JPH08325221A

JPH08325221A - 尿素製造方法

Info

Publication number: JPH08325221A
Application number: JP7136498A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yokoi; 正横井
Original assignee: Toyo Engineering Corp
Current assignee: Toyo Engineering Corp
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【構成】尿素合成域からの尿素合成液を二酸化炭素ス
トリッピングに付して含有されるアンモニアおよび未反
応アンモニウムカーバメートをアンモニア、二酸化炭素
および水の混合ガスとして分離し、得られた高圧の尿素
水溶液をターボエキスパンダーを通して減圧膨張させて
動力を回収し、その動力によって遠心圧縮機を駆動し、
その遠心圧縮機によって上記混合ガスを昇圧し、昇圧さ
れた混合ガスを凝縮して上記尿素合成域に循環すること
からなる尿素製造法。【効果】混合ガスの昇圧を回収動力によって行うこと
により動力を大きく節減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアンモニアと二酸化炭素
とからの改良された循環式尿素合成法に関し、特に尿素
合成液から分離されたガス状未反応アンモニアおよび二
酸化炭素を凝縮工程を経て尿素合成域へ循環するための
改良された方法を含む尿素製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アンモニアと二酸化炭素からの尿素合成
は、尿素合成に適した圧力、例えば、ゲージ圧１４０〜
２５０ｋｇ／ｃｍ² 、および温度、例えば、１７０〜２
１０℃においてアンモニア過剰において実施される。こ
のような尿素合成域からの尿素合成液は尿素および水の
他に、過剰に供給されたアンモニアおよび未反応のアン
モニウムカーバメートを含有するので、これらの未反応
物を如何に回収して尿素合成に再利用するかの方法の優
劣が尿素製造法全体の優劣を決めるものである。未反応
物の回収方法として現在広く用いられている方法は尿素
合成域からの尿素合成液を尿素合成圧力とほぼ等しい
か、または若干低い圧力において二酸化炭素によるスト
リッピングに付して未反応物をアンモニア、二酸化炭素
および水の混合ガスとして分離し、この混合ガスを水、
アンモニア水溶液またはアンモニウムカーバメート水溶
液などと接触させて凝縮させ、得られた凝縮液または気
液混合物を尿素合成域に再循環する方法が広く用いられ
ている。

【０００３】この方法を図４を参照して具体的に説明す
る。ライン１０９からの尿素合成圧に昇圧された液体ア
ンモニア、ならびにライン１１４からの凝縮器１０３で
生成したアンモニア、二酸化炭素および水からなる凝縮
液または気液混合物が尿素合成管１０１に導入され、公
知の条件下に尿素合成に付される。

【０００４】尿素合成管からライン１１０を経て尿素、
水、アンモニアおよびアンモニウムカーバメートを含む
尿素合成液が取り出され、ストリッパー１０２の頂部に
導入され、加熱されながら流下し、その間にライン１１
１を経て導入され、圧縮器１０５により圧縮されてスト
リッパー１０２に底部から導入される二酸化炭素と接触
し、アンモニアおよびアンモニウムカーバメートの大部
分が尿素合成液からアンモニア、二酸化炭素および水の
混合ガスとして分離される。尿素、水ならびに残留アン
モニアおよびアンモニウムカーバメートを含む尿素水溶
液はストリッパー底部から取り出され、高圧であるがエ
ネルギー回収をすることなく減圧弁１０６を経て減圧さ
れ、低圧における処理工程に送られ、残留アンモニアお
よびアンモニウムカーバメートが尿素水溶液からアンモ
ニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスとして分離
され、水、希アンモニア水、尿素水溶液などの吸収媒体
に吸収されて低圧吸収液として回収され、一方尿素水溶
液から公知の方法で尿素が得られる。

【０００５】ストリッパー１０２の頂部から取り出され
る混合ガスはライン１１２を経てカーバメート凝縮器１
０３に導入される。一方、ライン１０９からの液体アン
モニアおよびライン１１１からの二酸化炭素中に含有さ
れる不活性ガスは尿素合成管１０１の頂部において尿素
合成液から分離され、ライン１１５を経て吸収塔１０７
に送られ、ライン１１６から導入される前記低圧吸収液
と尿素合成圧にほぼ等しい圧力において接触し、不活性
ガスに伴われるアンモニアおよび二酸化炭素が吸収され
高圧吸収液が得られる。この高圧吸収液はライン１１３
を経てカーバメート凝縮器１０３の頂部に導入され、冷
却下に（スチーム発生により冷却するのが通常である）
ライン１１２からの混合ガスと接触し、その混合ガスの
少なくとも一部が凝縮吸収されアンモニア、二酸化炭素
および水の凝縮液または気液混合物が生成される。アン
モニアおよび二酸化炭素を分離された不活性ガスは減圧
弁１０８により減圧されて排出される。

【０００６】この凝縮液または気液混合物を尿素合成管
に導入するためには、この凝縮液または気液混合物の圧
力は尿素合成管の圧力に等しいか、またはそれより高く
なければならず、そのためにはストリッパー１０２の圧
力はカーバメート凝縮器１０３よりも高くなければなら
ない。そうすると尿素合成管の圧力はストリッパー１０
２の圧力よりも低くなり、尿素合成液を尿素合成管から
ストリッパーに送ることができなくなる。この問題を解
決するために、従来、次の方法が採用されている。

【０００７】１．尿素合成管およびカーバメート凝縮器
を、地上におかれたストリッパーよりも数十メートル高
い位置に設置し、重力により尿素合成管から、合成管よ
り高い圧力のストリッパーに尿素合成液を流下させる。

【０００８】２．尿素合成液を圧力差で尿素合成管から
ストリッパーに移動し、ストリッパーからの混合ガスを
圧力差でカーバメート凝縮器に移送する。圧力が尿素合
成圧力よりも低くなったカーバメート凝縮器からの気液
混合物はエジェクターにより吸引し圧力が凝縮器より高
い尿素合成管に移動する。このエジェクターは高圧ポン
プにより尿素合成圧よりもかなり高い圧力に昇圧された
原料液体アンモニアにより駆動される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術には、
以下に解決すべき問題がある。

【００１０】上記１の方法では、重量の大きい尿素合成
管およびカーバメート凝縮器を地上２０〜４０メートル
の高い位置に、耐震性のある巨大な架台の上に据え付け
る必要があるが、高所に重量物を設置するため建設が大
掛かりとなり、建設後は保全作業の負担が大きい。

【００１１】また、上記２の方法ではエジェクターを駆
動させるために効率の低いポンプで液体アンモニアを尿
素合成圧よりもかなり高い圧力に昇圧しなければならな
いが、昇圧により生じた内部エネルギーの多くはエジェ
クターの圧力損失として失われる。

【００１２】さらに、ストリッパー２の底部の尿素水溶
液は、高圧ゆえに低圧処理系の圧力レベルとの間に大き
な機械的潜在エネルギーを保有しているが、従来、これ
を有効利用する用途がなく、減圧弁１０６によって単に
減圧膨張させるだけであった。

【００１３】したがって、本発明の目的は上記の問題点
を解決し、カーバメート凝縮器からの凝縮液または気液
混合物をストリッパーよりも高い圧力の尿素合成管に容
易に、効率よく移送し、同時にストリッパー底部の高圧
尿素水溶液の保有エネルギーを有効利用するための改良
された方法を包含する尿素製造方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による尿素製造方
法は、尿素合成域においてアンモニアと二酸化炭素とを
尿素合成条件下に反応させ、得られた尿素、水、アンモ
ニアおよび未反応アンモニウムカーバメートを含む尿素
合成液を分離域において、加熱下に二酸化炭素と接触さ
せて該アンモニアおよび該未反応アンモニウムカーバメ
ートをアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとし
て分離して尿素水溶液を得、該混合ガスをカバーメート
凝縮域において吸収媒体と冷却下に接触させて該混合ガ
スの少なくとも一部を凝縮吸収させてアンモニア、二酸
化炭素および水の凝縮液または気液混合物を生成させ、
該凝縮液または気液混合物を該尿素合成域に循環し、一
方該分離域において得られた尿素水溶液から尿素を得る
に当たり、該分離域からの高圧の尿素水溶液をターボエ
キスパンダーを通して減圧膨張させて動力を回収し、そ
の動力によって遠心圧縮機を駆動して該分離域からの混
合ガスを、該凝縮液または該気液混合物を該尿素合成域
に導入するのに充分な高い圧力まで昇圧し、昇圧された
混合ガスを該カーバメート凝縮域に導入することを特徴
とするものである。

【００１５】本発明の尿素製造方法はさらに上記ターボ
エキスパンダーの羽根車と前記遠心圧縮機の羽根車が一
つのケーシング中にありケーシングが外部に貫通する部
分を持たない一つの回転軸上に搭載された構造を有する
エキスパンダー圧縮機を用いて上記混合ガスを昇圧する
方法をも包含する。

【００１６】さらに、上記エキスパンダー圧縮機の回転
軸がエキスパンダーに流入する尿素水溶液によって潤滑
される軸受によって支持されている構造を有してもよ
い。

【００１７】さらに、上記エキスパンダー圧縮機の回転
軸が、ケーシング内部で能動形磁気軸受によって支持さ
れている構造のものでもよい。この場合磁気軸受が停電
などで機能を停止したときに安全に停止できるように、
エキスパンダーに流入する液と同じ液によって潤滑され
る軸受を補助軸受として装備してもよい。

【００１８】さらに、各羽根車の軸方向推力を根本的に
相殺するために、エキスパンダー羽根車を回転軸の両端
に左右対称の向きで一枚づつ有し、回転軸の中央部分に
両吸込型の圧縮機羽根車を搭載した構造を有していても
よい。

【００１９】本発明において遠心圧縮機により昇圧され
るべき混合ガスは高温高圧であって腐食性および毒性の
高いガスであるから、軸受部分をケーシング内に設置し
てケーシング外に回転軸を露出しないようにし、また高
圧の尿素水溶液を減圧膨張させる際の回収動力によって
遠心圧縮機を駆動するような構造のエキスパンダー圧縮
機を使用することにより、安全に、経済的に、かつ容易
に混合ガスの昇圧が可能となる。

【００２０】以下に本発明を添付図面を参照して具体的
に説明する。

【００２１】本発明方法を示すフローシートである図１
を参照して、ライン９から尿素合成圧に昇圧された液体
アンモニアが、またライン１４からアンモニア、二酸化
炭素および水の凝縮液または気液混合物が尿素合成管１
に導入され、好ましくは１７０〜２１０℃の温度、特に
好ましくは１８０〜２００℃の温度およびアンモニア／
二酸化炭素のモル比が好ましくは３．０〜５．０、特に
好ましくは３．０〜４．０および水／二酸化炭素のモル
比が好ましくは０．２〜１．５、特に好ましくは０．３
〜１．０において尿素合成が行われる。尿素合成温度が
１７０℃以下では反応速度が低下するので大容量の反応
器が必要となり、また２１０℃以上では尿素合成液の呈
する平衡圧が大きくなり、反応器の耐圧力を大きくする
必要が生じる。アンモニア／二酸化炭素のモル比が上記
範囲において生成尿素単位当たりの尿素合成液の量が最
小となる。またモル比が３．０より小さいと二酸化炭素
の尿素への転化率が低下し、未反応アンモニウムカーバ
メートをストリップするためのスチーム量が増加する。
モル比が５．０を超えると尿素合成液中のアンモニウム
含有量が大きくなりすぎて、このアンモニアをストリッ
プするためのスチームの消費量が増大する。水／二酸化
炭素のモル比を０．２より小さくすると回収された未反
応アンモニウムカーバメートの尿素合成液の循環が困難
となり、一方１．５を超えると二酸化炭素への転化率が
著しく低下する。尿素合成圧力は温度、アンモニア／二
酸化炭素のモル比その他の条件によって決まるが、原則
的には平衡に達した尿素合成平衡組成物の呈する圧力と
同じか、または若干高い圧力であって、本発明では、好
ましくはゲージ圧１３０〜２５０ｋｇ／ｃｍ² 、特に好
ましくは１４０〜２００ｋｇ／ｃｍ² である。

【００２２】尿素合成管１からの尿素合成液はライン１
０を経てストリッパー２の頂部に導入される。この移送
は尿素合成管１とストリッパー２との圧力差により行わ
れる。この圧力差は尿素合成管からストリッパーへ尿素
合成液が流れるのに充分な圧力差であればよい。ストリ
ッパーの圧力は例えば尿素合成管よりも２〜３ｋｇ．ｃ
ｍ² 低い圧力とすれば本発明の目的は達成できるが、さ
らにストリッパーでの未反応物の分解を促進するために
は、５〜２０ｋｇ／ｃｍ² 低い圧力であるのが好まし
い。

【００２３】ストリッパー２に導入された尿素合成液
は、加熱下に流下しながら、ライン１１から導入され、
圧縮機５によりストリッパー２の圧力に等しいか、また
は僅かに高い圧力に圧縮されストリッパー２の底部から
吹き込まれた二酸化炭素と接触し、含有するアンモニア
および二酸化炭素がアンモニア、二酸化炭素および水の
混合ガスとして分離される。なお、ストリッパーの温度
は好ましくは１７０〜２００℃に設定される。ストリッ
パー２の底部からの尿素水溶液の好ましくは５０〜１０
０％はライン１８を経て、後に詳細に説明されるエキス
パンダー圧縮機４のターボエキスパンダー４Ａおよび４
Ｂを通って、好ましくはゲージ圧１０〜３０ｋｇ／ｃｍ
² に減圧膨張せしめられて動力回収が行われた後、図４
を参照して述べた従来の方法と同様にして処理され、尿
素および低圧吸収液が得られる。尿素水溶液の残部は減
圧弁を通してゲージ圧１０〜３０ｋｇ／ｃｍ²まで減圧
されてライン１９からの尿素水溶液と合流され、上記の
ように処理される。なお、エキスパンダー圧縮機４の軸
受の潤滑に用いられた尿素水溶液はライン２０を経てラ
イン１９からの尿素水溶液と合流される。

【００２４】ストリッパー２で分離された混合ガスは頂
部から取り出され、ライン１２を経てエキスパンダー圧
縮機４の遠心圧縮機４Ｃに導入され、前記回収動力によ
り好ましくは３〜２０ｋｇ／ｃｍ² 昇圧され、ライン１
３を経てカーバメート凝縮器３に導入される。この昇圧
によりカーバメート凝縮器３で生成するアンモニア、二
酸化炭素および水の凝縮液または気液混合物をライン１
４を経て尿素合成管１に移動することができる。なお、
本発明において用いられる遠心圧縮機４は、後に詳細に
その構造が説明される。

【００２５】カーバメート凝縮器３の頂部には、図４を
参照して説明した従来の方法におけると同様にして尿素
合成管頂部において分離された不活性ガスを吸収塔７に
おいてライン１６からの低圧吸収液と接触させることに
より不活性ガスに伴われるアンモニアおよび二酸化炭素
を吸収して得られる高圧吸収液が導入され、冷却下に
（冷却は通常スチームの発生により行われる）ライン１
３からの混合ガスを凝縮吸収してアンモニア、二酸化炭
素および水の凝縮液または気液混合物を生成する。カー
バメート凝縮器３の温度は１７０〜１９０℃が好まし
い。凝縮液または気液混合物はライン１４を経て尿素合
成管１に導入される。

【００２６】次に、本発明において用いられる遠心圧縮
機とターボエキスパンダーについて説明する。この二つ
の機械はカップリングによって連結してもよいが、その
場合、遠心圧縮機もエキスパンダーも軸シールが高温高
圧で厳しい腐食性の流体に曝されるので不利である。そ
こで、本発明においては、好ましくは駆動機であるエキ
スパンダーを圧縮機と共通軸上に搭載し、一つのケーシ
ングの中に収め、軸をケーシングの外部へ貫通させない
構造とすることにより、軸シールを不要とし、かつケー
シング内蔵の電動機を設けることをも不要とした。

【００２７】さらに好ましくは、流体を取り扱うエキス
パンダー羽根車を回転軸の両端に配列することにより、
回転軸がエキスパンダー中の尿素水溶液によって潤滑で
きる構造とした。さらに、好ましくは回転軸は能動形磁
気軸受によって支持することも可能な構造とした。ま
た、エキスパンダーの羽根車は左右非対称とすることも
可能であるが、高圧による軸推力を互いに打ち消し合う
ように、同一寸法の羽根車を回転軸の両端に左右対称に
なるように設けるのが好ましい。圧縮機羽根車も同様に
左右対称の両吸込形羽根車を回転軸中央部に設けるのが
好ましい。

【００２８】本発明で用いられるエキスパンダー圧縮機
の回転軸に沿った断面図である図２、図３を参照してこ
のエキスパンダー圧縮機を具体的に説明する。

【００２９】図２に示されたエキスパンダー圧縮機は、
液潤滑スリーブ軸受を軸受として用いたものである。ロ
ータ２２の中央部に圧縮機羽根車２４が固定され、両端
には各々一枚づつエキスパンダー羽根車２３が固定され
ている。ロータ２２、圧縮機羽根車２４およびエキスパ
ンダー羽根車２３は全て一つのケーシング２１の中に収
納されている。ロータ２２の両端近くに、それぞれ一つ
づつ軸受２５がケーシング２１に固定されている。軸受
２５は、エキスパンダー入口２８から流入する尿素水溶
液によって潤滑・冷却されながら回転するロータ２２を
支持する。

【００３０】軸受摺動部を流れた尿素水溶液は、圧縮機
吸込み部３０からラビリンス２７を通過して漏れてくる
混合ガスと一緒に軸受排液口３２と絞りオリフィス３３
を通ってエキスパンダー排出流２９に合流する。軸受２
５の材質は、窒化珪素や炭化珪素などのファインセラミ
ックスを用いるのが耐摩耗と摺動摩耗特性に優れ、尿素
水溶液中での摺動運動に耐えられるので好ましい。３１
は圧縮機吐出部である。

【００３１】図３に示されたエキスパンダー圧縮機は、
軸受に能動形磁気軸受を用いたものである。磁気軸受ス
テータ３４がケーシング２１の内壁に複数個同一円周上
に固定されて設けられ、ロータ２２上には磁気軸受ロー
タスリーブ３５が磁気軸受ステータ３４に対応して設け
られている。さらにケーシング内壁には磁気軸受が機能
停止した際に一時的にロータを支えるためのスリーブ形
の補助軸受３６が固定されている。補助軸受とロータ間
の間隙の大きさは磁気軸受のそれよりも大きく、ラビリ
ンス３７のそれよりも小さいのでロータは通常運転時は
磁気軸受で支えられ、磁気軸受が機能停止したときはラ
ビリンスに接触することなく、補助軸受で支えられる。
補助軸受を通った尿素水溶液は補助軸受排出口３７と絞
りオリフス３３を通してエキスパンダー排出流２６と合
流する。羽根車の配列などは図２の場合と同様である。

【００３２】

【実施例】以下に本発明を尿素生産量１，０００ｔ／日
の尿素製造装置に適用した例を示して本発明をさらに具
体的に説明する。実施例図１を参照して、ライン９からゲージ圧１８０ｋｇ／ｃ
ｍ² に昇圧された液体アンモニア２３，５００ｋｇ／ｈ
とカーバメート凝縮器３において得られたアンモニア５
５，０００ｋｇ／ｈ、二酸化炭素４９，５００ｋｇ／ｈ
および水１３，５００ｋｇ／ｈからなる凝縮液がライン
１４を経て尿素合成管１に導入されて反応せしめられ
た。尿素合成管の反応条件はゲージ圧１７５ｋｇ／ｃｍ
² 、温度１９０℃で、アンモニア／二酸化炭素モル比お
よび水／二酸化炭素のモル比がそれぞれ４．１および
０．６４であった。

【００３３】尿素合成管１からライン１０を経てストリ
ッパー２に送られる尿素合成液は尿素４４，７００ｋｇ
／ｈ、アンモニア４９，３００ｋｇ／ｈ、二酸化炭素１
５，４００ｋｇ／ｈおよび水２６，０００ｋｇ／ｈを含
有した。尿素合成液は減圧弁によりゲージ圧１７０ｋｇ
／ｃｍ² に減圧されてからストリッパー頂部に導入され
た。ストリッパーでは、尿素合成液は流下しながら、ラ
イン１１、圧縮機５を経て底部から導入された二酸化炭
素２８，８００ｋｇと温度１９０℃において接触し、ア
ンモニアおよびアンモニウムカーバメートがアンモニ
ア、二酸化炭素および水の混合ガスとして頂部から取り
出された。ストリッパー２の底部から取り出された尿素
水溶液は、その内の６９，３００ｋｇ／ｈが図２に示し
た構造のエキスパンダー圧縮機４のターボエキスパンダ
ー４Ａおよび４Ｂを通ってゲージ圧３０ｋｇ／ｃｍ² に
減圧膨張され、１１０ｋＷに担当する動力が回収され遠
心圧縮機４Ｃを駆動した。尿素水溶液の残部１７，３２
６ｋｇ／ｈは減圧弁６でゲージ圧１７．５ｋｇ／ｃｍ²
まで減圧膨張され、その後両尿素水溶液は合流して低圧
処理工程に送られ、残留するアンモニアおよびアンモニ
ウムカーバメートがアンモニア、二酸化炭素および水の
混合ガスとして尿素水溶液から完全に分離され、尿素４
４，７００ｋｇ／ｈを含む尿素水溶液が得られた。分離
された混合ガスは希アンモニア水に吸収されて低圧吸収
液として回収された。また、図２に示した構造のエキス
パンダー圧縮機４の軸受２５を通った尿素水溶液５，０
００ｋｇ／ｈは図１のライン２０を経てエキスパンダー
排出ライン１９に合流された。

【００３４】ストリッパー２からの混合ガスはライン１
２を経て図２に示した構造のエキスパンダー圧縮機４の
遠心圧縮機４Ｃに入り、ゲ−ジ圧１７５ｋｇ／ｃｍ² ま
で昇圧され、ライン１３を経てカバーメート凝縮器３に
導入される。一方ゲージ圧１７５ｋｇ／ｃｍ² に昇圧さ
れてライン１６から吸収塔７に導入されライン１５から
の不活性ガスと接触しその中に含有されるアンモニアお
よび二酸化炭素を吸収した吸収液がライン１７を経てカ
バーメート凝縮器３に導入され、ライン１３を経て導入
された混合ガスを１８０℃において吸収してアンモニア
５５，０００ｋｇ／ｈ、二酸化炭素４９，５００ｋｇ／
ｈおよび水１３，５００ｋｇ／ｈからなる凝縮液が得ら
れた。この凝縮液は、前記の通りライン１４を経て尿素
合成管１に循環された。

【００３５】この尿素合成装置を２ケ月間連続運転させ
たがエキスパンダー圧縮機の異常は認められなかった。

【００３６】

【発明の効果】本発明によればストリッパーからの混合
ガスの昇圧は高圧の尿素水溶液がもつエネルギーを回収
利用して実施されるので、動力が大きく節減される。ま
た、本発明において好ましく用いられるエキスパンダー
圧縮機はターボエキスパンダー羽根車と遠心圧縮機羽根
車とを共通軸に搭載し、この共通軸はケーシング外部に
貫通しない構造をとっているので、高温高圧の腐食性お
よび毒性のある混合ガスを高い信頼性をもって長期間連
続して圧縮することができる。

【００３７】また、従来の尿素合成法とは異なり、機器
は地上に設置できるので、耐震性についても従来の方法
におけるような問題もなく、建設費を節減することがで
き、運転、保守も容易になるなどの利益を大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による尿素製造法を示すフローシートで
ある。

【図２】本発明において用いられる遠心圧縮機の一例
の、回転軸に沿った断面を示す断面図である。

【図３】本発明において用いられる遠心圧縮機の別の例
の、回転軸に沿った断面を示す断面図である。

【図４】従来の二酸化炭素による未反応アンモニウムカ
ーバメートのストリッピングを含む尿素合成法を示すフ
ローシートである。

【符号の説明】

１，１０１尿素合成管２，１０２ストリッパー３，１０３カーバメート凝縮器４エキスパンダー圧縮機４Ａ，４Ｂターボエキスパンダー４Ｃ遠心圧縮機５，１０５圧縮機２１ケーシング２２ロータ２３エキスパンダー羽根車２４圧縮機羽根車２５軸受２６スリーブ２７ラビリンス２８エキスパンダー入口２９エクスパンダー排出流３０圧縮機吸込部３１圧縮機吐出部３２軸受排液口３３絞りオリフィス３４磁気軸受ステータ３５磁気軸受ロータスリーブ３６補助軸受３７補助軸受排液口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】尿素合成域においてアンモニアと二酸化
炭素とを尿素合成条件下に反応させ、得られた尿素、
水、アンモニアおよび未反応アンモニウムカーバメート
を含む尿素合成液を分離域において、加熱下に二酸化炭
素と接触させて該アンモニアおよび該未反応アンモニウ
ムカーバメートをアンモニア、二酸化炭素および水の混
合ガスとして分離して尿素水溶液を得、該混合ガスをカ
バーメート凝縮域において吸収媒体と冷却下に接触させ
て該混合ガスの少なくとも一部を凝縮吸収させてアンモ
ニア、二酸化炭素および水の凝縮液または気液混合物を
生成させ、該凝縮液または気液混合物を該尿素合成域に
循環し、一方該分離域において得られた尿素水溶液から
尿素を得るに当たり、該分離域からの高圧の尿素水溶液
をターボエキスパンダーを通して減圧膨張させて動力を
回収し、その動力によって遠心圧縮機を駆動して該分離
域からの混合ガスを、該凝縮液または該気液混合物を該
尿素合成域に導入するのに充分な高い圧力まで昇圧し、
昇圧された混合ガスを該カーバメート凝縮域に導入する
ことを特徴とする尿素製造方法。
【請求項２】前記ターボエキスパンダーの羽根車と前
記遠心圧縮機の羽根車が一つのケーシング中にありケー
シング外部に貫通する部分を持たない一つの回転軸上に
搭載された構造を有するエキスパンダー圧縮機を用い前
記混合ガスを昇圧する請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記エキスパンダー圧縮機が、回転軸を
前記エキスパンダーに流入する尿素水溶液によって潤滑
される軸受によって支持する構造を有する請求項２に記
載の方法。
【請求項４】前記エキスパンダー圧縮機が、回転軸を
能動形磁気軸受によって支持する構造を有する請求項２
に記載の方法。
【請求項５】前記回転軸が、能動形磁気軸受に加え
て、前記エキスパンダーに流入する尿素水溶液により潤
滑される軸受によって補助的に支持されている請求項４
に記載の方法。
【請求項６】前記回転軸が、両端に左右対称の向きで
エキスパンダー羽根車を１枚ずつ有し、かつ中央部分に
両吸込型の圧縮機羽根車を有する請求項２ないし５のい
ずれかに記載の方法。