾＫによって１７６．５パールの圧力に調整した）及
び導管１台・経て供給した液体ＮＨ５から、尿素６’　
６．１２５　ｋｑ、ＮＨ６５８，２９２１ｃ９、Ｃｏ、
、　２２．３２’　４　ｋｃｉ及びＨ２０２９，９７７
ｋｇから成る尿素合成溶液が形成された。この帯域から
導管１７を経て、ＮＨ３１，２５９に９、ＣＯ２８１５
ｋｇ、Ｈ２０５６ｋｇ及び不活性ガス２４０　ｋｇから
成るガス混合物２．３７０　ｒｃｑが取出された。

合成帯域Ａ内で形成された尿素合成溶液を、蒸気加熱式
並流加熱分解器として構成された第１の分解帯域Ｂ内で
の最初のカル・冬メート分解にかけ、その際に存在した
カルパメ−１・の一部はＮＩ（３及びＣＯ２に分解し、
これらは溶液中に存在した遊離ＮＨ３及びＨ２０の一部
と一緒に除去した。追出されたガス混合物６，０１０１
ヅは、導管２１を経て圧力を１０７９パールに減圧した
後に、凝縮帯域ＤＫ送った。その残りの、Ｎｒ−＋５１
６゜４７４１ｖ、Ｃｏ２９．５９１　ｋｇ、Ｈ２Ｏ１，
０７８ｋｇ及び不活性ガス２４０　ｋｇから成るものは
、合成帯域Ａに戻した。第１の分解帯域Ｂ内に残留し、
尿素６６．１２５ｋｇ、ＮＨ６３８，２０２ｋｑ、ＣＯ
２１０，６２８ｋｐ及びＨ２０２８，６６２ｋｇから成
る液相は、’１０７．９パールに減圧した後に、第２の
分解帯域ＣＭ導入しかつ００２ｒ対して自流でストリッ
ピングし、その間中熱を供給した。この帯域から、スト
リッピングしだ尿素合成溶液９５゜８０９ｋｇが得られ
、これは尿素６３４８０１ｃ９及びＨ２０２４，５６８
１ｃｇ）他に、またＮＨ，３，１’　６２に９及びＣｏ
２４，５９９　ｋｇを含有していた。第２の分解帯域Ｃ
でのストリッピング処理で得られたガス混合物は直接導
管８を経て凝縮帯域りに導入した。

洗浄帯域Ｆ内で、合成帯域Ａ及び凝縮帯域りからの不活
性ガス含有ガス混合物を、ＮＨ３４，６４９に９、Ｃｏ
２５，４３２　ｋｇ及びＨ２０５，５２４ｒｃｇから成
るカルバメート溶液１５．６０５１ｃ９で洗浄した。不
活性ガス２，００７　Ｉｃｇは導管２０から抽出した。

第１の分解帯域Ｂでは、２４５パール（２６５°Ｃ）の
高圧蒸気４４１　ｋｇがかつ第２の分解帯域Ｃでは３４
’Ｏｋｇが必要であった。凝縮帯域りで、４パール（１
４４°Ｃ）の低圧蒸気９０７１器ｇが得られた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を実極する装置の系統１スである。 Ａ・合成帯域、Ｂ　卯、１の分解帯域、Ｃ第２の分解帯
域、Ｄ・・・凝縮帯域、し・・気／　？）ダう４肉［１
器、Ｆ・・・洗浄帯域、Ｇ　、　旧・・圧縮器、Ｊ・・
・噴射器、Ｉ（・・カルバメートポンプ、Ｍ、Ｎ、放圧
弁Ｏ−イ２睦栢帯へ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　カルバメート及び遊離−アンモニアを含有する尿素
   合成溶液を二酸化炭素及び過剰のアンモニアから反応帯
   域内で１３０〜２５０パールの圧力で形成させ、カルバ
   メートを相対的に等圧でなくかつ直列配置された少なく
   とも２つの分解帯域内で分解し、かつ形成された分解生
   成物を転化しなかったアンモニアと一緒に溶液から除去
   し、その際第１の分解帯域内で１３０〜２５０パールの
   圧力を維持しかつ第２分解帯域内でより低い圧力を維持
   し、その後編２の分解帯域内で得られた尿素含有溶液を
   カルバメート不含の尿素溶液又は固形尿素に加工するこ
   とにより尿素を製造する方法において、上記第２の分解
   帯域内で８５〜１２５パールの圧力を適用しかつ該帯域
   で得られたアンモニ、ア及び二酸化炭素を含有するガス
   混合物を凝縮帯域内で第２の分解帯域の圧力で凝縮させ
   、該帯域内でまた支配条件下で達成され得る尿素の平衡
   量の４０〜８０％を形成させ、かつカルバメート及び形
   成された尿素を反応帯域Ｖこ供給することを特徴とする
   、尿素の製法。 ２　アンモニア及び二酸化炭素を含有するガス混合物を
   １１０〜１２０−ζ−ルの圧力で凝縮させる、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３　支配条件下で達成され得る尿素の平衡量の５０〜６
   ０％を形成させる、特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の方法。 ４　凝縮帯域内で形成されたカルバメート及び尿素含有
   混合物を気／液分離処理し、そう１して分離したガス混
   合物からアンモニア及び二酸化炭素を回収し、ガス混合
   物の凝縮不能分を排出させかつ残りのカルバメート及び
   尿素含有溶液を反応帯域ｒ導入する、特許請求の範囲第
   １項から第３項丑でのいずれか１項記載の方法。