JPS6117821B2 - - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
本発明はアンモニアと二酸化炭素を反応帯域で
反応させ、該帯域で形成された合成溶液中に存在
するアンモニウムカルバメートを次に反応帯域と
実質上等圧であつて、ひとつかそれ以上の面が反
応帯域と熱交換関係にあり、そして反応生成物溶
液を分解して、得られた分解生成物をガス状二酸
化炭素、アンモニア、不活性ガスが少なくともこ
れら2種類からなる混合物を用いて追い出す形式
の尿素の製造方法に関する。 この方法は既に提案されているものであるが、
ストリツピングを行う反応管の外部に反応帯域を
設定しているため、反応帯域においてかなりのカ
ルバメートを確実に生成することは事実上困難で
ある。というのは、二酸化炭素がまず熱交換管で
ストリツピングガスとして使用され、次に追い出
された二酸化炭素、アンモニア及び水と混合され
てから、熱交換管頂部から流れ出るため、反応帯
域の底部に導入されたアンモニアは熱交換管上方
のガス室においてカルバメート及び尿素の生成に
必要なガス状二酸化炭素に接触するに過ぎないか
らである。また、従来から適用されてきた温度及
び圧力では、例えば英国特許第1106024号公報の
第2図に関連して説明されている方法では、反応
域における転化率は許容できる場合でも、外部熱
源から熱を供給しなければ、ストリツピング帯域
において合成溶液に存在するカルバメートを十分
に分解させることはできない。 本発明は前記欠点のみられない方法に関する。 すなわち、本発明は反応帯域と実質上等圧であ
つて、ひとつかそれ以上の面が反応帯域と熱交換
関係にあるストリツピング帯域を有する反応帯域
においてアンモニアと二酸化炭素を反応させ、こ
のストリツピング帯域で反応生成物溶液に存在す
るアンモニウムカルバメートを分解し、そしてガ
ス状二酸化炭素、アンモニア、不活性ガスまたは
これら少なくとも2種類の混合物を用いて分解生
成物を追い出すことからなる尿素の製造方法にお
いて、 (a) 210〜245℃の温度に反応帯域を維持し、 (b) 250〜600気圧の圧力に反応帯域を維持し、 (c) 反応帯域における液相のNH3/CO2総モル比
を2.5〜8にし、 (d) ストリツピング帯域から排出されたガス混合
物の少なくとも一部を反応帯域の底部に導入
し、そして (e) 反応帯域の頂部から未転化アンモニア、未転
化二酸化炭素及び不活性ガスからなるガス混合
物を取出し、そしてストリツピング帯域から排
出されるガス混合物の量の10〜50重量%に相当
する量の上記ガス混合物を反応帯域の低い位置
に再導入することを特徴とする尿素の製造方法
を提供するものである。 反応帯域においては215℃〜230℃の温度を維持
するのが好適である。 本発明方法のように、従来適用されていた温度
及び圧力をかなり上回る温度及び圧力でアンモニ
アと二酸化炭素を反応させると、そのうちの一部
が中間物のアンモニウムカルバメートに転化する
が、この中間体の大部分は尿素に転化する。さら
に、上記条件下では、尿素合成溶液に含まれるア
ンモニアと二酸化炭素の蒸発熱の熱量が小さいの
で、ストリツピング帯域において必要な熱量がよ
り少なくてすむ。というのは、より少ないアンモ
ニウムカルバメートを分解するだけでよいし、ま
た合成溶液から溶解アンモニウム及び二酸化炭素
を追い出すのに必要な熱量も小なくてすむからで
ある。 本発明の方法では、反応帯域に二相流れが維持
される結果、反応帯域からストリツピング帯域へ
の熱の移動がより激しくなる。従つてストリツピ
ング処理に必要な熱量(この熱量はカルバメート
の量が少なくまたアンモニアと二酸化炭素の蒸発
熱の熱量が小さいことから、従来適用されてきた
温度/圧力条件を使用した場合よりも少ない)を
比較的小さな熱交換面積にわたつてストリツピン
グ処理すべき合成溶液に伝達することが可能であ
る。本発明の方法では、ストリツピング処理すべ
き合成溶液に外部熱源から熱を供給する必要はな
い。本発明方法はいずれの面にも等圧が作用する
熱交換面をもつ、コンパクトな設計の装置におい
ても実施できるのでさらに有利である。 熱の移動を最適化するためには、反応成分と一
緒に反応帯域に送られる不活性ガスの単位時間当
りの量と、ストリツピング帯域から排出されるガ
ス混合物の単位時間当りの量の合計を上回る量の
ガス混合物を反応帯域に戻すのが望ましい。本発
明の好ましい特徴によれば、これは反応帯域の頂
部から排出される未転化アンモニア、未転化二酸
化炭素及び不活性ガスからなるガス混合物を使用
すると達成できるが、この場合にはストリツピン
グ帯域から排出されるガス混合物の10〜50重量%
に相当する量の上記ガス混合物を反応帯域の低い
位置に再導入する。 別々に反応帯域の底部に再導入することは、ス
トリツピング帯域からのガス混合物及び反応帯域
から循環使用すべきガス混合物にとつて必ずしも
必要ではない。2つのガス混合物を一緒に、必要
ならば異なつたレベルで、例えば反応帯域及びス
トリツピング帯域の上方に設けた共通な収集室か
ら反応帯域に導くのが好ましい。この目的には、
アンモニア、二酸化炭素またはアンモニウムカル
バメートを含む溶液によつて駆動されるエゼクタ
を用いればよい。 以下、本発明方法を概略的に示す添付図面につ
いて本発明を詳細に説明する。 さて、図面によれば、反応器とストリツパーを
組合せた装置A(以下反応/ストリツパー器Aと
呼ぶ)は多数の管が垂直に配置されている垂直に
配置した円筒容器1で構成するが、該垂直管の下
端は管板3に固定しておく。管2を包囲する外装
室4は頂部において管の内部空間と開放連結され
るが、密封用上部管板はない。必要ならば、たが
いちがいに水平邪魔板5を外装室4に設けてもよ
い。管路6はガス状反応混合物の供給のため、管
路7は再循環溶液の供給のため外装室4に連結さ
れる。管板3の下の空間は二酸化炭素圧縮機9と
管路8により連結される。前記圧縮機9には管路
10を通じ二酸化炭素原料が供給される。減圧弁
12をもつ管路11によつて外装室4を低圧段階
Bに連結する。この低圧段階Bは精留塔13、加
熱器14、及び気液分離装置15とを備え、これ
らは管路16,17及び18により互に連結され
る。気液分離装置15は液体排出管路19に連結
され、精留塔13はガス排出管路20により凝縮
器21に連結され、該凝縮器は冷却要素22と、
プロセス液供給用管路23とを備えている。 反応/ストリツパー器A内の管2上の空間は管
路25と26に分岐するガス排出管路24と連結
されている。管路25はアンモニア管路28に連
結されているエゼクタ27に通じ、その中に必要
ならばNH3加熱器29が設けられる。管路26は
洗浄塔30に通じ、そこで管路7を通じて反応/
ストリツパー器Aの外装室4と連結され、さらに
管路31及びポンプ32により凝縮器21に連結
されている。洗浄塔は冷却要素33を内蔵し、ガ
ス排出管路34と、減圧弁35とを備え、必要な
らばアンモニア供給用の管路36を備える。 ここに記載した配置により、本発明による方法
は次のようにして実施することができる。反応帯
域として使用する反応/ストリツパー器Aの外装
室4の底部に管路6を通じてガス混合物を導入す
る。該混合物は水蒸気及び不活性成分とともに主
としてNH3とCO2とから成り、カルバメート溶液
は管路7を通じて導入される。反応帯域内の温度
は210゜と220℃との間に保持される。外装室4の
気液混合物中のNH3/CO2総モル比(すなわち、
2つの遊離および結合NH3/CO2の比)は、例え
ば3.5である。反応/ストリツパー器内の圧力
は、例えば300乃至320気圧である。外装室内で
NH3及びCO2の一部はカルバメートに縮合し、放
熱が起きる。形成されたカルバメートは一部は尿
素に転化されるが、この場合カルバメート生成の
放出熱の一部が利用される。適用した高温高圧で
は、従来の反応条件下におけるよりも反応速度が
かなり大きい。反応帯域、すなわち外装室4の容
積は従つて小さくできる。カルバメートと尿素は
気液混合物中に形成するけれども、邪魔板5があ
る場合には、混合物はほぼ水平な流動を繰返しな
がら、管2にそつてその頂部まで上昇し、そして
管上方の空間においてまだ存在しているガス状成
分の大部分が合成溶液から分離される。合成溶液
は分配機要素を通じて管2に溢れ出し、溶液が管
の内壁に沿つて薄い膜として流下する。合成溶液
はここでストリツピングガスとして作用するガス
状CO2に対して向流として流下し、前記CO2は圧
縮機9により必要圧力に昇圧された後、管路8を
通つて供給される。このストリツピング処理の
際、尿素に転化されなかつたカルバメートの大部
分はNH3とCO2とに分解される。この目的に必要
な熱は外装室4の気液混合物より主に供給され
る。このためカルバメートの尿素への転化で消費
されなかつたカルバメート形成熱の部分が利用さ
れる。前にも説明したように反応帯域の容積が比
較的小さく保たれる結果、熱交換面の設置に利用
される空間が少なくてすみ、さらに管路6及び7
を通じて供給された流れによる以外は外部から給
熱する必要がなく、従つて外装室4で利用しうる
余分の熱だけを使用すればよい。これらの理由で
管2の壁を通ずる最適の熱移動を与えることが必
要である。これは未転化NH3,CO2,H2O及び不
活性成分から成る、ストリツパー管2の上部の空
間で分離されたガス混合物部分を管路24と2
5、エゼクタ27及び管路6を経て外装室4の反
応帯域底部に導くことによつて達成される。この
ガス混合物の助けにより気液混合物から管2の壁
への大きな熱移動が得られる。十分な量のガス混
合物が最適熱移動に利用されるために、反応混合
物の外装室4内の反応混合物の滞留時間は、管路
6を通じ供給されたCO2の全部がカルバミン酸塩
に転化されるのではなく、その一部並に未転化
NH3がガスとして管2の上の空間に達するように
選ばれる。このCO2及びNH3は次に一部外装室4
の反応帯域に戻される。 必要ならば、エゼクタ27はCO2かあるいは循
環使用するべきカルバメート溶液をもつて駆動で
きる。エゼクタの代りに昇圧圧縮機をガス混合物
の再循環に使用してもよい。再循環されたガスの
量は伝熱に影響し、従つて一体化された反応/ス
トリツパー器Aの熱収支にも、これによつて反応
帯域における転化率及びストリツピング処理の効
率にも影響を与える。このことを考慮すれば、管
路25を経て反応帯域に再循環されたガス混合物
の量は管路11を経て排出される抽出された合成
溶液の温度または組成に応じて調節されるのが望
ましい。反応/ストリツパー器の外装室4に戻さ
れない、反応/ストリツパー器の頂部の空間から
排出されたガス混合物部分は、この系からの不活
性ガス状成分を除去する目的で管路26を経て洗
浄塔30に導かれる。ガス混合物中に存在する
NH3とCO2はここで稀薄カルバメート溶液中に吸
収されてより高い濃度のカルバメート溶液を形成
し、該溶液を管路7を経て反応/ストリツパー器
の外装室4の底部に導く。洗浄塔30は形成され
た溶液が流体静力学的圧力の影響の下で外装室4
に流入するような高さに配置してもよい。カルバ
メート用ポンプの使用は浸蝕及び腐蝕の結果相当
な保守費を要するので必ずしも必要でない。吸収
されず洗浄塔30内で凝縮される、主として不活
性成分より成るガス混合物の部分は管路34及び
減圧弁35を経て排出される。 洗浄塔30に放出される吸収熱の少なくとも一
部は冷却器要素33によつて排出されるが、この
冷却要素には加熱され、そしてさらに処理される
冷却水またはプロセス液が流れる。しかし前記の
熱はまた次にこのプロセスのどこかで使用できる
低圧蒸気の製造に利用することもできる。洗浄塔
30内で出来るだけ高い温度に到達させる目的で
尿素合成に必要なNH3の一部を液体状態で管路3
6を経て塔に導入してもよい。 排出された熱量は冷却要素33を通じて導入し
た冷媒の量を制御すると調節できる。このように
すれば、冷却要素33によつて排出されない吸収
熱が管路7を流れるカルバメート溶液によつて外
装室4に移されるので、外装室4内の温度が変動
する。この結果、ストリツピング処理した合成溶
液の温度または組成に応じて、反応/ストリツパ
ー器の熱系を調節できる。また、管路6を介して
供給する原料NH3の温度を調節することによつ
て、外装室4内の温度を調節することも可能であ
る。ところが、この場合には、NH3の温度が大き
く変動してエゼクタ27の性能に影響を及ぼすの
で、調節範囲がせまくなる。これは必要ならばエ
ゼクタ27の周りの側道管路によつて制御しうる
NH3部分を反応帯域に直接導入して訂正すること
もできる。なおカルバメートの少量と溶解された
NH3とを含む抽出された合成溶液は管路11を経
て反応/ストリツパー器Aから排出され、圧力が
2気圧から5気圧に達するまでは減圧弁12内で
脹張する。膨張溶液を低圧段階Bの精留塔13の
頂部に導く。膨張の際、遊離されたガス混合物は
NH3,CO2およびH2Oより成り、低圧段階で更に
分離されるガスとともに管路20を経て排出され
る。残留尿素溶液はなお存在するカルバメートを
分解させるために管路16を経て加熱器14に導
かれる。遊離されたガス混合物は気液分離装置1
5中で液体から分離され、管路18を通つて精留
塔13の底部に導入されて、その中で精留さるべ
き溶液に対して向流として上昇する。気液分離装
置15から水性尿素溶液が排出されるが、これに
は実質上カルバメートが含まれない。この溶液は
管路19を通り最終処理段階に導かれ、そこで濃
縮された、あるいは水を含まぬ尿素溶液、尿素結
晶または尿素ブリルに加工される。 低圧段階Bにおいて分離されたガス状NH3,
CO2及びH2Oの混合物は管路20を経て低圧カル
バメート凝縮器21に導入され、その中で稀釈カ
ルバメート酸溶液が形成され、最終処理段階から
再循環さるべき水性溶液が管路23を通りここに
供給される。凝縮熱は冷却要素22を経て流れる
冷媒により排出される。得られた溶液はポンプ3
2の助けにより合成圧力に昇圧され、管路31を
通り、吸収液体として使用されべき洗浄塔30に
導れる。 ここに詳細に記載した過程は変更してもよい。
たとえば、管の代りに平行板が熱移動要素を構成
する反応/ストリツパー器抽出装置を使用するこ
とが可能である。反応帯域において転化されなか
つたガス及びストリツピング帯域から排出された
ガス混合物を別個に集めて再循環することも可能
である。 本発明の次の実施例はここに記載した方法を用
いて与えられ、添付図面に例示される。この中
で、1日1000トンの尿素を製造するため、
NH323610Kgを噴射器27に入れる前に管路28
を通り圧力370Kg/cm3、温度40℃で供給する。二
酸化炭素の必要量、すなわち30555Kg/時を二酸
化炭素圧縮機9によりカルバミン酸塩と尿素の合
成が起るように圧力、すなわち320Kg/cm3に圧縮
して、ストリツピング帯域に導く。反応/ストリ
ツパー器Aの頂部温度は220℃であつた。未転化
ガスの量は反応帯域から排出されたが、その量は
ストリツピング帯域から排出されたガス量の26重
量%に達した。反応帯域では7.5×106キロカロリ
ー/時間の正味熱量が利用され、それは管2の壁
を通じてこれらの管内を下方に流れる合成溶液に
移され、この熱はカルバミン酸塩の分解及びNH3
とCO2の蒸発のために利用される。特別な熱は供
給しない。管路11を通じて反応/ストリツパー
器Aから排出される抽出された尿素合成溶液は圧
力が3Kg/cm3に達するまでは減圧弁12内で膨張
する。 異なつた原料流の組成をその温度及び圧力とと
もに添附図面中に記述する。便宜的に低圧段階を
一つの装置と考え、表示を入口流11及び出口流
19及び20のデータに限定した。 NH3は洗浄塔30には供給しなかつた。冷却要
素33を経由して排出された熱量は3.0×106キロ
カロリー/時に達する。
反応させ、該帯域で形成された合成溶液中に存在
するアンモニウムカルバメートを次に反応帯域と
実質上等圧であつて、ひとつかそれ以上の面が反
応帯域と熱交換関係にあり、そして反応生成物溶
液を分解して、得られた分解生成物をガス状二酸
化炭素、アンモニア、不活性ガスが少なくともこ
れら2種類からなる混合物を用いて追い出す形式
の尿素の製造方法に関する。 この方法は既に提案されているものであるが、
ストリツピングを行う反応管の外部に反応帯域を
設定しているため、反応帯域においてかなりのカ
ルバメートを確実に生成することは事実上困難で
ある。というのは、二酸化炭素がまず熱交換管で
ストリツピングガスとして使用され、次に追い出
された二酸化炭素、アンモニア及び水と混合され
てから、熱交換管頂部から流れ出るため、反応帯
域の底部に導入されたアンモニアは熱交換管上方
のガス室においてカルバメート及び尿素の生成に
必要なガス状二酸化炭素に接触するに過ぎないか
らである。また、従来から適用されてきた温度及
び圧力では、例えば英国特許第1106024号公報の
第2図に関連して説明されている方法では、反応
域における転化率は許容できる場合でも、外部熱
源から熱を供給しなければ、ストリツピング帯域
において合成溶液に存在するカルバメートを十分
に分解させることはできない。 本発明は前記欠点のみられない方法に関する。 すなわち、本発明は反応帯域と実質上等圧であ
つて、ひとつかそれ以上の面が反応帯域と熱交換
関係にあるストリツピング帯域を有する反応帯域
においてアンモニアと二酸化炭素を反応させ、こ
のストリツピング帯域で反応生成物溶液に存在す
るアンモニウムカルバメートを分解し、そしてガ
ス状二酸化炭素、アンモニア、不活性ガスまたは
これら少なくとも2種類の混合物を用いて分解生
成物を追い出すことからなる尿素の製造方法にお
いて、 (a) 210〜245℃の温度に反応帯域を維持し、 (b) 250〜600気圧の圧力に反応帯域を維持し、 (c) 反応帯域における液相のNH3/CO2総モル比
を2.5〜8にし、 (d) ストリツピング帯域から排出されたガス混合
物の少なくとも一部を反応帯域の底部に導入
し、そして (e) 反応帯域の頂部から未転化アンモニア、未転
化二酸化炭素及び不活性ガスからなるガス混合
物を取出し、そしてストリツピング帯域から排
出されるガス混合物の量の10〜50重量%に相当
する量の上記ガス混合物を反応帯域の低い位置
に再導入することを特徴とする尿素の製造方法
を提供するものである。 反応帯域においては215℃〜230℃の温度を維持
するのが好適である。 本発明方法のように、従来適用されていた温度
及び圧力をかなり上回る温度及び圧力でアンモニ
アと二酸化炭素を反応させると、そのうちの一部
が中間物のアンモニウムカルバメートに転化する
が、この中間体の大部分は尿素に転化する。さら
に、上記条件下では、尿素合成溶液に含まれるア
ンモニアと二酸化炭素の蒸発熱の熱量が小さいの
で、ストリツピング帯域において必要な熱量がよ
り少なくてすむ。というのは、より少ないアンモ
ニウムカルバメートを分解するだけでよいし、ま
た合成溶液から溶解アンモニウム及び二酸化炭素
を追い出すのに必要な熱量も小なくてすむからで
ある。 本発明の方法では、反応帯域に二相流れが維持
される結果、反応帯域からストリツピング帯域へ
の熱の移動がより激しくなる。従つてストリツピ
ング処理に必要な熱量(この熱量はカルバメート
の量が少なくまたアンモニアと二酸化炭素の蒸発
熱の熱量が小さいことから、従来適用されてきた
温度/圧力条件を使用した場合よりも少ない)を
比較的小さな熱交換面積にわたつてストリツピン
グ処理すべき合成溶液に伝達することが可能であ
る。本発明の方法では、ストリツピング処理すべ
き合成溶液に外部熱源から熱を供給する必要はな
い。本発明方法はいずれの面にも等圧が作用する
熱交換面をもつ、コンパクトな設計の装置におい
ても実施できるのでさらに有利である。 熱の移動を最適化するためには、反応成分と一
緒に反応帯域に送られる不活性ガスの単位時間当
りの量と、ストリツピング帯域から排出されるガ
ス混合物の単位時間当りの量の合計を上回る量の
ガス混合物を反応帯域に戻すのが望ましい。本発
明の好ましい特徴によれば、これは反応帯域の頂
部から排出される未転化アンモニア、未転化二酸
化炭素及び不活性ガスからなるガス混合物を使用
すると達成できるが、この場合にはストリツピン
グ帯域から排出されるガス混合物の10〜50重量%
に相当する量の上記ガス混合物を反応帯域の低い
位置に再導入する。 別々に反応帯域の底部に再導入することは、ス
トリツピング帯域からのガス混合物及び反応帯域
から循環使用すべきガス混合物にとつて必ずしも
必要ではない。2つのガス混合物を一緒に、必要
ならば異なつたレベルで、例えば反応帯域及びス
トリツピング帯域の上方に設けた共通な収集室か
ら反応帯域に導くのが好ましい。この目的には、
アンモニア、二酸化炭素またはアンモニウムカル
バメートを含む溶液によつて駆動されるエゼクタ
を用いればよい。 以下、本発明方法を概略的に示す添付図面につ
いて本発明を詳細に説明する。 さて、図面によれば、反応器とストリツパーを
組合せた装置A(以下反応/ストリツパー器Aと
呼ぶ)は多数の管が垂直に配置されている垂直に
配置した円筒容器1で構成するが、該垂直管の下
端は管板3に固定しておく。管2を包囲する外装
室4は頂部において管の内部空間と開放連結され
るが、密封用上部管板はない。必要ならば、たが
いちがいに水平邪魔板5を外装室4に設けてもよ
い。管路6はガス状反応混合物の供給のため、管
路7は再循環溶液の供給のため外装室4に連結さ
れる。管板3の下の空間は二酸化炭素圧縮機9と
管路8により連結される。前記圧縮機9には管路
10を通じ二酸化炭素原料が供給される。減圧弁
12をもつ管路11によつて外装室4を低圧段階
Bに連結する。この低圧段階Bは精留塔13、加
熱器14、及び気液分離装置15とを備え、これ
らは管路16,17及び18により互に連結され
る。気液分離装置15は液体排出管路19に連結
され、精留塔13はガス排出管路20により凝縮
器21に連結され、該凝縮器は冷却要素22と、
プロセス液供給用管路23とを備えている。 反応/ストリツパー器A内の管2上の空間は管
路25と26に分岐するガス排出管路24と連結
されている。管路25はアンモニア管路28に連
結されているエゼクタ27に通じ、その中に必要
ならばNH3加熱器29が設けられる。管路26は
洗浄塔30に通じ、そこで管路7を通じて反応/
ストリツパー器Aの外装室4と連結され、さらに
管路31及びポンプ32により凝縮器21に連結
されている。洗浄塔は冷却要素33を内蔵し、ガ
ス排出管路34と、減圧弁35とを備え、必要な
らばアンモニア供給用の管路36を備える。 ここに記載した配置により、本発明による方法
は次のようにして実施することができる。反応帯
域として使用する反応/ストリツパー器Aの外装
室4の底部に管路6を通じてガス混合物を導入す
る。該混合物は水蒸気及び不活性成分とともに主
としてNH3とCO2とから成り、カルバメート溶液
は管路7を通じて導入される。反応帯域内の温度
は210゜と220℃との間に保持される。外装室4の
気液混合物中のNH3/CO2総モル比(すなわち、
2つの遊離および結合NH3/CO2の比)は、例え
ば3.5である。反応/ストリツパー器内の圧力
は、例えば300乃至320気圧である。外装室内で
NH3及びCO2の一部はカルバメートに縮合し、放
熱が起きる。形成されたカルバメートは一部は尿
素に転化されるが、この場合カルバメート生成の
放出熱の一部が利用される。適用した高温高圧で
は、従来の反応条件下におけるよりも反応速度が
かなり大きい。反応帯域、すなわち外装室4の容
積は従つて小さくできる。カルバメートと尿素は
気液混合物中に形成するけれども、邪魔板5があ
る場合には、混合物はほぼ水平な流動を繰返しな
がら、管2にそつてその頂部まで上昇し、そして
管上方の空間においてまだ存在しているガス状成
分の大部分が合成溶液から分離される。合成溶液
は分配機要素を通じて管2に溢れ出し、溶液が管
の内壁に沿つて薄い膜として流下する。合成溶液
はここでストリツピングガスとして作用するガス
状CO2に対して向流として流下し、前記CO2は圧
縮機9により必要圧力に昇圧された後、管路8を
通つて供給される。このストリツピング処理の
際、尿素に転化されなかつたカルバメートの大部
分はNH3とCO2とに分解される。この目的に必要
な熱は外装室4の気液混合物より主に供給され
る。このためカルバメートの尿素への転化で消費
されなかつたカルバメート形成熱の部分が利用さ
れる。前にも説明したように反応帯域の容積が比
較的小さく保たれる結果、熱交換面の設置に利用
される空間が少なくてすみ、さらに管路6及び7
を通じて供給された流れによる以外は外部から給
熱する必要がなく、従つて外装室4で利用しうる
余分の熱だけを使用すればよい。これらの理由で
管2の壁を通ずる最適の熱移動を与えることが必
要である。これは未転化NH3,CO2,H2O及び不
活性成分から成る、ストリツパー管2の上部の空
間で分離されたガス混合物部分を管路24と2
5、エゼクタ27及び管路6を経て外装室4の反
応帯域底部に導くことによつて達成される。この
ガス混合物の助けにより気液混合物から管2の壁
への大きな熱移動が得られる。十分な量のガス混
合物が最適熱移動に利用されるために、反応混合
物の外装室4内の反応混合物の滞留時間は、管路
6を通じ供給されたCO2の全部がカルバミン酸塩
に転化されるのではなく、その一部並に未転化
NH3がガスとして管2の上の空間に達するように
選ばれる。このCO2及びNH3は次に一部外装室4
の反応帯域に戻される。 必要ならば、エゼクタ27はCO2かあるいは循
環使用するべきカルバメート溶液をもつて駆動で
きる。エゼクタの代りに昇圧圧縮機をガス混合物
の再循環に使用してもよい。再循環されたガスの
量は伝熱に影響し、従つて一体化された反応/ス
トリツパー器Aの熱収支にも、これによつて反応
帯域における転化率及びストリツピング処理の効
率にも影響を与える。このことを考慮すれば、管
路25を経て反応帯域に再循環されたガス混合物
の量は管路11を経て排出される抽出された合成
溶液の温度または組成に応じて調節されるのが望
ましい。反応/ストリツパー器の外装室4に戻さ
れない、反応/ストリツパー器の頂部の空間から
排出されたガス混合物部分は、この系からの不活
性ガス状成分を除去する目的で管路26を経て洗
浄塔30に導かれる。ガス混合物中に存在する
NH3とCO2はここで稀薄カルバメート溶液中に吸
収されてより高い濃度のカルバメート溶液を形成
し、該溶液を管路7を経て反応/ストリツパー器
の外装室4の底部に導く。洗浄塔30は形成され
た溶液が流体静力学的圧力の影響の下で外装室4
に流入するような高さに配置してもよい。カルバ
メート用ポンプの使用は浸蝕及び腐蝕の結果相当
な保守費を要するので必ずしも必要でない。吸収
されず洗浄塔30内で凝縮される、主として不活
性成分より成るガス混合物の部分は管路34及び
減圧弁35を経て排出される。 洗浄塔30に放出される吸収熱の少なくとも一
部は冷却器要素33によつて排出されるが、この
冷却要素には加熱され、そしてさらに処理される
冷却水またはプロセス液が流れる。しかし前記の
熱はまた次にこのプロセスのどこかで使用できる
低圧蒸気の製造に利用することもできる。洗浄塔
30内で出来るだけ高い温度に到達させる目的で
尿素合成に必要なNH3の一部を液体状態で管路3
6を経て塔に導入してもよい。 排出された熱量は冷却要素33を通じて導入し
た冷媒の量を制御すると調節できる。このように
すれば、冷却要素33によつて排出されない吸収
熱が管路7を流れるカルバメート溶液によつて外
装室4に移されるので、外装室4内の温度が変動
する。この結果、ストリツピング処理した合成溶
液の温度または組成に応じて、反応/ストリツパ
ー器の熱系を調節できる。また、管路6を介して
供給する原料NH3の温度を調節することによつ
て、外装室4内の温度を調節することも可能であ
る。ところが、この場合には、NH3の温度が大き
く変動してエゼクタ27の性能に影響を及ぼすの
で、調節範囲がせまくなる。これは必要ならばエ
ゼクタ27の周りの側道管路によつて制御しうる
NH3部分を反応帯域に直接導入して訂正すること
もできる。なおカルバメートの少量と溶解された
NH3とを含む抽出された合成溶液は管路11を経
て反応/ストリツパー器Aから排出され、圧力が
2気圧から5気圧に達するまでは減圧弁12内で
脹張する。膨張溶液を低圧段階Bの精留塔13の
頂部に導く。膨張の際、遊離されたガス混合物は
NH3,CO2およびH2Oより成り、低圧段階で更に
分離されるガスとともに管路20を経て排出され
る。残留尿素溶液はなお存在するカルバメートを
分解させるために管路16を経て加熱器14に導
かれる。遊離されたガス混合物は気液分離装置1
5中で液体から分離され、管路18を通つて精留
塔13の底部に導入されて、その中で精留さるべ
き溶液に対して向流として上昇する。気液分離装
置15から水性尿素溶液が排出されるが、これに
は実質上カルバメートが含まれない。この溶液は
管路19を通り最終処理段階に導かれ、そこで濃
縮された、あるいは水を含まぬ尿素溶液、尿素結
晶または尿素ブリルに加工される。 低圧段階Bにおいて分離されたガス状NH3,
CO2及びH2Oの混合物は管路20を経て低圧カル
バメート凝縮器21に導入され、その中で稀釈カ
ルバメート酸溶液が形成され、最終処理段階から
再循環さるべき水性溶液が管路23を通りここに
供給される。凝縮熱は冷却要素22を経て流れる
冷媒により排出される。得られた溶液はポンプ3
2の助けにより合成圧力に昇圧され、管路31を
通り、吸収液体として使用されべき洗浄塔30に
導れる。 ここに詳細に記載した過程は変更してもよい。
たとえば、管の代りに平行板が熱移動要素を構成
する反応/ストリツパー器抽出装置を使用するこ
とが可能である。反応帯域において転化されなか
つたガス及びストリツピング帯域から排出された
ガス混合物を別個に集めて再循環することも可能
である。 本発明の次の実施例はここに記載した方法を用
いて与えられ、添付図面に例示される。この中
で、1日1000トンの尿素を製造するため、
NH323610Kgを噴射器27に入れる前に管路28
を通り圧力370Kg/cm3、温度40℃で供給する。二
酸化炭素の必要量、すなわち30555Kg/時を二酸
化炭素圧縮機9によりカルバミン酸塩と尿素の合
成が起るように圧力、すなわち320Kg/cm3に圧縮
して、ストリツピング帯域に導く。反応/ストリ
ツパー器Aの頂部温度は220℃であつた。未転化
ガスの量は反応帯域から排出されたが、その量は
ストリツピング帯域から排出されたガス量の26重
量%に達した。反応帯域では7.5×106キロカロリ
ー/時間の正味熱量が利用され、それは管2の壁
を通じてこれらの管内を下方に流れる合成溶液に
移され、この熱はカルバミン酸塩の分解及びNH3
とCO2の蒸発のために利用される。特別な熱は供
給しない。管路11を通じて反応/ストリツパー
器Aから排出される抽出された尿素合成溶液は圧
力が3Kg/cm3に達するまでは減圧弁12内で膨張
する。 異なつた原料流の組成をその温度及び圧力とと
もに添附図面中に記述する。便宜的に低圧段階を
一つの装置と考え、表示を入口流11及び出口流
19及び20のデータに限定した。 NH3は洗浄塔30には供給しなかつた。冷却要
素33を経由して排出された熱量は3.0×106キロ
カロリー/時に達する。
【表】
次に本発明の実施の態様をとりまとめて説明す
る。 (1) 反応体を温度215℃乃至230℃に保持するよう
にした特許請求の範囲に記載の方法。 (2) 復帰さるべき反応帯域から排出されたガス混
合物の少なくともその部分を反応帯域に再導入
する以前にストリツピング帯域から排出したガ
ス混合物と混合するようにした特許請求の範囲
に記載の方法。 (3) 復帰さるべきガスを複数個の異なつた高さに
おいて反応帯域に再導入する特許請求の範囲ま
たは前項(2)に記載の方法。 (4) 反応帯域に再導入さるべきガスをアンモニ
ア、二酸化炭素、またはカルバミン酸アンモニ
ウムを含有する溶液によつて駆動されるエゼク
タの助けにより反応帯域に導くようにした特許
請求の範囲および実施の態様(1)〜(3)のいずれか
に記載の方法。 (5) 復帰さるべきガス混合物の量をストリツピン
グ処理した反応生成物溶液の温度または組成に
応じて調節するようにした特許請求の範囲及び
実施の態様(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。 (6) 反応帯域及びストリツピング帯域から排出さ
れて復帰されなかつたガス混合物のそれらの部
分を洗浄帯域に導き、ストリツピングされた反
応生成物溶液の温度または組成によつて制御さ
れる熱量の排出によつてアンモニア及び二酸化
炭素が液体内に吸収されるようにした特許請求
の範囲及び実施例の態様(1)〜(5)に記載の方法。 (7) 実質上ここに記載したような特許請求の範囲
に述べた尿素の製造方法。 (8) 実質上ここに記載して添付図面に例示した尿
素の製造方法。
る。 (1) 反応体を温度215℃乃至230℃に保持するよう
にした特許請求の範囲に記載の方法。 (2) 復帰さるべき反応帯域から排出されたガス混
合物の少なくともその部分を反応帯域に再導入
する以前にストリツピング帯域から排出したガ
ス混合物と混合するようにした特許請求の範囲
に記載の方法。 (3) 復帰さるべきガスを複数個の異なつた高さに
おいて反応帯域に再導入する特許請求の範囲ま
たは前項(2)に記載の方法。 (4) 反応帯域に再導入さるべきガスをアンモニ
ア、二酸化炭素、またはカルバミン酸アンモニ
ウムを含有する溶液によつて駆動されるエゼク
タの助けにより反応帯域に導くようにした特許
請求の範囲および実施の態様(1)〜(3)のいずれか
に記載の方法。 (5) 復帰さるべきガス混合物の量をストリツピン
グ処理した反応生成物溶液の温度または組成に
応じて調節するようにした特許請求の範囲及び
実施の態様(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。 (6) 反応帯域及びストリツピング帯域から排出さ
れて復帰されなかつたガス混合物のそれらの部
分を洗浄帯域に導き、ストリツピングされた反
応生成物溶液の温度または組成によつて制御さ
れる熱量の排出によつてアンモニア及び二酸化
炭素が液体内に吸収されるようにした特許請求
の範囲及び実施例の態様(1)〜(5)に記載の方法。 (7) 実質上ここに記載したような特許請求の範囲
に述べた尿素の製造方法。 (8) 実質上ここに記載して添付図面に例示した尿
素の製造方法。
本願添附図面は本発明の方法を実施するのに使
用する装置の一例を示すフローシートである。 図中、主要部の参照番号は次の通りである。A
……反応/ストリツパー器、B……低圧段階、1
……円筒容器、2……管、4……外装室、9……
二酸化炭素圧縮機、13……精留塔、14……加
熱器、15……気液分離装置、21……凝縮器、
27……エゼクタ、30……洗浄塔。
用する装置の一例を示すフローシートである。 図中、主要部の参照番号は次の通りである。A
……反応/ストリツパー器、B……低圧段階、1
……円筒容器、2……管、4……外装室、9……
二酸化炭素圧縮機、13……精留塔、14……加
熱器、15……気液分離装置、21……凝縮器、
27……エゼクタ、30……洗浄塔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 反応帯域と実質上等圧であつて、ひとつかそ
れ以上の面が反応帯域と熱交換関係にあるストリ
ツピング帯域を有する反応帯域においてアンモニ
アと二酸化炭素を反応させ、このストリツピング
帯域で反応生成物溶液に存在するアンモニウムカ
ルバメートを分解し、そしてガス状二酸化炭素、
アンモニア、不活性ガスまたはこれら少なくとも
2種類の混合物を用いて分解生成物を追い出すこ
とからなる尿素の製造方法において、 (a) 210〜245℃の温度に反応帯域を維持し、 (b) 250〜600気圧の圧力に反応帯域を維持し、 (c) 反応帯域における液相のNH3/CO2総モル比
を2.5〜8にし、 (d) ストリツピング帯域から排出されたガス混合
物の少なくとも一部を反応帯域の底部に導入
し、そして (e) 反応帯域の頂部から未転化アンモニア、未転
化二酸化炭素及び不活性ガスからなるガス混合
物を取出し、そしてストリツピング帯域から排
出されるガス混合物の量の10〜50重量%に相当
する量の上記ガス混合物を反応帯域の低い位置
に再導入することを特徴とする尿素の製造方
法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS50116423A JPS50116423A (ja) | 1975-09-11 |
JPS6117821B2 true JPS6117821B2 (ja) | 1986-05-09 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JPS6117821B2 (ja) |
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BG (1) | BG27895A3 (ja) |
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CA (1) | CA1020578A (ja) |
CS (1) | CS195684B2 (ja) |
DD (1) | DD113528A5 (ja) |
DE (1) | DE2424618C2 (ja) |
EG (1) | EG11438A (ja) |
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FI (1) | FI61305C (ja) |
FR (1) | FR2230626B1 (ja) |
GB (1) | GB1447914A (ja) |
HU (1) | HU176432B (ja) |
IE (1) | IE39437B1 (ja) |
IL (1) | IL44851A (ja) |
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IT (1) | IT1013202B (ja) |
NL (1) | NL7307036A (ja) |
NO (1) | NO149812C (ja) |
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RO (1) | RO70082A (ja) |
SE (1) | SE419215B (ja) |
SU (1) | SU602115A3 (ja) |
TR (1) | TR18194A (ja) |
YU (1) | YU39306B (ja) |
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JPS5811432B2 (ja) * | 1979-10-08 | 1983-03-02 | 三井東圧化学株式会社 | 尿素合成法 |
JPS57128669A (en) * | 1981-02-03 | 1982-08-10 | Toyo Eng Corp | Improvement of urea preparation process |
NL8101174A (nl) * | 1981-03-11 | 1982-10-01 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
NL8104039A (nl) * | 1981-09-01 | 1983-04-05 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
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NL8303425A (nl) * | 1983-10-06 | 1985-05-01 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
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