JPS60262048A - 溶液濃度の分析方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は溶液濃度の分析方法に関するものである。

〔背景技術〕

溶液の濃度を測定する方法として、化学的、電気的、あ
るいは光学的手法が種々開発され実用に供されている。

一方、高温高圧下における溶液の・濃度を測定しなけれ
ばならない化学プラントも各種存在している。例えば、
尿素製造プラントにおいては、アンモニア、二酸化炭素
及び少量の尿素を溶解する溶液を取扱う配管が数多く存
在し、時により、尿素及び／又はカルバミン酸アンモニ
ウムの含有量が増えて配管内に晶出し固化し、連続運転
に支障を来たすことがある・。このような高温高圧下に
おける特定物質の濃度を測定するためには、通常は、ラ
インから一部サンプルを抜き出し、これを常法により分
析する方法が採用されるが、プロセスの正常な運転を確
保するためには、プロセス外にサンプルを抜き出すこと
なく、プロセスに結合した分析系とすることが望ましい
。

本発明は、以上のような問題に鑑み、結晶性物質を含！
溶解する溶液の分析方法について鋭意研究を行ない、本
発明を完成するに至ったものである。

〔発明の開示〕

すなわち、本発明の溶液濃度の分析方法は、所定温度に
冷却した結晶性物質を含有する被検溶液を、１乃至数個
所の紋りを有する隘路に導き、該隘路中で被検溶液中の
結晶成分の一部又は全部を晶出せしめ、該隘路内の温度
変化から晶出温度をめ、晶出温度−濃度相関か、ら被検
溶液の濃度を測定するにあたり、該隘路内の一部又は全
部の閉塞による圧力変化から晶出の終了時期を検知する
とともに該隘路を加熱して晶出物質を溶解せしめること
を特徴とするものである。

本発明の対象となる溶液は、結晶性物質を含有溶解する
溶液である。ガス状混合物であっても冷−却することに
より液体となし、本発明における被検溶液となしうろこ
とは言うまでもない。被検溶液は冷却されなから１乃至
数個所の紋りを有する隘路に導かれる。１乃至数個所の
絞りは、隘路内において十分攪拌効果を生じさせ過飽和
状態となることを防止する。紋りの数は隘路の径、形状
に応じて適宜定められる。所定の温度間隔で冷却をつづ
けるとある温度で溶解している結晶性物質は晶出する。

このとき結晶化熱により隘路内で温度変化が生ずる。こ
れを晶出温度とする。ある圧力塵が測定きれる。

本発明においては、隘路内に結晶が析出又は固、化する
と隘路の一部又は全部が閉塞し、隘路内の圧力が変化す
るのでこの圧力変化を検知して測定の目途とするととも
に所定圧力に達したらこの隘路を加熱して晶出物質を溶
解せしめて次の測定を容易ならしめるものである。

本発明を尿素製造プロセスに適用した例にもとづき具体
的に説明する。

□。３カよお、ア、４イ、ワカ、ア７．＝ｌアとを尿素
生成温度及び圧力において反応させ。

得られた尿素合成液を順次圧力が低下する複数の未反応
アンモニウムカーバメート分解段階を通して該尿素合成
液中に含まれる未反応アンモニウムカーバメートを分解
し、アンモニア、二酸化炭素及び水蒸気の混合ガスとし
て分離し、こうして得られた僅かな量のアンモニア及び
二酸化炭素を含有する尿素水溶液を減圧濃縮して結晶尿
素を生成させ、遠心分離し、一方分離された該混合ガス
を吸収媒体に順次吸収させ、尿素合成域に循環回収する
方法が確立された技術として知られている。

尿素合成液中に含まれる未反応アンモニウムカーバメー
トを分解して得られるアンモニア、二酸化炭素を順次吸
収させた吸収溶液には、通常アンモニアＯ〜５０％（重
量）、二酸化炭素０〜５０％（重量）のほか、尿素が０
〜１００％（重量）含まれている。この吸収溶液は尿素
合成域に循環されるが、このラインから該吸収溶液の一
部を濃度分析系に取り出す。取り出された吸収溶液は、
結晶性物質が過飽和にならないよう、所定の温度間隔で
冷却される。この温度情報は、計測制御系に伝達される
ようにしておく。冷却は、例えばラインを蛇管にして水
浴を通すことによって行なわれ、水溶温度としては、冷
却の段階で結晶性物質が析出しない温度（Ｔ、）が選ば
れる。冷却された吸収溶液は、圧力（Ｐ）及び温度（Ｔ
２）の測定のできるラインを通じて１乃至数箇所の紋り
を有する隘路に導かれる。圧力情報（Ｐ）は計測制御系
に伝達されるようにしておく。この隘路中において、１
乃至数箇所の絞りによって吸収溶液は、十分攪拌され、
晶出温度にまで冷却されると、隘路中で吸収溶液中の結
晶性物質の一部又は全部が晶出される。隘路末端は、分
離された混合ガスを吸収媒体に順次吸収させる系内とラ
インで結ばれ、このラインの隘路末端付近にはライン内
の温［（’ｒ、＋　）を計測できるよう温度計を設け、
この温度情報は計測制御系に伝達される“。

また、隘路器゛分は、ジャケット等で加熱できるように
しておく。

隘路内で結晶性物質の一部又は全部の晶出が始まると、
結晶化熱により温度Ｔ、が変化するとともに全部が晶出
すると隘路内の圧力（Ｐ）も変化する。

計測制御系にはあらかじめ、吸収溶液中の結晶性物質濃
度が圧力、冷却温度及び晶出温度の関数として情報が与
えられており、計測値Ｔ１、Ｔ８、Ｐにより吸収溶液中
の結晶性物質濃度（Ｃ）がめられる。この濃度情報は、
分離された混合ガスを吸収媒体に順次吸収させる系の吸
収媒体の供給量の制御系に連動させておき、所定の濃度
以上になったら濃度を小さく維持することができるよう
にしておくのが好ましい。勿論、濃度情報にもとづき手
動で吸収媒体の供給量を変化させてもよい。

隘路内の晶出した結晶性物質は、計測終了後ジャケット
により加熱溶解せしめ、分離された混合ガスを吸収媒体
に順次吸収させる系内に回収される。

本発明によれば、結晶性物質を溶解する溶液中の濃度を
効率よく、連続的に測定することが可能−となる。化学
プラントのプロセスに直結すれば、プロセスの正常な運
転を確保しながら溶液濃度を分析することができる。

〔発明を実施するための好ましい形態〕以下に実施例に
より本発明を具体的に説明する。

実施例に 酸化炭素とアンモニアとを尿素生成温度及び圧力におい
て反応させ、得られた尿素合成液を順次圧力が低下する
複数の未反応アンモニウムカーバメート分解段階を通し
て該尿素合成液中に含まれる未反応アンモニウムカーバ
メートを分解し、アンモニア、二酸化炭素及び水蒸気の
混合ガスとして分離し、こうして得られた僅かな量のア
ンモニア及び二酸化炭素を含有する尿素水溶液を減圧濃
縮して、結晶尿素を生成させ、遠心分離し、一方分離さ
れた混合ガスは、吸収媒体に順次吸収させ尿素合成域に
循環させた。

第１図は、このプロセス中吸収塔から尿素合成域に循環
するラインに、本発明の１例としての濃度分析系を組み
込んだフローを示すものである。

ライン１を通して圧力１７”／ｃｊＧ、温度１２５℃の
アンモニア、二酸化炭素、水蒸気及び微量の　１尿素を
含有する混合ガスを吸収塔２において吸収媒体に吸収さ
せ、ライン３、ポンプ４．５、ライン６を経て尿素合成
域７に循環させた。

ライン６から、パルプ７．８を有するライン９を通じて
吸収溶液の一部を水浴１０に通した。水浴１０内では、
配管は蛇管１１とした。水浴１０は、約り℃／分の温度
間隔で冷却していった。

この温度情報Ｔ１は、計測制御系１２に伝達した。

冷却された吸収溶液はライン１３を通じて隘路１４に導
かれる。ライン１３の圧力情報Ｐは計測制御系１２に伝
達した。隘路１４は加熱ジャケット１５により加熱可能
にしておく。隘路１４はライン１６を介してライン１に
接続した。ライン１６の隘路１４近傍の温度情報Ｔ３は
計測制御系１反伝達した。

温度Ｔ３が低くなり、ある温度に達すると隘路１４内で
尿素結晶が晶出しはじめ、晶出とともに結晶化熱により
温度Ｔ８は上昇し、隘路１４内が閉塞すると温度Ｔ３の
変化がな（なった。その時点でジャケット１５により隘
路１４を加熱して晶出尿素を溶解し、ライン１６を通じ
てライン１に回収された。

Ｔ３、圧力Ｐの関数として尿素濃度Ｃの情報をあらかじ
め与えておいた。

計測制御系における演算により、この吸収溶液中の尿素
の濃度は２０％（重量）とめられ、この数値は、安全運
転条件の限界１８％を超過していたため、ただちにライ
ン１に水蒸気を供給するライン（図示しない）を通して
ライン１に水蒸気を供給し、１８％（重量）以下となる
よう希釈した。

実施例２ ホルムアルデヒド、水酸化ナトリウム、アセトアルデヒ
ドを反応させベントエリニストールを生成させ、余剰の
アルカリをギ酸等で中和し、濾過分離して粗ペンタエリ
ニストールを得、これを高純度品とする為に再溶解槽に
投入し、後述する遠心分離様母液と濃度調整の為の純水
で完全に溶解し、活性炭等の吸着材層を通すことにより
精製する。この処理された液を濃縮晶出させ遠心分離機
により結晶を分離し乾燥させて製品ペンタエリエストー
ル結晶とする。

第３図は、このプロセス中再溶解槽から吸着塔へ送液す
るラインに本発明の濃度分析系を組み込んだフローを示
すものである。

粗ペントール結晶はライン１を通して再溶解槽４に投入
されライン２かもの遠心分離様母液及びライン３からの
純水により溶解させポンプ５、ライン６、吸着塔７、ラ
イン８を経て濃縮系９に送液した。

ライン６からバルブ１０．１１を有するライン１２を通
して溶解液の一部を水浴・１３に通した。水浴１３内で
は配管は蛇管・１４とした。水浴１３は約り℃／分の温
度間隔で冷却していった。この温度情報Ｔ、は計測制御
系１９に伝達した。

冷却された吸収液はライン１５を通じて、隘路１６に導
かれる。ライン１５の圧力情報Ｐは計測制御系１９に伝
達し隘路１６は加熱ジャケット１７にへ　より加熱可能
にしておき、ライン１８を介して再溶解槽４に循環した
。ライン１８の隘路１６近傍の温度情報Ｔ３は計測制御
系１９に伝達した。

温度Ｔ３が低くなりある温度に達すると、隘路１６内で
結晶が晶出しはじめ、晶出とともに結晶化熱により温度
Ｔ３は上昇し、隘路１６内が閉塞すると温度Ｔ３の変化
がなくなった。その時点でジャケント１７により隘路１
６を加熱して晶出物質を溶解しライン１８を通じて再溶
解槽４に回収された。

温度Ｔ３と時間の関係のパターンは第２図と同様になっ
た。

計測制御計１９には水浴温度Ｔ、、晶出温度Ｔ３、圧力
Ｐの関数として、再溶解液濃度Ｃの情報をあらかじめ与
えておいた。

計測制御系における演算により、この再溶解溶液中のペ
ンタエリニストール濃度は３０％（重量）とめられ、こ
の数値は運転限界の３１％を下回っていたため、ただち
にライン３からの純水量を減じ３１％（重量）程度とな
る様に制御した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１を示すフローシートである
。　（ 第２図は、温度（Ｔ３）と時間の関係のパターンを示す
グラフである。 第３図は、本発明の実施例２を示すフローシートである
。 特許出願人 三井東圧化学株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定温度に冷却した結晶性物質を含有する被検溶
   液を、１乃至数個所の紋りを有する隘路に導き、該隘路
   中で被検溶液中の結晶成分の・一部又は全部を晶出せし
   め、該隘路内の温度変化から晶出温度をめ、晶出温度−
   濃度相関から被検溶液の濃度を測定するにあたり、該隘
   路内の一部又は全部の閉塞による圧力変化から晶出の終
   了時期を検知するとともに該隘路を加熱して晶出物質を
   溶解せしめることを特徴とする溶液濃度の分析方法。
2. （２）結晶性物質が尿素結晶である特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。
3. （３）結晶性物質がペンタエリスリトール結晶である特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。