特表 2024-522586 トリプルＭＰストリームによる尿素の製造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-21

(54)【発明の名称】トリプルＭＰストリームによる尿素の製造

(51)【国際特許分類】

   C07C 273/04 20060101AFI20240614BHJP

   C07C 275/00 20060101ALI20240614BHJP

   B01D 3/14 20060101ALI20240614BHJP

   B01D 5/00 20060101ALI20240614BHJP

   B01D 3/06 20060101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

C07C273/04

C07C275/00

B01D3/14 A

B01D5/00 A

B01D3/06 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023575460

(86)(22)【出願日】2022-06-10

(85)【翻訳文提出日】2023-12-06

(86)【国際出願番号】 NL2022050325

(87)【国際公開番号】W WO2022260524

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】21178994.6

(32)【優先日】2021-06-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】512061836

【氏名又は名称】スタミカーボン・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ヨゼフ・クルースト

(72)【発明者】

【氏名】ヴィルヘルムス・ヒューベルテュス・ヘールツ

【テーマコード（参考）】

4D076

4H006

【Ｆターム（参考）】

4D076BB18

4D076BB21

4D076BC02

4D076EA08Z

4D076EA14Z

4D076FA02

4D076FA12

4D076FA31

4D076FA34

4D076JA10

4H006AA04

4H006AC57

4H006BC52

4H006BD34

4H006BD52

4H006BD81

4H006BE14

4H006BE41

(57)【要約】

本開示は、高圧ＣＯ_２ストリッパ、下流の中圧処理ユニット、及び反応器から尿素合成溶液を受容する中圧解離装置を使用する、尿素製造プラント及びプロセスであって、処理ユニット及び解離装置からのガスが第１の凝縮器内で凝縮され、合成セクションからのオフガスが第２の凝縮器内で別に凝縮される、尿素製造プラント及びプロセスに関する。改造方法も記載されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧（ＨＰ）ストリッパ（ＨＰＳ）と、ＮＨ_３及びＣＯ_２から尿素を形成するための反応ゾーン（ＨＰＲ）と、凝縮ゾーン（ＨＰＣＣ）とを備えるＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）を備える尿素製造プラントであって、前記ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）が、ストリップガスとしてのＣＯ_２供給物の入口を有し、前記プラントが、中圧（ＭＰ）処理ユニット（ＭＰＴＵ）と、ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）と、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）及び第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）と、前記反応ゾーン（ＨＰＲ）から前記ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）への尿素溶液の第１のフローライン（１ａ）と、前記反応ゾーン（ＨＰＲ）から前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）への尿素溶液の第２のフローライン（１ｂ）と、を更に備え、前記プラントが、前記ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）から前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）へのストリッピングした尿素溶液（２）の液体フローラインを備え、
前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）が、第１のＭＰガスストリーム（４）のガス出口を有し、前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）が、第２のＭＰガスストリーム（５）のガス出口を有し、前記ＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）が、ガス出口と、第３のＭＰガスストリーム（１４、１４ａ）の減圧要素（Ｖ１）と、を有し、
前記第１の、第２の、及び第３のＭＰガスストリームからなる群から選択される２つのガスストリームが、前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）内で組み合わせられて凝縮される、尿素製造プラント。

【請求項2】

前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）が、前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）から前記第１のＭＰガスストリーム（４）を受容し、かつ前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）から前記第２のＭＰガスストリーム（５）を受容するように配置されており、前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）が、前記第３のＭＰガスストリーム（１４）を受容し、好ましくは、前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）が、凝縮器、スクラバ、及び／又は吸収器を備える、請求項１に記載の尿素製造プラント。

【請求項3】

前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）が、フラッシュ容器である、請求項１又は２に記載の尿素製造プラント。

【請求項4】

－前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）から低圧解離装置（ＬＰＤ）への尿素溶液の液体フローライン（７）と、
－前記低圧解離装置（ＬＰＤ）から低圧カルバメート凝縮器（ＬＰＣＣ）へのガスフローライン（１２）と、
－前記低圧カルバメート凝縮器（ＬＰＣＣ）から前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）へのカルバメート溶液の液体フローライン（１３）と、
－前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）から前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）へのカルバメート溶液の液体フローライン（１５）と、
－前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）から前記高圧（ＨＰ）合成セクション（ＨＰＳＳ）へのカルバメート溶液の液体フローライン（９）と、を更に備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の尿素製造プラント。

【請求項5】

水を除去するために尿素溶液を加熱するための加熱ゾーン（ＰＥＶ）と、好ましくは、前記低圧解離装置（ＬＰＤ）から前記加熱ゾーン（ＰＥＶ）への尿素溶液の液体フローライン（１１ａ）と、を更に備え、前記加熱ゾーン（ＰＥＶ）が、前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）の少なくとも一部と熱交換接触し、好ましくは、前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）が、シェルアンドチューブ熱交換器内に少なくとも部分的に提供されて、ガスが前記シェル内で凝縮され、尿素溶液（１１ａ）が前記チューブ内で加熱される、請求項１～４のいずれか一項に記載の尿素製造プラント。

【請求項6】

ＭＰ ＣＯ_２ストリッパ（ＭＰＳ）と、前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）から前記ＭＰ ＣＯ_２ストリッパ（ＭＰＳ）への尿素溶液の液体フローライン（８）と、を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の尿素製造プラント。

【請求項7】

前記ＭＰ ＣＯ_２ストリッパ（ＭＰＳ）から前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）へのガスフローライン（１７）を更に備える、請求項６に記載の尿素製造プラント。

【請求項8】

前記第２のＭＰ凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）が、シェルアンドチューブ熱交換器と、下流のガス／液体分離器と、任意選択で、前記分離器からガスを受容する吸収器と、を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の尿素製造プラント。

【請求項9】

前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）からのガス（１０）もまた、前記第２のＭＰ凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）に供給され、
前記第２のＭＰ凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）からのガス（１８）が、吸収器に、好ましくは低圧吸収器に供給される、請求項１～８のいずれか一項に記載の尿素製造プラント。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の尿素製造プラントで実行される尿素製造プロセスであって、前記プロセスが、反応ゾーン（ＨＰＲ）からＨＰストリッパ（ＨＰＳ）に尿素合成溶液の第１の部分（１ａ）を供給し、ＣＯ_２をストリップガスとして使用して前記ストリッパ（ＨＰＳ）内の尿素溶液をストリッピングして、ストリッピングした尿素溶液（２）を得ることと、ストリッピングした尿素溶液（２）をＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）に供給して、第１のＭＰガスストリーム（４）及び処理された尿素溶液（７）を得ることと、前記反応ゾーン（ＨＰＲ）からの前記尿素合成溶液の第２の部分（１ｂ）を、ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）内で加熱することによってカルバメート分解に供して、第２のＭＰガスストリーム（５）及びＭＰ尿素溶液（８）を得ることと、減圧によってＨＰ合成セクション（ＨＰＲ）から第３のＭＰガスストリーム（１４）を提供することと、を含み、前記プロセスが、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）内で前記第１の、第２の、及び第３のＭＰガスストリーム（４、５、１４）からなる群から選択される２つのガスストリームを組み合わせて凝縮することを伴い、
前記プロセスが、好ましくは、前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）内で前記第１のガスストリーム（４）及び前記第２のガスストリーム（５）を組み合わせて凝縮することと、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）内で前記第３のガスストリームを凝縮に供することと、を伴う、尿素製造プロセス。

【請求項11】

前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）が、前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）よりも高い圧力で動作する、請求項１０に記載の尿素製造プロセス。

【請求項12】

前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）が、前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）の動作圧力よりも１～１０ｂａｒ高い圧力で動作する、請求項１０又は１１に記載の尿素製造プロセス。

【請求項13】

－前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）が、１５～３５ｂａｒの圧力で動作し、
－前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）が、１５～３５ｂａｒの圧力で動作し、好ましくは、前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）と同じ圧力で、又はそれよりも高い圧力で動作する断熱フラッシュ容器であり、
－前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）が、１５～３５ｂａｒの圧力で動作する、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の尿素製造プロセス。

【請求項14】

前記ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）が、０．６５～０．８０の範囲のストリッピング効率で動作する、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の尿素製造プロセス。

【請求項15】

既存の尿素製造プラントを改良する方法であって、前記既存の尿素製造プラントが、高圧（ＨＰ）ストリッパ（ＨＰＳ）と、ＮＨ_３及びＣＯ_２から尿素を形成するための反応ゾーン（ＨＰＲ）と、凝縮ゾーン（ＨＰＣＣ）とを備えるＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）を備え、前記ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）が、ストリップガスとしてのＣＯ２供給物の入口を有し、前記ＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）が、ガス出口を有し、前記プラントが、前記反応ゾーン（ＨＰＲ）から前記ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）への尿素溶液の第１のフローライン（１ａ）を備え、
前記方法が、前記プラント内にまだ存在していない場合に、以下のユニット及び接続、
－第１のＭＰガスストリーム（４）のガス出口を有する中圧（ＭＰ）処理ユニット（ＭＰＴＵ）と、
－第２のＭＰガスストリーム（５）のガス出口を有するＭＰ解離装置（ＭＰＤ）と、
－第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）及び第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）と、
－前記反応ゾーン（ＨＰＲ）から前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）への尿素溶液の第２のフローライン（１ｂ）と、
－第３のＭＰガスストリーム（１４）を得る前記ＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）の前記ガス出口からのガスの減圧要素（Ｖ１）と、
－前記ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）から前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）へのストリッピングした尿素溶液（２）の液体フローラインと、を加えることを含み、
前記方法は、好ましくは、前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）を、前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）から前記第１のＭＰガスストリーム（４）を受容し、かつ前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）から前記第２のＭＰガスストリーム（５）を受容するように配置することと、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）を、前記第３のＭＰガスストリーム（１４）を受容するように配置することとによって、
前記第１のＭＰガスストリーム（４）、前記第２のＭＰガスストリーム（５）、及び前記第３のＭＰガスストリーム（１５）からなる群から選択される２つのガスストリームが、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）内で組み合わせられて凝縮され、かつ前記群（４、５、１５）から選択される１つのガスストリームが、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）内で別に凝縮されるように、前記プラントを構成することを更に含む、既存の尿素製造プラントを改良する方法。

【請求項16】

前記既存のプラントが、第１の中圧（ＭＰ）ガスストリーム（４）のガス出口を有するＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）と、前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）と、前記ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）から前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）へのストリッピングした尿素溶液（２）の前記液体フローラインと、第３のＭＰガスストリーム（１４）を得る前記ＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）の前記ガス出口からのガスの前記減圧要素（Ｖ１）と、を備え、前記方法が、
第２のＭＰガスストリーム（５）のガス出口を有する前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）と、
前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）と、
前記反応ゾーン（ＨＰＲ）から前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）への尿素溶液の前記第２のフローライン（１ｂ）とを提供することと、
前記第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）を、前記ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）から前記第１のＭＰガスストリーム（４）を受容し、かつ前記ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）から前記第２のＭＰガスストリーム（５）を受容するように配置することと、前記第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）を、前記ＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）から前記第３のＭＰガスストリーム（１４）を受容するように配置することと、を含む、請求項１５に記載の既存の尿素製造プラントを改良する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＮＨ_３及びＣＯ_２からの尿素の製造に関する。

【背景技術】

【0002】

序論
尿素プラントは、しばしば、ストリップガスとしてのＣＯ_２供給物の少なくとも一部を使用する高圧（ＨＰ）ストリッパを備えたタイプのもの（例えば、ＳｔａｍｉｃａｒｂｏｎのＣＯ_２ストリッピングプロセス）である。限定されないが、本発明の尿素のＣＯ_２ストリッピング型尿素プロセスの例示的なプロセススキームは、Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ、ｃｈａｐｔｅｒ Ｕｒｅａ、２０１０、図１６に示されている。例示されたプロセスでは、反応器は、液体の出口と、ガスの出口と、を有し、反応器からのガスは、高圧スクラバに供給される。ストリッパからの尿素溶液は、低圧デコンポーザに供給され、次いで、水の冷却を使用する熱交換器である予蒸発器に供給される。反応器からのガスは、高圧スクラバに供給される。低圧デコンポーザ又は解離装置からのガスは、低圧カルバメート凝縮器内で凝縮されて、結果として生じる水を含有するカルバメートストリームが合成セクションにリサイクルされる。一般的には、反応ゾーンへの水の補給が尿素収率に悪影響をもたらすので、低水リサイクルが望まれる。典型的なＣＯ_２ストリッピング型尿素プロセスにおける高圧ストリッパは、通常、０．８７のストリッピング効率αで動作する。

【0003】

尿素の生産能力と比較して比較的小さいＨＰストリッパを有し、かつ低エネルギー消費である尿素製造プラント及びプロセスに対する要求が存在する。また、尿素製造プラントの生産能力を高めるように既存の尿素製造プラントを改良したいという要望が存在する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は、第１の態様では、高圧（ＨＰ）ストリッパ、ＮＨ_３及びＣＯ_２から尿素を形成するための反応ゾーン、並びに凝縮ゾーンを含むＨＰ合成セクションを備え、尿素製造プラントであって、ＨＰストリッパが、ストリップガスとしてのＣＯ_２供給物の入口を有し、プラントが、中圧（ＭＰ）処理ユニットと、ＭＰ解離装置と、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションと、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションと、当該反応ゾーンから当該ＨＰストリッパへの尿素溶液の第１のフローラインと、当該反応ゾーンから当該ＭＰ解離装置への尿素溶液の第２のフローラインと、を更に備え、プラントが、当該ＨＰストリッパから当該ＭＰ処理ユニットへのストリッピングした尿素溶液の液体フローラインを備え、ＭＰ処理ユニットが、第１のＭＰガスストリームのガス出口を有し、ＭＰ解離装置が、第２のＭＰガスストリームのガス出口を有し、ＨＰ合成セクションが、ガス出口と、第３のＭＰガスストリームの減圧要素と、を有し、当該第１の、第２の、及び第３のＭＰガスストリームからなる群から選択される２つのガスストリームが、当該第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内で組み合わせられて凝縮される、尿素製造プラントに関する。

【0005】

好ましくは、当該第１のＭＰカルバメート凝縮セクションは、当該ＭＰ処理ユニットから当該第１のＭＰガスストリームを受容し、かつ当該ＭＰ解離装置から当該第２のＭＰガスストリームを受容するように配置され、当該第２のＭＰカルバメート凝縮セクションは、当該第３のＭＰガスストリームを受容し、好ましくは、当該第２のＭＰカルバメート凝縮セクションは、凝縮器、スクラバ、及び／又は吸収器を備えている。

【0006】

本発明はまた、かかるＭＰ処理ユニット、ＭＰ解離装置、並びに第１及び第２のＭＰカルバメート凝縮セクションを備えたかかる尿素製造プラントにおいて実行される尿素製造プロセスに関する。

【0007】

本発明はまた、既存の尿素製造プラントを改良する方法であって、既存の尿素製造プラントが、高圧（ＨＰ）ストリッパ、ＮＨ_３及びＣＯ_２から尿素を形成するための反応ゾーン、並びに凝縮ゾーンを含むＨＰ合成セクションを備えており、ＨＰストリッパが、ストリップガスとしてのＣＯ_２供給物の入口を有し、ＨＰ合成セクションが、ガス出口を有し、プラントが、当該反応ゾーンから当該ＨＰストリッパへの尿素溶液の第１のフローラインを備え、方法は、プラント内にまだ存在していない場合に、以下のユニット及び接続、すなわち、第１のＭＰガスストリームのガス出口を有する中圧（ＭＰ）処理ユニット、第２のＭＰガスストリームのガス出口を有するＭＰ解離装置、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション、及び第２のＭＰカルバメート凝縮セクション、及び当該反応ゾーンから当該ＭＰ解離装置への尿素溶液の第２のフローライン、第３のＭＰガスストリームを提供する当該ＨＰ合成セクションの当該ガス出口からのガスの減圧要素、当該ＨＰストリッパから当該ＭＰ処理ユニットへのストリッピングした尿素溶液の液体フローライン、を加えることを含み、方法は、好ましくは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションを、当該ＭＰ処理ユニットから当該第１のＭＰガスストリームを受容し、かつ当該ＭＰ解離装置から当該第２のＭＰガスストリームを受容するように配置することによって、並びに第２のＭＰカルバメート凝縮セクションを、当該第３のＭＰガスストリームを受容するように配置することによって、当該第１、第２、及び第３のＭＰガスストリームからなる群から選択される２つのガスストリームが、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内で組み合わせられて凝縮されるように、かつ当該群から選択される１つのガスストリームが、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション内で別に凝縮されるように、プラントを構成することを更に含む、既存の尿素製造プラントを改良する方法に関する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明による例示的な尿素製造プラント及びプロセスを概略的に例示する。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図に例示される実施形態は、例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

【0010】

本発明は、一態様では、ＭＰ処理ユニット内のＨＰストリッパからのストリッピングした尿素溶液のＭＰ処理、特に断熱フラッシュを組み合わせて、第１のＭＰガスストリームを提供し、ＭＰ解離装置内のＨＰストリッパを迂回する尿素合成溶液の一部のＭＰ解離によって、第２のガスストリームを提供し、かつ、ＭＰへの合成セクションのオフガスを減圧して、第３のＭＰガスストリームを提供する、という賢明な洞察に基づくものである。更に、プロセスは、中圧でこれらのＭＰガスストリームのうちの２つを組み合わせて凝縮して、ＭＰカルバメート溶液を形成することを含む。ＨＰ合成セクションへとリサイクルされるＭＰカルバメート溶液は、有利には、低含水量を有し、それによって、反応ゾーンでの尿素の収量が向上し、組み合わせたＭＰ凝縮において放出された熱は、有利には、熱統合に使用することができる。

【0011】

一実施形態では、ＭＰ解離装置からの第２のＭＰガスストリーム及び第３のガスストリームとしての反応器オフガスは、ＭＰ処理ユニット（例えば、フラッシュ容器）からの第１のガスストリームの別の凝縮との、中圧での組み合わせた凝縮を受ける。

【0012】

一実施形態では、ＭＰ処理ユニット（例えば、フラッシュ容器）からの第１のＭＰガスストリーム及び第３のガスストリームとしての反応器オフガスは、ＭＰ解離装置からの第２のＭＰガスストリームの別の凝縮との、ＭＰでの組み合わせた凝縮を受ける。

【0013】

好ましい実施形態では、ＭＰ処理ユニット（例えば、フラッシュ容器）からの第１のＭＰガスストリーム及びＭＰ解離装置からの第２のＭＰガスストリームは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内で組み合わせられて凝縮され、有利なＮ／Ｃ比のバランシング、及び第３のＭＰガスストリームとしての反応器オフガスの別々の凝縮を提供する。この実施形態では、有利には、当該ガスストリームを組み合わせて凝縮することによってＭＰ解離装置からの第２のＭＰガスストリームを凝縮するために、低Ｎ／Ｃ比及び低不活性物質含有量の第１のＭＰガスストリームが使用される。それによって、（比較的低い不活性含有量による）比較的高い温度及び（Ｎ／Ｃ比による）低い含水量の形成されたＭＰカルバメート溶液が、所与のＭＰ凝縮圧力で達成される。尿素溶液から水を蒸発させることに寄与するように、例えば、熱交換を通して尿素生成物溶液を加熱するために、高い温度が使用される。

【0014】

ＭＰ処理ユニットは、好ましくは、フラッシュ容器、特に断熱フラッシュ容器である。断熱フラッシングは、ＮＨ_３とＣＯ_２とのモル比が低い（例えば、Ｎ／Ｃが１．０よりも低い）フラッシュ蒸気を提供する。ＨＰ ＣＯ_２ストリッパからのストリッピングした尿素溶液のＭＰ断熱フラッシングによる蒸気は、例えば、約４０ｍｏｌ％のＮＨ_３と、約５０ｍｏｌ％のＣＯ_２と、を含む。フラッシュ容器の出口での尿素溶液は、好ましい断熱フラッシュでは、フラッシュ容器の入口の尿素溶液よりも低い温度を有する。

【0015】

合成セクションからのオフガスは、例えば、尿素製造プラント内に備えられたＨＰ尿素合成反応器から放出される。オフガスは、例えば、約６５ｍｏｌ％のＮＨ_３及び２０ｍｏｌ％のＣＯ_２を含有する。

【0016】

合成セクションは、ＭＰ処理ユニットの入口に接続されたストリッピングした尿素溶液の出口を有する、ＨＰ ＣＯ_２ストリッパを備えている。ＨＰ反応ゾーンは、例示的な一実施形態では、少なくとも２．７、例えば約３のＮ／Ｃ比、及び例えば少なくとも１２０ｂａｒ、例えば約１４０ｂａｒの圧力で動作する。ＨＰ ＣＯ_２ストリッピングを受けずにＭＰ解離装置によって部分的に受容される尿素合成溶液は、ＨＰ ＣＯ_２ストリッパの出口の尿素溶液と比較して比較的高いＮ／Ｃ比を有する。尿素合成溶液は、尿素、水、カルバミン酸アンモニウム、及びアンモニアを含む。ＭＰ解離装置からの第２のガスストリームもまた、比較的高いＮ／Ｃ比を有する。第２のガスストリームは、例えば６５ｍｏｌ％のＮＨ_２及び２５ｍｏｌ％のＣＯ_２を含有する。

【0017】

本発明の尿素製造プラント及びプロセスは、ＣＯ_２ストリッピング型である。プラントは、ＨＰストリッパと、ＮＨ_３及びＣＯ_２から尿素を形成するための反応ゾーンと、凝縮ゾーンを含む高圧（ＨＰ）合成セクションと、を備えている。反応ゾーンは、１つ以上の反応器を備えている。複数の反応器は、直列又は並列に配置され得る。プラントは、例えば、垂直尿素反応器を備えている。反応ゾーン及び凝縮ゾーンはまた、単一の容器内に、例えばプール反応器などの水平容器内に組み合わせられ得る。反応ゾーンは、典型的には、尿素合成溶液の出口と、オフガスの別個の出口と、を有する。合成セクションは、オフガスの出口と、ストリッピングした尿素溶液の出口と、ストリップされていない尿素合成溶液の出口と、を有する。

【0018】

凝縮ゾーンは、例えば、高圧カルバメート凝縮器、好ましくはチューブ束及びシェル側空間を備えたシェルアンドチューブ熱交換器によって提供される。例えば、直線状のチューブ束又はＵ字形状のチューブ束が使用される。凝縮されるガスが好ましくはシェル側空間に供給され、冷却流体がチューブに供給される。代替的に、凝縮されるガスがチューブに供給され、冷却流体がシェル側空間に供給される。

【0019】

凝縮器は、横型又は縦型の凝縮器であり得る。凝縮器は、例えば、冷却流体側及び凝縮側を備えた熱交換器であり、凝縮側の連続相として液体で動作し、一方で、凝縮されるガスが気泡として存在して液相を通って上昇するように構成されている。これは、有利には、凝縮器での（実質的に）完全な凝縮を提供する。

【0020】

凝縮器は、例えばＵ字形状のチューブ束のチューブ内に冷却流体がある、例えば横型の浸漬凝縮器であり、例えばプール凝縮器若しくはプール反応器であり、又は例えばチューブ内に冷却流体がある縦型凝縮器であり、又は例えばガスがチューブ内で凝縮されて液相中の気泡として上昇する縦型凝縮器である。更に他の実施形態では、凝縮器は、例えば縦型落下膜凝縮器である。

【0021】

ストリッパは、ストリップガスとして使用されるＣＯ_２供給物の入口を有する熱交換器であり、反応ゾーンからの尿素合成溶液の一部とストリップガスとの間で向流接触するように、及び尿素溶液を加熱するように構成されている。ＣＯ_２ストリッパは、例えば、尿素溶液の落下膜をチューブ内でストリッピングすることによって動作するように構成された縦型シェルアンドチューブ熱交換器であり、頂部の尿素溶液の入口と、底部のストリッピングされた尿素溶液の出口と、ＨＰ凝縮セクションに接続された頂部のガスの出口と、を備え、全てが、当該チューブへの入口及びチューブからの出口である。例えば、ストリッパはまた、例えば蒸気などの、加熱流体のシェルを備えている。別個のＨＰ凝縮器及び反応器が使用される実施形態では、プラントは、凝縮器から反応器への凝縮物のフローラインを備えている。ＨＰカルバメート凝縮器はまた、典型的には、ＮＨ_３供給物を受容する。

【0022】

プラントは、中圧（ＭＰ）処理ユニット、好ましくはフラッシュ容器と、ＨＰストリッパからそのＭＰ処理ユニットへのストリッピングした尿素溶液の液体フローラインと、を備えている。ＭＰ処理ユニットは、第１のＭＰガスストリームのガス出口と、処理された尿素溶液の液体出口と、を有する。プラントは、ＭＰ解離装置と、当該反応ゾーンから当該ＨＰストリッパへの尿素溶液の第１のフローラインと、当該反応ゾーンから当該ＭＰ解離装置への尿素溶液の第２のフローラインと、を更に備えている。そのため、反応ゾーンからの、特に反応器からの尿素合成溶液の一部がＨＰストリッパに供給され、別の部分がＭＰ解離装置に供給される。好ましい実施形態では、単一の反応器が、ＨＰストリッパ及びＭＰ解離装置の両方に尿素溶液を供給するように接続される。

【0023】

好ましいＭＰフラッシュ容器は、概して、１０～７０ｂａｒ、好ましくは１０～３５ｂａｒ、例えば１８～２５ｂａｒの圧力で動作する。好ましいＭＰフラッシュ容器は、好ましくはＭＰ解離装置と同じ又はそれよりも高い圧力で、例えばＭＰ解離装置の圧力よりも０～１０ｂａｒ高い圧力、例えば１～１０ｂａｒ高い圧力、より好ましくは２～７ｂａｒ高い圧力で動作する。ＭＰ解離装置は、第２のＭＰガスストリームのガス出口を有する。ＨＰ合成セクションは、オフガスのガス出口と、オフガスの減圧要素と、を有し、第３のＭＰガスストリームを提供する。減圧要素は、例えば弁、例えば制御弁である。プロセス及びプラントでは、当該第１の、第２の、及び第３のＭＰガスストリームからなる群から選択される２つのガスストリームは、当該第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内で組み合わせられて凝縮される。当該群から選択される１つのガスストリームは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション内で別に凝縮される。

【0024】

プラントは、好ましくは、当該第１の、第２の、及び第３のＭＰガスストリームからなる群から選択される２つのガスストリームを第１のＭＰカルバメート凝縮セクションに輸送するためのガスフローラインを備えている。好ましくは、プラントは、第１及び第２のＭＰガスストリームを第１のＭＰカルバメート凝縮セクションに輸送するためのガスフローラインと、第３のＭＰガスストリームを第２のＭＰカルバメート凝縮セクションに供給するためのガスフローラインと、を備えている。

【0025】

好ましくは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションは、ＭＰ処理ユニットから第１のＭＰガスストリームを受容し、かつＭＰ解離装置から第２のＭＰガスストリームを受容するよう配置される。好ましくは、プラントは、ＭＰ処理ユニットから第１のＭＰカルバメート凝縮セクションへのガスフローラインと、ＭＰ解離装置から第１のＭＰカルバメート凝縮セクションへのガスフローラインと、を備えている。好ましくは、プラントは、第３のＭＰガスストリームを供給するための、当該減圧要素（又はユニット）から第２のＭＰカルバメート凝縮セクションへのガスフローラインを備えている。興味深い実施形態では、ＨＰ合成セクションからの第３のＭＰガスストリームは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションの入口において、ＨＰ合成セクションのガス出口でのガスストリームの（例えば、質量ベースで）ＮＨ_３含有量の少なくとも９０％であるＮＨ_３含有量を有する。例えば、ＨＰ合成セクションから第２のＭＰカルバメート凝縮セクションへの第３のガスストリームのガスフローラインは、ＨＰで動作するスクラバ又は凝縮器を含まない。

【0026】

好ましくは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションは、凝縮器、スクラバ、及び／又は吸収器を備えている。好ましくは、第２のＭＰ凝縮セクションは、シェルアンドチューブ熱交換器（凝縮器）を備えており、冷却流体、例えば冷却水がチューブ内にあり、凝縮されるガスがシェル側空間に供給される。好ましくは、熱交換器はまた、シェル側空間内で、例えば凝縮されるガスとの並流接触で、カルバメート含有液体を受容する。カルバメート含有液体は、例えば低圧（ＬＰ）回収セクションから供給される。例えば、ガス及び液体はどちらも、シェル側空間の底部に供給され、熱交換器は、頂部に１つの出口を有する。熱交換器は、例えばＵ字形状の縦型チューブ束を備えている。凝縮セクションは、好ましくは、プロセス流体を熱交換器から受容する、ガス／液体分離器を更に備えている。

【0027】

好ましくは、第２のＭＰ凝縮セクションは、シェルアンドチューブ熱交換器と、下流のガス／液体分離器と、任意選択で、当該分離器からガスを受容する吸収器と、を備えている。

【0028】

好ましくは、吸収器からの液体は、当該熱交換器に供給され、ＬＰカルバメート溶液は、吸収液体として吸収器に供給される。

【0029】

また、第２のＭＰ凝縮セクションが（凝縮器としての）熱交換器及びガス／液体分離器からなる、すなわち吸収器のない実施形態では、セクションは、ＣＯ_２ストリッピング型の尿素プラントにおいてＨＰ合成セクションからオフガスを除去するために多く使用されるＨＰスクラバとの類似性によって、スクラバと称され得る。

【0030】

本発明によるプラント及びプロセスの実施形態では、好ましくは断熱フラッシュ容器であるＭＰ処理ユニットは、比較的ＣＯ_２リッチな（例えば、ＮＨ_３とＣＯ_２とのモル比が１．０未満、例えば０．８０～０．９０の範囲である）ＭＰガスストリームを利用可能にし、有利には、ＨＰストリッパのより少ないエネルギー（蒸気）消費に寄与する。ＨＰストリッパを迂回する尿素合成溶液を受容するＭＰ解離装置は、有利には、比較的小さいＨＰストリッパを備えた比較的高い尿素製造能力を可能にする。ＭＰ解離装置からのガスストリームは、比較的ＮＨ_３リッチである（ＮＨ_３とＣＯ_２とのモル比が、例えば、少なくとも２．３、例えば２．５０～３．０の範囲、例えば約２．６０である）。このガス蒸気は、好ましくは、ＭＰ処理ユニット（好ましくは断熱フラッシュ容器）からのガスストリームと組み合わせられて、中圧（例えば、２２～３０ｂａｒなどの、２０～３０ｂａｒ）で第１のＭＰカルバメート凝縮セクションにおいて凝縮される。少量の不活性物質を伴うかかる圧力は、有利には、１２０℃を超える比較的高い温度をもたらす。好ましくは、凝縮は、水分蒸発のために加熱される尿素溶液との熱交換接触において実行される。第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内のカルバメート溶液のＮ／Ｃ比は、ＭＰのＣＯ_２供給物の一部を当該第１のＭＰカルバメート凝縮セクションに加えることによって補正され（減少され）得る。

【0031】

ＣＯ_２供給物は、典型的には、いくつかの不活性物質を含有し、例えば水素変換器で使用するために加えられる、酸素を含み得る。第１のＭＰカルバメート凝縮セクションに供給されるＣＯ_２供給物は、例えばＨＰ ＣＯ_２圧縮機の段間地点から、又は専用のＭＰ ＣＯ_２圧縮機から提供され得る。例えば、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションへのＣＯ_２の供給ラインは、水素変換器、典型的には触媒変換器を備えており、そこでＣＯ_２供給物中の汚染物質として存在するＨ_２が除去される。水素変換器の出口でのＣＯ_２供給物は、例えば０．０５～０．２０体積％のＯ_２、好ましくは約０．１０体積％のＯ_２を含有する。有利には、中圧で動作するユニットには不動態化空気がないこと、又は少ないことが必要であるので、ＭＰストリッパによって受容されるＣＯ_２供給物ストリームは、好ましくは、ＨＰストリッパによって受容されるＣＯ_２供給物よりも低いＯ_２含有量を有する。

【0032】

ＣＯ_２供給物は、例えば上流のアンモニアプラントの合成ガス製造セクションから生じ得る。

【0033】

ＣＯ_２供給物は、例えば、好ましくは断熱ストリッパであるＭＰストリッパを通して第１のＭＰカルバメート凝縮セクションに供給される。ＭＰストリッパは、例えば、尿素溶液及びＣＯ_２供給物が向流接触するように構成され、ガス入口と、ガス出口と、液体入口と、液体出口と、を有する。ＭＰストリッパは、例えば、ガス／液体の接触を確実にするための充填ベッドを備えている。ＭＰストリッパのガス出口からのガスは、第１のＭＰ凝縮セクションに供給される。接触は、尿素溶液中の（遊離した及び／又はカルバメートとしての）アンモニアの量の減少をもたらし、それによって、ストリッピングを提供する。尿素溶液は、ＣＯ_２の一部を取り込み得る。任意選択のＭＰストリッパに供給されるＣＯ_２供給物ストリームは、例えば、少なくとも９５体積％のＣＯ_２及び０．１０体積％未満のＮＨ_３を含み、好ましくは、ＮＨ_３を含まない。ＭＰストリッパを通してＣＯ_２供給物を提供することは、例えば、ＭＰ解離装置からの尿素溶液が、ＬＰ解離装置及び良好なカルバメート凝縮を達成するためのＬＰカルバメート凝縮器を備えているＬＰ回収セクションに供給される場合に有利である。

【0034】

ＭＰ処理ユニットからの尿素溶液及びＭＰ解離装置からの尿素溶液は、尿素溶液を受容するＬＰ解離装置及びＬＰ解離装置からガスを受容するＬＰカルバメート凝縮器を備えているＬＰ回収セクションに直接的又は間接的に供給される。ＭＰ処理ユニットからの尿素溶液及びＭＰ解離装置からの尿素溶液は、共通のＬＰ回収セクションで、又は別個のＬＰ回収セクションで処理され得る。ＬＰカルバメート凝縮器はまた、カルバメートの結晶化を防止するために水を受容する。水は、例えば、例えば廃水処理セクションから、クリーンプロセス凝縮物として提供される。ＣＯ_２供給物の一部は、任意選択で大気フラッシュタンク凝縮器を通して、任意選択でＬＰカルバメート凝縮器に供給されて、ＬＰカルバメート凝縮器内のカルバメート溶液のＮ／Ｃ比を減少させて、良好な凝縮を確実にし、かつ（大気）吸収器へのＮＨ_３の高い供給を回避する。ＬＰ凝縮セクションからのカルバメート溶液は、圧縮されて、例えば第２のＭＰカルバメート凝縮器にリサイクルされ、例えば２５～５０重量％のＨ_２Ｏ、例えば約３０重量％のＨ_２Ｏを含む。

【0035】

好ましくは、プラントは、ＬＰ解離装置と、ＭＰ処理ユニットからＬＰ解離装置への尿素溶液の液体フローラインと、を備えている。好ましくは、プラントは、ＬＰカルバメート凝縮器と、ＬＰ解離装置からＬＰカルバメート凝縮器へのガスフローラインと、を備えている。好ましくは、プラントは、ＬＰカルバメート凝縮器から第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（例えば、ＭＰスクラバ）へのカルバメート溶液の液体フローラインを備えている。好ましくは、プラントは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションから第１のＭＰカルバメート凝縮セクションへのカルバメート溶液の液体フローラインを備えている。好ましくは、プラントは、特に任意選択でＨＰ凝縮ゾーンを通してカルバメート溶液を反応ゾーンに供給するために、当該第１のＭＰカルバメート凝縮セクションから当該高圧（ＨＰ）合成セクションへのカルバメート溶液の液体フローラインを備えている。

【0036】

尿素プラント及びプロセスの高圧合成セクションは、ＣＯ_２供給物の少なくとも一部をストリップガスとして使用するＨＰストリッパを備えている。

【0037】

ＣＯ_２供給物は、例えばＣＯ_２供給物を生じる上流の合成ガスプラントからの、不活性成分を含む。典型的には、ＨＰ合成セクションへのＣＯ_２供給物は、例えば尿素合成セクションの腐食を防止するために加えられた、酸素を含む。酸素はまた、合成セクションの上流のＣＯ_２供給物中のＨ_２を除去するために加えられ得る。ＨＰ合成セクションは、１つ以上のオフガスの出口を備える。オフガスは、不活性成分、並びに不凝縮ＮＨ_３及びＣＯ_２を含む。合成セクションからのオフガスは、ＮＨ_３が比較的リッチ（例えば、Ｎ／Ｃ比が少なくとも２．２、又は２．３～３．０の範囲）であり、ＭＰ範囲内の圧力まで膨張し、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションにおいて凝縮を受ける。凝縮は、例えば、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション内に備えられた熱交換器内で、ＬＰ回収セクションからの水を含むカルバメートリサイクルストリームの存在下で実行される。好ましくは、プラント、特にＨＰ合成セクションは、ＨＰスクラバを備えていない。好ましくは、プロセスは、合成セクションのオフガスが水性液体ストリームと高圧で接触することを含まない。

【0038】

中圧でのＨＰ合成セクションからのオフガスの凝縮は、ＨＰスクラバの使用と比較して、安全性の向上及びより低い機器コストといった利点を提供する。

【0039】

第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（例えばＭＰスクラバ）は、例えば、水を冷却することによって動作し、カルバメート出口での温度は、例えば８０～１００℃の範囲である。第２のＭＰカルバメート凝縮セクションは、例えば、１５～２５ｂａｒ、好ましくは２０～２５ｂａｒの圧力で動作する。例えば２５～３０重量％の含水量を有する、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションからのカルバメート溶液は、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内のカルバメートで富化される。第１のＭＰカルバメート凝縮セクションは、例えば、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションからのカルバメート溶液よりも、例えば少なくとも５重量％（パーセント点）少ない含水量を有するカルバメート溶液を提供する。第１のＭＰカルバメート凝縮セクションからのカルバメート溶液は、例えば、１５～２０重量％の範囲の含水量を有する。第１のＭＰカルバメート凝縮セクションは、例えば、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションよりも少なくとも１０℃高い温度で、例えば１１０℃～１２０℃で動作する。このようにして、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション内のカルバメート溶液は、比較的高い含水量を有し得、それによって、カルバメート結晶化のリスクのない、より低い凝縮温度を可能にする。より低い温度は、非凝縮ＮＨ_３の下流の（ＬＰ）吸収器へのより少ない通気に寄与する。これは、廃水処理（ＷＷＴ）セクションにおけるより少ないエネルギー消費、及び有利には、ＷＷＴからのより少ないリサイクルに寄与し得る。第１のＭＰカルバメート凝縮セクションは、例えば２０～３０ｂａｒ、好ましくは２２～２７ｂａｒの圧力で、好ましくは第２のＭＰカルバメート凝縮セクションよりも高い圧力で動作する。ＬＰ吸収器からの水性液体は、ＷＷＴに供給され得る。

【0040】

有利には、ＨＰ合成セクションからの不活性物質は、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションに進入せず、それによって、熱交換のためのより高い凝縮温度を提供し、熱交換は、例えば水分蒸発のための尿素溶液の加熱に使用され得る。

【0041】

第２のＭＰカルバメート凝縮セクションからのカルバメート溶液は、より高い温度で動作する第１のＭＰカルバメート凝縮セクションに供給される。それによって、ＬＰ回収セクションからのカルバメート溶液に含まれる水は、有利には、直列の３つの凝縮器内でのカルバメートの結晶化を防止するために使用される。例えば、本発明によるプロセスの例示的な一実施形態では、カルバメート溶液は、３０重量％のＨ_２ＯでＬＰカルバメート凝縮器から得られて第２のＭＰカルバメート凝縮器（例えば、スクラバ）に供給され、２６重量％のＨ_２Ｏを有するカルバメート溶液を提供し、次に、第１のＭＰカルバメート凝縮器に供給されて、有利には、ＨＰ合成にリサイクルされる、２０重量％のＨ_２Ｏのより低い含水量を有するカルバメート溶液を提供する。

【0042】

好ましくは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションからの非凝縮ガスは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションに供給される。好ましい実施形態では、非凝縮ガスは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション内で反応器からのオフガスと組み合わせられて凝縮される。好ましくは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションよりも低い圧力で、例えば少なくとも１．０ｂａｒ低い圧力で、例えば１．０～５ｂａｒ低い圧力で動作する。

【0043】

第２のＭＰカルバメート凝縮セクションからの非凝縮ガスは、例えば、例えばＬＰで動作する吸収器に供給される。非常に有利には、好ましい実施形態では、ＨＰ合成からの不活性ガスは、第２のＭＰカルバメート凝縮器に供給されず、それによって、吸収器への凝縮可能なガスの供給を低減し、かつ第２のＭＰカルバメート凝縮器内の全ガス圧力のために加熱ゾーン内の温度を上昇させる。

【0044】

好ましくは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションからの非凝縮ガスは、特に第２のＭＰカルバメート凝縮セクション内での爆発性混合物を回避するために、低いＨ_２含有量を有する。低いＨ_２含有量は、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションに供給されるＭＰ ＣＯ_２供給物の上流でのＨ_２除去によって達成される。有利には、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内での部分的な凝縮は、例えば当該セクション内の単一の凝縮器だけの単純な機器に寄与し、かつ、当該凝縮器の下流端部での乱流などによって当該凝縮器と熱交換接触している加熱ゾーン内で加熱される尿素溶液への熱の輸送に寄与する。例えば、凝縮器は、シェル及びチューブ熱交換器として提供され、尿素溶液がチューブ内で加熱され、ガスがシェル側空間内で凝縮される。

【0045】

有利には、プラントは、好ましくはアンモニア凝縮器を備えておらず、かつ好ましくはアンモニア液体のリサイクルフローラインを備えていない。

【0046】

好ましくは、プラントは、水及びアンモニアを除去するための尿素溶液を加熱するための加熱ゾーンを更に備えている。好ましくは、プラントは、任意選択で大気フラッシュタンクを通した、ＬＰ解離装置から当該加熱ゾーンへの尿素溶液の液体フローラインを備えている。好ましくは、加熱ゾーンは、当該第１のＭＰカルバメート凝縮セクションの少なくとも一部と熱交換接触し、ＬＰ解離装置は、典型的には、ＬＰ復元ゾーンのＬＰ解離装置である。好ましくは、加熱ゾーンは、特に尿素溶融物を調製するために、ＬＰ回収セクションからの、特に当該ＬＰ回収セクション内に備えられたＬＰ解離装置からの尿素溶液を加熱して、尿素溶液からの水分蒸発に使用するために使用される。好ましくは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションは、例えば上で説明したように、シェルアンドチューブ熱交換器内に少なくとも部分的に提供され、ガスがシェル（シェル側空間）内で凝縮され、尿素溶液がチューブ内で加熱される。

【0047】

加熱ゾーン（例えば予蒸発器）からの被加熱尿素溶液は、好ましくは、ＮＨ_３及び濃縮尿素溶液を含有する水蒸気を得るように、ガス／液体分離を受ける。濃縮尿素溶液は、例えば、７５～８５重量％の尿素含有量を有し得る。加熱ゾーンの入口で受容される尿素溶液は、例えば６０～７５重量％の尿素含有量を有し、例えば、約０．７重量％のＮＨ_３を含む。好ましくは、尿素濃度は、加熱ゾーン内で５～１０重量％（パーセントポイント）上昇する。比較的高い尿素濃度は、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内で、１１０℃などの比較的高い温度によって達成され得る。

【0048】

濃縮尿素溶液は、例えば、任意選択で貯蔵タンクを通して、真空蒸発セクションに供給されて、尿素溶融物を提供する。尿素溶融物は、例えば、造粒機又はプリリングタワーなどの仕上げセクション内で固化される。尿素溶融物はまた、例えばメラミンプラントに供給され得る。他の用途も可能である。

【0049】

加熱ゾーン（予蒸発器）は、例えば、１．０絶対ｂａｒ未満の、例えば０．４～０．６絶対ｂａｒなどの０．３～０．８絶対ｂａｒの圧力で動作する。

【0050】

加熱された尿素溶液は、有利には、例えば約０．０５重量％などの０．１０重量％未満の低いＮＨ_３含有量を有する。尿素貯蔵タンク内での溶液の貯蔵には、低いＮＨ_３含有量が望ましい。

【0051】

したがって、加熱された尿素溶液は、例えば３２．５重量％の所望の尿素濃度を得るために、低いＮＨ_３含有量によって、例えば、水を加えることによって、例えばディーゼル排気流体（ＤＥＦ）の製造に使用することができる。ＤＥＦを製造するための十分に高い純度を有する水は、例えば、ＷＷＴセクションからの浄化したプロセス凝縮物として、蒸気凝縮物として、又は脱塩水として加えられ得る。ＤＥＦは、典型的には、３２．５重量％の尿素及び６７．５重量％の水であり、好ましくは、３２．５重量％の尿素に基づいて、すなわち、３２．５重量％の尿素を有するために必要に応じて加えられる又は除去される水に基づいてアルカリ度が変換されたときに、０．２重量％未満のＮＨ_３としてのアルカリ度を有する。有利には、本発明のプロセスでは、低いＮＨ_３含有量を達成するための蒸気ストリッピングは不要である。

【0052】

本明細書で使用される場合、「予蒸発器」という用語は、蒸発セクションがプラント内に存在しなければならないことを意味するものではない。いくつかの実施形態では、プラントは、予蒸発器を備えているが、尿素溶融物を生成するための蒸発セクションを備えていない。

【0053】

本発明はまた、ＣＯ_２ストリッピング型の尿素プラント内で実行される、好ましくは本発明の尿素製造プラントで実行される、尿素製造プロセスに関する。尿素製造プロセスは、例えば、反応ゾーンからＨＰストリッパに尿素合成溶液の第１の部分を供給することと、ＣＯ_２をストリップガスとして使用してＨＰストリッパ内の尿素溶液をストリッピングして、ストリッピングした尿素溶液を提供することと、ストリッピングした尿素溶液をＭＰ処理ユニットに供給して、第１のＭＰガスストリーム及び処理された尿素溶液を提供することと、ＭＰ解離装置内で加熱することによって、反応ゾーンからの尿素合成溶液の第２の部分にカルバメートの分解を受けさせて、第２のＭＰガスストリーム及びＭＰ尿素溶液を提供することと、減圧によってＨＰ合成セクションから第３のＭＰガスストリームを提供することと、を含む。プロセスは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内の当該第１の、第２の、及び第３のＭＰガスストリームからなる群から選択される２つのガスストリームを組み合わせて凝縮することを含む。好ましくは、プロセスは、当該第１のＭＰカルバメート凝縮セクション内で第１及び第２のガスストリームを組み合わせて凝縮することと、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション内で第３のガスストリームに凝縮を受けさせることと、を含む。

【0054】

好ましくは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションの動作圧力よりも高い、例えば１～１０ｂａｒ高い、より好ましくは１～５ｂａｒ高い、更により好ましくは１～３ｂａｒ高い圧力で動作する。

【0055】

好ましくは、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションは、１５～３５ｂａｒの圧力で動作する。好ましくは、ＭＰ処理ユニット、好ましくは断熱フラッシュ容器は、１５～３５ｂａｒの圧力で動作する。好ましくは、断熱フラッシュ容器は、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションと同じ圧力で動作する。好ましくは、第２のＭＰカルバメート凝縮セクションは、１５～３５ｂａｒの圧力で動作する。

【0056】

好ましくは、ＨＰストリッパは、０．６５～０．８０、例えば０．７０～０．７５の範囲のストリッピング効率αで動作する。比較的低いストリッピング効率は、有利には、ＨＰストリッパによるより少ないエネルギー消費を、例えばより少ない蒸気の消費を提供する。追加的に、ＨＰストリッパ及びＨＰカルバメート凝縮器は、比較的小型であり得、これは、有利には、既存の尿素プラントを改造してＨＰ合成セクションの所望される制限された改良で生産能力を高め得る。ＭＰ処理ユニット、特に好ましい断熱フラッシュ容器は、ストリッピング効率が比較的低くても、カルバメートリサイクルによる低水リサイクルに寄与し得る。

【0057】

好ましくは、３０～７０体積％の尿素合成溶液が、反応ゾーンからＭＰ解離装置に供給され、すなわち、ＨＰストリッパを迂回する。それによって、ＭＰ解離装置は、大量のＨＰストリッパを取り出すことができる。

【0058】

また、上述のように既存の尿素製造プラントを改良する方法が提供される。

【0059】

好ましくは、方法は、ＭＰ処理ユニットから第１のＭＰガスストリームを受容し、かつＭＰ解離装置から第２のＭＰガスストリームを受容するように、第１のＭＰカルバメート凝縮セクションを配置することを含む。好ましくは、方法は、ＭＰ処理ユニットから第１のＭＰカルバメート凝縮セクションへのガスフローライン、及びＭＰ解離装置から第１のＭＰカルバメート凝縮セクションへのガスフローラインを提供することを含む。好ましくは、方法は、第３のＭＰガスストリームを供給するための、減圧要素から第２のＭＰカルバメート凝縮セクションへのガスフローラインを提供することを含む。方法は、概して、ＨＰ合成セクションを全く又は殆ど変更しない有利な方式で、尿素プラントの生産能力の向上を提供する。

【0060】

興味深い実施形態では、既存のプラントは、ストリッピングした尿素溶液を受容するＭＰ処理ユニット、特にＭＰ断熱フラッシュ容器と、第１のＭＰカルバメート凝縮器と、を備えている。第１のＭＰカルバメート凝縮器は、反応器からの及び／又はＨＰカルバメート凝縮器からの合成セクションのオフガス、及び既存のプラント内のＭＰ処理ユニットからのガスを受容する。例えば、第１のＭＰカルバメート凝縮器は、既存のプラント内の尿素溶液の加熱ゾーンと、特に予蒸発器と熱交換接触する。かかる既存のプラントを改良する好ましい本発明の方法は、反応器からプラントへの尿素合成溶液の一部を受容するＭＰ解離装置を加えることと、第２のＭＰカルバメート凝縮器、第３のＭＰガスストリーム（例えば、反応器オフガス）を第２のＭＰカルバメート凝縮器に供給するためのガスフローライン及び、ガスストリームをＭＰ解離装置から第１のＭＰカルバメート凝縮器に供給するためのガスフローラインを加えることと、を含む。このようにして、有利には、反応器オフガス中の不活性ガスは、もはや予蒸発器の温度に悪影響を及ぼさない（低下させない）。更に、本発明のプラントに関して考察される様々な利点及びプロセスは、改良されたプラントにおいて得られる。非常に有利には、尿素プラントの生産能力の向上は、ＨＰ機器を加えることも改良することもなく、ＭＰ解離装置によって得ることができる。尿素製造プラントの上記の選好はまた、改良された尿素プラント、例えば、加えられた第２のＭＰカルバメート凝縮器から第１のＭＰカルバメート凝縮器へのカルバメート溶液の液体フローラインにも適用される。好ましくは、既存のプラントは、ＨＰスクラバを備えておらず、好ましくは既存のプラントでは、合成セクションのオフガスは、反応器及び／又はＨＰカルバメート凝縮器から、例えば弁（例えば制御弁）などの減圧要素を通して、第１のＭＰカルバメート凝縮器に直接に供給される。

【0061】

図１は、本発明の実施形態による例示的な尿素製造プロセス及びプラントを示す。プラントは、ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）を含む高圧（ＨＰ）合成セクション（ＨＰＳＳ）と、ＮＨ_３及びＣＯ_２から尿素を形成するための反応ゾーン（ＨＰＲ）と、凝縮ゾーン（ＨＰＣＣ）と、を備えている。反応ゾーン（ＨＰＲ）は、尿素合成溶液の液体出口（１）及び不活性物質の別個のガス出口（１４）を有する反応器、例えば縦型尿素反応器を備えている。尿素合成溶液の第１の部分（１ａ）は、ＣＯ_２をストリップガスとして使用するＨＰストリッパ（ＨＰＳ）に供給される。ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）からのストリッピングした尿素溶液（２）は、ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）に供給される。尿素合成溶液の第２の部分（１ｂ）は、尿素溶液を加熱するための熱交換器であるＭＰ解離装置（ＭＰＤ）に供給される。それによって、尿素合成溶液を供給するために、単一の反応器がＨＰストリッパ及びＭＰ解離装置の両方に接続される。どちらもＮＨ_３及びＣＯ_２を含む、ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）からのガス（４）及びＭＰ解離装置（ＭＰＤ）からのガス（５）は、尿素溶液（１１ａ）を加熱するために使用される予蒸発ユニット（ＰＥＶ）と熱交換接触する第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）内で凝縮されて、加熱された尿素溶液（１１ｂ）を提供する。ＨＰストリッパ（ＨＰＳ）からのガス（３）は、ＮＨ_３供給物も受容する凝縮ゾーン（ＨＰＣＣ）内のＨＰカルバメート凝縮器内で凝縮されて、反応ゾーン（ＨＰＲ）内の反応器に供給される凝縮物（６）を提供する。ＭＰ処理ユニット（ＭＰＴＵ）からの尿素溶液（７）は、尿素溶液（７）を加熱するための好ましくはシェルアンドチューブ熱交換器であるＬＰ解離装置（ＬＰＤ）に供給されて、カルバミン酸アンモニウムをＮＨ_３及びＣＯ_２に分解する。ＭＰ解離装置（ＭＰＤ）からの尿素溶液（８）はまた、ＭＰストリッパ（ＭＰＳ）に供給され、そこでＭＰ ＣＯ_２供給物と接触する。ＭＰストリッパからの尿素溶液（１６）は、例えばＬＰ回収セクションに、例えばＬＰ解離装置（ＬＰＤ）（図示せず）に供給される。ＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）からのガス（１４）、例えば反応ゾーン（ＨＰＲ）内の反応器からのガス（１４）及び／又はＨＰカルバメート凝縮器からのガス（１４ａ）は、例えば１つ以上の弁（Ｖ１）などの減圧要素のＭＰに膨張させて、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）からの非凝縮ガス（１０）も受容する第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）に供給される。第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）からの非凝縮ガス（１８）は、例えばＬＰで動作する吸収器に供給される。ＬＰ解離装置（ＬＰＤ）から得られたガス（１２）は、ＣＯ_２供給物の一部も直接的又は間接的に受容するＬＰカルバメート凝縮器（ＬＰＣＣ）に供給される。ＬＰカルバメート凝縮器（ＬＰＣＣ）からの比較的高い含水量を有するＬＰカルバメート溶液（１３）は、第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）に供給され、そこでカルバメート結晶化を回避するのを補助する。第２のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－２）からのＭＰカルバメート溶液（１５）は、高温で動作する第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）に供給され、そこで、有利には、カルバメートが富化される。結果として生じるカルバメート溶液（９）は、ＨＰ合成セクション（ＨＰＳＳ）に、例えばＨＰ凝縮ゾーン（ＨＰＣＣ）にリサイクルされる。ＬＰ解離装置（ＬＰＤ）から得られた尿素溶液（１１）は、任意選択で更なる拡張ステップの後に依然として水を含有しており、例えば、有利には高温の、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）内で放出される熱を使用して、予蒸発器（ＰＥＶ）内で尿素溶液（１１ａ）として加熱され、ガス／液体分離を受けさせて、水蒸気及び濃縮尿素溶液を提供する。ＭＰ ＣＯ_２供給物の一部を含むＭＰ ＣＯ_２ストリッパ（ＭＰＳ）からのガス（１７）は、第１のＭＰカルバメート凝縮セクション（ＭＰＣＣ－１）に供給されて、当該凝縮セクションの適切なＮ／Ｃ比に寄与する。

【0062】

プラントの選好はまた、プロセスに、及び改造方法（既存のプラントを改良する方法）に適用される。プロセスは、好ましくは、記載されるプラント内で実行される。改造方法は、好ましくは、記載されるプラントを提供する。

【0063】

本出願では、プロセスストリーム（すなわち水蒸気ラインではない）の場合、高圧（ＨＰ）は、１００ｂａｒよりも高く、例えば１２０～３００ｂａｒ、典型的には１５０～２００ｂａｒである。中圧（ＭＰ）は、例えば１０～７０ｂａｒ（３０～７０ｂａｒの中間圧力を含む）、特に１０～４０ｂａｒであり、低圧（ＬＰ）は、例えば１．０～１０ｂａｒ、特に１．０～８ｂａｒ、例えば１．５～５ｂａｒである。全ての圧力は、ｂａｒ絶対圧で提供される。

【0064】

尿素溶液及びカルバメートストリームについて本明細書で使用されるＮ／Ｃ比は、尿素プラントの技術分野で使用されるように、ＮＨ_３、ＣＯ_２、及びＨ_２Ｏだけからなる、いわゆる尿素製造前の初期混合物の組成を反映し、モル比である。ガスストリームのＮ／Ｃ比は、ＮＨ_３とＣＯ_２とのモル比を示す。

【0065】

「カルバメート」という用語は、本明細書で使用される場合、尿素プラントの技術分野で使用される用語である、カルバミン酸アンモニウムを指す。

【0066】

「典型的」及び「特に」という用語は、いくつかの実施形態で使用することができる特徴を示すために使用されているが、必須ではない。また、好ましい特徴も必須ではない。

【0067】

「液体フローライン」及び「液体連通」という用語は、液体が、任意選択でいくつかの中間ユニットを通って、２つのユニット間の通路を通過することを可能にするフローライン（例えば、配管又はダクト）を指す。液体連通には気相輸送が含まれないので、蒸発器、蒸気のフローライン、及び凝縮器によって接続された２つのユニットは、流体連通している（気相輸送及び液体輸送を包含する）が、液体連通していない。第１のユニットは、例えば、第１のユニットの液体の出口が凝縮器の入口と接続され、かつ凝縮器の液体の出口が第２のユニットの入口と接続された場合に、第２のユニットと液体連通する。液体フローライン内には、例えば、ポンプが存在し得る。「ガスフローライン」は、２つのユニット間でガスを気相輸送するためのフローラインである。気相輸送は、液体としての材料の輸送を含まない。

【0068】

ストリッピング効率（α）は、尿素（ビウレット）に変換されたアンモニアの量をアンモニアの総量で除算したものとして定義され、ＨＰストリッパの場合、典型的には、ストリッパの液体出口で測定される。この定義は、ストリッパの出口に基づくＮＨ_３変換の定義に相当する。したがって、α＝（２×重量％尿素／６０）／［（２×重量％尿素／６０）＋（重量％ＮＨ_３／１７）］であり、ストリッパの液体出口で測定され、式中、重量％ＮＨ_３は、カルバミン酸アンモニウムを含む全てのアンモニア種を含む。当業者は、「ストリッピング効率」が、ストリッパのエネルギー効率ではなく、ストリッパ液体出口の尿素純度を指すことを理解する。

【0069】

カルバメート凝縮器内での凝縮は、ＮＨ_３及びＣＯ_２の、液体であるカルバミン酸アンモニウムへの反応を含む、いわゆるカルバメート凝縮を指し、よって、実際には、ガス状ＮＨ_３及びＣＯ_２が液相のカルバメートになる。カルバメート分解は、カルバメートのＮＨ_３及びＣＯ_２への解離反応を指す。

【0070】

本明細書の上で考察されたように、本発明は、高圧ＣＯ_２ストリッパ、下流の中圧処理ユニット、及び反応器から尿素合成溶液を受容する中圧解離装置を使用する、尿素製造プラント及びプロセスであって、処理ユニット及び解離装置からのガスが第１の凝縮器内で凝縮され、合成セクションからのオフガスが第２の凝縮器内で別に凝縮される、尿素製造プラント及びプロセスに関する。改造方法も記載されている。

【実施例】

【0071】

ここで、本発明を、以下の非限定的な実施例によって更に例示する。この実施例は、本発明を限定するものではなく、また、特許請求の範囲を限定するものではない。

【0072】

実施例１
図１によるプロセスでは、第２のＭＰカルバメート凝縮器は、９３℃及び２１ｂａｒで動作し、３６重量％のＮＨ_３、３７重量％のＣＯ_２（遊離並びにＮＨ_３及びＣＯ_２のカルバメートとしての両方）、及び第１のＭＰカルバメート凝縮器に供給された２６重量％のＨ_２Ｏを含むカルバメート溶液を提供する。第１のＭＰカルバメート凝縮器を１１４℃及び２４ｂａｒで動作させて、有利な低含水量でＨＰ合成に供給され得る、３８重量％のＮＨ_３、４２重量％のＣＯ_２、及び１９重量％のＨ_２Ｏ（遊離並びにＮＨ_３及びＣＯ_２のカルバメートとしての両方のパーセンテージ）を含有するカルバメート溶液を産生した。

【図1】

【国際調査報告】