JPS6163648A

JPS6163648A - 防蝕法

Info

Publication number: JPS6163648A
Application number: JP59185000A
Authority: JP
Inventors: Takayori Shinohara; 篠原　孝順; Toshio Yamaguchi; 俊雄山口; Hidetsugu Fujii; 藤井　英嗣; Keiichi Matsumoto; 松本　桂一
Original assignee: Toyo Engineering Corp
Current assignee: Toyo Engineering Corp
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1984-09-04
Publication date: 1986-04-01
Also published as: CN85106856A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明が属する技術分野１この発明は尿素の製造法に関１Ｊる。即らアンモニアと
二酸化炭素より尿素が合成され、その合成反応器（合成
管）流出液から９反応「、′ｉに過剰に存在させられた
アンモニアおよび尿素へ未転化のアンモニウームカーバ
メ−１・（以後未反応力−バメ−１＝と略称する）が分
解されて再生ずる７ンモニアおよび二酸化炭素がガス状
混合物として分離され、このガス状混合物が溶媒に吸収
さぼられるかまたは′Ｉｉ縮さＵられ、液化して再び合
成１程に返送される尿素の製造法において該合成１分離
、　ｃｌ−ｊよび吸収の■稈の装”１１の内壁面月利の
防蝕に使用される酸素の供給の改良に関する。

［従来技術について］尿素の合成を行なう反応工は圧力１２０〜２５０気圧、
潟１ｉ１７０〜２１０℃で操作され、その合成液と接す
る反応ムの内壁面材料にはチタンのばかクロム、ニラク
ルを合金の１成分とするステンレス鋼が用いられて来た
。しかしこれらの材料は合成液中のカーバメートや、導
入される原料二酸化炭素中の硫化水素により腐蝕される
のでこれを防がねばならない。しかもプロヒスが進歩し
て分離２回収工程の操作条件が苛酷になるにつれこれら
工程での装首の腐蝕対策も反応器同様ますま寸重要にな
って来た。すなわちストリッピング　プロセスでのスト
リッパー、カーバメート凝縮器の材料の腐蝕である。従
来この対策として、これらの腐蝕環境にさらされる材料
の表面を酸素によって酸化被膜を形成させる方法が採ら
れて来ていた。さらには、原料二酸化炭素がこれら諸工
程のいずれかに圧縮導入される前に、この中に含まれる
水素が燃焼により除去される方法が取られることがあっ
た。この酸素の供給方法としては酸素として原料二酸化
炭素ガスに対し、５００〜２０，０００Ｄ、Ｉ）、１０
．　（容ω）が空気または純酸素の形で導入されること
が１２案され、ことに前者のｈ法は広く実／ｆｉされて
来た。それは、空気が安価なｍ素源であったためだが、
プラントが次第に大型化し、エネルギー利用の＾効率化
の要求が高まるにつれて次の諸点が無視出来ない欠点と
して現われχ来た。すなわち１）酸素に同伴する窒素が
酸素の４倍と多いため前記諸工程から尿素合成液または
カーバフ−１〜溶液に不溶解な（導入した酸素を含む）
イナートガスが扱かれる場合に同伴するアンモニア、二
酸化炭素ガスに起因する熱損失２）余計なガス（窒素）
の合成圧力までの圧縮動力の演費３）窒素の共存により
酸素分圧が下がるための防蝕効果の低化などである。　
これに対して一方では実質純粋な酸素（以下単に純ａ素
と言う）を導入する方法が提案されてこれらの問題は緩
和されたかに考えられたが、純酸素を得ることが安価で
ないことが依然として問題として残っていた。純酸素を
得る方法としては空気から物理的に分離する方法、ある
いは酸化剤を導入して前記諸工程でそれがが加熱分解さ
れて純酸素が発生する方法などが提案されているが、純
酸素を得ることとそれ以後、の防蝕のコス］・、それを
補なうプロセスメリッ１−を全体的に考えるとまだ解決
されていない。

［解決すべき課題とその過程］したがって防蝕闘能上およびプロセスメリット上の両面
から、導入される酸素はいかなる形態が適当であるかを
究明すめことが解決課題となる。

すなわち酸素源を空気に求める場合、それでは酸素にい
くら窒素が混在したら尿素プロセスのメリットが無くな
るのかが問題となるがしかしこれはまだ知られていない
。我々はこれを解決するために導入酸素と窒素の割合が
尿素プロセスのメリットにいかに彩管するかを研究した
。その結果酸素／（酸素ト窒素）％（容量）が空気中の
２１％より増すと前記問題２）の熱損失は顕著に減る（
その結果回収熱量が増える）が、９０ｘ以上にな、ると
回収熱母の増加はほとんど無くなることが明らかになっ
た。一方、空気からある濃度の酸素を得るのにどんな方
法にせよその濃度が高いほど製造コストは高くなる。し
かも純酸素に近くなるほど割畠になる。したがって酸素
の濃縮法の］ストの上野割合と尿素プロセスのメリット
向上の鈍化との釣合で酸素Ｓａの上限が決まることが明
らかになった。　以上から我々は尿素プロセスとの結び
つきにおい”Ｃ特にコスト面から酸素の各種濃縮法につ
きその適用性を研究した。最近の尿素プラントの規模は
８産５００〜２０００トンが多くその場合プロセスに導
入される酸素の吊は通常空気量に換停して２０〜７５Ｏ
Ｎｄ／　Ａｔである。この範囲で可能な濃縮法は１）深
冷分離、２）膜分離、３）圧力変動式吸着（Ｐｒｅｓｓ
ｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｒｐｔｉｏｎ−以後ＰＳＡ
と略称する）などがあるが、１）はこのような規模の生
産にはコストが高く２）は酸素濃度４０％が限度である
。これに対して３）はコストも低く、純度の上限が約９
５ｚ（容量）であることが判明した。

一方酸素ｒＩａ度の低い範囲に１３Ｑシては前述とは逆
にになり、尿素プロセスでの熱を回収する効果が。

該プロセスに導入する酸素富化ガスの酸素濃度が低下す
るにつれ減少するが、あるａ＋３ｊまではその割合は小
さく、それより下がると急激に低下することになる。ま
た尿素プロセスへ々入Ｊ°るためのＭ素富化ガスの圧縮
動力は増加する。一方では酸素ｍ麿の低下とともに、Ｐ
ＳＡ装訂での酸素回収率がよくなり、酸素の富化のため
の動力は減少する。したがってＰＳＡ法を用いるのに酸
素濃度の下限があることになる。検討の結果ではそれが
約５５％（容岱）と判明した。以上から我々は次の発明
に到達した。

［本発明とその構成］本発明の方法は圧力変動式吸着ＰＳＡ法によって空気よ
り酸素に富んだガスが製造され、そのガス中で１度５５
〜９Ｇ（容量）％とされた酸素が得られ、尿素プラント
の装置内壁面の材料の防蝕と。

該防蝕および原料中の不純成分の除去のために尿素プロ
セスの前記諸工程に供給されることである。

なお濃度が５５〜８０％（客車）の富化酸素を用いる場
合はＰＳＡ装置をバイパスした空気と希釈するのがよい
。すなわちＰ　Ｓ　Ａ　！Ａ　ｉｆｆそのものでは酸素
濃度７０〜８０％（容恒）以上の酸Ａ富化ガスを製造し
。

このガスを、ＰＳＡ装置をバイパスする原料空気により
希釈するのである。というのは、ＩＪＳＡ法で正味酸素
が一定量の酸素富化ガスを製造する場合酸素Ｓ度が低下
するに従い始めのうらは急激にＰＳＡＩｉｉｌｌｔ費は
低下するがその後は徐々だからである。なお空気と希釈
されるのが適当なのは一二酸化炭素ガス中のイーｊ　−
１〜ガスの含有率が比較的昌　　　　゛い場合である。

　本発明の方法における酸素の供給方法は原料二酸化炭
素ガスに該酸素富化ガスが混合されるのが通常であるが
、このＲ木富化ガスが別に圧縮されるなどして前記諸工
程のいずれかに供給されてもよい。また＠ｈ節減向上の
ために。

ＰＳＡＩ置への供給空気源は通常併設されるアンモニア
プラント内のプロセス空気圧縮機よりの空気が使用され
るのが良い。

Ｅ本発明の効果１従来技術で問題となっていた諸点の解決がまず本発明の
効果としてあげられる。すなりら；１）熱損失の減少、
換言すればスチーム原単位の向上に寄与する。２）同伴
する窒素の量が減ることにより圧縮動力が節減される。

３）防蝕作用時の酸素分圧の上昇により防蝕作用の効率
が向上するなど、があげられる。またこれらの効果はプ
ラントが大型化するほど大きくなる。４）熱回収の向上
よりもプラント　コストの節減のほうがｆｉｌな場合に
は、空気の場合より多層の酸素が供給されることが可能
となりより安価な材料が使用出来る。

５）原料二酸化炭素ガス中の水素ガスが燃焼により予じ
め除去される場合には酸素に同伴する窒素が少ないので
さらに有効になる。　次に本発明の実施態様と効果が実
施例によって示される。

［実施例　１１第１図に示される。尿素が８産１０００トンのストリッ
ピング法プラントにおいて（図示されてない）隣接アン
ＬニアＩラントの空気Ｆ１縮１から圧力５−２ｋＪ／ｃ
ａｆＧで吐出される空気のうち７５ＯＮｄ／　Ｋｒが本
発明で使用されるＰＳＡ装置に６導入された。

当′！装置は３塔式で操作されて、１５（８吊）％。

１００Ｎ１ｆ／／ｊｒの濃縮酸素が３に９／　ｃ７１Ｇ
で冑られた。

一方アンモニアプラントの炭酸ガス再生装置８からは水
素およびその他のイノ・−トガス０．７（容量）％を含
んだ炭酸ガス１５　、６０ＯＮｊ　／　Ｋｒが０．８ｋ
ａ／ｃｎｆＧで再生され、先の濃縮酸素と共に炭酸ガス
圧縮殿１４に吸引された。炭酸ガスに対する酸素ｃＪ瓜
は５０００Ｐ、Ｐ、Ｈ，（容の）となった。該ガスは１
８０ｋｇ／ＣＩＩＧまで圧縮され１４０℃でスＩ−リッ
パ−１６の底部に吹き込まれた。かくして供給された防
蝕用濃縮酸素は、当ス１−リッパ−で分離されたアンし
ニアおよび二酸化炭素の混合ガスに随伴しカーバメート
凝縮器１８を経て合成管２０内をそのＦ部より上界して
その頂部に蓄積した。ストリッパー、カーバメート凝縮
器９合成管内ぐは該酸素の一部が防蝕用に消費された。

該合成性頂部では１９０℃の合成液と、該防蝕用濃縮酸
素およびその他のイ１−トガスが接触りるため、イこか
ら１々かれろこれらガス３００ＯＮｄ／　／’ｊｒ（Ｉ
　）にはアンモニア、−二酸化炭素および水の混合ガス
（Ｉ）計２．５Ｌ＃ｊｒが同伴した。この暦は酸素が空
気の形ｒ：導入された場合の４３％に減少していた。（
Ｉ）および（ＩＩ）の混合ガスは減圧弁４０により減圧
されて中圧吸収器３４に導入された。該吸収器では中圧
分離器２５よりの分離ガス（７ンＥニア、二酸化炭素お
よび水）と共に低圧吸収器３２からの溶液に１００℃で
吸収された。

その際発生する吸収熱は（図示はされてない）尿素水溶
液の濃縮工程へらようど仝吊利用された。

そのうら混合ガス（ＩＩ）による分は尿素トン当り４８
ｋｇのスチームに相当した。（ＩＩ）を除かれた（Ｉ）
は中圧吸収器３４より弁４４を通して系外ヘパーヂされ
た。一方従来のように空気圧縮機から直接、空気が導入
された場合は同じ酸素量で空気量としては３９ＯＮＩＪ
／　ＰＬｒになり、各々プロセスの操作条件は同じとし
て合成管頂部より（■）′に同伴される（■）′は５．
８ｔ＃ｊｒであって中圧吸収器３４で吸収されてもその
吸収熱のう＃５（ＩＩ）′と（Ｉｆ）の差に相当する分
はプロセス内の他に利用されずに冷却水で系外に袷てら
れた。したがって本発明による熱回収のメリット（ＩＩ
）　’−−（Ｉｆ）は尿素トン当り６４ｋＧのスチーム
に相当し、これはカーバメート凝縮器１８での低圧蒸気
発生の増加となった。

一方ＰＳＡ法の利用によって、空気を圧縮する場合より
尿素トン当り０，５３にｗｈ少なかった。

［実施例　３］濃縮酸素の淵反が７５から３０　　％（容部）に下がる
と尿素プロヒスでの、混合ガス（ＩＩ）に起因する低圧
スチームの発生量の減少は尿素１〜ン当り３７ｋＱど大
幅であった。。一方ＰＳＡ法での濃縮酸素のための動力
は急激に増加した。

なお本実施例ではガス（１）を減圧しＣから同伴ガス（
ｎ）が吸収されているが、減圧する前。

すなわち前記諸工程のいずれかでその圧力■、それより
低圧の工程からの吸収媒体に吸収されＣも本発明の域を
出るものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様の一例を示す概略図である。実線は液体を示し、破線は気体を示づ。１・・・空気圧縮機、　　６・・・ＰＳＡ装買。１４・・・炭酸ガス圧縮機、　　　１６・・・ス１−リ
ッツ＜−１８・・・カーバメート凝縮器、　　２０・・
・合成管。２５・・・中圧分離器、２７・・・低圧分解塔、３２・
・・低圧吸収器、　　３４・・・中圧吸収器、４０〜４
４・・・〈減圧）弁出ζス人　志、′Ｙ：・−ンンニアリング体大会社丁　
　　杭　　補　　正　　占　　（自発〉昭和６０年１２
月　３日

Claims

【特許請求の範囲】

アンモニアと二酸化炭素が、合成工程において尿素の合
成に適した圧力、温度において反応させられ尿素が合成
され、次いで分離工程においてその合成液より過剰のア
ンモニアおよび未反応カーバメートの少なくとも一部が
アンモニアおよび二酸化炭素の混合ガスとして該圧力以
下の圧力下で分離され、分離された該混合ガスは吸収工
程において該工程より低い圧力の工程からの吸収媒体中
に、分離工程の圧力以下の圧力で少なくともその一部が
凝縮または吸収させられ、生成した溶液および未吸収の
混合ガスは該合成工程に返送され、その際に該合成、分
離、および吸収工程のいずれかまたは全工程の装置の内
壁面の材料防蝕のために微量の酸素が導入され、かつこ
の導入により蓄積する酸素とその他のイナートガスが該
諸１程のいずれかから抜き出される尿素合成法において
；圧力変動式吸着（Ｐｒｅｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ）法によつて空気より酸素に富んだガ
スが製造され、そのガス中で濃度５５〜９０（容量）％
とされた酸素が防蝕に使用されることを特徴とする尿素
合成法。