KR810000114B1 - 암모니아와 요소의 유동적 통합 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

암모니아와 요소의 유동적 통합 제조방법

본 발명의 공정도.

본 발명은 융통성있는 통합된 암모니아와 요소의 제조방법에 관한 것이다.

통합된 방법은 암모니아와 요소의 제조에 공지되었으며 이중에서도 특히 이태리특허 명세서 907,469호가 있다.

상기 명세서를 참조하면 통합된 암모니아-요소의 제조방법은 반응기로부터 나온 암모니아를 물에 흡수시킴에 의하여 얻는 것과 같은 암모니아의 수용액을 이용하여 암모니아 합성 기체내에 포함된 이산화탄소와 함께 암모니움 카르바메이트를 형성시킴에 의하여 실시한다.

상기에서 형성된 카르바메이트는 다음에 요소의 합성을 하기위하여 반응기에 주입하면 카르바메이트와 요소의 수용액이 반응기로부터 토출되는데 이때 카르바메이트는 암모니아 분리기내에서 이들의 성분들로 분해되고 카르바메이트 분해생성물은 암모니아 기체와 함께 기체 상태로서 요소의 합성 반응기에 재회전된다.

상술한 바와같은 방법과 일반적인 모든 통합방법은 생성된 암모니아 전부가 요소의 합성에 사용되는 결점을 갖는다.

또한 요소의 제조에 필요한 것보다 많은 암모니아가 소요되며 보다 작은 요소가 생산되는 것이 확실하다. 사용된 바와같은 통합방법은 융통성이 없으므로 암모니아 또는 요소의 생산량을 변화시키는 것은 불가능하다.

본 발명의 목적은 요소와 암모니아의 제조를 위한 융통성있는 통합적 방법을 제공하는 것이며 이것에 의하여 상술한 종래의 통합된 방법의 결점들을 광범위에 걸쳐 해결한 것이다.

본 발명의 방법은 주로 CO₂, H₂및 N₂로 구성된 개질탄화수소류에서 수득한 바와같은 기체류를 보충탈탄산화 대역에 주입하여 여기에서 CO₂는 요소를 생산하는데 요하는 양만큼 회수되며 탈탄산화후 탈탄산화되지 않은 부분과 함께 통합요소-암모니아 프랜트의 일부인 CO₂흡수기에 도입시키고 여기에서 CO₂는 합성반응기로부터 나온 암모니아를 흡수시킴에 의하여 얻은 암모니아 수용액에 의하여 물내에 흡수되는 것으로 구성되었다.

CO₂흡수장치에서 암모니움 카르바메이트가 형성되며 형성된 카르바메이트를 요소-합성반응기에 주입하여 종래의 방법으로 처리후 요소용액을 수득한다. 요소의 원하는 제조를 위하여 CO₂의 흡수에 요하는 것보다 많은 양을 물에 흡수시킴에 의하여 얻은 암모니아 용액을 정류탑에 보내서 액체암모니아를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면 요소와 동시에 액체 암모니아를 얻을수 있는 한편 제조할 암모니아와 요소의 양을 광범위하게 변화시킬 수 있다.

상술한 바와같이 장치의 통상 기동중 장치의 한계내에서 액체 암모니아와 요소를 동시에 생산할 수 있다.

이러한 경우 보충적 탈탄산화장치는 종래의 암모니아 제조에 장치된 것보다 온화한 조건하에서 작동하므로 CO₂를 대단히 낮은 잔유 함량으로 감소시킬 필요가 없고 열소모가 감소된다.

요소생산을 중단한 경우 액체 암모니아의 제조는 통상 생산치를 유지하는 반면 기체와 암모니아의 제조를 감소시킨다. 보충적 CO₂-흡수장치와 암모니아화된 수용액의 정류장치는 완전 가동되면 특히 기체는 백만당 1,000부의 잔유 CO₂가 될때까지 탈탄산화된다.

액체 암모니아를 생산하지 않고 100% 요소만을 생산하고자 한다면 보충적 탈탄산화 장치의 정류장치는 전체가 가동되는 한편 요소장치도 전체가 가동된다. 그러나 기체-제조장치와 암모니아 합성장치는 부분적인 가동만을 한다.

상이한 조작조건하에 합성압측기의 작동에 대한 분석은 정상적으로서 특별한 문제가 없으며 기계는 축소된 조작조건하에서 일지라도 허용 효율내에서 작동한다는 것을 나타낸다.

상술한 연합순환은 상당한 정도의 융통성을 제공한다는 것이 확실하다.

본 발명의 융통성있는 통합된 방법을 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하고자 한다.

천연기체를 (1)을 통하여 유황-제거대역(2)에 주입하고 : 냉각후 (3)을 통하여 [기체를 증기(5)와 함께 개질단계(4)에 보낸다음 (7)을 통하여 주입된 공기와 함께 (6)을 통하여 최종 개질단계에 장입한다. (8)에서 나온 개질깨스는 (9)에서 냉각한후 CO를 전환시키기 위하여 (10)을 통하여 장치(11)에 보낸다.

주로 CO₂, N₂및 H₂를 구성된 장치(11)에서 나온 가스는 (12)에서 가열한후 송유선(13)을 통하여 CO₂-흡수장치에 보내는데 CO₂-흡수장치는 흡수장치(14)의 흡수에 사용될 용매를 회수하기 위한 증류장치(15)를 포함한다.

CO₂를 다소 빼앗긴 가스는 도관(16)을 통하여 보내서 도관(17)의 기체와 혼합시킨 다음 도관(19)와 압축기(20)을 통하여 CO₂-흡수장치에 송환된다.

CO₂-흡수장치(18)(카르바메이트 반응기)내에서 이산화탄소는 (21)을 통하여 주입된 암모니아 수용액내의 암모니아와 거의 완전히 반응하여 암모니움 카르바메이트를 형성한 다음 도관(22)을 통하여 배출되어 요소-합성반응기 23에 주입된다.

흡수장치 18내의 미반응 CO₂분율은 암모니아 합성을 위한 가스와 함께 배관(24)를 통하여 흡수장치의 상단으로부터 배출시켜 흡수장치(25)내에 있는 암모니아와 함께 탄산암모니움이 많은 용액에 흡수시켜 암모니움 카르바메이트 용액을 생성시킨후 (26)을 통하여 흡수장치(18)의 저부에 도입시킨다.

배관(27)을 퉁하여 장치(25)로부터 나온 CO₂를 빼앗긴 암모니아 합성을 위한 가스는 메탄화장치(28)에 주입하여 여기에서 CO를 메탄으로 전환시킨다.

메탄화장치(28)로부터 나온 가스는 암모니아 흡수기(29)에 의하여 흡수되지 않았고 주로 N₂와 H₂로 구성된 배관(30)으로부터 나온 기체와 혼합시킨 다음 (31)을 통하여 탈수화장치에 송환하여 그곳에서 압력하에 (32)을 통하여 암모니아-합성반응기(33)에 장입된다.

암모니아 흡수장치(29)로부터 농축된 암모니아 용액을 회수하여 부분적으로 (21)을 통하여 CO₂흡수장치에 주입하고 남은 부분은 정류 컬럼(35)에 보내어 그곳으로부터 액체 암모니아를 얻는다. 요소-합성반응기(23)내에서 암모니움 카르바메이트의 용액을 저압하에서 요소정제장치로부터 온 암모니아(34)와 혼합시킨다.

요소용액의 저압정제 단계로부터 온 암모니아(36)의 일부는 암모니아 합성기체의 탄수에 사용된다. 요소용액은 또한 (37)을 통하여 배출될때까지 처리된다.

본 발명의 방법으로 처리할때 CO₂를 카르바메이트 반응기에 보내는 경우와 비교할때 카르바메이트 반응기에 주입되는 주입류내 CO₂의 분압의 감소는 카르바메이트로 전환시키는데 영향을 미치지 않는다는 놀라운 사실을 발견하였는데 이것은 전환율을 증가시키기 위하여 CO₂압력을 증가시켜야 하는 종래의 방법과는 반대이다.

본 실시예는 어떤 제한없이 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위하여 주어진 것이다.

[실시예]

100% 메탄인 27,000㎥/시간의 천연가스를 종래의 방법(제1차 개질, 제2차 개질, 고온 및 저온에서 CO 전환)에 의하여 하기성분(건조한 물질로서)를 가진 전환된 혼합기체로 전환시킨다.

상기 가스로부터 74,500㎥/hr를 회수하여 도면에 있는 보충적 탈탄산화장치 14에 보내서 9,850㎥의 CO₂가 제거된다.

하기의 부분적으로 탈탄화된 가스를 수득하여 16을 통하여 배출시킨다.

이 기체를 전환된 기체 17의 주류와 합치면 합성기체의 하기 원료혼합물이 된다.

이 기체를 200㎏/㎠으로 압축하여 먼저 CO₂를 흡수시키기 위하여 흡수기 18 및 25에 보낸다음 메탄화장치(28)에 송환한다.

하기조성(건조할때를 기준하여)을 갖인 118,000㎥/hr의 메탄화된 기체를 얻는다.

이 기체를 암모니아 분리단계로부터 온 순환기체(30)과 합쳐서 전체를 (36)에서 액체 암모니아의 주입 및 세척에 의하여 건조시킨다.

특히 7.750㎏/hr의 액체 NH₃를 주입하며 이것의 93%가 증발된다.

최종적으로 하기 명세서를 갖인 건조한 기체(32)를 수득한다.

상기 기체를 NH₃합성반응기 33에 주입한다. 하기조성을 갖는 반응된 기체는 NH₃흡수기에 보내져서 그곳에서 1용량%의 잔유함량을 얻을때까지 NH₃가 분리된다.

중량을 기준으로 하여 하기 조성을 갖인 61,000㎏/hr의 암모니아 용액이 생산된다.

이 용액중 20,900㎏/hr가 회수되어 보충적 정류장치 35에 보내져서 그곳에서 일산(日産) 400메트리크톤의 NH3에 해당하는 16,700㎏/hr의 액체 71.9% NH₃을 수득한다.

남은부분 21은 상술한 CO₂흡수기 18에 송환되여 그것에서 하기 조성을 갖인 71,300㎏/hr의 카르바메이트 용액이 생성된다.

존재하는 NH₃는 카르바메이트의 형태로 CO₂에 결합된 것에 비하여 32% 초과하며 이러한 초과량에 따라 카르바메이트의 증기압은 상당히 감소된다.

이 용액을 1972년 2일 15일에 출원된 이태리특허 명세서 907,469에 기술된 통합방법에 따라 작용하는 요소반응기에 주입하면 일산(日産) 1,000메트리크톤에 해당하는 41,670㎏/hr의 요소가 반응기에 생성된다.

Claims (1)

1. CO₂, H₂및 N₂로 구성된 기체류(氣體流)를 주입하여 CO₂, H₂및 N₂는 암모니움 카르바메이트 반응기에 보내고 H₂와 N₂는 암모니아 합성반응기에 보내서 농축된 암모니움 수용액을 제조하고 암모니아 합성반응기로부터의 암모니아를 암모니아 홉수기에 주입하여 암모니아 흡수기로부터의 농축된 암모니아 수용액의 일부는 암모니움 카르바메이트 반응기에 주입하여 암모니아 카르바메이트를 제조하고 남어진 액체 암모니아는 암모니아 흡수기로부터 회수하여 카르바메이트 반응기로부터의 암모니움 카르바메이트는 요소반응기에 주입되어 요소를 제조한 다음 요소반응기로부터 요소를 회수하는 단계로 구성된 암모니아와 요소와 융통성있는 통합 제조방법에서 시스템에 주입되는 기체류의 일부를 탈탄산화대역으로 전환시킴에 의하여 시스템으로부터 회수되는 암모니아의 시스템으로부터 회수되는 요소의 비를 조절하고 탈탄산화대역으로부터 예정된 양의 CO₂를 제거하고 주입류(主入流)와 탈탄산화된 부분을 주입류의 탈탄산화되지 않는 부분과 합쳐서 합친 기체류를 암모니움 카르바메이트 반응기에 공급함을 특징으로 하는 융통성있는 통합된 암모니아와 요소의 제조방법.

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