JPH0528218B2 - - Google Patents

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JPH0528218B2
JPH0528218B2 JP59129686A JP12968684A JPH0528218B2 JP H0528218 B2 JPH0528218 B2 JP H0528218B2 JP 59129686 A JP59129686 A JP 59129686A JP 12968684 A JP12968684 A JP 12968684A JP H0528218 B2 JPH0528218 B2 JP H0528218B2
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JP
Japan
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urea
ammonia
carbon dioxide
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urea synthesis
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Hidetsugu Fujii
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Toyo Engineering Corp
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    • YGENERAL 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
    • 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)

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、生成することはく
知られている。
2NH3+CO2NH2CONH4 (1) NH2CONH4NH2CONH2+H2O (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。
従つて、尿素(NH2CONH2)へ転化し得ず、
残留するアンモニウムカーバメート(NH2
CONH4)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つ
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、尿素への未転化の
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ツピング域、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ツピングを受け、次いで、
液体流出流から駆出されたガス状混合物は、スト
リツ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ツピングが行な
われる。
更に、アンモニアと二酸化炭素が、使用される
二段階ストリツピング方法もある。
尿素合成域からの液体流出流が、ストリツピン
グされるに先立ち、ストリツ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、ストリツ
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、ストリツピン
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、ストリツ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
熱エネルギーガ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、17〜25Kg/cm2G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
回収する方法として、この熱エネルギーにより水
蒸気が発生させられているが、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、 3〜7Kg/cm2Gの範囲内のものである。
即ち、この過程において貴重な17〜25Kg/cm2
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140〜250Kg/cm2Gの範囲内とさる尿素合成域内
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
い内圧のストリツピング域内にて、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。
このストリツピング域内にて、尿素へ未転化の
アンモニウムカーバメン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
ストリツ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。
ストリツピング域は、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、上部と下部の二室に分割され、上部加熱室に
高圧水蒸気が、下部加熱室にストリツピング域で
生成したガス状混合物が導入される。
[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により薄膜液流下
式熱交換器を以て構成されるストリツパー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。
ストリツパー1には、その底部から、管2によ
り二酸化炭素が供給され、 この二酸化炭素は、ストリツパー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
つて、ストリツパー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、ストリツピ
ング作用を行う。
ストリツパー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の二室に分割
されている。上記加熱室4には管6により17〜25
Kg/cm2G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。
ストリツパー1から管8により、排出されるガ
ス状混合物は、管9によりストリツピング域と同
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によりストリツパー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。
ストリツパー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、ストリツパー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、ストリツパー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、断熱状態下において
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14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、ストリツパー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、その一部がストリツパー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、このアンモニアと二酸化炭素が使用
される二段階ストリツピング方法に、この発明の
方法が適用されている場合を示している。
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ツパー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
状となつて流下する。
ストリツパー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
トリツパー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つ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
リツピング作用を行う。
ストリツパー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。
ストリツパー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
ツパー1に供給される。
第3図のストリツパー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、ストリツパー19から供給され
ることである。
ストリツパー19から排出されるガス状混合物
は、管20により、ストリツ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] この発明の方法にれば多くの利益が与えられ
る。
ストリツピング域の所要の全熱エネルギーの半
量をストリツ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。
ストリツ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、伝熱管の流入端接近
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、ストリツ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
製造にとつて、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つ
て、尿素にとつて、甚だ好ましくない不純物であ
るビウレツ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
くなつ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、高校率を
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] 日産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140Kg/cm2G、流量310t/dayの液状生成
物がストリツパー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
17.6である。
ストリツパー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、ストリツパー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。
ストリツパー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/
day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。
ストリツパー1の底部から管13により温度
165℃圧力140Kg/cm2G、流量180t/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7.0、二酸化炭素9.2、水26.8
である。
日産100t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170Kg/cm2G、流量311t/dayの液状生成
物がストリツパー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。
ストリツパー1へ、管2を経由して、温度
140℃、圧力170Kg/cm2G、流量74t/dayのガ
ス状二酸化炭素が供給される。
管6により、ストリツパー1の上部加熱室4
に31t/dayの19Kg/cm2Gの高圧水蒸気が供給
される。
管10により温度192℃、圧力170Kg/cm2G、
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により温度185℃、圧力170Kg/cm2G、
流量80t/dayの凝縮液体が排出され、尿素合
成域へ返還される。
ストリツパー1の頂部から管8により、 温度192℃、圧力170Kg/cm2G、流量104t/
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
モニウア56.8、二酸化炭素37.6、水5.6である。
ストリツパー1の底部から管13により温度
175℃圧力170Kg/cm2G、流量201t/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例の概要図である。 記号リスト、0……管(合成域流出物)、1…
…ストリツパー、2……管(CO2)、3……区画
管板、4……上部加熱室、5……下部加熱室、6
……管(水蒸気)、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)、13……管(尿素水
溶液)、14……気液接触部、15……管
(NH3)、16……管(水蒸気)、17……管(凝
縮水)、18……管(駆出域流出物)、19……ス
トリツパー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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
    に等しいストリツピング域内に加熱されつつ二酸
    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、 前記のストリツピング域内にて、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、前記ストリツ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 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 尿素合成域内圧力が140〜250Kg/cm2G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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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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