JPS6110545A - 尿素の製造法 - Google Patents

尿素の製造法

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JPS6110545A
JPS6110545A JP59129686A JP12968684A JPS6110545A JP S6110545 A JPS6110545 A JP S6110545A JP 59129686 A JP59129686 A JP 59129686A JP 12968684 A JP12968684 A JP 12968684A JP S6110545 A JPS6110545 A JP S6110545A
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JP
Japan
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urea
stripper
carbon dioxide
zone
ammonia
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Hidetsugu Fujii
藤井 英嗣
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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】 [発明の所属分野] この発明は、尿素の製造方法に関する。
[従来技術] 尿素が、次の反応式の通り、生成することはよく知られ
ている。
2NH3+CO2;:NHz C0NII4.    
 (1)肛2  C0NII4 :NHz  C0N1
12 )N2 0       (2)(1)の発熱反
応は、急速に右辺側へ進行する。
(2)の吸熱反応は、比較的に緩慢に右辺側へ進行し、
平衡に到達し、以後、進行しない。
従って、尿素(NN2 C0NJ )へ転化し得ず、残
留するアンモニウムカーバメート(NlI2 C0NH
4)は、分解され、再度、尿素合成の原料であるアンモ
ニアと二酸化炭素とからなるガス状混合物とされ、尿素
を含有する液体の尿素合成域の流出流から分離されて、
尿素合成域へ返還される。
この尿素への未転化物の返還方法の相違によって特徴付
けられて、多くの尿素製造法がある。
既知の方法の一つによれば、尿素へ未転化のアンモニウ
ムカーバメートの分解により生成するガス状混合物、お
よび尿素合成域内に過剰に存在させられたアンモニアの
気相への移行は、尿素合成域からの液体流出流が、その
内圧が尿素合成域と、同等とされているストリッピング
域、即ち、薄膜液流下型熱交換器の伝熱面上を加熱され
つつ、流下させられ、伝熱管中を上昇する二酸化炭素の
気流によるストリッピングを受け、次いで、液体流出流
から駆出されたガス状混合物は、ストリッピング域と同
圧とされている吸収凝縮域にて液化媒体に吸収され凝縮
して、その一部が液体とされた後、尿素合成域へ返還さ
れる。 この吸収凝縮域における相当量の放出熱が、水
蒸気の発生用に利用されている。
他の既知の方法によれば、上記の二酸化炭素に代えて、
アンモニアによるストリッピングが行われる。
更に、アンモニアと二酸化炭素が、使用される二段階ス
トリッピング方法もある。
尿素合成域からの液体流出流が、ストリッピングされる
に先立ち、ストリッピングされ分離されたアンモニアお
よび二酸化炭素からなるガス状混合物と断熱的状態下に
接触させられて、ストリッピングの効率が向上させられ
る方法も提案されている。
[技術的課題] 以上の方法のいずれにおいても、ストリッピング用気流
が使用され、同時に加熱が行われて、アンモニウムカー
バメートが分解され、生成するアンモニアと二酸化炭素
および尿素合成反応中に過剰に存在させられたアンモニ
アが、ガス状混合物として、液相から分離されるのであ
り、原理は全て同一であり、ストリッピング域の加熱用
水蒸気として、アンモニウムカーバメート分解に必要な
熱エネルギーが効果的に供給され得る温度であることが
、必須であるため、17〜25kGl/cdGの範囲内
の水蒸気でなければ、ならない。
液相から分離されたガス状混合物が、吸収凝縮域におい
て液化媒体に吸収され凝縮して、再度、液体とされると
きに、放出される熱エネルギーを回収する方法どして、
この熱エネルギーにより水蒸気が発生さけられているが
、ガス状混合物が吸収され凝縮する温度に制約されて、
得られる水蒸気は、3〜7k(!/cTllGの範囲内
のものである。
即ら、この過程において貴重な17〜25に9/clG
の範囲内の高圧水蒸気の大部分が、少用途の低価値の低
圧水蒸気に、変換されてしまうのである。
[発明の構成] この発明は、この熱エネルギーの無用の逃散が抑制され
て、貴重な高圧水蒸気の必要量が、大幅に削減される尿
素の製造方法である。
即ち、その域内におけるアンモニア/二酸化炭素のモル
比が2.5〜6,0の範囲内とされ、その内圧が140
〜250kQ / at Gの範囲内とされる尿素合成
域内にて、アンモニアと二酸化炭素が反応させられ、尿
素が生成し、この尿素を含有する、尿素合成域からの流
出物が、尿素合成域内圧と実質的に等しい内圧のストリ
ッピング域内にて、加熱されつつ二酸化炭素と向流的に
接触させられ、アンモニアと二酸化炭素の含有量が、減
少した尿素含有水溶液が生成される。
このストリッピング域内にて、尿素へ未転化のアンモニ
ウムカーバメートの分解により得られるアンモニアと二
酸化炭素と、尿素合成域内における反応時に過剰に存在
させられたアンモニアとのガス状混合物の部分量、乃至
、全量が、再度、液化させられて放出される熱エネルギ
ーが、前記のストリッピング域の加熱用に、いかなる熱
媒体も使用されることなく、直接的に、使用される。
ストリッピング域は、薄膜液流下式熱交換器を以て構成
されるが、伝熱管を収容している加熱室は、上部と下部
の工学に分割され、上部加熱室に高圧水蒸気が、下部加
熱室にストリッピング域で生成したガス状混合物が導入
される。
し図面による説明] この発明の方法を図面により具体的に詳細に説明する。
第1図において、尿素合成域(図示省略)内にて生成し
た液状生成物は、管0によりagI液流下式熱交換器を
以て構成されるストリッパー1に供給され、薄膜液流下
式熱交換器の伝熱管の内壁面上を薄膜状にされて流下す
る。
ストリッパー1には、その底部から、@2により二酸化
炭素が供給され、 この二酸化炭素は、ストリッパー1の伝熱管中を上昇し
つつ、管0により供給され、薄膜状になって、ストリッ
パー1の伝熱管の内壁面上を流下する液状生成物と向流
的に接触して、ストリッピング作用を行う。
ストリッパー1の加熱室は、区画管板3により、上部加
熱室4と、下部加熱室5の工学に分割されている。 上
部加熱室4には管6により17〜25kg/cdGの範
囲内の高圧水蒸気が供給され、その凝縮水は管7により
ボイラーへ返還される。
ストリッパー1から管8により、排出されるガス状混合
物は、管9によりストリッピング域と同圧とされており
、水蒸気発生用の熱交換器を設備されている吸収凝縮域
(図示省略)へ供給されるものと、管10によりストリ
ッパー1の下部加熱室5に供給されるものとに分割され
る。
必要に応じて、下部加熱室5には、管11により、液化
媒体として、アンモニウムカーバメート水溶液が供給さ
れる。
下部加熱室5中において生成した凝縮液は、管12によ
り尿素合成域(図示省略)へ返還される。
下部加熱室5内圧は実質的に尿素合成域内圧と同等であ
る。
ストリッパー1の底部から管13により未転化物の含有
量が低下した尿素含有水溶液が排出され、後続の工程に
送られる。
第2図も、この発明の実施態様を示している。
第2図と第1図との相違点は、ストリッパー1の最上部
に、尿素合成域(図示省略)内において生成した液状生
成物が、ストリッパー1の主要部により生成させられた
ガス状混合物と、予め、断熱状態下に接触させられて、
断熱状態十においても気化駆出され得る物質が分離され
る気液接触部14が設備されており、この気液接触部1
4では、主として尿素合成域内に反応時に過剰に存在さ
せられたアンモニアの相当量が分離されること、および
、ストリッパー1の主要部により生成させられたガス状
混合物が、反応時に過剰に存在させられたアンモニアが
、液相から分離されてガス状混合物流に合流するに先立
ち、管10により、その一部がストリッパー1の下部加
熱室5に供給されることである。
第3図も、この発明の実施態様を示している。
第3図は、アンモニアと二酸化炭素が使用される二段階
ストリッピング方法に、この発明の方法が適用されてい
る揚台を示している。
尿素合成域(図示省略)内において生成した液状生成物
は、管0により薄膜液流下式熱交換器を以て構成される
ストリッパー19に供給され、薄膜液流下式熱交換器の
伝熱管の内壁面上を、薄膜状となって流下する。
ストリッパー19には、その底部から管15によりアン
モニアが供給され、このアンモニアがストリッパー19
の伝熱管中を上昇しつつ、伝熱管の内壁面上を薄膜状と
なって流下する尿素合成域にて生成した液状生成物と向
流的に接触してストリッピング作用を行う。
ストリッパー19の加熱室には、管16により加熱用の
水蒸気が供給され、生成した凝縮水は管17によりボイ
ラーへ返還される。
ストリッパー19により処理された尿素合成域からの液
状生成物は、次いで管18によりストリッパー1に供給
される。
第3図のストリッパー1は、第1図のものと同様であり
、第1図との相違点は、上記の通り、管18により処理
されるべき液状生成物が、尿素合成域からでなく、スト
リッパー19から供給されることである。
ストリッパー19から排出されるガス状混合物は、管2
0により、ストリッピング域と同圧とされており水蒸気
発生用の熱交換器を設備されている吸収凝縮域(図示省
略)へ供給される。
[発明の効果] この発明の方法によれば多くの利益が与えられる。
ストリッピング域の所要の全熱玉ネルギーの半量をスト
リッピング域において生成するガス状混合物の再液化時
に放出される熱エネルギーで代替すれば貴重な高圧水蒸
気の必要量は半減する。
ストリッピング域の薄膜液流下型熱交換器の主要部であ
る伝熱管においては、その流入端と流出端の間には温度
勾配があり、伝熱管の流入端近接部は、180〜210
℃の範囲にあり、流出端近接部は、160〜180℃の
範囲にある。
流出端近接部の伝熱面は、その加熱に高圧水蒸気が使用
される必要はなく、加熱源が保有すべき温度範囲に、ス
トリッピング域において°生成するガス状混合物の再液
化時の温度範囲は、一致している。
過度に高温の加熱源により尿素合成域からの液状生成物
が加熱されるときは、目的である尿素の製造にとって、
甚だ好ましくない尿素の加水分解反応、あるいは尿素合
成反応の副生成物であって、尿素にとって、甚だ好まし
くない不純物であるビウレットの生成反応が生起する。
特に、これらの好ましくない反応は、既に尿素への未転
化物の大部分が除去され、尿素純度が高くなった伝熱管
の流出端に近接する部分にて、急激に進行する。
この発明の方法によれば、過度に高温の加熱源となるこ
とはなく、好ましくない副反応は生起せず、何等の熱媒
体も介在させられず、加熱源から被加熱物への熱伝達が
直接的であるため、高効率を以て所要熱エネルギーが移
動する。
内外の圧力差がないため、下部加熱室5を貫通する伝熱
管の管壁は薄くされ得ることも、全体が高価な装置であ
るため、多大の利益を与える。
[設計例1 ■ 口座100tの尿素プラントにおいて、第1図の管
0を経由して、尿素合成域から温度183℃、圧力14
0ka/cnfG 、流1310t/dayの液状生成
物がストリッパー1へ供給される。
この液状生成物の組成(重量%)は、尿素33,3、ア
ンモニア29.4、二酸化炭素19.2、水11.6で
ある。
ストリッパー1へ、管2により、流量74t/dayの
ガス状二酸化炭素が供給される。
管6により、ストリッパー1の上部加熱室4に55t/
dayの18kg/cm2Gの高圧水蒸気が供給される
ストリッパー1の頂部から管8により、温度180℃、
圧力140kg/cm2G 、流量203t/dayの
ガス状混合物が排出される。
このガス状混合物の組成(重量%)は、アンモニア39
2、二酸化炭素58,1、水2.7である。
このガス状混合物の略々半量に近い82t/daVが管
10により下部加熱室5に供給される。
管12により温度175℃の凝縮液体が排出され、尿素
合成域へ返還される。
ス1−リッパ−1の底部から管13により温度165℃
圧力140kg/cmG 、流量180劃/ dayの
液状混合物が排出される。
この液状混合物の組成(重量%)は、尿素52.0゜ア
ンモニア70、二酸化炭素9.2、水26.8である。
■ 口座1ootの尿素プラントにおいて、第2図の管
0を経由して、尿素合成域から温度190℃、圧力17
0kq/cmG 、流1’4311 j/ dayの液
状生成物がストリッパー1へ供給される。
この液状生成物の組成(重量%)は、尿素33.1、ア
ンモニア35.5、二酸化炭素12.4、水19.0で
ある。
ストリッパー1へ、管2を経由して、温度140℃、圧
力170に9/cirG 、流量74t/dayのガス
状二酸化炭素が供給される。
管6により、ストリッパー1の上部加熱室4に31 t
/ dayの19kg、/(dGの高圧水蒸気が供給さ
れる。
管10により温度192℃、圧力170kg/cwfG
 、流量80t/ dayのガス状混合物が下部加熱室
5に供給される。
このガス状混合物の組成(重量%)は、アンモニア34
.6、二酸化炭素60,6、水4.8である。
管12により温1f185℃、圧力 170kg/ゴG
1流惧80t/daVの凝縮液体が排出され、尿素合成
域へ返還される。
ストリッパー1の頂部から管8により、温度192℃、
圧力170klll/cnfG1流@ 104t/ d
ayのガス状混合物が排出される。
このガス状混合物の組成(重量%)は、ノノンモニア5
6.8、二酸化炭素37,6、水5,6である。
ストリッパー1の底部から管13によりfjla 17
5℃圧力170kfl!/cifG 、流l 201 
t/ dayの液状混合物が排出される。
この液状混合物の組成(重量%)は、尿素50.2、ア
ンモニア12.3、二酸化炭素13,2、水24.3で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図、乃至、第3図は、この発明の実施のために使用
される装置の三個の概要図である。 [記号リスト] 0 管(合成域流出物)13.管(尿素水溶液)1、ス
トリッパー   14.気液接触部2、管(CO2) 
   15.管(NH3)3、区画管板     16
.管(水蒸気)4 上部加熱室    17、管(凝縮
水)5 下部加熱室    18.管(駆出域流出物)
6、管(水蒸気)19.ストリッパー 7、管(凝縮水) 8 管(ガス状混合物) 9、管(ガス状混合物) 10  管(ガス状混合物) 11  管(液化媒体) 12  管(凝縮液)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アンモニアと二酸化炭素が反応して生成した尿素
    合成域の流出流が、尿素合成域内圧に実質的に等しいス
    トリッピング域内にて加熱されつつ二酸化炭素と向流的
    に接触させられ、アンモニアと二酸化炭素の含有量が、
    減少した尿素含有水溶液が生成させられる尿素の製造工
    程において、 前記のストリッピング域内にて、尿素へ未転化物の分解
    により得られるアンモニア、 および尿素合成域内に過剰に存在させられたアンモニア
    と、 二酸化炭素との混合ガスの部分的量、乃至、全量が液化
    させられる場合に放出される熱エネルギーが、前記スト
    リッピング域の加熱用に、直接的に、使用されることを
    特徴とする尿素の製造法
  2. (2)尿素合成域内にて、アンモニア/二酸化炭素のモ
    ル比が、2.5〜6.0の範囲内とされて、反応させら
    れる特許請求の範囲(1)記載の方法。
  3. (3)尿素合成域内圧力が140〜250kg/cm^
    2Gの範囲内とされて反応させられる特許請求の範囲(
    1)、もしくは、(2)記載の方法。
JP59129686A 1984-06-22 1984-06-22 尿素の製造法 Granted JPS6110545A (ja)

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CN 85105141 CN1011139B (zh) 1984-06-22 1985-07-06 在尿素生产中尿素合成液的汽提方法之改进

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62290841A (ja) * 1986-06-10 1987-12-17 Nippon Kokan Kk <Nkk> 含クロム銑の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62290841A (ja) * 1986-06-10 1987-12-17 Nippon Kokan Kk <Nkk> 含クロム銑の製造方法

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