JPS5812270B2 - Urea synthesis method - Google Patents
Urea synthesis methodInfo
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- JPS5812270B2 JPS5812270B2 JP54086430A JP8643079A JPS5812270B2 JP S5812270 B2 JPS5812270 B2 JP S5812270B2 JP 54086430 A JP54086430 A JP 54086430A JP 8643079 A JP8643079 A JP 8643079A JP S5812270 B2 JPS5812270 B2 JP S5812270B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は二酸化炭素およびそれに対して化学量論的に過
剰のアンモニアからの改良された循環式尿素合成方法に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improved process for cyclic urea synthesis from carbon dioxide and a stoichiometric excess of ammonia.
近時、尿素合成プロセスにおいて尿素合成液からの未反
応二酸化炭素およびアンモニアの分離は、ますます高い
圧力において行なわれるようになり、その顕著な例は二
酸化炭素ガスもしくはアンモニアガスによるほぼ合成圧
力下でのストリツピングプロセスである。Recently, in the urea synthesis process, the separation of unreacted carbon dioxide and ammonia from the urea synthesis liquid has been carried out at increasingly higher pressures, and a notable example is the separation of unreacted carbon dioxide and ammonia from the urea synthesis liquid under almost synthesis pressure with carbon dioxide gas or ammonia gas. This is the stripping process.
このようなプロセスでは、原料二酸化炭素およびアンモ
ニアに含まれている窒素、水素、メタンなどの不活性ガ
スおよび尿素合成管の腐食を防止するために添加する少
量の空気(以下、この空気をも含めて不活性ガスと称す
る)などは尿素合成、ストリツピング段階などの高圧系
統に蓄積する。In such a process, inert gases such as nitrogen, hydrogen, and methane are contained in the raw material carbon dioxide and ammonia, and a small amount of air (hereinafter referred to as this air) is added to prevent corrosion of the urea synthesis tube. (referred to as inert gases) accumulate in high-pressure systems such as urea synthesis and stripping stages.
したがって、これらの不活性ガスは系外に抜出されるこ
とが必要である。Therefore, it is necessary to extract these inert gases from the system.
不活性ガスの抜出しの方法としては、尿素合成管におい
て抜く方法とストリツピングされた未反応二酸化炭素と
アンモニアとを凝縮する際に抜く方法とがあるが後者で
は前者に比較して不活性ガスに伴なわれる二酸化炭素お
よびアンモニアの量が多くなるという欠点がある。There are two ways to remove inert gas: one is to remove it in a urea synthesis tube, and the other is to remove it when stripping unreacted carbon dioxide and ammonia are condensed, but in the latter case, the amount of gas accompanying the inert gas is smaller than in the former. The disadvantage is that the amount of carbon dioxide and ammonia produced is large.
分離された不活性ガスに伴なわれる二酸化炭素およびア
ンモニアは回収されなければならない。Carbon dioxide and ammonia accompanying the separated inert gas must be recovered.
その一つの方法として、スナムプロゲツテイ社の尿素合
成プロセスではアンモニアガスにより尿素合成液から駆
逐された未反応二酸化炭素およびアンモニアを凝縮する
際に不活性ガスを分離し、この不活性ガスを中圧蒸留に
より分離された未反応二酸化炭素およびアンモニアとと
もに中圧吸収塔に導入し不活性ガスに伴なわれた二酸化
炭素およびアンモニアを回収する。As one method, Sunamprogetsutei's urea synthesis process separates inert gas when condensing unreacted carbon dioxide and ammonia, which have been driven out of the urea synthesis solution by ammonia gas. It is introduced into a medium-pressure absorption tower together with unreacted carbon dioxide and ammonia separated by pressure distillation, and the carbon dioxide and ammonia accompanying the inert gas are recovered.
他の方法として、スタミカーボン社のプロセスでは尿素
合成管の頂部の不活性ガスを、低圧における二酸化炭素
およびアンモニアの回収段階からのアンモニウムカーバ
メート溶液で、尿素合成圧力下に洗滌して伴なわれた二
酸化炭素およびアンモニアを吸収し、不活性ガスのみを
減圧して放出する。Alternatively, Stamicarbon's process flushes the inert gas at the top of the urea synthesis tube with ammonium carbamate solution from the carbon dioxide and ammonia recovery stage at low pressure and entrains it under urea synthesis pressure. It absorbs carbon dioxide and ammonia and releases only inert gas under reduced pressure.
このプロセスにおいては二酸化炭素およびアンモニアを
除去してのちの不活性ガスは爆発の危険性があるから防
爆対策を講ずることおよび尿素合成圧において、かつ、
尿素合成管に直接に接続される装置において操作される
から慎重な操作を必要とされる。In this process, the inert gas after removing carbon dioxide and ammonia has the risk of explosion, so explosion-proof measures must be taken, and at the urea synthesis pressure, and
Careful operation is required because it is operated in a device directly connected to the urea synthesis tube.
本発明は新規な改良された循環式尿素合成方法を提供し
ようとするものである。The present invention seeks to provide a new and improved method for cyclic urea synthesis.
本発明は、また尿素合成液から分離された不活性ガスの
新規な処理方法を含む熔良された循環式尿素合成方法を
提供しようとするものである。The present invention also seeks to provide an improved cyclic urea synthesis method that includes a novel method for treating inert gas separated from the urea synthesis solution.
本発明の尿素合成方法はつぎのとおりである。The urea synthesis method of the present invention is as follows.
二酸化炭素とそれに対して化学量論的に過剰のアンモニ
アとを尿素合成圧力お占び尿素合成温度において反応せ
しめて未反応の二酸化炭素およびアンモニアを含有する
尿素合成液を生成させ、該尿素合成液から該尿素合成圧
力にほぼ等しい圧力においてその中に含有される不活性
ガスをそれに随伴する該未反応の二酸化炭素およびアン
モニアとともに分離してのち、該尿素合成圧にほぼ等し
い圧力下において、該尿素合成液を二酸化炭素もしくは
アンモニアガスによるストリツピングに附して該未反応
の二酸化炭素およびアンモニアの少なくとも一部を分離
し、該ストリツピングからの尿素合成液を1 0 −2
5kg/cm2(ゲージ)の高圧蒸留に附してその中に
含まれる二酸化炭素およびアンモニアの大部分を分離し
、該高圧蒸留からの尿素合成液を低圧蒸留に附してその
中に含有される二酸化炭素およびアンモニアの全てを分
離して尿素水溶液を得、こうして得られた尿素水溶液か
ら尿素を得る一方、該随伴する未反応の二酸化炭素およ
びアンモニアとともに分離された該不活性ガスおよび該
高圧蒸留からの二酸化炭素およびアンモニアを吸収媒体
と接触させて、二酸化炭素およびアンモニアを吸収して
高圧吸収液を生成させ、この際吸収されないアンモニア
ガスおよび該不活性ガスを冷却して液体アンモニアを該
不活性ガスから分離し、該高圧吸収を該ストリツピング
からの該未反応の二酸化炭素およびアンモニアと接触さ
せて凝縮させ、こうして得られたアンモニウムカーバメ
ート液および該液体アンモニアを尿素合成に循環するこ
とを特徴とする尿素合成方法。Carbon dioxide and stoichiometrically excess ammonia are reacted at urea synthesis pressure and urea synthesis temperature to produce a urea synthesis liquid containing unreacted carbon dioxide and ammonia, and the urea synthesis liquid is The inert gas contained therein is separated from the inert gas along with the accompanying unreacted carbon dioxide and ammonia at a pressure approximately equal to the urea synthesis pressure, and then the urea is separated at a pressure approximately equal to the urea synthesis pressure. The synthesis solution is subjected to stripping with carbon dioxide or ammonia gas to separate at least a portion of the unreacted carbon dioxide and ammonia, and the urea synthesis solution from the stripping is reduced to 10 -2
The urea synthesis liquid from the high-pressure distillation is subjected to high-pressure distillation at 5 kg/cm2 (gauge) to separate most of the carbon dioxide and ammonia contained therein, and the urea synthesis liquid from the high-pressure distillation is subjected to low-pressure distillation to remove the carbon dioxide and ammonia contained therein. All carbon dioxide and ammonia are separated to obtain a urea aqueous solution, and urea is obtained from the urea aqueous solution thus obtained, while the inert gas and the high-pressure distillation are separated together with the accompanying unreacted carbon dioxide and ammonia. of carbon dioxide and ammonia are contacted with an absorption medium to absorb the carbon dioxide and ammonia to produce a high-pressure absorption liquid, and the unabsorbed ammonia gas and the inert gas are cooled to convert the liquid ammonia into the inert gas. urea, characterized in that the high-pressure absorption is brought into contact with the unreacted carbon dioxide and ammonia from the stripping and condensed, and the ammonium carbamate liquid thus obtained and the liquid ammonia are recycled to urea synthesis. Synthesis method.
本発明方法はまた完全循環尿素合成法とすることができ
る。The process of the invention can also be a complete cycle urea synthesis process.
この場合、吸収媒体に、あらかじめ低圧蒸留からの二酸
化炭素およびアンモニアが吸収せしめられる。In this case, the absorption medium is previously made to absorb carbon dioxide and ammonia from the low-pressure distillation.
本発明において、尿素合成段階は二酸化炭素に対して化
学量論的に過剰のアンモニアを用いて、好ましくは17
0−220℃の温度、および1o O −3 00kg
/cm2(ゲージ)の圧力において行なわれる。In the present invention, the urea synthesis step uses a stoichiometric excess of ammonia to carbon dioxide, preferably 17
Temperature of 0-220℃, and 1o O-3 00kg
/cm2 (gauge) pressure.
好ましいNH3/CO2モル比は2.1−5であり、特
に好ましいのは3−4である。The preferred NH3/CO2 molar ratio is 2.1-5, particularly preferred is 3-4.
尿素合成圧力は尿素合成温度に相当する平衡圧力よりな
るべく高い圧力が好ましいが、不活性ガスに同伴する二
酸化炭素およびアンモニアの量を少なくするためだけに
尿素合成圧力を高くすることは不経済であるから上記の
範囲の圧力を採用するのが好ましい。It is preferable that the urea synthesis pressure be as high as possible than the equilibrium pressure corresponding to the urea synthesis temperature, but it is uneconomical to increase the urea synthesis pressure just to reduce the amount of carbon dioxide and ammonia accompanying the inert gas. It is preferable to employ a pressure in the above range from .
本発明においては、不活性ガスは、尿素合成圧にほぼ等
しい圧力において尿素合成液から抜き出される。In the present invention, inert gas is extracted from the urea synthesis liquid at a pressure approximately equal to the urea synthesis pressure.
不活性ガスに伴なわれる二酸化炭素とアンモニアはでき
るだけ少量であることが望ましいが、不活性ガスと接触
している尿素合成液上の二酸化炭素およびアンモニアの
分圧は尿素合成圧とほぼ同圧で操作される各工程中では
最低となっているので、尿素合成圧とほぼ同圧において
尿素合成液から不活性ガスを抜き出すのが最も有利であ
る。It is desirable that the amount of carbon dioxide and ammonia accompanying the inert gas be as small as possible, but the partial pressure of carbon dioxide and ammonia on the urea synthesis liquid in contact with the inert gas is approximately the same pressure as the urea synthesis pressure. It is most advantageous to extract the inert gas from the urea synthesis liquid at approximately the same pressure as the urea synthesis pressure, since this is the lowest in each of the steps being operated.
最も好ましいのは、尿素合成管の頂部から不活性ガスを
抜き出すことであるが尿素合成段階と尿素合成液のスト
リツピング段階との間に気液分離を設けて、ここで不活
性ガスを分離することもできる。Most preferably, the inert gas is withdrawn from the top of the urea synthesis tube, but a gas-liquid separation is provided between the urea synthesis stage and the urea synthesis liquid stripping stage to separate the inert gas. You can also do it.
ここで、「尿素合成圧にほぼ等しい圧力」とは「尿素合
成圧にほぼ等しいか、またはそれよりせいぜい1 0k
g/cm2高い圧力」を意味するものとして用いられる
。Here, "pressure approximately equal to the urea synthesis pressure" means "approximately equal to the urea synthesis pressure, or at most 10 k
g/cm2 high pressure.
不活性ガスから分離された尿素合成液は、尿素合成圧と
ほぼ等しい圧力において二酸化炭素もしくはアンモニア
によるストリツビングにより含有する未反応二酸化炭素
およびアンモニアの少なくとも一部が分離される。The urea synthesis liquid separated from the inert gas is subjected to stripping with carbon dioxide or ammonia at a pressure approximately equal to the urea synthesis pressure to separate at least a portion of the unreacted carbon dioxide and ammonia contained therein.
この場合の温度および圧力は、好ましくはそれぞれ15
0−230℃、9 0 −310kg/cm2ゲージ)
である。The temperature and pressure in this case are preferably 15
0-230℃, 90-310kg/cm2 gauge)
It is.
ストリツピング用のガスとしては、原料二酸化炭素を用
いるのが未反応二酸化炭素およびアンモニアの分離率が
高く、かつ尿素合成液中への溶解度が小さい点から好ま
しい。As the stripping gas, it is preferable to use raw carbon dioxide because it has a high separation rate of unreacted carbon dioxide and ammonia and has low solubility in the urea synthesis solution.
ストリツピング段階からの尿素合成液は10−2 5
kg/cm2(ゲージ)に減圧され、高圧蒸留段階に導
入されてその中に含有された未反応二酸化炭素およびア
ンモニアの大部分が分離される。The urea synthesis solution from the stripping stage is 10-2 5
The pressure is reduced to kg/cm2 (gauge) and introduced into a high pressure distillation stage to separate most of the unreacted carbon dioxide and ammonia contained therein.
高圧蒸留段階の温度は110−170℃が好ましい。The temperature of the high pressure distillation stage is preferably 110-170°C.
高圧蒸留段階は精留塔(例えば数段の棚段塔)によって
もよいし、あるいは加熱器と気液分離器とからなる装置
によってもよい。The high-pressure distillation stage may be a rectification column (eg, a multi-plate column) or a device consisting of a heater and a gas-liquid separator.
さらに、その他種種の装置によることが可能である。Furthermore, various other types of devices are possible.
高圧蒸留段階からの、なおも少量の未反応二酸化炭素お
よびアンモニアを含む尿素水溶液は1−5kg/cm2
(ゲージ)に減圧されて慣用の方法により未反応二酸化
炭素およびアンモニアの全てを除去され、仕上げ工程に
おいて結晶尿素もしくは尿素溶融液を経て粒状尿素とさ
れる。The aqueous urea solution from the high-pressure distillation stage, which still contains small amounts of unreacted carbon dioxide and ammonia, weighs 1-5 kg/cm2.
(gauge) to remove all unreacted carbon dioxide and ammonia by conventional methods, and in a finishing step convert to crystalline urea or urea melt to form granular urea.
低圧において尿素水溶液から分離された二酸化炭素およ
びアンモニアは水、アンモニア水、尿素水溶液などの適
当な吸収媒体に吸収される。The carbon dioxide and ammonia separated from the aqueous urea solution at low pressure are absorbed into a suitable absorption medium such as water, aqueous ammonia, or aqueous urea solution.
得られた吸収液は高圧蒸留と同圧に昇圧され、高圧蒸留
において分離された二酸化炭素およびアンモニア、並び
に尿素合成液から分離された不活性ガスを高圧蒸留と同
圧に減圧したものと接触せしめられて二酸化炭素の全部
とアンモニアの一部が吸収される。The obtained absorption liquid is pressurized to the same pressure as the high-pressure distillation, and brought into contact with the carbon dioxide and ammonia separated in the high-pressure distillation, as well as the inert gas separated from the urea synthesis liquid, which has been reduced to the same pressure as the high-pressure distillation. All of the carbon dioxide and some of the ammonia are absorbed.
この際の温度は100−130℃が好ましい。The temperature at this time is preferably 100-130°C.
この吸収圧力は2 5 kg /cm2(ゲージ)より
も高いと、二酸化炭素とアンモニアとが吸収され、その
結果不活性ガスが濃縮されて爆発の危険性が太きくなる
。If the absorption pressure is higher than 25 kg/cm2 (gauge), carbon dioxide and ammonia will be absorbed, resulting in concentration of inert gas and increased risk of explosion.
高圧蒸留の圧力と、高圧蒸留において分離された二酸化
炭素とアンモニアの吸収圧力とは同圧であるから、高圧
蒸留圧力は不活性ガスの爆発の面からその上限が制限さ
れることになる。Since the pressure of high-pressure distillation and the absorption pressure of carbon dioxide and ammonia separated in high-pressure distillation are the same, the upper limit of the high-pressure distillation pressure is limited in terms of explosion of inert gas.
一方、吸収圧力の下限は吸収媒体の量が多くなり過ぎて
はならないという点から制限され、10kg /cm2
(ゲージ)とされる。On the other hand, the lower limit of the absorption pressure is limited from the point that the amount of absorption medium must not become too large, and is 10 kg/cm2.
(gauge).
この吸収段階で吸収されなかった過剰アンモニアは不活
性ガスとともにアンモニア凝縮段階に送られ、ここで冷
却されて液体アンモニアが不活性ガスから分離される。Excess ammonia not absorbed in this absorption stage is sent together with the inert gas to an ammonia condensation stage where it is cooled and liquid ammonia is separated from the inert gas.
得られた液体アンモニアの一部は冷却用に吸収段階に、
残りは尿素合成段階に循環される。A portion of the obtained liquid ammonia is sent to the absorption stage for cooling;
The remainder is recycled to the urea synthesis stage.
不活性ガスは若干のアンモニアを伴なうが、これはさら
に洗滌塔に導入して水などで洗滌されてアンモニアが除
去される。The inert gas is accompanied by some ammonia, which is further introduced into a washing tower where it is washed with water or the like to remove ammonia.
洗滌塔に導入される不活性ガスは圧力の上限が25kg
/cm3(ゲージ)であれば、爆発の危険性はないが、
洗滌塔を出て、減圧されるまでの、ごく短かいラインで
はその危険が存在しうる。The upper limit of the pressure of the inert gas introduced into the washing tower is 25 kg.
/cm3 (gauge), there is no risk of explosion, but
This danger may exist in the very short line from the washing tower to the depressurization.
しかしながら、このラインは圧力も比較的低く、かつプ
ロセスのメインラインとは洗滌塔を介して接続されてい
るので、かりに爆発が起っても、プロセスのメインライ
ンに大きな障害を与えることはない。However, this line has a relatively low pressure and is connected to the process main line via a washing tower, so even if an explosion occurs, it will not cause any major damage to the process main line.
高圧蒸留で分離された二酸化炭素およびアンモニアを吸
収して得られた高圧吸収液はストリツピング段階の圧力
まで昇圧され、ストリツピング段階で分離された二酸化
炭素およびアンモニアと接触せしめられ、尿素合成温度
が所定値になるように反応熱を除去しつつこの二酸化炭
素およびアンモニアの少なくとも一部を凝縮液化せしめ
る。The high-pressure absorption liquid obtained by absorbing carbon dioxide and ammonia separated by high-pressure distillation is pressurized to the pressure of the stripping stage and brought into contact with the carbon dioxide and ammonia separated in the stripping stage, and the urea synthesis temperature is maintained at a predetermined value. At least a portion of the carbon dioxide and ammonia are condensed and liquefied while removing the heat of reaction so that the reaction heat becomes liquefied.
この凝縮は3−10kg/cm2(ゲージ)のスチーム
発生による熱回収を行ないながら140−200℃の温
度で行なわれる。This condensation is carried out at a temperature of 140-200 DEG C. with heat recovery by steam generation of 3-10 kg/cm@2 (gauge).
こうして得られた凝縮液並びに末凝縮の二酸化炭素およ
びアンモニア(もし存在すれば)は尿素合成段階に循環
される。The condensate thus obtained as well as the end-condensate carbon dioxide and ammonia (if present) are recycled to the urea synthesis stage.
つぎに本発明の実施態様を添付図面に従って以下に説明
する。Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
尿素合成管1にライン2からメイクアツプのアンモニア
が、ライン25からの循環アンモニアとともに昇圧ポン
プ(図示しない)により昇圧され、ライン2Aを経て、
また、ライン3からのメイクアツプの二酸化炭素はコン
ブレッサー(図示しない)により昇圧されて、場合によ
ってはその一部がライン3Aを経て、さらに、回収アン
モニウムカーバメート液並びに未凝縮の二酸化炭素およ
びアンモニア(もし存在すれば)がライン4を経て導入
され、1 0 0 −3 0 0kg/cJ(ゲージ)
、および170−220℃において反応せしめられる。Make-up ammonia from line 2 into urea synthesis tube 1 is pressurized together with circulating ammonia from line 25 by a boost pump (not shown), and then passes through line 2A.
In addition, the make-up carbon dioxide from line 3 is pressurized by a compressor (not shown), and in some cases, a portion of it passes through line 3A and is further added to the recovered ammonium carbamate liquid and uncondensed carbon dioxide and ammonia (if any). ) is introduced via line 4, with a pressure of 1 0 0 - 3 0 0 kg/cJ (gauge)
, and 170-220°C.
尿素合成管10入口における全アンモニアと全二酸化炭
素のモル比は2.1−5が好ましく、特に3−4が好ま
しい。The molar ratio of total ammonia to total carbon dioxide at the inlet of the urea synthesis tube 10 is preferably 2.1-5, particularly preferably 3-4.
尿素合成管中には排出管5が尿素合成管上部κ不活ガス
分離空間18が形成されるように設けられる。A discharge pipe 5 is provided in the urea synthesis tube so that a κ inert gas separation space 18 is formed in the upper part of the urea synthesis tube.
尿素合成液は排出管5から取出されライン5Aを経てス
トリッパー6の頂部に導入される。The urea synthesis liquid is removed from the discharge tube 5 and introduced into the top of the stripper 6 via line 5A.
ストリッパー6はライン8から導入されライン9から排
出される高圧スチームにより150−230℃に加熱さ
れる。The stripper 6 is heated to 150 DEG -230 DEG C. by high pressure steam introduced through line 8 and discharged through line 9.
ストリッパーの圧力は、通常、尿素合成管の圧力とほぼ
等しい圧力の90−310k9/Cd (ゲージ)とさ
れる。The pressure in the stripper is usually 90-310k9/Cd (gauge), which is approximately equal to the pressure in the urea synthesis tube.
ストリッパー6の底部にはライン7からのメイクアツプ
の二酸化炭素の少なくとも一部が導入され、尿素合成液
と向流的に接触して尿素合成液中の未反応二酸化炭素お
よびアンモニアの一部を駆逐する。At least a portion of the make-up carbon dioxide from line 7 is introduced into the bottom of the stripper 6 and contacts the urea synthesis solution countercurrently to drive out a portion of unreacted carbon dioxide and ammonia in the urea synthesis solution. .
ストリッパー6からの尿素合成液はライン10を経て、
減圧弁11により1 0 −25kg/cm2(ゲージ
)に減圧され、ライン10Aを経て高圧蒸留塔12の頂
部に導入される。The urea synthesis liquid from stripper 6 passes through line 10,
The pressure is reduced to 10-25 kg/cm2 (gauge) by the pressure reducing valve 11 and introduced into the top of the high pressure distillation column 12 via the line 10A.
高圧蒸留塔底部には加熱管13が設けられ、これにより
塔を流下した尿素合成液が加熱される。A heating pipe 13 is provided at the bottom of the high-pressure distillation column, which heats the urea synthesis liquid flowing down the column.
高圧蒸留塔において尿素合成液中に残留していた未反応
二酸化炭素およびアンモニアの大部分が分解される。Most of the unreacted carbon dioxide and ammonia remaining in the urea synthesis liquid are decomposed in the high-pressure distillation column.
なおも少量の未反応二酸化炭素およびアンモニアを含有
する尿素水溶液は高圧蒸留塔12の底部からライン14
を経て取出され、1− 5 Kg/cm2(ゲージ)に
減圧され、慣用されている方法による低圧の未反応二酸
化炭素およびアンモニア分離工程(図示されない)に送
られて処理され、尿素水溶液が得られる。The urea aqueous solution still containing a small amount of unreacted carbon dioxide and ammonia flows from the bottom of the high-pressure distillation column 12 to the line 14.
, the pressure is reduced to 1-5 Kg/cm2 (gauge), and it is sent to a low-pressure unreacted carbon dioxide and ammonia separation step (not shown) by a conventional method to be processed to obtain an aqueous urea solution. .
ついでこの尿素水溶液は慣用の仕上げ工程に送られて製
品の尿素が得られる。This aqueous urea solution is then sent to conventional finishing steps to obtain the product urea.
低圧の未反応二酸化炭素およびアンモニア分離工程で分
離された二酸化炭素およびアンモニアを吸収媒体に吸収
して得られた吸収液は10−25kg/cm2(ゲージ
)に昇圧され、ライン15を経て高圧吸収塔16の頂部
に導入される。The absorption liquid obtained by absorbing the carbon dioxide and ammonia separated in the low-pressure unreacted carbon dioxide and ammonia separation process into an absorption medium is pressurized to 10-25 kg/cm2 (gauge), and passes through line 15 to the high-pressure absorption tower. 16 is introduced at the top.
高圧吸収塔16の頂部にはライン17を経て高圧蒸留塔
12で分離された未反応の二酸化炭素およびアンモニア
が導入される。Unreacted carbon dioxide and ammonia separated in the high-pressure distillation column 12 are introduced into the top of the high-pressure absorption column 16 via a line 17.
一方、尿素合成管1の不活性ガス分離空間18において
分離された不活性ガスは二酸化炭素およびアンモニアを
伴なってライン19から抜出され、減圧弁20により1
0−25kg/cm2(ゲージ)に減圧され、ライン1
9Aを経て高圧吸収塔16の中部ないし底部に導入され
る。On the other hand, the inert gas separated in the inert gas separation space 18 of the urea synthesis tube 1 is extracted from the line 19 together with carbon dioxide and ammonia, and the pressure reducing valve 20
The pressure is reduced to 0-25kg/cm2 (gauge), and line 1
It is introduced into the middle or bottom of the high pressure absorption tower 16 via 9A.
高圧吸収塔16の底部には冷却管21が設けられ、これ
によって高圧吸収塔の底部温度はioo−130℃に保
たれる。A cooling pipe 21 is provided at the bottom of the high-pressure absorption tower 16, thereby maintaining the bottom temperature of the high-pressure absorption tower at ioo-130°C.
冷却管21においてはスチーム発生による吸収熱の回収
も、もちろん実施しうるが、最も好ましいのは尿素水溶
液の濃縮晶出器からの尿素スラリーを冷却媒体として冷
却管21に導入して冷却することである。In the cooling pipe 21, it is of course possible to recover the absorbed heat by steam generation, but it is most preferable to introduce urea slurry from a urea aqueous solution concentrating crystallizer into the cooling pipe 21 as a cooling medium for cooling. be.
このようにして不活性ガスに伴なわれて高圧吸収塔に導
入された二酸化炭素およびアンモニアの回収による発熱
が容易に、かつ特別の装置の附加もなしに有効に回収で
きる。In this way, the heat generated by recovering the carbon dioxide and ammonia introduced into the high-pressure absorption tower along with the inert gas can be easily and effectively recovered without adding any special equipment.
ライン17およびライン19Aから導入された混合ガス
は、ライン15からの吸収液およびライン31からの後
述するアンモニア水と接触し、混合ガス中の二酸化炭素
の全ておよびアンモニアの一部が吸収される。The mixed gas introduced from line 17 and line 19A comes into contact with the absorption liquid from line 15 and aqueous ammonia, which will be described later, from line 31, and all of the carbon dioxide and part of the ammonia in the mixed gas are absorbed.
吸収されなかったアンモニアは不活性ガスとともに塔頂
からライン22を経てアンモニアコンデンサー23中導
入され水冷されで凝縮される。Unabsorbed ammonia is introduced from the top of the column together with an inert gas into an ammonia condenser 23 through a line 22, cooled with water, and condensed.
得られた液体アンモニアの一部はライン24を経て冷却
用に高圧吸収塔の頂部に循環され、残部はライン25を
経て尿素合成管1に循環される。A portion of the obtained liquid ammonia is circulated via line 24 to the top of the high-pressure absorption tower for cooling, and the remainder is circulated via line 25 to the urea synthesis tube 1.
アンモニアコンデンサー123において液体アンモニア
から分離された不活性ガスはアンモニアガスを伴なって
ライン26を経てアンモニア洗滌塔27に導入され、ラ
イン28から導入される水により洗滌されて、アンモニ
アを除去され、ライン29から抜出され、減圧弁30に
より常圧に減圧され、ライン29Aを経て取出されて適
宜に利用される。The inert gas separated from the liquid ammonia in the ammonia condenser 123 is introduced into the ammonia washing tower 27 through the line 26 along with the ammonia gas, and is washed with water introduced from the line 28 to remove ammonia. 29, the pressure is reduced to normal pressure by the pressure reducing valve 30, and the liquid is taken out through the line 29A and used as appropriate.
なお、アンモニア洗滌塔27の底部には冷却器(図示し
ない)が設けられる。Note that a cooler (not shown) is provided at the bottom of the ammonia washing tower 27.
アンモニア洗滌塔27の底部から取出されたアンモニア
水はライン31を経て高圧吸収塔16の頂部に供給され
る。The ammonia water taken out from the bottom of the ammonia washing tower 27 is supplied to the top of the high pressure absorption tower 16 via a line 31.
不活性ガスには水素、メタンなどのほかに装置の防食用
に添加された酸素が含有されているので、アンモニアを
除去されたのちは、すなわち、ライン29の不活性ガス
は爆発の危険が懸念される。In addition to hydrogen and methane, the inert gas contains oxygen added to prevent corrosion of the equipment, so after the ammonia is removed, the inert gas in line 29 is at risk of explosion. be done.
しかし、この圧力は10−25#/CrtiCゲージ)
であるから爆発の危険は殆んどない。However, this pressure is 10-25#/CrtiC gauge)
Therefore, there is almost no danger of explosion.
その上にアンモニア洗滌塔27によってプロセスのメイ
ンラインから隔離されているから、仮に万一の爆発の場
合でもメインラインに障害を与えるおそれはない。Moreover, since it is isolated from the main line of the process by the ammonia washing tower 27, there is no risk of damaging the main line even in the unlikely event of an explosion.
高圧吸収塔16の底部から排出される高圧吸収液はライ
ン32を経て、ポンプ33においてストリッパーの圧力
と同圧に昇圧されてカーバメートコンデンサー34の頂
部に導入される。The high-pressure absorption liquid discharged from the bottom of the high-pressure absorption tower 16 passes through a line 32, is pressurized by a pump 33 to the same pressure as the stripper pressure, and is introduced into the top of a carbamate condenser 34.
一方、ストリッパー6からの未反応二酸化炭素およびア
ンモニアの混合ガスがライン35を経て同じく力一バメ
ートコンデンサー34の頂部に供給され、高圧吸収液と
接触して少なくとも一部が凝縮されてアンモニウムカー
バメートとなる。Meanwhile, a mixed gas of unreacted carbon dioxide and ammonia from the stripper 6 is also fed via line 35 to the top of the power-bamate condenser 34, where it contacts the high-pressure absorption liquid and is at least partially condensed into ammonium carbamate. Become.
この際の発熱はライン36から導入される水により回収
除去される。The heat generated at this time is recovered and removed by water introduced from the line 36.
ライン37からはこの回収された熱により発生した3−
1 0 k9/cm2(ゲージ)のスチームが取出され
る。From line 37, 3-
Steam of 10 k9/cm2 (gauge) is taken out.
このスチーム発生によってカーバメートコンデンサー3
4の温度は140−200℃に保たれる。This steam generation causes the carbamate condenser 3 to
The temperature in step 4 is maintained at 140-200°C.
生成したアンモニウムカーバメート液並びに未凝縮の二
酸化炭素およびアンモニア(もし存在すれば)はライン
4を経て尿素合成管1に導入される。The produced ammonium carbamate liquid as well as uncondensed carbon dioxide and ammonia (if present) are introduced into the urea synthesis tube 1 via line 4.
本発明の尿素合成方法により以下に述べる種々の効果が
得られる。The urea synthesis method of the present invention provides various effects described below.
第一に、二酸化炭素もしくはアンモニアのストリツピン
グで未反応二酸化炭素およびアンモニアのかなりの部分
が尿素合成圧とほぼ同圧で分離、回収されるから、回収
のために用いられる吸収媒体が減少し、尿素合成管に入
る吸収媒体量が減少し、それだけ高い尿素合成率を得る
ことが可能である。First, stripping of carbon dioxide or ammonia separates and recovers a significant portion of unreacted carbon dioxide and ammonia at approximately the same pressure as the urea synthesis pressure, reducing the amount of absorption media used for recovery and reducing the amount of unreacted carbon dioxide and ammonia. The amount of absorption medium entering the synthesis tube is reduced, and it is possible to obtain a correspondingly higher urea synthesis rate.
第二に原料二酸化炭素およびアンモニア中の不活性ガス
に起因して合成系内に蓄積する不活性ガス(装置防食用
の酸素も混入されている)の排出を尿素合成段階もしく
はそれとストリツピング段階との間で行なうので排出不
活性ガスに随伴される二酸化炭素およびアンモニアは少
ない。Second, the inert gas that accumulates in the synthesis system due to the inert gas in the raw material carbon dioxide and ammonia (oxygen is also mixed in to prevent equipment corrosion) is discharged during the urea synthesis stage or between it and the stripping stage. Because the process is carried out between 200 and 3000, the amount of carbon dioxide and ammonia accompanying the discharged inert gas is small.
第三に本発明はストリツピング段階の後に高圧蒸留およ
び吸収段階をもつから、上記不活性ガスに伴なわれる二
酸化炭素およびアンモニアの回収をこの高圧吸収段階に
おいて熱回収を伴なって行ないうる。Third, since the present invention has a high-pressure distillation and absorption stage after the stripping stage, recovery of carbon dioxide and ammonia entrained in the inert gas can be carried out in this high-pressure absorption stage with heat recovery.
しかも、この段階における圧力は10−25kg/cm
2(ゲージ)であるから、二酸化炭素およびアンモニア
を除去された不活性ガスの爆発の危険性は殆んどない。Moreover, the pressure at this stage is 10-25 kg/cm
2 (gauge), there is almost no danger of explosion of the inert gas from which carbon dioxide and ammonia have been removed.
本発明の特徴はアンモニアおよび二酸化炭素を含有する
不活性ガスの処理を15〜2 5 kg/cm2(ゲー
ジ)の中圧吸収域で行なうことであるが、まず尿素合成
圧力と実質的に等しい圧力において一次処理をし、つい
で、15〜25kg/cm2(ゲージ)に減圧してもよ
い。A feature of the present invention is that the inert gas containing ammonia and carbon dioxide is treated in a medium pressure absorption region of 15 to 25 kg/cm2 (gauge). The primary treatment may be carried out in a vacuum chamber, and then the pressure may be reduced to 15 to 25 kg/cm2 (gauge).
例えば、尿素合成圧力が低い割合に温度が高い場合など
は、同伴されるアンモニアおよび二酸化炭素ガスの量も
多くなる。For example, if the urea synthesis pressure is low and the temperature is high, the amount of ammonia and carbon dioxide gas entrained will also increase.
このような場合、中圧吸収での発熱量が回収利用可能量
より多くなることも起る。In such cases, the amount of heat generated during medium pressure absorption may be greater than the amount that can be recovered and used.
したがって、減圧をするに先立って尿素合成圧力が等し
い圧力下で、例えば、同伴されるアンモニアおよび二酸
化炭素の20〜60%の吸収を行なえば、この際の発熱
を中圧でのそれよりも有効に利用することができる上に
、上記の欠点を除去することもできる。Therefore, if, for example, 20 to 60% of the entrained ammonia and carbon dioxide are absorbed under the same urea synthesis pressure prior to depressurization, the heat generated at this time can be absorbed more effectively than at intermediate pressure. In addition to being able to be used for various purposes, the above-mentioned drawbacks can also be eliminated.
この吸収のための媒体としては、カーバメートコンデー
に入るべき溶液を用いることができる。As a medium for this absorption, a solution containing the carbamate conduit can be used.
1 以下に添付図面のプロセスに従う実施例を示す。1 An example according to the process of the attached drawings is shown below.
実施例には各ラインにおける流れの量および組成、並び
に各装置における操作条件が示される。The examples show flow quantities and compositions in each line and operating conditions in each device.
実施例Example
図面は本発明の具体的実施を説明するためのフローシ一
トである。
1:尿素合成管、6:ストリッパー、12:高圧蒸留塔
、16:高圧吸収塔、23:アンモニアコンデンサー、
27:アンモニア洗滌塔、34:カーハメートコンデン
?一,2A:アンモニア、3AおよびT:二酸化炭素、
4:アンモニウムカーバメート液並びに未凝縮二酸化炭
素およびアンモニア、5A:尿素合成液、19A:不活
性ガス(二酸化炭素およびアンモニアを含む)。The drawings are flow sheets for explaining specific implementations of the present invention. 1: Urea synthesis tube, 6: Stripper, 12: High pressure distillation column, 16: High pressure absorption column, 23: Ammonia condenser,
27: Ammonia washing tower, 34: Carhamet condensate? 1,2A: ammonia, 3A and T: carbon dioxide,
4: Ammonium carbamate liquid and uncondensed carbon dioxide and ammonia, 5A: Urea synthesis liquid, 19A: Inert gas (including carbon dioxide and ammonia).
Claims (1)
モニアとを尿素合成圧力および尿素合成温度において反
応せしめて未反応の二酸化炭素およびアンモニアを含有
する尿素合成液を生成させ、該尿素合成液から該尿素合
成圧力にほぼ等しい圧力においてその中に含有される不
活性ガスをそれに随伴する該未反応の二酸化炭素および
アンモニアとともに分離してのち、該尿素合成圧にほぼ
等しい圧力下において、該尿素合成液を二酸化炭素もし
くはアンモニアガスによるストリツピングに附して該未
反応の二酸化炭素およびアンモニアの少な《とも一部を
分離し、該ストリツピングからの尿素合成液を10−2
5kg/cm2(ゲージ)の高圧蒸留に附してその中に
含まれる二酸化炭素およびアンモニアの大部分を分離し
、該高圧蒸留からの尿素合成液を低圧蒸留に附してその
中に含有される二酸化炭素およびアンモニアの全てを分
離して尿素水溶液を得、こうして得られた尿素水溶液か
ら尿素を得る一方、該随伴する未反応の二酸化炭素およ
びアンモニアとともに分離された該不活性ガスおよび該
高圧蒸留からの二酸化炭素およびアンモニアを吸収媒体
と接触させて、二酸化炭素およびアンモニアを吸収して
高圧吸収液を生成させ、この際吸収されないアンモニア
ガスおよび該不活性ガスを冷却して液体アンモニアを該
不活性ガスから分離し、該高圧吸収液を該ストリツピン
グからの該未反応の二酸化炭素およびアンモニアと接触
させて凝縮させ、こうして得られたアンモニウムカーバ
メート液および該液体アンモニアを尿素合成に循環する
ことを特徴とする尿素合成方法。 2 該原料アンモニアと該原料二酸化炭素のモル比が2
.1−5であり、該尿素合成圧力が100−300kg
/cm2(ゲージ)、該尿素合成温度が170−220
℃である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 該ストリツピングが90−310kg/cm2(ゲ
ージ)の圧力下、150−230℃の温度において原料
二酸化炭素ガスにより行なわれる特許請求の範囲第1項
記載の方法。 4 該吸収媒体にあらかじめ該低圧蒸留からの二酸化炭
素およびアンモニアを吸収させる特許請求の範囲第1項
記載の方法。[Claims] 1. Carbon dioxide and a stoichiometric excess of ammonia relative to carbon dioxide are reacted at a urea synthesis pressure and a urea synthesis temperature to produce a urea synthesis liquid containing unreacted carbon dioxide and ammonia. , after separating the inert gas contained therein from the urea synthesis liquid at a pressure approximately equal to the urea synthesis pressure, together with the accompanying unreacted carbon dioxide and ammonia; Below, the urea synthesis solution is subjected to stripping with carbon dioxide or ammonia gas to separate at least a portion of the unreacted carbon dioxide and ammonia, and the urea synthesis solution from the stripping is subjected to stripping with carbon dioxide or ammonia gas.
The urea synthesis liquid from the high-pressure distillation is subjected to high-pressure distillation at 5 kg/cm2 (gauge) to separate most of the carbon dioxide and ammonia contained therein, and the urea synthesis liquid from the high-pressure distillation is subjected to low-pressure distillation to remove the carbon dioxide and ammonia contained therein. All carbon dioxide and ammonia are separated to obtain a urea aqueous solution, and urea is obtained from the urea aqueous solution thus obtained, while the inert gas and the high-pressure distillation are separated together with the accompanying unreacted carbon dioxide and ammonia. of carbon dioxide and ammonia are contacted with an absorption medium to absorb the carbon dioxide and ammonia to produce a high-pressure absorption liquid, and the unabsorbed ammonia gas and the inert gas are cooled to convert the liquid ammonia into the inert gas. and contacting the high-pressure absorption liquid with the unreacted carbon dioxide and ammonia from the stripping to condense it, and recycling the thus obtained ammonium carbamate liquid and the liquid ammonia to urea synthesis. Urea synthesis method. 2 The molar ratio of the raw material ammonia and the raw material carbon dioxide is 2.
.. 1-5, and the urea synthesis pressure is 100-300 kg
/cm2 (gauge), the urea synthesis temperature is 170-220
The method according to claim 1, wherein the temperature is .degree. 3. The method of claim 1, wherein said stripping is carried out with raw carbon dioxide gas under a pressure of 90-310 kg/cm@2 (gauge) and at a temperature of 150-230 DEG C. 4. The method according to claim 1, wherein the absorption medium is previously made to absorb carbon dioxide and ammonia from the low-pressure distillation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54086430A JPS5812270B2 (en) | 1979-07-10 | 1979-07-10 | Urea synthesis method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54086430A JPS5812270B2 (en) | 1979-07-10 | 1979-07-10 | Urea synthesis method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5612358A JPS5612358A (en) | 1981-02-06 |
| JPS5812270B2 true JPS5812270B2 (en) | 1983-03-07 |
Family
ID=13886681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54086430A Expired JPS5812270B2 (en) | 1979-07-10 | 1979-07-10 | Urea synthesis method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812270B2 (en) |
-
1979
- 1979-07-10 JP JP54086430A patent/JPS5812270B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5612358A (en) | 1981-02-06 |
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