KR101011548B1 - 우레아 플랜트의 용량을 증가시키는 방법 - Google Patents

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Abstract

압축 구역, 고압 합성 구역 및 우레아 회수 구역[이 우레아 회수 구역에서 우레아 용융물이 형성됨]을 포함하고 과립화 구역을 추가로 포함할 수 있는 우레아 플랜트의 용량을 증가시키는 방법에 관한 것으로서,
우레아 플랜트의 용량이 멜라민 플랜트의 추가 설치에 의해 증가되고, 우레아 플랜트의 우레아 회수 구역에서 나온 우레아 용융물의 전부 또는 일부를 멜라민 플랜트로 공급하며, 멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스의 전부 또는 일부를 우레아 플랜트의 고압 합성 구역, 우레아 회수 구역, 또는 고압 합성 구역과 우레아 회수 구역으로 재순환시키는 것을 특징으로 한다.

Description

우레아 플랜트의 용량을 증가시키는 방법{PROCESS FOR INCREASING THE CAPACITY OF A UREA PLANT}
[기술분야]
본 발명은 압축 구역, 고압 합성 구역 및 우레아 회수 구역[이 우레아 회수 구역에서 우레아 용융물이 형성됨]을 포함하며, 과립화 구역을 추가로 포함할 수 있는 우레아 플랜트의 용량을 증가시키는 방법에 관한 것이다.

[배경기술]
우레아 플랜트 및 이의 구역들의 용량은 여기서 및 이후에 합성되거나 또는 합성될 수 있는 우레아의 양을 나타낸다. 우레아 플랜트의 용량을 증가시키기 위한 다양한 방법들이 개발되었다.
상기 방법들의 예는 예를 들어 문헌["Revamping urea plants", Nitrogen No. 157, 1985, pp. 37-42]에 기재되어 있다.
지금까지 공지된 방법들의 단점은 우레아 플랜트의 용량을 증가시키기 위해서는 우레아 플랜트를 구성하는 모든 구역들의 용량을 증가시키는 것이 필요하다는 것이다.

[발명의 상세한 설명]
본 발명에서는 단지 고압 합성 구역 및 우레아 회수 구역의 용량만을 증가시킴으로써 우레아 플랜트의 용량을 증가시키는 것이 가능해지는 방법을 이제 개발하였다.
이는 멜라민 플랜트를 추가 설치하고, 우레아 플랜트의 우레아 회수 구역에서 나온 우레아 용융물의 전부 또는 일부를 멜라민 플랜트에 공급하며, 멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스의 전부 또는 일부를 우레아 플랜트의 고압 합성 구역, 우레아 회수 구역, 또는 고압 합성 구역과 우레아 회수 구역으로 재순환시킴으로서 달성된다.
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잔류 가스를 멜라민 플랜트로부터 우레아 플랜트의 고압 합성 구역, 우레아 회수 구역, 또는 고압 합성 구역과 우레아 회수 구역으로 재순환시키기 때문에, 압축 구역의 용량을 늘리지 않고도 우레아 생산이 증가된다. 부가적으로 생성된 우레아는 우레아 용융물의 형태로 멜라민 플랜트로 계량되므로, 과립화 구역의 용량을 증가시킬 필요도 없다. 본 발명의 장점은, 플랜트의 단지 일부의 용량만을 증가시켰지만 부가적으로 생성된 우레아가 수득되므로, 용량 확장에 필요한 투자 비용이 저렴하다는 것이다. 만약 우레아 플랜트에 과립화 구역이 존재하지 않는다면, 다른 방법으로 우레아 용융물을 회수하거나 또는 그대로 회수하기 때문에, 어느 경우든 압축 구역이 확장될 필요가 없으므로 본 발명이 유리하다.
본 발명에서, 우레아 플랜트는 예를 들어 종래의 우레아 플랜트, 우레아 스트리핑 플랜트(urea stripping plant), 또는 종래의 우레아 플랜트 및 우레아 스트리핑 플랜트의 조합 형태일 수 있다.
두가지 타입의 우레아 플랜트 모두의 경우, 압축 구역은 이산화탄소, 암모니아, 또는 이산화탄소와 암모니아가 고압 합성 구역 내의 압력인 고압으로 제공되는 구역을 형성한다.
종래의 우레아 플랜트란 우레아로 전환되지 않은 암모늄 카르바메이트의 분해 및 전환되지 않은 암모니아와 이산화탄소의 배출이 합성 반응기 자체의 압력 보다 본질적으로 더 낮은 압력에서 수행되는 우레아 플랜트를 의미하는 것으로 이해된다. 종래의 우레아 플랜트에서 고압 합성 구역은 통상적으로 우레아 합성 용액이 형성되는 합성 반응기로만 구성되어 있으며, 상기 우레아 합성 용액은 후속적으로 우레아 회수 구역으로 회수된다. 종래의 우레아 플랜트에서, 합성 반응기는 일반적으로 180 ℃ 내지 250 ℃의 온도 및 15 ㎫ 내지 40 ㎫의 압력에서 작동된다. 우레아 회수 구역에서의 팽창, 해리 및 응축 후에, 종래의 우레아 플랜트에서 우레아로 전환되지 않은 원료는 1.5 ㎫ 내지 10 ㎫ 압력에서 분리되며, 암모늄 카르바메이트 스트림으로서 우레아 합성으로 재순환된다. 또한, 종래의 우레아 플랜트에서는, 암모니아와 이산화탄소를 합성 반응기에 직접 공급한다. 그런 다음, 우레아 회수 구역에서 통상 0.1 ㎫ 내지 0.8 ㎫인 더 낮은 압력에서 거의 모든 남아있는 전환되지 않은 암모니아와 이산화탄소를 우레아 합성 용액으로부터 제거하여, 물 중의 우레아 용액을 수득한다. 그런 다음, 상기 물 중의 우레아 용액을 감압 하에서 수분의 증발에 의해서 농축된 우레아 용융물로 전환시킨다. 우레아와 물 혼합물은 일반적으로 이러한 증발 대신에 때때로 결정화에 의해 분리되며, 이후 결정을 용융시켜 우레아 용융물을 형성한다. 그런 다음, 우레아 용융물을 선택적으로 과립화 구역에서 추가로 처리하여 목적하는 입자 크기를 갖는 우레아 과립을 수득할 수 있다.
우레아 스트리핑 플랜트란 우레아로 전환되지 않은 암모니아와 이산화탄소가 주로 합성 반응기 내의 압력과 실질적으로 동일한 압력에서 배출되는 우레아 플랜트로서 이해된다. 우레아 스트리핑 플랜트에서는, 일반적으로 합성 반응기, 스트리퍼(stripper) 및 카르바메이트 응축기가 함께 고압 합성 구역을 형성한다.
전환되지 않은 암모늄 카르바메이트의 분해 및 과량의 암모니아 배출의 주요 부분은, 스트리핑 가스(stripping gas) 첨가 유무와 무관하게, 스트리퍼에서 실행된다. 스트리핑 방법에서, 이산화탄소, 암모니아, 또는 이산화탄소와 암모니아는 상기 성분들을 합성 반응기에 공급하기 전에 스트리핑 가스로서 사용될 수 있다. 또한 여기서 "열 스트리핑(thermal stripping)"을 적용할 수 있으며, 이는 암모늄 카르바메이트를 열 공급만으로 분해하고, 존재하는 암모니아와 이산화탄소를 우레아 용액으로부터 제거하는 것을 의미한다. 스트리핑은 1개 이상의 단계로 수행될 수 있다. 예를 들어 먼저 배타적으로 열 스트리핑만을 수행하고, 그런 다음, 더 많은 열을 공급하여 CO2 스트리핑 단계를 수행하는 방법이 공지되어 있다. 스트리퍼에서 방출된 가스 스트림은 암모니아와 이산화탄소를 함유하며, 선택적으로 고압 카르바메이트 응축기를 경유하여 반응기로 재순환된다.
우레아 스트리핑 플랜트에서, 합성 반응기는 통상적으로 160 ℃ 내지 240 ℃, 바람직하게는 170 ℃ 내지 220 ℃의 온도에서 작동된다. 합성 반응기의 압력은 12 ㎫ 내지 21 ㎫, 바람직하게는 12.5 ㎫ 내지 19.5 ㎫이다.
우레아 스트리핑 방법은 문헌[Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, Vol. A 27, fifth ed., pp. 344-350]에 기재되어 있다. 우레아 스트리핑 방법의 예로는 스타미카본(Stamicarbon, 상표명) CO2 스트리핑 방법, ACES 방법, IDR 방법, 및 스남프로게티 셀프-스트리핑 방법(Snamprogetti Self-Stripping Process)이 있다.
스트리퍼의 다운스트림(downstream)에서 스트리핑된 우레아 합성 용액을 우레아 회수 구역에서 1개 이상의 압력 단계로 더 낮은 압력으로 팽창시키고, 증발시켜, 농축된 우레아 용융물을 수득하며, 저압 암모늄 카르바메이트 스트림을 고압 합성 구역으로 재순환시킨다. 방법에 따라서, 상기 암모늄 카르바메이트를 단일 공정 단계로, 또는 서로 다른 압력에서 작동되는 여러개의 공정 단계로 회수할 수 있다.
우레아 용융물을 과립화 구역에서 과립화시킨다. 과립화 구역 대신에, 우레아 용융물을 프릴 타워(prilling tower)내 프릴로 처리할 수도 있다.
부가되는 멜라민 플랜트는 가스상(gas-phase) 공정에 따른 플랜트일 수도 있고, 고압 공정에 따른 플랜트일 수도 있다. 가스상 공정은 저압 공정이며, 여기서 멜라민 반응기는 0.1 ㎫ 내지 3 ㎫의 압력에서 작동된다. 멜라민 제조 방법은 예를 들어 문헌[Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, Vol. A16, fifth ed., pp. 174-179]에 기재되어 있다.
우레아 플랜트에서 고압 합성 구역 및 우레아 회수 구역의 용량을 증가시키는 것은 원래의 우레아 플랜트 기술에 따라 상이한 방식으로 달성될 수 있다. 바람직하게는, 우레아 플랜트는 우레아 스트리핑 플랜트이다.
우레아 회수 구역을 떠나는 우레아 용융물의 전부 또는 일부를 멜라민 플랜트에 공급하며, 상기 우레아 용융물을 통상적으로 몇가지 전 처리한 후 반응기에 공급한다.
멜라민 플랜트에서 우레아는 하기 반응식 1에 따라 멜라민으로 전환된다:
6CO(NH2)2 →(NCNH2)3 + 3CO2 + 6NH3
멜라민 공정에서 나온 잔류 가스, 대체로 이산화탄소와 암모니아 가스는 그대로, 또한 카르바메이트 함유 스트림으로서 우레아 플랜트로 재순환될 수 있다. 카르바메이트 함유 스트림은 이산화탄소와 암모니아를 함유하는 액상 스트림이며, 상기 가스의 전부 또는 일부가 연속적으로 반응하여 하기 반응식 2에 따라 암모늄 카르바메이트[이후에 짧게 '카르바메이트'로 나타냄]를 형성한다:
2NH3 + CO2 →H2N-CO-ONH4
카르바메이트 함유 스트림은 보통 물을 함유한다. 이산화탄소, 암모니아 및 카르바메이트는 물에 용해된다. 통상적으로 카르바메이트 함유 스트림 중에 물이 존재하여 카르바메이트의 결정화를 방지한다.
재순환될 잔류 가스는 또한 우레아 플랜트로 재순환되기 전에 이산화탄소가 풍부한 스트림과 암모니아가 풍부한 스트림으로 분리될 수 있다. 상기 분리 조작의 장점은 서로 다른 가스 스트림을 우레아 플랜트 내의 서로 다른 장소로 재순환시킬 수 있다는 것이다. 예를 들어 이산화탄소가 풍부한 스트림을 스트리핑 가스로서 스트리퍼에 공급하면서 암모니아가 풍부한 스트림을 카르바메이트 응축기로 재순환시킬 수 있다. 암모니아가 풍부한 스트림의 일부는 또한 멜라민 플랜트로 재순환되어, 멜라민의 제조에 사용될 수 있다.
멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스를 공급한 결과, 잔류 가스가 우레아 플랜트의 고압 합성 구역에서의 CO2 필요조건의 일부를 만족시킬 수 있다. 우레아 플랜트에 공급되는 CO2의 총량을 기준으로, 멜라민 플랜트에서 나온 CO2의 중량 분율은 5 % 초과, 바람직하게는 10 % 초과, 보다 바람직하게는 25 % 초과, 가장 바람직하게는 40 % 초과이다. 상기 중량 분율은 통상적으로 80 % 미만, 보다 바람직하게는 70 % 미만, 보다 더 바람직하게는 60 % 미만이다. 우레아 플랜트에 공급되는 잔류 가스가 또한 NH3를 함유한다면, 멜라민 플랜트에서 나온 배합된 NH3 및 CO2의 중량 분율은 우레아 플랜트로 공급되는 CO2 및 NH3의 총량을 기준으로 5 % 초과, 바람직하게는 10 % 초과, 보다 바람직하게는 25 % 초과, 가장 바람직하게는 50 % 초과이다. 중량 분율은 통상적으로 80 % 미만, 보다 바람직하게는 70 % 미만, 가장 바람직하게는 60 % 미만이다.
가스상 멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스는 통상적으로 응축되어 물이 풍부한 카르바메이트 함유 스트림을 형성한다. 상기 물이 풍부한 카르바메이트 함유 스트림은 합성 압력이 되어야하며, 또한 상기 카르바메이트 함유 스트림의 함수량(含水量)은 카르바메이트 함유 스트림이 우레아 플랜트로 재순환되기 전에 감소되어야 한다. 하기의 몇가지 실시양태는 가스상 멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스 또는 물이 풍부한 카르바메이트 함유 스트림을 처리하는 예로서 제공되며, 본 발명은 이러한 실시양태로 제한되지 않는다.
물이 풍부한 카르바메이트 함유 스트림은 예를 들어 탈착에 의해서 물이 적어지게 될 수 있으며, 주로 이산화탄소와 암모니아로 구성된 탈착 가스는 이후에 응축되고, 펌프를 이용하여 우레아 플랜트의 고압 합성 구역으로 계량된다.
물이 풍부한 카르바메이트 함유 스트림은 또한 먼저 합성 압력이 될 수 있으며, 이후 분리 카르바메이트 스트리퍼에서 스트리핑된다. 상기 스트리핑 조작은 열적으로 수행될 수 있으며, 또한 스트리핑 가스로서 이산화탄소, 암모니아, 또는 이산화탄소와 암모니아를 공급함으로써 수행될 수도 있다. 카르바메이트 스트리퍼를 떠나는, 주로 이산화탄소와 암모니아로 구성된 가스 스트림은 우레아 플랜트의 고압 합성 구역으로 재순환된다.
잔류 가스를 회수하기 위한 한가지 방법은 다음과 같다: 잔류 가스를 분리 단계와 조합되어 있는 1개 이상의 연속적인 부분 응축 및 압축 단계에 공급하여 잔류 가스의 함수량을 감소시킨다. 또한, 잔류 가스의 압력을 (선택적으로 잠시 부분적으로 응축하면서) 우레아 플랜트의 고압 합성 구역의 압력보다 약간 더 높은 압력으로 단계적으로 증가시킴으로써 생성된 가스 스트림을 우레아 플랜트의 고압 합성 구역으로 공급할 수 있다. 잔류 가스는 예를 들어 우레아 반응기, 스트리퍼, 카르바메이트 응축기, 또는 이들 사이의 라인으로 공급될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 가스상 멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스, 또는 카르바메이트 함유 스트림을 카르바메이트 응축기에 공급하거나 또는 카르바메이트 응축기에 연결되는 라인으로 공급한다.
잔류 가스 또는 카르바메이트 함유 스트림을 우레아 회수 구역으로 공급할 수 있으며, 이후에 이를 우레아 회수 구역에서 나온 카르바메이트 함유 스트림과 함께 고압 합성 구역으로 재순환시킬 수 있다. 본 방법의 장점은 우레아 회수 구역의 압력이 고압 합성 구역의 압력 보다 더 낮으므로, 잔류 가스가 고압이 되도록 할 필요가 없다는 것이다.
바람직하게는 멜라민 플랜트에서 나온 물이 풍부한 카르바메이트 함유 스트림, 및 우레아 플랜트의 우레아 회수 구역에서 나온 카르바메이트 함유 스트림이 함께 회수되며, 수득된 카르바메이트 함유 스트림은 우레아 플랜트의 고압 합성 구역으로 재순환된다. 이런 식으로 1개의 회수 구역이면 충분할 것이고, (1개는 우레아 플랜트에서 나온 카르바메이트 함유 스트림을 회수하기 위한 것이고, 1개는 멜라민 플랜트에서 나온 카르바메이트 함유 스트림을 회수하기 위한 것인) 2개의 회수 구역이 필요하지 않다. 투자적 측면에서도 유리하다.
바람직하게 우레아 플랜트로 보내지는 가스상 멜라민 플랜트에서 나온 카르바메이트 함유 스트림의 함수량은 40 중량% 미만, 특히 25 중량% 미만이다. 우레아 플랜트로 보내지는 카르바메이트 함유 스트림은 바람직하게 10 중량% 이상, 특히 바람직하게는 15 중량% 이상의 물을 함유하여 카르바메이트 함유 스트림 중에서 고형물의 형성을 방지한다.
본질적으로 암모니아와 이산화탄소로 구성된 고압 멜라민 공정에서 나온 가스 스트림을 우레아 스트리핑 플랜트의 우레아 회수 구역, 고압 합성 구역, 또는 우레아 회수 구역과 고압 합성 구역으로 공급할 수 있으며, 예를 들어 우레아 반응기, 스트리퍼, 카르바메이트 응축기 또는 이들 사이의 라인으로 공급할 수 있다. 바람직하게는, 멜라민 공정에서 나온 가스 스트림을 우레아 스트리핑 플랜트의 고압 합성 구역으로 공급한다. 보다 바람직하게는, 멜라민 공정에서 나온 가스 스트림을 카르바메이트 응축기로 공급하거나 또는 카르바메이트 응축기로 연결되는 라인에 공급한다.
또한, 가스 스트림을 반응기와 스트리퍼 사이에 설치된 예비-스트리퍼(pre-stripper), 또는 스트리퍼와 카르바메이트 응축기 사이에 설치된 플래시 용기(flash vessel)로 공급한다. 상기 예비-스트리퍼는 단열적으로 작동된다.
고압 멜라민 플랜트에서 나온 가스 스트림을 이용할 경우의 이점은 암모니아와 이산화탄소로 구성된 거의 물이 없는 가스 스트림이 우레아 스트리핑 플랜트를 위해 수득될 수 있으며, 이는 물이 거의 없다는 특성을 갖고 있기 때문에, 가스상 멜라민 플랜트에서 나온 물이 풍부한 카르바메이트 스트림과 함께 공급되는 우레아 플랜트와 비교할 경우, 우레아 플랜트의 효율성을 개선시킨다는 점이다. 또한 본 발명에 따른 멜라민 플랜트에서 나온 가스 스트림의 경우, 이미 가스 스트림에 물이 거의 없으며 충분한 고압을 갖기 때문에, 물 제거 단계를 거치지 않아도 된다. 또한, 고압 멜라민 플랜트에서 나온 가스 스트림의 응축으로 인해 방출되는 여분의 열을 추가의 스팀 제조에 사용할 수 있다.
본질적으로 암모니아와 이산화탄소로 구성된 고압 멜라민 플랜트에서 나오는 가스 스트림의 압력은 5 ㎫ 내지 50 ㎫, 바람직하게는 8 ㎫ 내지 30 ㎫이다. 특히 고압 멜라민 플랜트에서 나온 가스 스트림의 압력은 우레아 반응기의 압력에 비해 0 ㎫ 내지 10 ㎫, 특히 0 ㎫ 내지 2 ㎫ 더 높다. 멜라민 플랜트에서 나온 가스 스트림을 우레아 플랜트로 전달하기 전에 먼저 상기 스트림의 압력을 더 낮게 하거나 또는 높여야 한다. 상기 가스 스트림의 온도는 135 ℃ 내지 275 ℃, 바람직하게는 160 ℃ 내지 235 ℃이다.
또 다른 실시양태에서는, 고압 멜라민 플랜트에서 나온 가스 스트림은, 이를 우레아 플랜트로 재순환시키기 전에, 먼저 다른 카르바메이트 함유 스트림 중에서의 응축, 흡수, 또는 응축과 흡수에 의해서 카르바메이트 함유 스트림으로 전환된다. 우레아 플랜트로 재순환되는 고압 멜라민 플랜트에서 나온 카르바메이트 함유 스트림의 함수량은 25 중량% 미만, 특히 10 중량% 미만이다.
응축은 멜라민 반응기 내의 압력과 실질적으로 동일한 압력에서 작동되는 응축기에서 실행될 수 있다. 바람직하게는, 응축기는 열 교환기로서 고안된다. 상기 경우, 냉각제가 자켓 면에 공급되며, 이산화탄소와 암모니아로 구성된 가스 스트림이 튜브 다발을 통해서 공급된다. 상기 응축기내의 응축 온도가 100 ℃ 내지 230 ℃이기 때문에, 냉각제로서 증발 보일러 공급수(vaporizing boiler feed water)를 사용할 수 있으며, 이는 상기 응축 열을 저압 스팀(0.3 ㎫ 내지 1.0 ㎫)의 생성에 적합하게 사용할 수 있다는 추가의 이점을 갖는다. 상기 저압 스팀에 대해 플랜트 주위에 사용할 적당한 것이 없다면, 물론 냉각수를 냉각제로 사용할 수도 있다.
응축이 고압에서 수행되므로, 바람직하지 않은 고형물이 형성될 위험 없이 가스상 멜라민 공정에서 나온 카르바메이트 함유 스트림에 비해 함수량이 더 낮도록 더욱 높은 온도에 도달할 수 있다.
카르바메이트 스트림 중의 NH3/CO2 몰비는 바람직하게는 2 이상 내지 6 미만, 특히 4 미만이 바람직하다.
하나의 실시양태에서는, 우레아 플랜트에서 나온 실질적으로 모든 우레아를 멜라민 플랜트로 공급한다. 상기는 통상적인 우레아 손실(폐수 중에, 대기로, 또는 필터/흡착제와 같은 정제 요소로의 손실)과는 별개로, 멜라민 플랜트를 제외하고 우레아 플랜트를 떠나는 별개의 우레아 생성물 스트림이 없다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 특정한 실시양태에서는, 거의 모든 잔류 가스를 멜라민 플랜트에서 우레아 플랜트로 보낼 수 있다. 상기는 통상의 잔류 가스 손실과는 별개로 우레아 플랜트를 제외하고 멜라민 플랜트를 떠나는 별개의 잔류 가스 스트림이 없다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 잔류 가스를 액상 카르바메이트 스트림으로서 우레아 플랜트로 보내면, 하나의 실시양태에서는, 카르바메이트 스트림의 온도를 우레아 반응기내의 전환을 촉진시키기 위해서 20 ℃ 초과, 바람직하게는 40 ℃ 초과로 증가시킬 수 있다. 상기 가열기는 우레아 플랜트 또는 멜라민 플랜트내에 위치할 수 있다. 카르바메이트 스트림을 그대로 가열하거나, 또는 우레아 플랜트에서 나온 또 다른 카르바메이트 스트림과 혼합한 후에 가열할 수 있다. 액상 카르바메이트 스트림의 가열 후 온도는 250 ℃ 미만, 바람직하게는 220 ℃ 미만이다.
본 발명은 또한 압축 구역, 고압 합성 구역, 우레아 회수 구역 및 선택적으로 과립화 구역을 포함하며, 상기 고압 합성 구역과 우레아 회수 구역이 압축 구역, 선택적 과립화 구역, 또는 압축 구역과 선택적 과립화 구역보다 더 큰 용량을 갖는 우레아 플랜트에 관한 것이다. 바람직하게는, 멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스를 우레아 플랜트의 고압 합성 구역 또는 우레아 회수 구역에 공급한다. 우레아 플랜트의 고압 합성 구역과 우레아 회수 구역의 용량은 압축 구역, 선택적 과립화 구역, 또는 압축 구역과 선택적 과립화 구역보다 5 중량% 내지 50 중량% 더 크다.
본 발명은 상기 실시양태에 제한되지 않으며, 도 1 내지 도 4를 기본으로 이후에 설명될 것이다.
도 1은 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)가 합성 압력이 되게 하는 압축 구역(COM)으로 구성된, 선행 문헌에 따른 우레아 플랜트를 나타낸다. CO2와 NH3는 COM으로부터 고압 합성 구역(HP)으로 이동되며, 상기 고압 합성 구역에서 우레아가 형성되고, 이후에 형성된 우레아가 우레아 회수 구역(UOP)에서 회수된다. 이후에 형성된 우레아 용융물(UM)은 과립화 구역(GRAN)으로 공급된다.
도 2는 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)가 합성 압력이 되게 하는 압축 구역(COM)으로 구성된, 본 발명에 따른 우레아 플랜트를 나타낸다. CO2와 NH3는 COM으로부터 고압 합성 구역(HP)으로 이동되며, 상기 고압 합성 구역에서 우레아가 형성되고, 이후에 형성된 우레아는 우레아 회수 구역(UOP)에서 회수된다. 이후에 형성된 우레아 용융물 중 일부(UM1)를 과립화 구역(GRAN)으로 공급하며, 나머지(UM2)를 고압 멜라민 플랜트(MELAF)으로 공급한다. MELAF에서 나온 잔류 가스(RG)를 HP내의 카르바메이트 응축기로 공급한다.
UM1 및 UM2를 합한 양은 도 1에서 기재된 선행 문헌에 따른 우레아 플랜트내에서 생성되는 UM의 양 보다 더 많다.
도 3은 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)가 합성 압력이 되게 하는 압축 구역(COM)으로 구성된 선행 문헌에 따른 우레아 플랜트를 나타낸다. CO2와 NH3는 COM으로부터 고압 합성 구역(HP)으로 이동되며, 상기 고압 합성 구역에서 우레아가 형성되고, 이후에 형성된 우레아는 우레아 회수 구역(UOP)에서 회수된다. 이후에 형성된 우레아 용융물(UM)을 과립화 구역(GRAN)으로 공급하 저압 카르바메이트 스트림(LPC)을 UOP에서 HP내의 카르바메이트 응축기로 재순환시킨다. 상기 LPC는 30 중량%의 물을 함유한다.
도 4는 이산화탄소(CO2) 및 암모니아(NH3)가 합성 압력이 되게 하는 압축 구역(COM)으로 구성된 본 발명에 따른 우레아 플랜트를 나타낸다. CO2와 NH3는 COM으로부터 고압 합성 구역(HP)으로 이동되며, 상기 고압 합성 구역에서 우레아가 형성되고, 이후에 형성된 우레아는 우레아 회수 구역(UOP)에서 회수된다. 이후에 형성된 우레아 용융물 중 일부(UM1)를 과립화 구역(GRAN)으로 공급하며, 나머지(UM2)를 가스상 멜라민 플랜트(MELAF)로 공급한다. MELAF에서 나온 잔류 가스(RG)를 카르바메이트 회수 구역(CAR)으로 공급하며, CAR에서 잔류 가스를 UOP에서 나온 저압 카르바메이트 스트림(LPC)과 함께 응축시킨다. 상기 LPC는 30 중량%의 물을 함유한다. 카르바메이트 스트림(C)을 농축하며, 20 중량%의 함수량으로 HP내의 카르바메이트 응축기로 재순환시킨다.
UM1 및 UM2를 합한 양은 도 3에 기재된 선행 문헌에 따른 우레아 플랜트내에서 생성되는 UM의 양 보다 더 많다.

Claims (18)

  1. 압축 구역, 고압 합성 구역, 및 우레아 용융물이 형성되는 우레아 회수 구역을 포함하는 우레아 플랜트의 용량을 증가시키는 방법으로서,
    우레아 플랜트의 용량이 멜라민 플랜트의 추가 설치에 의해 증가되고, 우레아 플랜트의 우레아 회수 구역에서 나온 우레아 용융물의 전부 또는 일부를 멜라민 플랜트로 공급하며, 멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스의 전부 또는 일부를 우레아 플랜트의 고압 합성 구역, 우레아 회수 구역, 또는 고압 합성 구역과 우레아 회수 구역으로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    우레아 플랜트가 우레아 스트리핑 플랜트인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    멜라민 플랜트가 가스상 멜라민 플랜트인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스를 카르바메이트 함유 스트림으로서 우레아 플랜트로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    고압 합성 구역이 카르바메이트 응축기를 포함하고, 잔류 가스 또는 카르바메이트 함유 스트림을 카르바메이트 응축기로 공급하거나 또는 카르바메이트 응축기로 연결되는 라인으로 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    멜라민 플랜트에서 나온 카르바메이트 함유 스트림 및 우레아 플랜트에서 나온 카르바메이트 함유 스트림을 우레아 플랜트로 재순환시키 전에 함께 회수하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    우레아 플랜트로 재순환되는 카르바메이트 함유 스트림이 10 중량% 내지 40 중량%의 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    우레아 플랜트로 재순환되는 카르바메이트 함유 스트림이 15 중량% 내지 25 중량%의 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    멜라민 플랜트가 고압 멜라민 플랜트인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    고압 합성 구역이 카르바메이트 응축기를 포함하고, 잔류 가스를 카르바메이트 응축기로 공급하거나 또는 카르바메이트 응축기로 연결되는 라인으로 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스를 카르바메이트 함유 스트림으로서 우레아 플랜트로 재순환시키고, 상기 카르바메이트 함유 스트림의 함수량(含水量)이 25 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스의 CO2의 중량 분율이 우레아 플랜트에 공급되는 CO2의 총량을 기준으로 5 % 초과인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    멜라민 플랜트에서 나온 잔류 가스의 CO2 및 NH3의 중량 분율이 우레아 플랜트에 공급되는 CO2 및 NH3의 총량을 기준으로 5 % 초과인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    카르바메이트 함유 스트림의 온도를 우레아 플랜트의 고압 합성 구역에 공급하기 전에 20 ℃ 초과 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    재순환될 잔류 가스의 전부 또는 일부를 우레아 플랜트로 재순환시키기 전에 이산화탄소가 풍부한 스트림과 암모니아가 풍부한 스트림으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서,
    우레아 플랜트가 과립화 구역을 추가로 포함하는 방법.
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