JPS6125025B2 - - Google Patents

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JPS6125025B2
JPS6125025B2 JP53050163A JP5016378A JPS6125025B2 JP S6125025 B2 JPS6125025 B2 JP S6125025B2 JP 53050163 A JP53050163 A JP 53050163A JP 5016378 A JP5016378 A JP 5016378A JP S6125025 B2 JPS6125025 B2 JP S6125025B2
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reactor
weight
zone
urea
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JP53050163A
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Pagani Jorujo
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Montedison SpA
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Priority claimed from IT2371177A external-priority patent/IT1107739B/it
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Publication of JPS6125025B2 publication Critical patent/JPS6125025B2/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、次式 2NH3＋CONH3COONH4NH2CONH2＋H2O に従い、カルバミン酸アンモニウムの中間形成を
伴なつてアンモニアと二酸化炭素とから尿素を合
成するための改良等圧複再循環方法に関する。上
記の最初の反応は発熱であるが、他の反応はわず
かに吸熱である。周知のように、カルバミン酸塩
から尿素への転化は定量的ではなくて、残留カル
バミン酸塩は通常は出発化合物NH3とCO2に分解
し、これらはプロセスの種類を特徴づける各種の
方法によつて合成に再循環される。
米国特許第3356723号によれば、小過剰のNH3
が用いられる（反応器において2.5：１〜３：１
の間のNH3：CO2モル比）。カルバミン酸塩の分
解並びに過剰NH3の液体生成物から気相へ転位
は、該生成物を合成圧力下で薄層熱交換器（流下
膜式ストリツパー）において熱の供給及びストリ
ツピング剤のようなCO2流れによつて処理するこ
とにより行なわれる。また、この特許は、該磁気
相を合成に直接再循環することも予見している。
そして合成での等しい圧力及びストリツピング帯
域がこの方法を「等圧完全再循環方法」と定義す
ることを示唆した。この方法は従来技術と比較し
て進歩を与えるが、いくつかの欠点を持つてい
る。事実、ストリツピング剤の量は、化学量論的
CO2要求量に制限され、したがつて液相から気相
へ転位できる物質の量は、激しい加熱が行なわれ
ないと、やはり制限されるが、この事実は高圧の
流れを過剰に消費させることになる。したがつ
て、合成帯域における過剰NH3はあるレベルに保
たれねばならず、合成過程に対して既知の有益な
影響を全て与えることができない。また、収率は
それほど高くなく（55〜60％）、したがつて反応
器を去る溶液中の残留カルバミン酸塩の量はむし
ろ高レベルに達する。この方法以外に、NH3のス
トリツピングに基いたその他の方法（例えば米国
特許第3049563号及びイタリア国特許第684929号
を参照）がある。これらの方法は、高いNH3：
CO2モル比（3.5〜3.8）により実施することがで
き、これは大きい転化収率（62〜64％）を得るの
を可能にさせる。
しかしながら、より大きい収率の利点は、スト
リツパーを去る尿素溶液中に存在する多量のNH3
（22〜25重量％のNH3及び５〜６重量％のCO2）に
より無効されるが、この事実は低圧、通常18〜20
気圧でのあまにも大きいNH3回収部分を要求る。
したがつて、これらのストリツピング法は合成圧
力での残留カルバミン酸塩の大部分の分解のため
に多少の利点を与えるけれども、ストリツピング
剤の選択と結びつく欠点及び反応器での比較的低
い転化収率を免がれない。
したがつて、本発明の目的は、前述の欠点の程
度を軽減させることである。さらに他の目的は、
以下の説明から明らかとなろう。
最も広い点からみれば、本発明は、アンモニア
と二酸化炭素を高いNH3：CO2比によつて反応さ
せ、合成生成物を合成反応器と実質上同じ圧力で
且つ任意のストリツピング剤の存在下に熱処理
し、残留物質と合成生成物から遊離される過剰の
物質とを二つの別個の流れとして等圧で再循環さ
せることからなる、カルバミン酸アンモニウムの
中間生成を伴なつて尿素を合成するための改良等
圧複再循環方法において、 ａ 前記の合成生成物の処理を合成反応器と等圧
である二つの連続的な段階で行ない、その第一
段階では該生成物を加熱して残留カルバミン酸
塩の実質上全部を分解させ且つその分解生成物
を過剰NH3の一部とともに排出させるように
し、そして第二段階では過剰NH3の残りの部分
を補足的な熱の供給及びCO2流れの注入により
排出させるようにし、 ｂ 第一段階でストリツピングされた気相を合成
に直ちに再循環し、そして第二段階でストリツ
ピングされた気相を凝縮及び残留ガスパージ処
理に付してから合成に液体状態で再循環させる
ことを特徴とする尿素の改良合成法にある。
合成温度は、170〜205℃、好ましくは180〜200
℃の範囲にあるべきである。温度が高いほど、
CO2流れによるガスのその後のストリツピングは
容易となり、またストリツピングに要する熱も少
なくなる。合成圧力は100〜250Kg／cm2、好ましく
は180〜225Kg／cm2であるべきであり、高温下では
高圧が好ましい。特定の具体例によれば、アンモ
ニア供給物が予熱され、そして第二処理段階に供
給されるCO2流れは合成要求量の10〜100％とさ
れる。好ましくはこの範囲は50〜90％であるべき
であり、そして残りの部分は合成に又は第一スト
リツピングに直接供給される。
もちろん、本発明の方法は、いくつかの他の新
規にして進歩性のある変更により修正することが
できる。例えば、尿素の合成は、二つの異なつた
連続して載置された反応帯域で行なうことができ
る。この方法では、第二帯域の上にある第一帯域
に二つの等圧再循環流れが供給され、それにより
カルバミン酸塩の大部分が尿素に脱水され、そし
て先行帯域と等しいか又はそれより高いNH3：
CO2比により操作される第二帯域では実質上平行
レベルに達するまで脱水の完結が行なわれる。さ
らに、等圧処理の第一段階でのカルバミン酸塩の
分解は、ある種の操作条件の下である量のストリ
ツピング用アンモニアを注入することによつて向
上させることができる。
合成中のNH3：CO2モル比は、好ましくは2.5
〜10、さらに好ましくは４〜７の範囲にあるべき
である。
合成が二つの異なつた（載置された）帯域で行
なわれる場合には、この比は好ましくは第一上方
帯域では４〜７、第二帯域では５〜８であるべき
である。このような場合には、第二下方帯域での
合成混合物の帯留時間は３〜15分、好ましくは５
〜８分間であるべきである。
本発明の方法は、反応領域でのNH3：CO2比が
あまりに低くて低収率となり且つ多量のカルバミ
ン酸塩を分解させねばならないときに過度の熱消
費をしてのみ可能であつた残留NH3及びCO2をほ
とんど含まない尿素溶液を得るのを可能にさせる
のである。熱は凝縮器で一部回収されたとして
も、熱の回収は低温で起り、したがつてエントハ
ルピーの上昇を伴なつた。
高いNH3：CO2比が用いられたときは、収率は
良好であつたが、尿素溶液中の残留NH3量は過剰
であつた。このことは等圧サイクルの下流側の装
置の数及び容積の両者を望ましくないほど増加さ
せた。
本発明の利益は、二つの依然として対立してい
る要件、即ち、一方で残留試剤を実質上含まない
溶液を得る必要性の点と他方で高い収率と低い熱
消費を達成するために高いNH3：CO2比を用い必
要性の点とを調和させたことである。本発明の他
の利点は、オランダ公開特許第68／8472号に記載
された一時的で動揺的性質のまれでない熱的障害
の制御が極めて容易なことである。第一及び第二
ストリツピング段階から来る流れを釣合せること
によつて熱的調和性の最適な形を得ること可能で
あつて、これが一時的な現象を安定化させるので
ある。
合成が二つの異なつた（載置された）帯域で行
なわれるときには、合成の下方帯域に供給される
予熱されたアンモニアは、その下方帯域での
NH3：CO2比を先行の上方帯域での該比のレベル
よりも上に増大させる。NH3：CO2比を増大させ
ることにより、アンモニアの脱水効果のためにカ
ルバミン酸塩の脱水のレベルは上昇する（このア
ンモニアは反応水と結合して少量の解離した水酸
化アンモニウムNH4OHを形成し、しかして合成
の完結を促進させる）。一般に、NH3：CO2比の
増大はいくつかの消極的な点、例えば、より高い
圧力で且つ低下した温度で操作する必要性（大過
剰のNH3と結びついた必要性）の点並びにこの大
過剰のNH3を排出し再循環させるための熱を多量
に消費するという点を伴なう。これらの欠点を克
服しようとするならば、NH3：CO2モル比の最適
値は、最近の見解によれば、５：１を超えるべき
ではない。しかしながら、本発明者は、その増大
が二つの合成帯域のうちの第二下方帯域でのもの
であれば、有利にその比を７：１又はそれ以上に
までさらに増大させることが可能であることがわ
かつた。下方の合成帯域において液相より上のア
ンモニアの分圧は、上方帯域と比較して、不活性
ガスのほぼ分在と上にある液体カラムに相当する
圧力をこれに加えたものに相当する量だけ大きく
なるであろう。これによつて、NH3：CO2モル比
を７：１又はそれ以上にまで増大させ、しかして
非常に高い値、例えば80％又はそれ以上にも達し
得る収率であるカルバミン酸塩の転化収率を増大
させる。もちろん、液相に溶解された大過剰のア
ンモニアは二つのストリツピング帯域の第一帯域
で回収し、次いで上方の合成帯域に供給されねば
ならない。例えば５：１〜８：１の間にある
NH3：CO2モル比の中間値は、予熱されたアンモ
ニアの一部を上方帯域に供給し、そして一部を下
方帯域に供給することにより得ることができる。
また、本発明の改良法は、添附の図面によりさ
らに例示される。
第１図によれば、軸向き流れを均一に保つて反
応液体の逆混合を防止するための篩型トレーを備
えた垂直円筒状反応器で尿素が合成される。
中間液体生成物は、重力により管４に越流し
て、水蒸気１０で加熱された底部流入型の垂直多
管式熱交換器へ流入し、そこで残留カルバミン酸
塩はほとんど完全に分解される。分解ガス及び過
剰NH3の一部分は管３を流れて反応器に戻る。熱
交換器の頂部に接続された気液分離タンク１７か
ら流出する溶液６は、水蒸気１１で加熱された流
下膜式ストリツパーである第二熱交換器に通入す
る。この第二熱交換器においては予熱された所要
CO2の75％はほとんど全て残留NH3を除去しそし
て底部から流出する溶液は管７を経てその後の通
常のプロセス段階へ流れる。
第二ストリツパーの頂部を去るガス状水蒸気９
は、反応器の頂部から来るガス１３及び後続のプ
ロセス段階から来る溶液８とともに凝縮器に流入
する。凝縮器が水蒸気１２を生成させる。
残留ガスは凝縮器から管１４を経てパージされ
るが、反応器に循環されるべき溶液は重力のため
に管５を経て凝縮器を去る。
予熱されたNH3供給物は管１を経て反応器に送
給される。導管１６から分枝した管１５を介し
て、所要CO2の残り25％が予熱されることなく反
応器に直接供給される。
もちろん、第一ストリツパーは、例えば第３及
び第４図に示したように、流下膜式で互換できよ
う。残りの図面（第２，３及び４図）は自明であ
り、以下に例３，８及び10で詳細に説明する。
また、本発明は、方法以外に、この方法を実施
するための特別の装置に係る。第１図を参照すれ
ば、この装置は、 (a) 供給物流れのための管１を経由する流入手
段、反応器底部で管１５と接続されたもう一つ
の任意の流入ノズル、反応器底部で管５と接続
された液体再循環ノズル、反応器基部で管３と
接続されたガス再循環ノズル、反応器頂部で管
１３と接続されたパージノズル、及び反応器頂
部を下記のストリツパーｂと接続させるオーバ
ーフロー降下管を備えた円筒状垂直反応器、 (b) 底部流入型の垂直多管式交換器よりなり、そ
して気相と液相の分離を起させる分離タンク１
７と接続された第一ストリツパー、 (c) ストリツピング剤の流入ノズルを備え、管２
と接続され、そして装置の下部に配置された第
二熱交換器よりなる第二ストリツパーで、好ま
しくは多管式流下膜式熱交換器 (d) 第二ストリツパーから来るガスのための凝縮
器 よりなる。
合成が二つの異なつた帯域で実施されるときに
は、ａの反応器は、第２図に従つて、二つの載置
された部分に区分されるべきであり、そして導管
２０から来る供給物流れを上記の二つの部分に管
１及び（又は）１９を経て交互に又は同時に流入
させるための適当な手段、上方部分の底部で管１
５に接続されたもう一つの流入ノズル、上方部分
の底部で管５に接続された液体再循環ノズル、上
方部分の底部で管１３に接続されたガス再循環ノ
ズル、上方部分の頂部で管１３に接続されたパー
ジノズル、下方部分の頂部で管４に接続された生
成物の流出ノズル、及び上方部分の頂部を下方部
分の底部と直接接続させるオーバーフロー降下管
１８を備えねばならない。
もちろん、この装置にはいくつかの変更を加え
ることができる。例えば、凝縮器及び第一ストリ
ツパーの両者のために薄層式熱交換器を使用し、
第二のストリツパーのために底部流入型の垂直多
管式熱交換器を用いることがあげられる。さら
に、所望ならば、反応器の二つの部分は、そのう
ちの一方が他方の上に載置されるならば、二つの
別個の反応器よりなつていてよい。本発明に従つ
て、二つの重なつた部分を持つ反応器の使用によ
り、合成から来る流出物を処理するための後続装
置に関して反応器を高所に設置するのに通常必要
とされる大規模で取扱いにくい足場を設置するこ
とが回避される。
なお、第一ストリツパーに対してアンモニアの
注入が予定されるならば、明らかにこのストリツ
パーは、第３及び４図に従つて、下部で管２１に
接続されたもう一つのノズルを有しなければなら
ない。
下記の例は、本発明を例示するために示すもの
で、これを制限するものではない。
例 １ 下記のデータは、350t／日の尿素の生産容量を
持つプラントについていう。第１図に従つて、軸
向き流れを均一に保つて反応液体の逆混合を回避
するようにした篩型トレーを備えた垂直円筒状反
応器において尿素を200Kg／cm2及び190℃で合成し
た。反応器内のNH3：CO2モル比は約５であり、
NH3：CO2モル比は約0.5であつた。75％の総合
収率が得られた。中間液体生成物は、重力によつ
て管４を介して、水蒸気１０により210℃まで加
熱された底部流入型の垂直多管式熱交換器に流
れ、そこで残油カルバミン酸塩はほとんど完全に
分解した。分解ガス及び過剰NH3の一部分を管３
を介して反応器に再循環して戻した。交換器の頂
部に接続された気液分離タンク１７から流出する
溶液は、水蒸気１１で加熱された流下膜式ストリ
ツパーである第二交換器に通した。この第二交換
器においては、200℃に予熱された75％の所要
CO2は残留NH3のほとんど全部を除去し、そして
底部から流出する溶液は管７からその後の通常の
プロセス段階に通入させた。第二ストリツパーに
おいては、その頂部での温度は約210℃であり、
圧力は約200Kg／cm2であつた。
第二ストリツパーの頂部を去るガス状流れ９
は、反応器の頂部から来るガス１３及び後続のプ
ロセス段階から来る溶液８とともに凝縮器に流入
させた。凝縮熱により水蒸気１２が生成した。
不活性物質（例えば、窒素）を含有する残留ガ
スは管１４を介して凝縮器からパージするととも
に、反応器に再循環させるべき溶液は重力によつ
て管５を経て170℃で凝縮器を去つた。予熱され
たNH3供給物は管１を経て移送した。導管１６か
ら分枝した管１５を経て、所要CO2の残りの25％
を予熱することなく反応器に直接供給した。
反応器には、 (i) 140℃に予熱された7.878Kgのアンモニアを管
１を経て、 (ii) 下記の組成 NH3 46.31重量％ CO2 43.28重量％ H2O 10.41重量％ を有する170℃にある22.093Kgのカルバミン酸
塩溶液を管５を経て、 (iii) 下記に組成 NH3 78.69重量％ CO2 16.24重量％ H2O 4.64重量％ 不活性物質 0.43重量％ を有する200℃にある11.607Kgの蒸気を管３を
経て、そして (iv) 100℃にある2.570KgのCO2を管１５を経て供
給した。
また、管４を経て、下記の組成を有する190
℃にある43.609Kgの尿素溶液が反応器を去つ
た。
NH3 42.98重量％ CO2 8.00重量％ H2O 16.29重量％ 尿素 32.69重量％ 不活性物質 0.04重量％ 管６を経て、下記の組成を有する210℃にあ
る32.035Kgの尿素溶液が第一ストリツパーから
流出した。
NH3 30.00重量％ CO2 5.00重量％ H2O 20.50重量％ 尿素 44.50重量％ 尿素溶液以外に、7.888KgのCO2が管２を経て
第二ストリツパーに流入し、その間に管７を経て
下記の組成 NH3 5.97重量％ CO2 4.97重量％ H2O 27.20重量％ 尿素 61.86重量％ を有する23.042Kgの尿素溶液がそこから210℃で
流出し、また管９から下記の組成 NH3 48.79重量％ CO2 49.10重量％ H2O 1.78重量％ 不活性物質 0.33重量％ を有する16.879Kgの蒸気が210℃で流出した。
ストリツパーの熱要件は、管１０を経て5.700
Kgの飽和水蒸気を、そして管１１を経て2.800Kg
の飽和水蒸気を20Kg／cm2（絶対）で供給すること
によつて満した。（６Kg／cm2（絶対）で11.800Kg
の水蒸気がカルバミン酸塩凝縮器で発生した）。
例 ２ 第一ストリツパーとして垂直多管流下膜式交換
器を利用して例１を繰返した。例１と類似の結果
が得られた。
例 ３ 下記のデータは、240t／日の尿素の生産容量を
持つプラントについていう。第２図に従つて、定
常的に均一な軸向き流れを保つて反応液体の逆混
合を回避するようにした篩型トレーを備えた二つ
の重えられた部分に区分された垂直円筒状反応器
において尿素を200Kg／cm2及び190℃で合成した。
反応器の上方部分のNH3：CO2モル比は約５であ
るが、N2O：CO2モル比は約0.5に保持した。総
合収率は78％であつた。中間液体生成物は、重力
によつて管１８を介して下方の反応器部分に流
れ、次いでこの部分から管４を介して、水蒸気１
０により210℃まで加熱された底部流入口を介し
て熱交換器に流れ、そこで残留カルバミン酸塩は
ほとんど完全に分解した。分解ガス及び過剰NH3
の一部分を管３を介して反応器に戻した、分離器
１７の底部から流出する溶液６は、水蒸気１１で
加熱された第二（薄層）熱交換器に通した。この
第二交換器においては、200℃に予熱された80％
の所要CO2は残留NH3のほとんど全部を除去し、
その間に底部から流出する溶液は管７からその後
の通常のプロセス段階に流通させた。第二熱交換
器においては、その頂部で温度は約210℃であ
り、圧力は約200Kg／cm2であつた。
第二熱交換器の頂部を去るガス状流れは、反応
器の頂部から来るガス１３及び後続のプロセス段
階から来る溶液８とともに凝縮器に流入させた。
凝縮器により水蒸気１２が生成した。
凝縮器からの残留ガスのパージが管１４を介し
て行なわれている間に、反応器に再循環させるべ
き溶液は重力によつて管５を経て170℃で凝縮器
を去つた。導管２０から来る所要のNH3を予熱
し、次いで管１を経て反応器に供給した。導管１
６から分枝した管１５を経て、所要CO2の残りの
20％を予熱することなく反応器に直接供給した。
反応器には、 (i) 140℃に予熱された5.670Kgのアンモニアを管
１を経て、 (ii) 下記の組成 NH3 41.1重量％ CO2 45.3重量％ H2O 10.6重量％ を有する170℃にある15.330Kgのカルバミン酸
塩溶液を管５を経て、 (iii) 下記の組成 NH3 80.5重量％ CO2 13.3重量％ H2O 6.2重量％ を有する200℃にある7.110Kgの蒸気を管３を経
て、そして (iv) 100℃にある1.500KgのCO2を管１５を経て供
給した。
反応器からは管４を経て、下記の組成を有する
190℃にある29.610Kgの尿素溶液が流出した。
NH3 42.4重量％ CO2 6.9重量％ H2O 17.1重量％ 尿素 33.8重量％ 第一ストリツパーからは210℃で管６を経て、
下記の組成を有する22.500Kgの尿素溶液が流出し
た。
NH3 30重量％ CO2 ５重量％ H2O 20.5重量％ 尿素 44.5重量％ 第二ストリツパーには、尿素溶液以外に、
5.830KgのCO2が管２を経て流入し、その間に管
７を経て下記の組成 NH3 6.0重量％ CO2 5.0重量％ H2O 26.8重量％ 尿素 62.2重量％ を有する16.080Kgの尿素溶液が200℃で流出し、
また管９からは下記の組成 NH3 47.2重量％ CO2 50.1重量％ H2O 2.7重量％ を有する12.250Kgの蒸気が200℃で流出した。
ストリツパーの熱要件は、管１０を経て3400Kg
の飽和水蒸気を、そして管１１を経て1.900Kgの
飽和水蒸気を20Kg／cm2（絶対）で供給することに
よつて満した。
カルバミン酸塩凝縮器では9.000Kgの水蒸気が
６Kg／cm2（絶対）で生成した。
例 ４ 第二ストリツピング段階で用いたのと同様の薄
層熱交換器を第一ストリツパーとして用いて例３
を繰返し、例３と同じ結果が得られた。それは全
く満足できるものであつた。
例 ５ 導管２０から来る管１９を経て、予熱された全
NH3（170℃）を反応器の下方部分の基部に供給
することによつて例３を繰返した。しかして、
７：１のNH3：CO2を該下部に達成し、80％の転
化収率を得ることができた。
例 ６ 流下膜型の垂直多管式熱交換器であつて、その
頂部にノズル（反応器から来る流出物を流入させ
るため）を設け且つその下部に管６に接続させた
生成物流出用のノズルを有するものを第一ストリ
ツパーとして用いて例５を繰返したが、例５と類
似の結果が得られた。
例 ７ 予熱されたアンモニア供給物（170℃）の45％
の下方反応部分の基部に送給するとともに残部を
上方部分の基部に送給して（140℃）例４を繰返
した。例４の結果と例６の結果との中間の結果が
得られた。
例 ８ 下記データは、350t／日の尿素の生産容量を持
つプラントについていう。第３図に従つて、軸向
き流れを均一に保つて反応液体の逆混合を回避す
るようにした篩型トレーを備えた垂直円筒状反応
器において尿素を200Kg／cm2及び190℃で合成し
た。反応器内のNH3：CO2モル比は約５であり、
H2O：CO2モル比は約0.5であつた。中間液体生
成物は、重力によつて管４を介して、水蒸気１０
により210℃まで加熱された垂直多管式熱交換器
に流れ、そこで残留カルバミン酸塩は化学量論的
必要量の50％に等しい200℃に予熱されたアンモ
ニア流れ２１によりほとんど完全に分解した。分
解ガス及び過剰NH3の一部分を管３を介して反応
器に戻した。交換器から流出する溶液６は、水蒸
気１１で加熱された流下膜式ストリツパーである
第二交換器に通入した。この第二交換器において
は、200℃に予熱された75％の所要CO2は残留
NH3のほとんど全部を除去し、そして底部から流
出する溶液は管７からその後の通常のプロセス段
階に通入させた。第二ストリツパーにおいては、
その頂部での温度は約210℃であり、圧力は約200
Kg／cm2であつた。
第二ストリツパーの頂部を去るガス状流れ９
は、反応器の頂部から来るガス１３及び後続のプ
ロセス段階から来る溶液８とともに凝縮器に流入
させた。凝縮器により水蒸気１２が生成した。
残留ガスは管１４を介して凝縮器からパージす
るとともに、反応器に再循環させるべき溶液は重
力によつて管５を経て170℃で凝縮器を去つた。
140℃に予熱されたNH3供給物の残りの50％は管
１を経て反応器へ移送した。導管１６から分枝し
た管１５を経て、所要CO2の残りの25％は予熱す
ることなく反応器に直接供給した。
反応器には、 (i) 140℃に予熱された3.939Kgのアンモニアを管
１を経て、 (ii) 下記の組成 NH3 51.7重量％ CO2 39.0重量％ H2O 9.3重量％ を有する170℃にある24.778Kgのカルバミン酸
塩溶液を管５を経て、 (iii) 下記の組成 NH3 81.3重量％ CO2 14.5重量％ H2O 4.2重量％ を有する210℃にある13.008Kgの蒸気を管３を
経て、そして (iv) 100℃にある2.537KgのCO2を管15を経て供給
した。
管４を経て、下記の組成を有する190℃にある
43.593Kgの尿素溶液が反応器を出た。
NH3 43.0重量％ CO2 8.0重量％ H2O 16.3重量％ 尿素 32.7重量％ 管２１を経て200℃に予熱された3.939Kgのアンモ
ニアの流れが第一ストリツパーに流入し、そして
そこから管６を経て、下記の組成を有する34.523
Kgの尿素溶液が流出した。
NH3 35.0重量％ CO2 4.6重量％ H2O 19.0重量％ 尿素 41.4重量％ 尿素溶液以外に、7.847KgのCO2が管２を経て第
二ストリツパーに流入し、その間に管７を経て下
記の組成 NH3 6.0重量％ CO2 5.0重量％ H2O 27.1重量％ 尿素 61.9重量％ を有する23.043Kgの尿素溶液がそこから210℃で
流出し、また管９から下記の組成 NH3 55.7重量％ CO2 42.7重量％ H2O 1.6重量％ を有する19.328Kgの蒸気が210℃で流出した。
ストリツパーの熱要件は、管１０を経て6.300
Kgの飽和水蒸気を、そして管１１を経て2.600Kg
の飽和水蒸気を20Kg／cm2（絶対）で供給すること
によつて満した（６Kg／cm2（絶対））で12.000Kg
の水蒸気がカルバミン酸塩凝縮器で発生した。総
転化収率は例１のそれと四敵できるものであつ
た。
例 ９ 100％の所要CO2を第２ストリツパーに供給す
ることによつて例８を繰返した。例８と類似の結
果が得られた。
例 10 下記のデータは、240t／日の尿素の生産量を持
つプラントについていう。第４図に従つて、軸向
き流れを均一に保つて反応液体の逆混合を回避す
るようにした篩型トレーを備えた二つの重ねられ
た部分に区分された垂直円筒状反応器において尿
素を200Kg／cm2及び190℃で合成した。反応器内の
上の部分のNH3：CO2モル比は約５であるが、
H2O：CO2モル比は約0.5であつた、中間液体生
成物は、重力によつて管４を経て下の部分に流
し、そしてそこで約６分間の滞留時間後にそこか
ら管４を介して、水蒸気により210℃まで加熱さ
れた流下膜型の垂直薄層多管式熱交換器に流入
し、そこで残留カルバミン酸塩は化学量論的必要
量の約50％に等しい180℃に予熱されたアンモニ
ア流れ２１によりほとん完全に分解した。分解ガ
ス及び過剰NH3の一部分を管３を介して反応器に
戻した。熱交換器の底部から流出する溶液６は、
水蒸気１１で加熱されたやはり薄層型である第二
熱交換器に通入した。この第二熱交換器において
は、200℃に予熱された約80％の所要CO2は残留
NH3のほとんど全部を除去し、そして底部から流
出する溶液は管７からその後の通常のプロセス段
階に流通させた。第二熱交換器においては、その
頂部での温度は約210℃であり、圧力は約200Kg／
cm2であつた。
第二熱交換器の頂部を去るガス状流れ９は、反
応器の頂部から来るパージガス１３及び後続のプ
ロセス段階から来る溶液８とともに凝縮器に流入
させた。凝縮器により水蒸気１２が生成した。
残留ガスを管１４を介してパージするととも
に、反応器に再循環させるべき溶液は重力によつ
て管５を経て170℃で凝縮器を去つた。140℃に予
熱されたNH3供給物の残りの全部は管１を経て反
応器に移送した。導管１６から分枝した管１５を
径て、所要CO2の残りの20％は予熱することなく
反応器に直接供給した。
反応器には、 (i) 140℃に予熱された3.000Kgのアンモニアを管
１を経て、 (ii) 下記の組成 NH3 47.8重量％ CO2 42.1重量％ H2O 10.1重量％ を有する170℃にある16.210Kgのカルバミン酸
塩溶液を管５を経て、 (iii) 下記の組成 NH3 83.2重量％ CO2 11.9重量％ H2O 4.9重量％ を有する200℃にある8.900Kgの蒸気を管３を経
て、そして (iv) 100℃にある1.500KgのCO2を管１５を経て供
給した。
反応器からは管４を経て、下記の組成を有する
190℃にある29610Kgの尿素溶液が流出した。
NH3 42.2重量％ CO2 6.9重量％ H2O 17.1重量％ 尿素 33.8重量％ 180℃に予熱された2.670Kgのアンモニア流れを管
２１を経て第一ストリツパーに流入させ、そして
そこから管６を経て、下記の組成を有する23.380
Kgの尿素溶液が流出した。
NH3 32.1重量％ CO2 4.3重量％ H2O 20.8重量％ 尿素 42.8重量％ 尿素溶液以外に、5.830Kgが管２を経て第二スト
リツパーに流入し、その間そのストリツパーから
管７を経て下記の組成 NH3 6.0重量％ CO2 5.0重量％ H2O 26.8重量％ 尿素 62.2重量％ を有する16080Kgの尿素溶液が200℃で流出し、ま
た管９から下記へ組成 NH3 51.7重量％ CO2 45.0重量％ H2O 2.3重量％ を有する13.130Kgの蒸気が200℃で流出した。
ストリツパーの熱要件は、管１０を径て3.600
Kgの飽和水蒸気を、そして管１１を経て2.000Kg
の飽和水蒸気を20Kg／cm2（絶対）で供給すること
によつて満した（６Kg／cm2（絶対）で92.000Kgの
水蒸気がカルバミン酸塩凝縮器で生じた）。反応
器での総転化収率は約78％であつた。
例 11 100％のCO2を第二ストリツパーに供給するこ
とによつて例10を繰返した。例１０とほぼ同じ結
果が得られた。
例 12 170℃に予熱された50％のNH3供給物を管１９
を経て反応器の下方部分の基部に供給することに
よつて例10を繰返した。これにより前記下方部分
において７：１に等しいNH3：CO2モル比を得る
ことができたので、約80％の収率が得られた。
例 13 170℃に予熱された25％のアンモニア供給物を
反応器の下方部分の基部へ、そして140℃に予熱
された同じ量のアンモニアを上方部分の基部に供
給することによつて例10を繰返した。例10の結果
と例12の結果との中間結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の方法の配置を表わす。第２
図は、合成室を二つの載置された合成室に分けた
ことからなる変更を例示する。第３図は、第一ス
トリツパーにアンモニアの注入を行つた場合の変
形を例示する。第４図は、第一ストリツパーへの
アンモニアの注入を伴なう第２図の別法である。 ここで、ａは反応器、ｂは第一ストリツパー、
ｃは第二ストリツパー、ｄは凝縮器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 合成反応器内で高いNH3：CO2比に従つてア
    ンモニアと二酸化炭素を反応させ、合成生成物を
    合成反応器と実質上同じ圧力下に且つ任意のスト
    リツピングガスの存在下に熱処理し、この場合
    に、前記ストリツピングガスは、外部から注入さ
    れる駆逐ガスであつて、カルバミン酸アンモニウ
    ムの分解及び分解生成物の除去（ストリツピン
    グ）及び反応器内でのかゝる高い比率の使用に基
    因する過剰NH3の除去を行なう駆逐ガスであり、
    そして残留物質と、合成生成物から遊離される過
    剰の物質とを二つの別個の流れとして等圧で再循
    環させることからなる、カルバミン酸アンモニウ
    ムの中間形成を伴なつて尿素を合成するための改
    良等圧複再循環方法において、 ａ 前記物の合成生成物の処理を合成反応器と等
    圧である二つの連続的な段階で行ない、その第
    一段階では該生成物を加熱して残留カルバミン
    酸塩の実質上全部を分解させ且つその分解生成
    物を過剰NH3の一部とともに排出させるように
    し、そして第二段階では過剰NH3の残りの部分
    を補足的な熱の供給及び化学量論的合成要求量
    の50〜100％に相当するCO2流れの注入により
    排出させるようにし、 そして ｂ 第一段階でストリツピングされた気相を合成
    反応器に直ちに再循環し、そして第二段階でス
    トリツピングされた気相を凝縮及び残留ガスパ
    ージ処理に付してから合成反応器に液体状態で
    再循環させることを特徴とする尿素の改良合成
    法。 ２ 合成の温度が170〜205℃、好ましくは180〜
    200℃の間である特許請求の範囲第１項記載の改
    良法。 ３ 合成の圧力が100〜250Kg／cm2、好ましくは
    180〜225Kg／cm2である特許請求の範囲第１項記載
    の改良法。 ４ 尿素の合成が二つの異なつた連続して載置さ
    れた帯域で行なわれ、そしその第二帯域の上にあ
    る第一帯域に二つの等圧再循環流れが供給され、
    それによりカルバミン酸塩の大部分が尿素に脱水
    せしめられるとともに、前の帯域と同じか又は高
    いNH3：CO2比に従つ操作される第二帯域におい
    て、実質上平衡に達するまで、脱水の完結が行な
    われる特許請求の範囲第１項記載の改良方法。 ５ 等圧処理の第一段階での過剰NH3のストリツ
    ピング中にある量のアンモニアがストリツピング
    すべき溶液中に注入される特許請求の範囲第１項
    記載の改良法。 ６ 合成中のNH3：CO2モル比が2.5〜10、好ま
    しくは４〜７の範囲にある特許請求の範囲第１項
    記載の改良方法。 ７ 合成が二つの異なつた（載置された）帯域で
    行なわれ、そしてNH3：CO2モル比が第一上方帯
    域において４〜７であり、第二帯域において５〜
    ８である特許請求の範囲第４及び６項記載の改良
    法。 ８ 液相に溶解されたアンモニアの過剰量が二つ
    のストリツピング段階の第一段階で回収され、次
    いで上方の合成帯域に供給され、そして５：１〜
    ８：１の間にあるNH3：CO2モル比の中間値が予
    熱されたアンモニアの一部を上方帯域に且つその
    一部を下方帯域に供給することによつて得られる
    特許請求の範囲第７項記載の改良法。 ９ 下方帯域へのNH3供給物の温度が上方帯域の
    場合よりも高い特許請求の範囲第８項記載の改良
    法。 １０ 第二段階が流下膜式熱交換器で行われ、そ
    してまた第一段階も流下膜式熱交換器で行われる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の改
    良法。
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