(57)【要約】【課題】比較的低温の流体から熱回収を行うことのできる、新たな尿素製造方法および装置を提供する。【解決手段】合成工程と、高圧分解工程と、凝縮工程とを含み、ａ）９０℃より高温のスチームコンデンセートを別の流体と熱交換して９０℃以下に冷却する工程と、ｂ）工程ａからの前記スチームコンデンセートを前記低圧スチームの温度より低い温度を有する更に別の流体と熱交換することにより工程ａからの前記スチームコンデンセートを加熱する工程と、ｃ）工程ｂからの前記スチームコンデンセートを前記凝縮工程に前記低圧スチームを発生させるためのスチームコンデンセートとして供給する工程と、を含む尿素製造方法。この方法を行うための装置。【選択図】図１
2020147534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアと二酸化炭素から尿素を合成し、尿素合成液を生成する合成工程と、
前記合成工程で生成した尿素合成液を加熱することによって、アンモニウムカーバメイトを分解し、かつアンモニアと二酸化炭素を含む混合ガスを前記尿素合成液から分離する高圧分解工程と、
前記高圧分解工程で得られる前記混合ガスの少なくとも一部を吸収媒体に吸収させて凝縮させ、この凝縮の際に生じる熱を用いてスチームコンデンセートから低圧スチームを発生させる凝縮工程と、
を含む尿素製造方法であって、
さらに、
ａ）９０℃より高温のスチームコンデンセートを、別の流体と熱交換して、９０℃以下に冷却する工程と、
ｂ）前記工程ａからの前記スチームコンデンセートを、前記低圧スチームの温度より低い温度を有する更に別の流体と熱交換することにより、前記工程ａからの前記スチームコンデンセートを加熱する工程と、
ｃ）前記工程ｂからの前記スチームコンデンセートを、前記凝縮工程に前記低圧スチームを発生させるためのスチームコンデンセートとして供給する工程と、
を含むことを特徴とする尿素製造方法。
【請求項２】
前記尿素製造方法が、
前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解工程の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせる工程であって、前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームの一部を使用する、精製工程と、
前記精製工程で処理された後の尿素合成液を、前記精製工程の圧力より低く且つ大気圧以下の圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度がさらに高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせる工程であって、前記精製工程で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームの別の一部を使用する、濃縮工程と、
前記精製工程および前記濃縮工程のうちの一方もしくは両方から得られた低圧スチームコンデンセートの少なくとも一部を、大気圧以上の圧力に減圧することによって、低低圧スチームコンデンセートと低低圧スチームを発生させる低低圧流体発生工程と
を含み、
前記工程ａにおいて、前記９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、前記低低圧スチームコンデンセートを用いる、請求項１に記載の尿素製造方法。
【請求項３】
前記低低圧流体発生工程における前記大気圧以上の圧力が、２バール以上である、請求項２に記載の尿素製造方法。
【請求項４】
前記凝縮工程に供給されるスチームコンデンセートの量が前記凝縮工程で発生する前記低圧スチームの量よりも多く、前記凝縮工程から、前記低圧スチームとスチームコンデンセートとを含む流体が得られ、
ｄ）前記凝縮工程から得られた、前記低圧スチームとスチームコンデンセートとを含む流体を、低圧スチームとスチームコンデンセートとに分離する工程
を含み、
前記工程ａにおいて、前記９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、前記工程ｄで分離したスチームコンデンセートを用いる、請求項１に記載の尿素製造方法。
【請求項５】
前記高圧分解工程において、中圧スチームを加熱源として用いて、前記合成工程で生成した尿素合成液を加熱するとともに、中圧スチームコンデンセートを得、
前記工程ａにおいて、前記９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、
前記高圧分解工程で得られる前記中圧スチームコンデンセート、または
前記高圧分解工程で得られる前記中圧スチームコンデンセートを熱交換によって冷却した中圧スチームコンデンセート、または、
前記高圧分解工程で得られる前記中圧スチームコンデンセートを中低圧に減圧して中低圧スチームと中低圧スチームコンデンセートを生じさせる中低圧スチーム発生工程で得た、中低圧スチームコンデンセート、または、
前記中低圧スチーム発生工程で得た前記中低圧スチームコンデンセートを熱交換によって冷却した中低圧スチームコンデンセート
を用いる、請求項１に記載の尿素製造方法。
【請求項６】
前記工程ａにおいて、前記別の流体として、前記合成工程、高圧分解工程および凝縮工程から選ばれる少なくとも一つの工程に供給される原料アンモニアを用いる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の尿素製造方法。
【請求項７】
前記尿素製造方法が、
前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解工程の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせる工程であって、前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームの一部を使用する、精製工程と、
前記精製工程で処理された後の尿素合成液を、前記精製工程の圧力より低く且つ大気圧以下の圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度がさらに高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせる工程であって、前記精製工程で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームの別の一部を使用する、濃縮工程と、
前記濃縮工程で処理された尿素合成液から空気を用いて粒状固体尿素を製造する造粒工程と、を含み、
前記工程ａにおいて、前記別の流体として、前記造粒工程に供給する空気を用いる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の尿素製造方法。
【請求項８】
前記尿素製造方法が、
下記のガスＩおよびガスＩＩ
ガスＩ）前記凝縮工程で凝縮しなかったガス、
ガスＩＩ）前記尿素製造方法が精製工程を含む場合の、精製工程で分離した気相として得られるガス、
のうちの少なくとも一方のガスを吸収媒体中に吸収および凝縮させながら、前記少なくとも一方のガスを吸収した吸収媒体を冷却して、アンモニアおよび二酸化炭素を含む回収液を得る回収工程
を含み、
ここで前記精製工程は、前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解工程の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせる工程であって、前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームの一部を使用する工程であり、
前記工程ｂにおいて、前記少なくとも一方のガスを吸収した吸収媒体を、前記工程ａからのスチームコンデンセートと熱交換することにより、前記工程ｂの加熱とともに前記回収工程の冷却を行う、請求項１〜７のいずれか一項に記載の尿素製造方法。
【請求項９】
前記尿素製造方法が、
下記のガスＩおよびガスＩＩ
ガスＩ）前記凝縮工程で凝縮しなかったガス、
ガスＩＩ）前記尿素製造方法が精製工程を含む場合の、精製工程で分離した気相として得られるガス、
のうちの少なくとも一方のガスを吸収媒体中に吸収および凝縮させながら、前記少なくとも一方のガスを吸収した吸収媒体を冷却して、アンモニアおよび二酸化炭素を含む回収液を得る回収工程
を含み、
ここで前記精製工程は、前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解工程の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせる工程であって、前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームの一部を使用する工程であり、
前記回収工程における冷却を、温水との熱交換によって行い、かつ、
前記工程ｂにおいて、前記回収工程で冷却に使用した後の温水を、前記工程ａからのスチームコンデンセートと熱交換することにより、前記工程ｂの加熱を行う、請求項１〜８のいずれか一項に記載の尿素製造方法。
【請求項１０】
前記尿素製造方法が、
前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解工程の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせる工程であって、前記高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームの一部を使用する、精製工程と、
前記精製工程で処理された後の尿素合成液を、前記精製工程の圧力より低く且つ大気圧以下の圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度がさらに高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせる工程であって、前記精製工程で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームの別の一部を使用する、濃縮工程と、
前記精製工程および前記濃縮工程のうちの一方もしくは両方から得られた低圧スチームコンデンセートの少なくとも一部を、大気圧より高い圧力に減圧することによって、低低圧スチームコンデンセートと低低圧スチームを発生させる低低圧流体発生工程と、
ｅ）前記低低圧スチームを冷却することにより凝縮させてスチームコンデンセートを得る工程と
を含み、
前記工程ｂにおいて、前記低低圧スチームを、前記工程ａからのスチームコンデンセートと熱交換することにより、前記工程ｂの加熱とともに前記工程ｅの冷却を行う、請求項１〜９のいずれか一項に記載の尿素製造方法。
【請求項１１】
前記尿素製造方法が、
ｆ）前記工程ｅから得られるスチームコンデンセートを、前記低低圧流体発生工程に戻す工程
を含み、
前記工程ｆにおいて、前記工程ｅから得られるスチームコンデンセートを、このスチームコンデンセートの自重によって、前記低低圧流体発生工程に移送する、請求項１０に記載の尿素製造方法。
【請求項１２】
前記尿素製造方法が、
ｇ）前記工程ｂで加熱したスチームコンデンセートを、前記凝縮工程に前記低圧スチームを発生させるためのスチームコンデンセートとして供給する前に、前記凝縮工程で発生させた前記低圧スチームと熱交換して、加熱する工程
を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の尿素製造方法。
【請求項１３】
アンモニアと二酸化炭素から尿素を合成し、尿素合成液を生成する合成器と、
前記合成器で生成した尿素合成液を加熱することによって、アンモニウムカーバメイトを分解し、かつアンモニアと二酸化炭素を含む混合ガスを前記尿素合成液から分離するよう構成された高圧分解器と、
前記高圧分解器で得られる前記混合ガスの少なくとも一部を吸収媒体に吸収させて凝縮させ、この凝縮の際に生じる熱を用いてスチームコンデンセートから低圧スチームを発生させるよう構成された凝縮器と、
を含む尿素製造装置であって、
さらに、
９０℃より高温のスチームコンデンセートを、別の流体と熱交換して、９０℃以下に冷却するよう構成された第１の熱交換構造と、
前記第１の熱交換構造からの前記スチームコンデンセートを、前記低圧スチームの温度より低い温度を有する更に別の流体と熱交換することにより、前記第１の熱交換構造からの前記スチームコンデンセートを加熱するよう構成された第２の熱交換構造と、
前記第２の熱交換構造からの前記スチームコンデンセートを、前記凝縮器に前記低圧スチームを発生させるためのスチームコンデンセートとして供給するラインと、
を含むことを特徴とする尿素製造装置。
【請求項１４】
前記尿素製造装置が、
前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解器の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された精製装置であって、前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームの一部を使用するよう構成された精製装置と、
前記精製装置で処理された後の尿素合成液を、前記精製装置の圧力より低く且つ大気圧以下の圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度がさらに高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された濃縮装置であって、前記精製装置で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームの別の一部を使用するよう構成された濃縮装置と、
前記精製装置および前記濃縮装置のうちの一方もしくは両方から得られた低圧スチームコンデンセートの少なくとも一部を、大気圧以上の圧力に減圧することによって、低低圧スチームコンデンセートと低低圧スチームを発生させるよう構成された低低圧流体発生装置と
を含み、
前記第１の熱交換構造が、前記９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、前記低低圧スチームコンデンセートを用いるよう構成された、請求項１３に記載の尿素製造装置。
【請求項１５】
前記低低圧流体発生装置における前記大気圧以上の圧力が、２バール以上である、請求項１４に記載の尿素製造装置。
【請求項１６】
前記凝縮器に供給されるスチームコンデンセートの量が前記凝縮器で発生する前記低圧スチームの量よりも多く、前記凝縮器から、前記低圧スチームとスチームコンデンセートとを含む流体が得られるよう構成され、
前記凝縮器から得られた、前記低圧スチームとスチームコンデンセートとを含む流体を、低圧スチームとスチームコンデンセートとに分離するよう構成された気液分離器を含み、
前記第１の熱交換構造が、前記９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、前記気液分離器で分離したスチームコンデンセートを用いるよう構成された、請求項１３に記載の尿素製造装置。
【請求項１７】
前記高圧分解器が、中圧スチームを加熱源として用いて、前記合成器で生成した尿素合成液を加熱するとともに、中圧スチームコンデンセートを得るよう構成され、
前記第１の熱交換構造が、前記９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、
前記高圧分解器で得られる前記中圧スチームコンデンセート、または
前記高圧分解器で得られる前記中圧スチームコンデンセートを熱交換によって冷却した中圧スチームコンデンセート、または、
前記高圧分解器で得られる前記中圧スチームコンデンセートを中低圧に減圧して中低圧スチームと中低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された中低圧スチーム発生装置で得た、中低圧スチームコンデンセート、または、
前記中低圧スチーム発生装置で得た前記中低圧スチームコンデンセートを熱交換によって冷却した中低圧スチームコンデンセート
を用いるよう構成された、請求項１３に記載の尿素製造装置。
【請求項１８】
前記第１の熱交換構造が、前記別の流体として、前記合成器、高圧分解器および凝縮器から選ばれる少なくとも一つに供給される原料アンモニアを用いるよう構成された、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の尿素製造装置。
【請求項１９】
前記尿素製造装置が、
前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解器の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された精製装置であって、前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームの一部を使用するよう構成された精製装置と、
前記精製装置で処理された後の尿素合成液を、前記精製装置の圧力より低く且つ大気圧以下の圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度がさらに高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された濃縮装置であって、前記精製装置で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームの別の一部を使用するよう構成された濃縮装置と、
前記濃縮装置で処理された尿素合成液から空気を用いて粒状固体尿素を製造するよう構成された造粒装置と、を含み、
前記第１の熱交換構造が、前記別の流体として、前記造粒装置に供給する空気を用いるよう構成された、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の尿素製造装置。
【請求項２０】
前記尿素製造装置が、
下記のガスＩおよびガスＩＩ
ガスＩ）前記凝縮器で凝縮しなかったガス、
ガスＩＩ）前記尿素製造装置が精製装置を含む場合の、精製装置で分離した気相として得られるガス、
のうちの少なくとも一方のガスを吸収媒体中に吸収および凝縮させながら、前記少なくとも一方のガスを吸収した吸収媒体を冷却して、アンモニアおよび二酸化炭素を含む回収液を得るよう構成された回収装置
を含み、
ここで前記精製装置は、前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解器の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された装置であって、前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームの一部を使用するよう構成された装置であり、
前記第２の熱交換構造が、前記少なくとも一方のガスを吸収した吸収媒体を、前記第１の熱交換構造からのスチームコンデンセートと熱交換することにより、前記第２の熱交換構造における加熱とともに前記回収装置における冷却を行うよう構成された、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の尿素製造装置。
【請求項２１】
前記尿素製造装置が、
下記のガスＩおよびガスＩＩ
ガスＩ）前記凝縮器で凝縮しなかったガス、
ガスＩＩ）前記尿素製造装置が精製装置を含む場合の、精製装置で分離した気相として得られるガス、
のうちの少なくとも一方のガスを吸収媒体中に吸収および凝縮させながら、前記少なくとも一方のガスを吸収した吸収媒体を冷却して、アンモニアおよび二酸化炭素を含む回収液を得るよう構成された回収装置
を含み、
ここで前記精製装置は、前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解器の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された装置であって、前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームの一部を使用するよう構成された装置であり、
前記回収装置が、前記回収装置における冷却を、温水との熱交換によって行うよう構成され、かつ、
前記第２の熱交換構造が、前記回収装置で冷却に使用した後の温水を、前記第１の熱交換構造からのスチームコンデンセートと熱交換することにより、前記第２の熱交換構造における加熱を行うよう構成された、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の尿素製造装置。
【請求項２２】
前記尿素製造装置が、
前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を、前記高圧分解器の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された精製装置であって、前記高圧分解器で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームの一部を使用するよう構成された精製装置と、
前記精製装置で処理された後の尿素合成液を、前記精製装置の圧力より低く且つ大気圧以下の圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度がさらに高められた尿素合成液を得るとともに低圧スチームコンデンセートを生じさせるよう構成された濃縮装置であって、前記精製装置で処理された後の尿素合成液を加熱するための加熱源として、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームの別の一部を使用するよう構成された濃縮装置と、
前記精製装置および前記濃縮装置のうちの一方もしくは両方から得られた低圧スチームコンデンセートの少なくとも一部を、大気圧より高い圧力に減圧することによって、低低圧スチームコンデンセートと低低圧スチームを発生させるよう構成された低低圧流体発生装置と、
を含み、
前記第２の熱交換構造が、前記低低圧スチームを、前記第１の熱交換構造からのスチームコンデンセートと熱交換することによって、前記第２の熱交換構造における加熱を行うとともに、前記低低圧スチームを冷却することにより凝縮させてスチームコンデンセートを得るよう構成された、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の尿素製造装置。
【請求項２３】
前記尿素製造装置が、
前記第２の熱交換構造において低低圧スチームが凝縮して得られた前記スチームコンデンセートを、前記低低圧流体発生装置に戻すライン
を含み、
このラインを通じて、前記第２の熱交換構造において低低圧スチームが凝縮して得られた前記スチームコンデンセートを、このスチームコンデンセートの自重によって、前記低低圧流体発生装置に移送するよう構成された、請求項２２に記載の尿素製造装置。
【請求項２４】
前記尿素製造装置が、
前記第２の熱交換構造で加熱したスチームコンデンセートを、前記凝縮器に前記低圧スチームを発生させるためのスチームコンデンセートとして供給する前に、前記凝縮器で発生させた前記低圧スチームと熱交換して、加熱するよう構成された熱交換構造
を含む、請求項１３〜２３のいずれか一項に記載の尿素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアと二酸化炭素から尿素を製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
尿素製造方法は、典型的には、合成工程、高圧分解工程、凝縮工程を含み、また、精製工程および濃縮工程を含む。合成工程では、アンモニア（ＮＨ３）と二酸化炭素（ＣＯ２）とから、尿素を生成させる。詳しくは、式（１）で示すように、アンモニア（ＮＨ３）と二酸化炭素（ＣＯ２）との反応により、アンモニウムカーバメイト（ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４）が生成される。さらに、式（２）で示すように、アンモニウムカーバメイトの脱水反応により尿素（ＮＨ２ＣＯＮＨ２）と水（Ｈ２Ｏ）とが生成される。
２ＮＨ３＋ＣＯ２  →  ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４    （１）
ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４  →  ＮＨ２ＣＯＮＨ２＋Ｈ２Ｏ    （２）
いずれの反応も平衡反応であるが、（１）の反応に比べて、（２）の反応が遅く、律速となる。
【０００３】
高圧分解工程では、合成工程で得られた尿素合成液を加熱して、当該尿素合成液に含まれるアンモニウムカーバメイトをアンモニアと二酸化炭素に分解し、アンモニアと二酸化炭素を含む混合ガスと、より高濃度の尿素合成液を得る。凝縮工程では、高圧分解工程で得られた混合ガスを凝縮させる。
【０００４】
精製工程では、高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を、高圧分解工程の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得る。
【０００５】
濃縮工程では、精製工程で処理された後の尿素合成液を、精製工程の圧力より低く且つ大気圧以下の圧力において加熱して、気相と液相を生じさせ、この気相を分離することによって、尿素濃度がさらに高められた尿素合成液を得る。
【０００６】
特許文献１には、精製工程及び／又は濃縮工程で発生したスチームコンデンセートを、合成工程に供給する原料アンモニアの加熱源として使用する方法が記載されている。
【０００７】
非特許文献１では、精製工程や濃縮工程で低圧スチームを加熱源として使用する際に生じるスチームコンデンセートを、ほぼ大気圧（１．２バール）まで減圧した後にフラッシュし、それによって生じるほぼ大気圧のスチームを、アンモニアの加熱に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０４３３９１号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】E. Dooyeweerdら、"Comparison of the energy consumptions of low-energy urea technologies", Nitrogen No. 143, May-June 1983, pp 32-38
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記文献には、熱回収しようとする流体を原料アンモニアと熱交換させることにより、当該流体から熱回収することが教示される。
【００１１】
しかしながら、熱回収の対象となる流体と原料アンモニアとを熱交換することにより熱回収する技術だけでは、原料アンモニアの流量や温度に制約があるため、尿素製造装置を設計する際の自由度が小さく、比較的低温の流体からの熱回収が実用上困難であったり、熱回収のための装置が複雑になったりすることがある。
【００１２】
本発明の目的は、比較的低温の流体から熱回収を行うことのできる、新たな尿素製造方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、
アンモニアと二酸化炭素から尿素を合成し、尿素合成液を生成する合成工程と、
前記合成工程で生成した尿素合成液を加熱することによって、アンモニウムカーバメイトを分解し、かつアンモニアと二酸化炭素を含む混合ガスを前記尿素合成液から分離する高圧分解工程と、
前記高圧分解工程で得られる前記混合ガスの少なくとも一部を吸収媒体に吸収させて凝縮させ、この凝縮の際に生じる熱を用いてスチームコンデンセートから低圧スチームを発生させる凝縮工程と、
を含む尿素製造方法であって、
さらに、
ａ）９０℃より高温のスチームコンデンセートを、別の流体と熱交換して、９０℃以下に冷却する工程と、
ｂ）前記工程ａからの前記スチームコンデンセートを、前記低圧スチームの温度より低い温度を有する更に別の流体と熱交換することにより、前記工程ａからの前記スチームコンデンセートを加熱する工程と、
ｃ）前記工程ｂからの前記スチームコンデンセートを、前記凝縮工程に前記低圧スチームを発生させるためのスチームコンデンセートとして供給する工程と、
を含むことを特徴とする尿素製造方法が提供される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、
アンモニアと二酸化炭素から尿素を合成し、尿素合成液を生成する合成器と、
前記合成器で生成した尿素合成液を加熱することによって、アンモニウムカーバメイトを分解し、かつアンモニアと二酸化炭素を含む混合ガスを前記尿素合成液から分離するよう構成された高圧分解器と、
前記高圧分解器で得られる前記混合ガスの少なくとも一部を吸収媒体に吸収させて凝縮させ、この凝縮の際に生じる熱を用いてスチームコンデンセートから低圧スチームを発生させるよう構成された凝縮器と、
を含む尿素製造装置であって、
さらに、
９０℃より高温のスチームコンデンセートを、別の流体と熱交換して、９０℃以下に冷却するよう構成された第１の熱交換構造と、
前記第１の熱交換構造からの前記スチームコンデンセートを、前記低圧スチームの温度より低い温度を有する更に別の流体と熱交換することにより、前記第１の熱交換構造からの前記スチームコンデンセートを加熱するよう構成された第２の熱交換構造と、
前記第２の熱交換構造からの前記スチームコンデンセートを、前記凝縮器に前記低圧スチームを発生させるためのスチームコンデンセートとして供給するラインと、
を含むことを特徴とする尿素製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、比較的低温の流体から熱回収を行うことのできる、新たな尿素製造方法および装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るスチーム／スチームコンデンセート系のプロセス例を説明するための模式図である。
【図２】本発明に係るスチーム／スチームコンデンセート系の別のプロセス例を説明するための模式図である。
【図３】本発明に係るスチーム／スチームコンデンセート系のさらに別のプロセス例を説明するための模式図である。
【図４】本発明に係るスチーム／スチームコンデンセート系のさらに別のプロセス例を説明するための模式図である。
【図５】尿素製造装置の概略構成例を示すプロセスフローダイアグラムである。
【図６】回収装置の概略構成例を示すプロセスフローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る尿素製造方法は、合成工程、高圧分解工程および凝縮工程を含む。本発明に係る尿素製造方法は、さらに、精製工程、濃縮工程、低低圧流体発生工程、回収工程、中低圧スチーム発生工程および造粒工程のうちの一つもしくは複数を含むことができる。原料としてのアンモニアおよび二酸化炭素は、合成工程、高圧分解工程、凝縮工程、精製工程、回収工程のうちの一つもしくは複数の工程に、外部から供給することができる。
【００１８】
このような尿素製造方法を行うための尿素合成装置は、合成工程、高圧分解工程および凝縮工程をそれぞれ行うための合成器、高圧分解器および凝縮器を含む。尿素合成装置は、さらに、精製工程、濃縮工程、低低圧流体発生工程、回収工程、中低圧スチーム発生工程および造粒工程をそれぞれ行う精製装置、濃縮装置、低低圧流体発生装置、回収装置、中低圧スチーム発生装置および造粒装置のうちの一つもしくは複数を含むことができる。
【００１９】
スチームコンデンセートは、尿素製造装置内でスチームが凝縮した水を意味する。ただし、スチームコンデンセートに外部から補給水が添加されていてもよい。また、温水を熱交換において冷却媒体として使用する場合、その温水は、ユーティリティ冷却水よりも高い温度を有する水であり（当該熱交換に供給する段階において）、当該熱交換後も液体のままである（すなわち沸騰しない）。必要に応じて、沸騰防止のために、当該温水を加圧することができる。温水の温度は、回収工程に関して後述する。
【００２０】
〔合成工程〕
合成工程において、アンモニアと二酸化炭素から尿素を合成し、尿素合成液を生成する。合成工程において、後述する凝縮工程からの循環液に含まれるアンモニウムカーバメイトからも、尿素が合成される。
【００２１】
合成工程の運転圧力は一般的に１３０バール（絶対圧。以下においても同様）から２５０バール、好ましくは１４０バールから２００バールであり、温度は一般的に１６０℃から２００℃、好ましくは１７０℃から１９０℃である。
【００２２】
〔高圧分解工程〕
高圧分解工程では、典型的には中圧スチームを加熱源として使用して、合成工程で生成した尿素合成液を加熱する。これによって、合成工程から得られる尿素合成液に含まれるアンモニウムカーバメイトを分解し、アンモニアと二酸化炭素を含む混合ガスを尿素合成液から分離する。高圧分解工程から得られるこの混合ガスを、以下、「高圧分解出口ガス」と呼ぶことがある。また、加熱源として使用して中圧スチームが凝縮することによって、中圧スチームコンデンセートが生じる。
【００２３】
高圧分解工程における加熱には、高温の加熱媒体が必要である。典型的には、当該加熱において、後述する凝縮工程で発生する低圧スチームでは温度が不十分であり、低圧スチームより圧力が高い中圧スチームが利用される。
【００２４】
中圧スチームの圧力は一般的に１２バールから４０バール、好ましくは１４バールから２５バールである。中圧スチームは、尿素製造装置内でスチームタービンの背圧スチームとして適宜発生させる場合が多く、背圧スチームとして得られた過熱スチームをスチームコンデンセートと適宜接触させることで飽和スチームとしてから加熱に用いる場合も多い。そのため、典型的には、中圧スチームの温度は、その圧力における水の飽和温度である。中圧スチームコンデンセートの圧力および温度は、中圧スチームのものと同程度である。あるいは、尿素製造装置の外部から供給することができる。
【００２５】
高圧分解工程の運転温度は一般的に１５０℃から２２０℃、好ましくは１６０℃から２００℃である。
【００２６】
詳しくは、合成工程で得られた尿素合成液は、尿素、アンモニア、二酸化炭素、アンモニウムカーバメイトおよび水を含む。この尿素合成液は、通常、合成工程の圧力と実質的にほぼ等しい圧力下で加熱され、これにより、アンモニア、二酸化炭素およびアンモニウムカーバメイトが、アンモニア、二酸化炭素および水を含む混合ガスとして分離される。
【００２７】
高圧分解工程として、加熱のみによる分解法を採用することができる。しかし、分解を促進するために、加熱に加えて、二酸化炭素ガスを尿素合成液と接触させるストリッピング法を採用することもできる。
【００２８】
〔凝縮工程〕
凝縮工程では、高圧分解工程で得られる混合ガス（高圧分解出口ガス）の少なくとも一部を吸収媒体に吸収させて凝縮させる。この凝縮の際に生じる熱を用いて、スチームコンデンセートから低圧スチームを発生させる。なお、低圧スチームを、他の流体を加熱する加熱源として使用したとき、低圧スチームが凝縮することによって、低圧スチームコンデンセートが生じる。
【００２９】
この低圧スチームの圧力は、その圧力における水の飽和温度が、凝縮工程におけるプロセス流体の温度より低くなるような圧力である。一方、発生させた低圧スチームを尿素製造方法の別の工程で利用することを考慮すると、その圧力はある程度高い方が良い。このような観点から、低圧スチームの圧力は一般的に３バールから９バール、好ましくは４バールから７バールである。典型的には、低圧スチームの温度は、その圧力における水の飽和温度である。低圧スチームコンデンセートの圧力および温度は、低圧スチームのものと同程度である。
【００３０】
凝縮工程で使用する吸収媒体としては、水（尿素、アンモニア、二酸化炭素及びアンモニウムカーバメイトを含んでいてもよい）など、尿素製造方法の分野で公知の吸収媒体を適宜使用できる。
【００３１】
凝縮工程で得られる液（プロセス流体）の温度は一般的に１００℃から２１０℃、特に反応と凝縮のバランスを考慮すると、好ましくは１６０℃から１９０℃である。なお、尿素製造における高圧プロセス（合成工程、高圧分解工程及び凝縮工程を含む）には、圧力損失以外に圧力を減じるものが無いので（後述する循環のためにエジェクターによる昇圧は行う）、合成工程、高圧分解工程及び凝縮工程は、ほぼ同等の圧力で運転される。
【００３２】
詳しくは、高圧分解工程において分離された混合ガス（高圧分解出口ガス）は、凝縮工程に導入されて、水を含む吸収媒体と冷却下に接触し、この混合ガスが凝縮する。凝縮の際に、一部のアンモニアと二酸化炭素はアンモニウムカーバメイトとなり（上記式（１）参照）、凝縮温度を高く保つことによって尿素合成反応（上記式（２）参照）も進む。
【００３３】
凝縮工程で混合ガスが凝縮する際には大量の熱を発生するが、この熱を有効活用するために熱回収を行う。この熱回収の方法としては、高圧分解工程で処理された後の尿素合成液と、凝縮器の内部流体（プロセス流体）との熱交換による方法がある。あるいは、凝縮器の内部流体（プロセス流体）と温水（加圧水を用いる場合が多い）とを熱交換して、より高温となった温水を得る方法がある。しかし、多くの場合、凝縮器の内部流体（プロセス流体）とスチームコンデンセート（特には低圧スチームコンデンセート）とを熱交換して、低圧スチームを発生させる方法が採用される。あるいは、この方法に前述の２つの方法の少なくとも一方を組み合わせることもできる。
【００３４】
このように、凝縮工程では、熱回収によって低圧スチームを発生させるために、スチームコンデンセートの供給が必要である。例えば、凝縮工程において、凝縮器とは別に、低圧スチームコンデンセートを貯めるためのベッセルを用いる場合、このベッセルに低圧スチームコンデンセートを供給し、そのベッセルから凝縮器に低圧スチームコンデンセートを移送することができる。本明細書では、この低圧スチームを発生させるために、凝縮工程（凝縮器）に供給するスチームコンデンセートを「凝縮工程供給用スチームコンデンセート」ということがある。
【００３５】
高圧分解工程で発生する中圧スチームコンデンセートを減圧して、凝縮工程供給用スチームコンデンセートに使うことが多い。この際、中圧スチームコンデンセートが、別の工程の加熱源として使用されて温度が低下した後に、凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして使われることもある。いずれにしても、凝縮工程で発生する低圧スチームの量が多いので、高圧分解工程で発生した中圧スチームコンデンセートだけでは、凝縮工程供給用スチームコンデンセートの必要量を満たせないことが一般的である。そこで、低圧スチームを尿素製造装置内で加熱源として使用した後に発生するスチームコンデンセートを、ポンプで昇圧して、凝縮工程において低圧スチームを発生させるための凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして利用することができる。
【００３６】
凝縮器の内部流体（プロセス流体）とスチームコンデンセートとの熱交換のために、縦型もしくは横型のシェル＆チューブ型の熱交換器を採用できる。チューブ側で混合ガスを凝縮する方法も採用できるが、凝縮工程の滞留時間を、凝縮と反応のために長くとることができるように、シェル側で混合ガスを凝縮する方法を採用することもできる。
【００３７】
なお、凝縮工程（凝縮器のプロセス側）で凝縮しなかったガスを、適宜減圧した後に、吸収媒体（液体）中に吸収および凝縮させながら、このガスを吸収した吸収媒体を冷却して、アンモニアおよび二酸化炭素を含む回収液を得ることができる（回収工程）。
【００３８】
〔循環〕
凝縮工程で得られた凝縮液（高圧分解出口ガスの少なくとも一部を吸収した吸収媒体）を再度合成工程に送ることができる。このようにして、尿素に転化しなかった未反応アンモニアと未反応二酸化炭素に、合成工程、高圧分解工程および凝縮工程の間を循環させる方法を採用することができる。凝縮工程で得られた凝縮液を循環させる方法としては下方に合成器（合成工程を行う）を配置し、その上方に凝縮器（凝縮工程を行う）を設置して、重力を用いて凝縮液を循環させる方法がある。また、別の循環方法として、合成器に供給する原料アンモニアを駆動流体として、凝縮工程で得られた凝縮液をエジェクターによって昇圧して循環させる方法がある。また、重力を用いて循環する方法とエジェクターを用いて循環する方法を組み合わせてもよい。
【００３９】
〔精製工程および濃縮工程〕
高圧分解工程で処理された後の尿素合成液に対して減圧と加熱の処理を行うことによって、未分離のアンモニア、二酸化炭素およびアンモニウムカーバメイト、ならびに水を、アンモニア、二酸化炭素および水を含む混合ガス（気相）として分離する。これによって尿素濃度が高められた尿素合成液（液相）が得られる。
【００４０】
この混合ガスは、吸収媒体（液体）中に吸収および凝縮させながら、このガスを吸収した吸収媒体を冷却することによって、吸収媒体中に回収し、回収液を得ることができる（回収工程）。
【００４１】
このような減圧と加熱の処理において、高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を可能な限り減圧したほうが、未分離のアンモニア、二酸化炭素、アンモニウムカーバメイトおよび水を、加熱によって混合ガスとして分離しやすい。一方、分離した混合ガスを吸収媒体に吸収させ、得られた回収液を再度高圧プロセスに返送するためには、減圧と加熱の処理において尿素合成液は可能な限り高圧である方が有利である。そのため、高圧分解工程で処理された後の尿素合成液に対して、減圧と加熱による処理を圧力が相異なる複数段階に分けて行うことにより、アンモニア、二酸化炭素、アンモニウムカーバメイトおよび水を効率的に分離および回収し、高濃度の尿素合成液を得ることができる。そのために、精製工程と、濃縮工程とを行う。
【００４２】
精製工程および濃縮工程のいずれにおいても、凝縮工程において発生する低圧スチームを加熱源として使用することができる。この低圧スチームは、高圧分解工程で加熱源として使用される中圧スチームと比べて、低温である。
【００４３】
なお、精製工程および濃縮工程のいずれにおいても、加熱源として、低圧スチームに加えて、中圧スチームコンデンセートを併用することができ、且つ／または、中圧スチームコンデンセートを減圧して生じるスチームを併用することができる。中圧スチームコンデンセートは、中圧スチームが加熱源として使用されて生じるスチームコンデンセートである。中圧スチームコンデンセートを減圧することにより、中圧スチームよりも低圧のスチームおよびスチームコンデンセートが得られる。
【００４４】
〔精製工程〕
精製工程では、高圧分解工程で処理された後の尿素合成液を、高圧分解工程の圧力より低く且つ大気圧より高い圧力において、凝縮工程で発生させた低圧スチームの一部を加熱源に使用して加熱することによって、気相と液相を生じさせる。このとき、高圧分解工程で処理された後の尿素合成液に含まれるアンモニウムカーバメイトを分解することができる。この気相を液相から分離することによって、尿素濃度が高められた尿素合成液を得る。また、加熱源として使用した低圧スチームから、低圧スチームコンデンセートが生じる。
【００４５】
このために、精製工程において、減圧操作を少なくとも一回行い、また、加熱操作を少なくとも一回行う。精製工程を一段階で行うことができ、あるいは複数段階で行うことができる。例えば精製工程を、中圧分解工程と、低圧分解工程の二段階で行うことができる。
【００４６】
中圧分解工程は、高圧分解工程で処理された直後の尿素合成液を、大気圧を超える圧力に減圧し、必要に応じて加熱して、気相（混合ガス）と液相を生じさせ、気相を分離する工程である。ただし、前述のように、高圧分解工程で処理された直後の尿素合成液と、凝縮器の内部流体（プロセス流体）との熱交換によって、凝縮工程で熱回収する場合がある。この場合は、当該熱回収によって加熱された後の尿素合成液を、高圧分解工程より低い圧力で加熱して混合ガスを分離する工程が、中圧分解工程に該当する。
【００４７】
中圧分解工程では、低圧スチームを加熱源として使用することができる。中圧分解工程では、高圧分解工程で処理された後の尿素合成液に含まれるアンモニウムカーバメイトが分解される。中圧分解工程から、アンモニア及び二酸化炭素を含む混合ガス（以下、「中圧分解出口ガス」ということがある）と、アンモニウムカーバメイト濃度が低下した尿素合成液が得られる。
【００４８】
中圧分解工程の運転圧力は、減圧と加熱による処理を何段階行うかにもよるが、例えば、２段階（中圧分解工程と低圧分解工程）の場合、一般的に３バールから１３０バール、好ましくは６バールから７０バール、より好ましくは１０バールから２０バールである。中圧分解工程の運転温度は運転圧力にもよるが、一般的に１００℃から１８０℃、好ましくは１３０℃から１７０℃程度である。
【００４９】
低圧分解工程では、中圧分解工程の後に、中圧分解工程より低い圧力（ただし大気圧以上）において、中圧分解工程で処理された後の尿素合成液を減圧および／または加熱することができる。低圧分解工程から、アンモニア及び二酸化炭素を含む混合ガス（以下、「低圧分解出口ガス」ということがある）と、アンモニウムカーバメイト濃度がさらに低下した尿素合成液が得られる。
【００５０】
低圧分解工程の運転圧力は、一般的に１．５バールから６バール、好ましくは２バールから４バールである。低圧分解工程の運転温度は運転圧力にもよるが、一般的に９０℃から１７０℃、好ましくは１１０℃から１５０℃程度である。
【００５１】
精製工程を行う精製装置は、減圧を行うための減圧弁、加熱を行うための熱交換構造、および気液分離構造を含むことができる。例えば、中圧分解工程を行う中圧分解器は、加熱源としてのスチームと、プロセス流体（尿素合成液）との熱交換構造を有することができる。また、プロセス流体（尿素合成液）の流れを基準として、中圧分解器の上流に、減圧を行うための減圧弁を配することができる。
【００５２】
〔濃縮工程〕
濃縮工程では、精製工程で処理された後の尿素合成液を、精製工程の圧力（精製工程における最後の減圧操作の後の圧力）より低く且つ大気圧以下の圧力において、凝縮工程で発生させた低圧スチームの別の一部を加熱源に使用して加熱することによって、気相と液相を生じさせる。この気相を液相から分離することによって、尿素濃度がさらに高められた尿素合成液を得る。また、加熱源として使用した低圧スチームから、低圧スチームコンデンセートが生じる。濃縮工程では、大気圧下もしくは真空下で加熱を行うことにより、尿素合成液に含まれる水の含有量を減らす。
【００５３】
このために、濃縮工程において、減圧操作を少なくとも一回行い、また、加熱操作を少なくとも一回行う。濃縮工程を一段階で行うことができ、あるいは複数段階で行うことができる。例えば濃縮工程を、二段階で行うことができる。
【００５４】
濃縮工程の条件は造粒方法にも依存するが、例えば、二段階の濃縮を以下に示す条件で行い、プリル状個体尿素を製造することができる。
・１段目
尿素濃度：８０〜９８質量％、
圧力：１００ｍｍＨｇ（０．１３バール）〜５００ｍｍＨｇ（０．６７バール）、好適には１５０ｍｍＨｇ（０．２０バール）〜３５０ｍｍＨｇ（０．４７バール）、
温度：１２５〜１４０℃。
・２段目
尿素濃度：９４〜９９．９質量％、
圧力：１０ｍｍＨｇ（０．０１３バール）〜１００ｍｍＨｇ（０．１３バール）、好適には１５ｍｍＨｇ（０．０２０バール）〜５０ｍｍＨｇ（０．０６７バール）、
温度：１３０〜１４５℃。
【００５５】
濃縮工程を行う濃縮装置は、減圧を行うための減圧弁、加熱を行うための熱交換構造、および気液分離構造を含むことができる。濃縮工程から得られる高濃度の尿素合成液を製品尿素とすることができ、あるいは濃縮工程に続いて造粒工程を行い、粒状の製品尿素を得ることもできる。
【００５６】
〔低低圧流体発生工程〕
低低圧流体発生工程において、精製工程および濃縮工程のうちの一方もしくは両方から得られた低圧スチームコンデンセートの少なくとも一部を、大気圧以上の圧力に減圧することによって、低低圧スチームコンデンセートと低低圧スチームを発生させる。低低圧スチームコンデンセートおよび低低圧スチームは、大気圧以上で、かつ精製工程および濃縮工程のうちの一方もしくは両方から得られた低圧スチームコンデンセートよりも低い圧力を有する。したがって、低低圧スチームコンデンセートおよび低低圧スチームは、凝縮工程で発生させる低圧スチームよりも低い圧力を有する。大気圧より高い圧力を有する低低圧スチームコンデンセートおよび低低圧スチームは、それぞれ大気圧のスチームコンデンセートおよびスチームと比べて、利用価値が高い。
【００５７】
低低圧流体発生工程を行うために用いる低低圧流体発生装置は、減圧弁を含むことができ、さらに気液分離器（ベッセル）を含むことができる。
【００５８】
低低圧スチームおよび低低圧スチームコンデンセートの温度を比較的高くする観点から、低低圧スチームおよび低低圧スチームコンデンセートの圧力は２バール以上が好ましく、３バール以上がより好ましい。低低圧スチームおよび低低圧スチームコンデンセートの圧力と、凝縮工程で生じる低圧スチームとの圧力差は１バール以上が好ましく、２バール以上がより好ましい。圧力差がこのような範囲にあると、低圧スチームコンデンセートを低低圧流体発生装置に流入させて、低低圧流体を発生させることが容易である。典型的には、低低圧流体発生工程における低低圧スチームおよび低低圧スチームコンデンセートの温度は、その圧力における水の飽和温度である。低低圧スチームおよび低低圧スチームコンデンセートの温度は、低低圧流体発生工程よりも後に行う熱交換によって、変化しうる。
【００５９】
〔回収工程〕
回収工程では、下記のガスＩおよびガスＩＩのうちの少なくとも一方のガスを吸収媒体（液体）中に吸収および凝縮させながら、当該少なくとも一方のガスを吸収した吸収媒体を冷却して、アンモニアおよび二酸化炭素を含む回収液を得る。
ガスＩ）凝縮工程で凝縮しなかったガス。
ガスＩＩ）尿素製造方法が精製工程を含む場合の、精製工程で分離した気相として得られるガス。
【００６０】
ガスＩは、吸収および凝縮の前に、適宜減圧することができる。また、精製工程を二段階（中圧分解工程と低圧分解工程）で行う場合、特に、中圧分解工程で分離した気相をガスＩＩとして用いることができる。
【００６１】
この回収液を、適宜昇圧した後に、再度高圧プロセス（合成工程、高圧分解工程及び凝縮工程を含む）、通常は凝縮工程に返送することによって、未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を回収できる。吸収媒体としては、水（尿素、アンモニア、二酸化炭素及びアンモニウムカーバメイトを含んでいてもよい）など、尿素製造方法の分野で公知の吸収媒体を適宜使用できる。
【００６２】
ガスＩおよび／またはガスＩＩとして、複数のガスを用いる場合、これらのガスのうちの２以上のガスを適宜混合して回収工程に供給することができる。
【００６３】
さらに、ガスＩおよび／またはＩＩの少なくとも一部を回収工程より上流で吸収媒体と気液接触させ、凝縮の際に生じる熱を濃縮工程における尿素合成液の加熱に用いてもよい。この際、熱交換には熱交換器を用いるのが一般的である。また、この際に用いる吸収媒体は、回収工程で用いる上記吸収媒体と同じでよい。
【００６４】
回収工程における冷却（ガスＩおよびＩＩの少なくとも一方を吸収した液の冷却）のための冷却媒体として、温水を用いることができる。回収工程に供給する冷却媒体（温水）の温度は、例えば５０〜１１０℃、典型的には９０〜１００℃程度である。回収工程から、例えば７０〜１２０℃、典型的には９０〜１１０℃程度の温水が排出される。回収工程で使用する冷却媒体（温水）の圧力は、例えば２〜６バール程度である。
【００６５】
回収工程への吸収媒体の供給温度は例えば４０〜１００℃程度、回収工程からの吸収媒体の排出温度は例えば９０〜１２０℃程度である。回収工程で使用する吸収媒体の圧力は、回収工程で冷却するガスの圧力と同程度とすることができる。
【００６６】
〔中低圧スチーム発生工程〕
高圧分解工程から中圧スチームコンデンセートが得られる場合、その中圧スチームコンデンセートを、中低圧に減圧して、中低圧スチームと中低圧スチームコンデンセートを生じさせることができる（中低圧スチーム発生工程）。このために用いる中低圧スチーム発生装置は、減圧のために、適宜の減圧弁を含むことができ、発生する中低圧スチームと中低圧スチームコンデンセートを分離するために気液分離器を含むことができる。
【００６７】
中低圧とは、中圧スチームの圧力より低く、かつ低圧スチームの圧力より高い圧力を意味する。中低圧スチームおよび中低圧スチームコンデンセートの圧力は例えば７バールから１８バール、好ましくは８バールから１２バールである。典型的には、中低圧スチームおよび中低圧スチームコンデンセートの温度は、その圧力における水の飽和温度である。
【００６８】
また、中圧スチームを駆動流体として、低圧スチームをエジェクターによって昇圧することにより、圧力が中圧スチームの圧力より低くかつ低圧スチームの圧力より高い、中低圧スチームを生じさせることもできる。中圧スチームよりも高圧である高圧スチームを駆動流体として、低圧スチームをエジェクターによって昇圧することにより、中低圧スチームを生じさせてもよい。また、中圧スチームを駆動流体とするエジェクターと高圧スチームを駆動流体とするエジェクターを併用してもよい。なお、高圧スチームとは例えばスチームタービンに供給するスチームである。この工程により、低圧スチームを有効活用しながら、低圧スチームより高温の加熱源を増やすことができる。
【００６９】
〔造粒工程〕
尿素製造方法は、濃縮工程で処理された尿素合成液から、空気を用いて粒状固体尿素を製造する造粒工程を含むことができる。造粒工程は、空気を加熱する工程を含むことができる。空気の加熱は、例えば、外部からの空気を昇温させ、空気の相対湿度を下げるために行う。上記造粒工程を行うために、尿素製造の分野で公知の造粒装置に、空気を加熱するための適宜の熱交換構造を設けた装置を使用することができる。
【００７０】
〔比較的低温の流体からの熱回収（工程ａ〜ｃ）〕
本発明の尿素製造方法は、工程ａ〜ｃを含む。
ａ）９０℃より高温のスチームコンデンセートを、別の流体と熱交換して、９０℃以下に冷却する工程、
ｂ）前記工程ａからの前記スチームコンデンセートを、前記低圧スチーム（凝縮工程で発生する低圧スチーム）の温度より低い温度を有する更に別の流体（以下、「熱回収対象流体」ということがある）と熱交換することにより、前記工程ａからの前記スチームコンデンセートを加熱する工程、
ｃ）前記工程ｂからの前記スチームコンデンセートを、前記凝縮工程に前記低圧スチームを発生させるためのスチームコンデンセートとして供給する工程。
【００７１】
工程ａでは、９０℃より高温のスチームコンデンセートの温度を下げる。温度を下げた後のスチームコンデンセートを用いて、工程ｂにおいて、熱回収対象流体から熱を回収する。熱回収に用いた後のスチームコンデンセート、すなわち工程ｂで加熱されたスチームコンデンセートを、凝縮工程に供給する。これらの工程によって、比較的低温の流体から容易に熱回収を行うことができる。これは、尿素製造装置で加熱源として使用するスチームの量を減少させるために有効である。
【００７２】
工程ａで降温したスチームコンデンセートの一部を、尿素製造装置の外部（例えば、ボイラ給水調整装置など）へ排出し、残部を工程ｂに供給することができる。この場合、外部に排出されるスチームコンデンセートの温度が低いため、外部に排出されるスチームコンデンセートによって尿素製造装置から持ち出される熱が少ない。また、例えばボイラ給水調整装置に供給するスチームコンデンセートの温度が低いと、ボイラ給水調整装置の耐熱温度の観点から有利である場合がある。
【００７３】
工程ａ〜ｃを行うために、熱交換構造、昇圧機、配管などを適宜組み合わせて使用することができる。
【００７４】
〔工程ａ〕
工程ａでは、９０℃より高温のスチームコンデンセートを、別の流体と熱交換して、９０℃以下に冷却する。
【００７５】
工程ａに供給するスチームコンデンセートとして、尿素合成装置内に存在するスチームコンデンセートのうち、９０℃より高い温度を有するものを適宜用いることができる。工程ａに供給するスチームコンデンセートの温度は、例えば１００〜２２０℃程度、典型的には１００〜１７０℃程度である。工程ａから排出するスチームコンデンセートの温度は、９０℃以下であり、例えば３０〜７０℃程度、典型的には５０℃程度である。工程ａで使用するスチームコンデンセートの圧力は、例えば大気圧〜２５バール程度である。
【００７６】
工程ａで用いる「別の流体」としては、尿素合成装置内に存在する流体のうち、９０℃以下の温度、例えば３０〜５０℃程度の温度を有するものを適宜用いることができる。工程ａから排出される当該別の流体の温度は、工程ａに供給する９０℃より高温のスチームコンデンセートの温度よりも低い。
【００７７】
工程ａを行うために、適宜の熱交換構造（以下「第１の熱交換構造」ということがある）を使用することができる。第１の熱交換構造においては、高温側に９０℃より高温のスチームコンデンセートを供給し、低温側に別の流体を供給する。
【００７８】
〔工程ｂ〕
工程ｂでは、工程ａからのスチームコンデンセートを熱回収対象流体と熱交換することにより、工程ａからのスチームコンデンセートを加熱する。つまり、熱回収対象流体から熱回収する。工程ｂに、工程ａで得られたスチームコンデンセートを供給することができる。工程ｂを、１段階だけ行うこともできるが、複数段階行うこともできる。例えば工程ｂを２段階で行う場合、工程ａで得られたスチームコンデンセートを１段目の工程ｂに供給して加熱し、１段目の工程ｂから得られたスチームコンデンセートを２段目の工程ｂに供給して更に加熱することができる。
【００７９】
工程ｂに供給するスチームコンデンセートの温度は、例えば３０〜７０℃程度である。工程ｂから排出されるスチームコンデンセートの温度は、前記低圧スチームの温度より低い。
【００８０】
熱回収対象流体としては、尿素合成装置内に存在する流体のうち、前記低圧スチームの温度より低い温度を有するものを適宜用いることができる。
【００８１】
工程ｂを行うために、適宜の熱交換構造（以下「第２の熱交換構造」ということがある）を使用することができる。第２の熱交換構造においては、低温側に工程ａからのスチームコンデンセートを供給し、高温側に前記更に別の流体（熱回収対象流体）を供給する。
【００８２】
〔工程ｃ〕
工程ｃでは、工程ｂからのスチームコンデンセートを、凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして凝縮工程に供給する。工程ｃを行うために、第２の熱交換構造からのスチームコンデンセートを、凝縮器に、凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして供給するライン、すなわち第２の熱交換器構造の低温側出口と、凝縮器の凝縮工程供給用スチームコンデンセート入口（冷却側入口）とを接続するラインを使用することができる。
【００８３】
以下に、工程ａに供給するスチームコンデンセート、工程ａに供給する別の流体および工程ｂで熱回収する熱回収対象流体の形態について説明する。以下に説明する形態は、適宜組み合わせて利用することができる。
【００８４】
〔形態１．１：工程ａに供給するスチームコンデンセートの第１の形態〕
この形態では、尿素製造方法が、精製工程、濃縮工程、低低圧流体発生工程を含む。そして、工程ａに供給するスチームコンデンセート（９０℃超）として、低低圧流体発生工程で発生させた低低圧スチームコンデンセート（全部でもよいし、一部だけでもよい）を用いる。この形態では、工程ａに供給するスチームコンデンセートの圧力が比較的低い。したがって、工程ａおよびｂを行うための装置の設計圧力を低くすることができる。
【００８５】
工程ａに供給する低低圧スチームコンデンセートの温度は、典型的には低低圧スチームコンデンセートの前述の圧力（大気圧以上の圧力）における水の沸点である。例えば精製工程および濃縮工程のうちの一方もしくは両方から得られた低圧スチームコンデンセートの少なくとも一部を、大気圧以上、好ましくは２バール以上まで減圧することによって、大気圧以上のスチームコンデンセートと大気圧以上のスチームを発生させることができる。このスチームコンデンセートを、工程ａに供給する低低圧スチームコンデンセートとして用いることもできる。大気圧のスチームコンデンセートは約１００℃である。２バール以上のスチームコンデンセートの温度は、１２０℃以上である。
【００８６】
〔形態１．２：工程ａに供給するスチームコンデンセートの第２の形態〕
この形態では、凝縮工程供給用スチームコンデンセートの量を、凝縮工程で発生する低圧スチームの量よりも多くする。凝縮工程から、低圧スチームとスチームコンデンセートとを含む流体が得られる。つまり、凝縮器の冷却側出口流体が、凝縮工程で発生した低圧スチームと、凝縮工程で蒸発しなかったスチームコンデンセートとを含む。
【００８７】
また、工程ｄを行う。
ｄ）前記凝縮工程から得られた、低圧スチームとスチームコンデンセートとを含む流体（凝縮器の冷却側出口流体）を、低圧スチームとスチームコンデンセートとに分離する工程。
【００８８】
工程ｄを行うために、適宜の気液分離器を使用することができる。そして、工程ａに供給する９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、工程ｄで分離したスチームコンデンセート（全部でもよいし、一部だけでもよい）を用いる。工程ｄで分離したスチームコンデンセートを、工程ｃにおいて凝縮器に凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして戻す前に、工程ｄで分離したスチームコンデンセートに補給水を添加してもよい。なお、工程ｄで分離した低圧スチームは、加熱源として適宜利用することができる。
【００８９】
工程ｄで分離した低圧スチームとスチームコンデンセートの温度および圧力は、凝縮工程で発生させる低圧スチームについて前述したものと同じであってよい。したがって、工程ａに供給するスチームコンデンセート（工程ｄで分離したスチームコンデンセート）の温度は、典型的には、凝縮工程で発生させる低圧スチームの前述の圧力における水の飽和温度である。
【００９０】
〔形態１．３：９０℃より高温のスチームコンデンセートの第３の形態〕
この形態では、高圧分解工程において、中圧スチームを加熱源として使用して、合成工程で生成した尿素合成液を加熱するとともに、中圧スチームコンデンセートを得る。そして、工程ａに供給するスチームコンデンセートとして、この中圧スチームコンデンセート（全部でもよいし、一部だけでもよい）を用いる。高圧分解工程で得られた中圧スチームコンデンセートを、例えば精製工程において加熱源として使用した後に、９０℃より高温のスチームコンデンセートとして工程ａに供給してもよい。
【００９１】
あるいは、工程ａに供給するスチームコンデンセートとして、中圧スチームコンデンセートに替えて、中低圧スチームコンデンセートを用いることができる。
【００９２】
工程ａに供給するスチームコンデンセート（中圧スチームコンデンセートもしくは中低圧スチームコンデンセート）の温度は、典型的には、中圧スチームコンデンセートもしくは中低圧スチームコンデンセートの前述の圧力における水の飽和温度である。また、中圧スチームコンデンセートもしくは中低圧スチームコンデンセートは、適宜他の流体との熱交換によって冷却して、例えば１６０℃程度とした後に、工程ａに供給することができる。これによって、中圧スチームコンデンセートもしくは中低圧スチームコンデンセートから熱回収することができる。
【００９３】
〔形態２．１：工程ａに供給する別の流体の第１の形態〕
この形態では、工程ａにおいて９０℃より高温のスチームコンデンセートと熱交換する別の流体として、合成工程、高圧分解工程および凝縮工程から選ばれる少なくとも一つの工程に供給される原料アンモニア（全部でもよいし、一部だけでもよい）を用いる。換言すれば、９０℃より高温のスチームコンデンセートとの熱交換によって、原料アンモニアを予熱する。原料アンモニアの温度は、例えば約４０℃である。
【００９４】
〔形態２．２：工程ａに供給する別の流体の第２の形態〕
この形態では、精製工程、濃縮工程、造粒工程を行う。そして、工程ａにおいて９０℃より高温のスチームコンデンセートと熱交換する別の流体として、造粒工程に供給する空気（全部でもよいし、一部だけでもよい）を用いる。換言すれば、９０℃より高温のスチームコンデンセートとの熱交換によって、造粒工程に供給する空気（典型的には大気温度）を加熱する。
【００９５】
〔形態３．１：熱回収対象流体の第１の形態〕
この形態では、回収工程を行う。そして、工程ｂにおいて、前記ガスＩおよびガスＩＩのうちの少なくとも一方のガス（全部でもよいし、一部だけでもよい）を吸収した吸収媒体を熱回収対象流体として用い、この熱回収対象流体と工程ａからのスチームコンデンセートとを熱交換する。これにより、工程ｂの加熱（工程ｂに供給されるスチームコンデンセートの加熱）とともに回収工程の冷却（ガスＩおよびガスＩＩのうちの少なくとも一方の冷却）を行う。
【００９６】
〔形態３．２：熱回収対象流体の第２の形態〕
この形態では、回収工程を行う。回収工程における冷却（ガスＩおよびガスＩＩのうちの少なくとも一方のガスを吸収した吸収媒体の冷却）は、温水との熱交換によって行う。そして、工程ｂにおいて、回収工程で冷却に冷却源として使用した後の温水（全部でもよいし、一部だけでもよい）を熱回収対象流体として用い、この温水と工程ａからのスチームコンデンセートと熱交換する。これにより、工程ｂの加熱（工程ｂに供給されるスチームコンデンセートの加熱）を行う。また、回収工程で冷却に冷却源として使用した後の温水から、熱回収する。
【００９７】
〔形態３．３：熱回収対象流体の第３の形態〕
この形態では、精製工程と、濃縮工程と、低低圧流体発生工程と、工程ｅを行う。
ｅ）低低圧流体発生工程で発生した低低圧スチーム（全部でもよいし、一部だけでもよい）を冷却することにより凝縮させてスチームコンデンセートを得る工程。
【００９８】
そして、工程ｂにおいて、低低圧流体発生工程で発生した低低圧スチーム（全部でもよいし、一部だけでもよい）を、工程ａからのスチームコンデンセートと熱交換することにより、前記工程ｂの加熱とともに工程ｅの冷却を行う。
【００９９】
このために、第２の熱交換構造において、低低圧スチームを、第１の熱交換構造からのスチームコンデンセートと熱交換することができる。これによって、第２の熱交換構造における加熱（第１の熱交換構造からのスチームコンデンセートの加熱）を行うとともに、低低圧スチームを冷却することにより凝縮させてスチームコンデンセートを得ることができる。
【０１００】
例えば、工程ｅに供給する低低圧スチームの温度は１００〜１５０℃程度（その圧力における飽和温度）である。工程ｅから排出されるスチームコンデンセートの温度は、工程ｅで過冷却を行わない場合は同様に当該飽和温度であり、工程ｅで過冷却を行えば当該飽和温度より低くなる。
【０１０１】
この形態では、次の工程ｆを行うことが好ましい。
ｆ）工程ｅから得られるスチームコンデンセートを、低低圧流体発生工程に戻す工程であって、工程ｅから得られるスチームコンデンセートを、このスチームコンデンセートの自重によって、低低圧流体発生工程に移送する工程。
【０１０２】
工程ｆを行うために、第２の熱交換構造において低低圧スチームが凝縮して得られたスチームコンデンセートを、低低圧流体発生装置に戻すライン（すなわち、第２の熱交換構造の高温側出口と、低低圧流体発生装置の入口とを接続するライン）を用いることができる。このラインを通じて、第２の熱交換構造において低低圧スチームが凝縮して得られたスチームコンデンセートを、このスチームコンデンセートの自重によって、低低圧流体発生装置に移送することができる。
【０１０３】
この移送を、次のようにして行うことができる。すなわち、低低圧流体発生工程において発生させた低低圧スチームコンデンセートを容器もしくは管に受入れ、その中でこの低低圧スチームコンデンセートの液面を形成する。そして、工程ｅで、この液面より高い位置において低低圧スチームを凝縮させ、凝縮したスチームコンデンセートを、低低圧流体発生工程で用いる容器もしくは管に導く。
【０１０４】
工程ｅから得られるスチームコンデンセートの圧力が大気圧よりも高い場合（例えば低低圧流体発生工程の操作圧力が２バール以上である場合）、工程ｆに替えて、工程ｅから得られるスチームコンデンセートを、大気圧のスチームコンデンセートを貯蔵するタンクに、圧力差によって送ってもよい。工程ｅから得られるスチームコンデンセートの圧力が大気圧の場合、工程ｆに替えて、工程ｅから得られるスチームコンデンセートを、ポンプで昇圧して低低圧流体発生工程に戻すか、あるいは、尿素製造装置の外部に排出してもよい。
【０１０５】
〔その他〕
尿素製造方法が、工程ｇを含むことができる。
ｇ）工程ｂで加熱したスチームコンデンセートを、凝縮工程に凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして供給する前に、凝縮工程で発生させた低圧スチームと熱交換して、加熱する工程。
【０１０６】
工程ｇを行うために、適宜の熱交換構造を使用することができる。第２の熱交換構造の低温側出口と凝縮器の凝縮工程供給用スチームコンデンセート入口（冷却側入口）とを接続するラインに、工程ｇを行う熱交換構造の低温側を配置し、工程ｇを行う熱交換構造の高温側に、凝縮工程で発生させた低圧スチームを供給することができる。
【０１０７】
凝縮工程供給用スチームコンデンセートの温度が低いと、凝縮工程で低圧スチームを発生させるために必要なスチームコンデンセートの量は少なくなる。この場合、工程ａで冷却され工程ｂで加熱されるスチームコンデンセートの量が少なくなり、工程ｂによる熱回収の熱量が減ることがある。このような熱回収量の減少を避けるために、工程ｂで加熱したスチームコンデンセートを工程ｇで加熱した後に、凝縮工程に供給することができる。
【０１０８】
また、凝縮工程でも尿素合成反応は進行するため、凝縮工程と合成工程を単一の圧力容器の中で行うことができる。つまり、凝縮器と合成器とが一体化された単一の圧力容器を用いることができる。
【０１０９】
〔プロセス例〕
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されない。図面において、「ＭＰ  ＳＴＭ」は中圧スチームを、「ＬＰ  ＳＴＭ」は低圧スチームを、「ＬＬＰ  ＳＴＭ」は低低圧スチームを、「ＭＰ  ＳＣ」は中圧スチームコンデンセートを、「ＬＰ  ＳＣ」は低圧スチームコンデンセートを、「ＬＬＰ  ＳＣ」は低低圧スチームコンデンセートを意味する。また、図１〜４において、実線はスチームを、破線はスチームコンデンセートを表す。より厳密には、圧力の高いスチームコンデンセートを減圧すると、スチームとスチームコンデンセートの２相流になるが、ここではこのような２相流も破線で示す。
【０１１０】
〔形態１．１のプロセス例〕
図１を用いて、形態１．１のプロセス（スチーム／スチームコンデンセート系）の例につき説明する。この例では、工程ａの９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、低低圧スチームコンデンセートを用いる。また、この例では、工程ａを行う装置（第１の熱交換構造）として、アンモニア予熱器Ｅを用いている。すなわち、この例は、形態２．１にも従う。
【０１１１】
ライン１の低圧スチームコンデンセートは、高圧分解器で中圧スチームが凝縮した中圧スチームコンデンセートに由来する。詳しくは、高圧分解器からの中圧スチームコンデンセートは、例えば減圧弁（不図示）によって減圧されて低圧スチームと低圧スチームコンデンセートとなり、これらがベッセル（不図示）で気液分離され、低圧スチームコンデンセートが得られる。
【０１１２】
ライン１の低圧スチームコンデンセートは、凝縮器Ａでプロセス流体によって加熱され（凝縮熱の回収に利用され）、低圧スチームとなる。
【０１１３】
凝縮器Ａからライン２に抜き出された低圧スチームは、一部がライン３を経て精製装置Ｂに送られ、加熱源として使用される。ライン２の低圧スチームの別の一部が、ライン４を経て濃縮装置Ｃに送られ、加熱源として使用される。ライン２の低圧スチームの残部は、これら以外の加熱源として適宜使用できるが、図１には示していない。
【０１１４】
精製装置Ｂおよび濃縮装置Ｃから、低圧スチームが凝縮した低圧スチームコンデンセートが、それぞれライン５およびライン６に抜き出される。これら低圧スチームコンデンセートは、合流し、ライン７を経て低低圧流体発生装置Ｄに送られる。
【０１１５】
低低圧流体発生装置Ｄでは、低圧スチームコンデンセートを減圧させて低低圧スチームコンデンセートと低低圧スチームとを発生させ、これらをベッセルで気液分離して、ライン８に低低圧スチームを得、ライン９に低低圧スチームコンデンセート（いずれも例えば１４０℃）を得る。
【０１１６】
ライン８の低低圧スチームは、適宜利用される。例えばライン８の低低圧スチームは、アンモニア予熱器（図１には不図示。図５における符号Ｎ）に送られて、原料アンモニアを加熱する。
【０１１７】
ライン９の低低圧スチームコンデンセートは、工程ａの「９０℃より高温のスチームコンデンセート」としてアンモニア予熱器Ｅに送られて、原料アンモニアとの熱交換により９０℃以下（例えば５０℃）に冷却される（工程ａ）。冷却された低低圧スチームコンデンセートは、ライン１０に抜き出される。原料アンモニアの流れを基準として、アンモニア予熱器Ｎよりも、アンモニア予熱器Ｅを上流に配することができる。
【０１１８】
ライン１０の低低圧スチームコンデンセートはライン１２と１３に分岐される。ライン１２の低低圧スチームコンデンセートは、尿素製造装置の外部（例えばボイラ給水調整装置に向けて）に排出される。低低圧スチームコンデンセートを尿素製造装置の外部に排出する前に冷却水（ユーティリティ）でさらに冷却してもよい。また、低低圧スチームコンデンセートの圧力が大気圧よりある程度高い場合は、尿素製造装置の外部に排出する前に低低圧スチームコンデンセートをさらに減圧し、大気圧下でタンクに一度貯めてから尿素製造装置の外部に排出することもできる。ライン１３の低低圧スチームコンデンセートは、工程ｂを行う熱交換器Ｆ（第２の熱交換構造）に供給される。
【０１１９】
工程ｂを行う熱交換器Ｆで、ライン１３からの低低圧スチームコンデンセート（すなわち工程ａからのスチームコンデンセート）を、熱回収対象流体との熱交換によって、加熱する。熱回収対象流体は、例えば、形態３．１〜３．３のうちの少なくとも一つに従うものである。
【０１２０】
熱交換器Ｆで加熱された低低圧スチームコンデンセートは、熱交換器Ｆからライン１１に排出される。ライン１１の低低圧スチームコンデンセートは、凝縮器Ａに凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして送られる。ただし、ライン１１の低低圧スチームコンデンセートは不図示のベッセルに供給され、このベッセルから低低圧スチームコンデンセートが凝縮器Ａに送られる。図１においてこのベッセルは凝縮器Ａを示すブロックに含まれると理解されたい。図１に示していないが、ライン９、１０、１３もしくは１１にスチームコンデンセートを昇圧するための昇圧機が設けられていると理解されたい。また、当該昇圧機で昇圧されたスチームコンデンセートは低圧スチームコンデンセートと同等の圧力となっても、温度は昇圧機前後で実質的な変化はない。低圧スチームが凝縮して発生した低圧スチームコンデンセートと区別するために、当該昇圧機で昇圧されたスチームコンデンセートも低低圧スチームコンデンセートと表記することとする。例えば、低低圧スチームコンデンセート（ライン１１）を、低圧スチームコンデンセート（ライン１）と同じ圧力まで昇圧し、これらのスチームコンデンセート（ライン１および１１）を合流させて、凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして凝縮器Ａに供給することができる。
【０１２１】
〔形態１．２のプロセス例〕
図２を用いて、形態１．２のプロセス（スチーム／スチームコンデンセート系）の例を説明する。図１に示した例と共通する点については説明を省略する。この例では、凝縮工程から、凝縮器Ａの冷却側出口流体として、低圧スチームとスチームコンデンセートを含む流体を発生させる。そして、凝縮器冷却側出口流体を、低圧スチームとスチームコンデンセートとに分離する（工程ｄ）。工程ａの９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、工程ｄで分離したスチームコンデンセートを用いる。
【０１２２】
凝縮器Ａの冷却側出口流体を、気液分離器（図２に示されないベッセル）で分離し、低圧スチームをライン２に取り出し、低圧スチームコンデンセートをライン２０に取り出す（いずれも例えば１６０℃）。
【０１２３】
低低圧流体発生装置Ｄで発生した低低圧スチームコンデンセートは、ライン２９を経て、凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして凝縮器Ａに供給される。ライン２９には不図示の昇圧機が設けられ、このスチームコンデンセートが昇圧される。
【０１２４】
ライン２０の低圧スチームコンデンセートは、工程ａの９０℃より高温のスチームコンデンセートとしてアンモニア予熱器Ｅに送られて、原料アンモニアとの熱交換により９０℃以下（例えば５０℃）に冷却される（工程ａ）。冷却された低圧スチームコンデンセートは、ライン２４に抜き出される。
【０１２５】
ライン２４の低圧スチームコンデンセートはライン２２と２３に分岐される。ライン２２の低圧スチームコンデンセートは、尿素製造装置の外部（例えばアンモニアプラントに向けて）に排出される。ライン２３の低圧スチームコンデンセートは、工程ｂを行う熱交換器Ｆに供給される。
【０１２６】
工程ｂを行う熱交換器Ｆで、ライン２３からの低圧スチームコンデンセートすなわち工程ａからのスチームコンデンセートを、熱回収対象流体との熱交換によって、加熱する。熱回収対象流体は、例えば、形態３．１〜３．３のうちの少なくとも一つに従うものである。
【０１２７】
熱交換器Ｆで加熱された低圧スチームコンデンセートは、熱交換器Ｆからライン２１に排出される。ライン２１の低圧スチームコンデンセートは、凝縮器Ａに凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして送られる。図２に示していないが、ライン２０、２４、２３もしくは２１にスチームコンデンセートを昇圧するための昇圧機が設けられていると理解されたい。
【０１２８】
〔形態１．３のプロセス例〕
図３を用いて、形態１．３のプロセス（スチーム／スチームコンデンセート系）の例を説明する。図２に示した例と共通する点については説明を省略する。この例では、高圧分解工程において、中圧スチームを加熱源として使用して、合成工程で生成した尿素合成液を加熱するとともに、中圧スチームコンデンセートを得る。そして、工程ａの「９０℃より高温のスチームコンデンセート」として、中圧スチームコンデンセートを用いる。
【０１２９】
高圧分解器からの中圧スチームコンデンセート（ライン３５）は、ライン１とライン３６に分岐される。ライン１の中圧スチームコンデンセートは、例えば減圧弁（不図示）によって減圧されて低圧スチームと低圧スチームコンデンセートとなり、これらがベッセル（不図示）で気液分離され、低圧スチームコンデンセートが凝縮器Ａに供給される。
【０１３０】
ライン３６の中圧スチームコンデンセートは、工程ａの９０℃より高温のスチームコンデンセートとしてアンモニア予熱器Ｅに送られて、原料アンモニアとの熱交換により９０℃以下（例えば５０℃）に冷却される（工程ａ）。
【０１３１】
アンモニア予熱器Ｅ、熱交換器Ｆ、ライン３１〜３４については、これらを流れるスチームコンデンセートが、低圧スチームコンデンセートではなく、中圧スチームコンデンセートであること以外は、図２に示した形態のアンモニア予熱器Ｅ、熱交換器Ｆ、ライン２１〜２４と同様である。ただし、ライン３１の中圧スチームコンデンセートを凝縮器Ａに凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして供給する際には、中圧スチームコンデンセートを、必要に応じて減圧および気液分離などの操作に付す。
【０１３２】
〔形態３．２と形態３．３を組み合わせたプロセス例〕
図４を用いて、別のプロセス（スチーム／スチームコンデンセート系）の例について説明する。この例は、図１に示したプロセス例の、工程ｂに関する装置（熱交換器Ｆおよび熱交換器Ｆに付随する装置）をより詳細にした例である。図１に示した例と共通する点については説明を省略する。この例では、工程ｂを行う熱交換器（第２の熱交換構造）として、熱交換器Ｆ１（上記形態３．２参照）および熱交換器Ｆ２（上記形態３．３参照）を用いる。このように、第２の熱交換構造は、複数存在していてもよいし、一つだけ存在していてもよい。第１の熱交換構造も同様である。
【０１３３】
ライン１３の低低圧スチームコンデンセート（例えば５０℃）は、熱交換器Ｆ１で加熱され、ライン４０に排出される（例えば１００℃）。一方、回収工程を行う回収装置Ｇからライン４１に、回収工程での冷却源として使用した後の温水（例えば１００℃）が排出される。次いで、ライン４１の温水は、ライン４２とライン４３に分岐される。ライン４２の温水が、熱回収対象流体として熱交換器Ｆ１に供給され、冷却（熱回収）され、ライン４４に排出される。このように、ライン１３の低低圧スチームコンデンセートと、ライン４２の温水とが、熱交換器Ｆ１で熱交換される（工程ｂ）。
【０１３４】
なお、ライン４３の温水は、冷却器Ｈにおいて冷却水（ユーティリティ）との熱交換によって冷却され、ライン４５に排出される。この冷却水のラインは図示しない。ライン４４の温水とライン４５の温水がライン４６に合流し、回収装置Ｇに戻され、回収工程においてプロセス流体を冷却するために用いられる。回収装置Ｇに戻される温水の温度は例えば９０℃、圧力は例えば１５バールである。冷却器Ｈで冷却に使用された後の冷却水（ユーティリティ）は、冷却器Ｈの外部で適宜再冷却されるのが一般的である。
【０１３５】
ライン４１の温水をライン４２と４３に分岐することによって、熱交換器Ｆ１における熱交換量を調節することができる。
【０１３６】
ライン４０の低低圧スチームコンデンセート（工程ａからのスチームコンデンセート）は、熱交換器Ｆ２で更に加熱され、ライン１１に排出される（例えば１２０℃）。一方、ライン８の低低圧スチーム（例えば１４０℃）が、熱回収対象流体として熱交換器Ｆ２に供給され、冷却（熱回収）されて凝縮する（工程ｅ）。この凝縮によって得られる低低圧スチームコンデンセートがライン４７に排出される。このようにして、ライン４０の低低圧スチームコンデンセートと、ライン８の低低圧スチームが熱交換される。
【０１３７】
ライン１１の低低圧スチームコンデンセートは、凝縮器Ａに凝縮工程供給用スチームコンデンセートとして戻される。
【０１３８】
ライン４７の低低圧スチームコンデンセートは、低低圧流体発生装置Ｄに、当該低低圧スチームコンデンセートの自重によって、移送される。このために、熱交換器Ｆ２内の工程ｅにおいてライン８の低低圧スチームが凝縮する位置を、装置Ｄ内の液面（ライン７の低圧スチームコンデンセートが減圧されて生じる低低圧スチームコンデンセートの液面）よりも、高く（すなわち鉛直方向において上方に）する。
【０１３９】
この形態でも、適宜昇圧機を使用することができる。
【０１４０】
〔尿素製造方法のプロセス例〕
図５に示すように、不図示のポンプにより適宜昇圧された原料アンモニアが、ライン１０１、１０２、１０３及びライン１０４を経て、合成器Ｍに供給される。原料二酸化炭素がライン１０５、１０６を経て合成器Ｍに供給される。原料アンモニア（ライン１０１）を、熱交換器（アンモニア予熱器）Ｅにおいて、低低圧スチームコンデンセートとの熱交換によって加熱する。次いで、加熱した原料アンモニア（ライン１０２）を、熱交換器（アンモニア予熱器）Ｎにおいて低低圧スチームとの熱交換によって加熱する。熱交換器Ｎで低低圧スチームは凝縮して低低圧スチームコンデンセートとなる。その後、加熱した原料アンモニア（ライン１０３）を、エジェクターＩの駆動流体として利用することができる。図示はしないが、ライン１０３にさらに熱交換器を追加して、低圧スチームとの熱交換によって原料アンモニアをさらに加熱することもできる。
【０１４１】
合成器Ｍから、尿素合成液がライン１１０を経て、高圧分解器Ｌに送られる。高圧分解器Ｌでは、尿素合成液が、中圧スチームによる加熱部（熱交換構造）において加熱される。中圧スチームは、中圧スチームコンデンセートとなって当該加熱部から抜き出される。高圧分解器Ｌの底部には、ライン１０５および１０７を経て二酸化炭素がストリッピングガスとして供給される。
【０１４２】
高圧分解器Ｌから、ライン１１２を経て、高圧分解出口ガスが凝縮器Ａに導入される。また、高圧分解出口ガスが分離された尿素合成液が、ライン１１１を経て精製装置Ｂに送られる。
【０１４３】
凝縮器Ａに導入された高圧分解出口ガスは、ライン１２０から導入される吸収液（吸収媒体）によって吸収されて凝縮する。得られた凝縮液はライン１２１を経て、エジェクターＩで昇圧され、ライン１０４から合成器Ｍに循環される。凝縮しなかったガス（凝縮器出口ガス）は、ライン１２２から抜き出され、減圧弁Ｊで減圧される。凝縮器Ａには、冷却源として低圧スチームコンデンセートが導入される。低圧スチームコンデンセートが、凝縮器Ａの内部流体（プロセス流体）によって加熱されて、低圧スチームが発生する。
【０１４４】
精製装置Ｂは、減圧弁Ｂ１、中圧分解器Ｂ２、減圧弁Ｂ３、および低圧分解器Ｂ４を含む。ライン１１１からの尿素合成液は、減圧弁Ｂ１で減圧され、ライン１１３を経て、中圧分解工程を行う中圧分解器Ｂ２に送られる。ライン１１３から中圧分解器Ｂ２に導入された尿素合成液（気液二相流でもよい）は、中圧分解器Ｂ２の低圧スチームによる加熱部（熱交換構造）で加熱される。低圧スチームは、低圧スチームコンデンセートとなって当該加熱部から抜き出される。
【０１４５】
中圧分解出口ガスがライン１３２から抜き出される。中圧分解出口ガスが分離された尿素合成液がライン１３１から抜き出され、減圧弁Ｂ３で減圧され、ライン１３４から、低圧分解工程を行う低圧分解器Ｂ４に導入される。なお、カーバメートの分解を促進するために、ライン１４４から低圧分解器Ｂ４に二酸化炭素が供給される。
【０１４６】
ライン１３４から低圧分解器Ｂ４に導入された尿素合成液（気液二相流でもよい）は、低圧分解器Ｂ４の低圧スチームによる加熱部（熱交換構造）で加熱される。低圧分解出口ガスがライン１４２から抜き出される。低圧分解出口ガスが分離された尿素合成液がライン１４１から抜き出され、濃縮装置Ｃに送られる。
【０１４７】
濃縮装置Ｃは、減圧弁Ｃ１、加熱器Ｃ２、気液分離器Ｃ３、加熱器Ｃ４、および気液分離器Ｃ５を含む。ライン１４１からの尿素合成液は減圧弁Ｃ１で減圧され、ライン１４５から、加熱器Ｃ２に導入される。この加熱器（特にはその熱交換構造）では、低圧スチームによって尿素合成液が加熱され、低圧スチームコンデンセートが発生する。加熱された尿素合成液は、気液二相流となってライン１５１から気液分離器Ｃ３に導入され、気相がライン１５３に、液相（さらに尿素が濃縮された尿素合成液）がライン１５２に抜き出される。
【０１４８】
ライン１５２の尿素合成液は、加熱器Ｃ４に導入される。この加熱器（特にはその熱交換構造）では、低圧スチームによって尿素合成液が加熱され、低圧スチームコンデンセートが発生する。加熱された尿素合成液は、気液二相流となってライン１６１から気液分離器Ｃ５に導入され、気相がライン１６３に、液相（さらに尿素が濃縮された尿素合成液）がライン１６２に抜き出され、造粒工程に送られる。
【０１４９】
凝縮器Ａから抜き出される凝縮器出口ガス（ライン１２２、減圧後はライン１２３）が、前述のガスＩである。中圧分解器Ｂ２および低圧分解器Ｂ４からそれぞれ抜き出される中圧分解出口ガス（ライン１３２）および低圧分解出口ガス（ライン１４２）が、前述のガスＩＩである。回収工程において、これらのガスに含まれるアンモニア、二酸化炭素および水を回収することができる。このような回収処理においては、ガスを吸収媒体に吸収および凝縮させながら、ガスを吸収した吸収媒体を冷却することができる。吸収媒体としては、水（尿素、アンモニア、二酸化炭素及びアンモニウムカーバメイトを含んでいてもよい）など、尿素製造方法の分野で公知の吸収媒体を適宜使用できる。なお、気液分離器Ｃ３および気液分離器Ｃ５から抜き出されるガスに含まれる水を回収することができる。
【０１５０】
以下、このような処理の例について説明する。図５に示すように、中圧分解出口ガス（ライン１３２）を、減圧弁Ｊで減圧された凝縮器出口ガス（ライン１２３）と混合した混合ガス（ライン１３３）を得る。図６に示すように、回収装置Ｇは、中圧吸収器Ｇ１、低圧吸収器Ｇ２、ならびにポンプＧ３およびＧ４を含む。中圧吸収器Ｇ１において、この混合ガス（ライン１３３）をライン１７３からの液体中に吸収および凝縮させながら、温水を用いてこの液体を冷却して、ライン１７１に回収液を得る。この回収液をポンプＧ３で昇圧して、ライン１２０から凝縮器Ａに吸収媒体として供給する。
【０１５１】
低圧吸収器Ｇ２において、低圧分解出口ガス（ライン１４２）をライン１７５からの液体中に吸収および凝縮させながら、温水を用いてこの液体を冷却して、ライン１７２に回収液を得る。この回収液をポンプＧ４で昇圧して、ライン１７３から中圧吸収器Ｇ１に吸収媒体として送る。
【０１５２】
気液分離器Ｃ３から抜き出されたライン１５３のガスが、熱交換器Ｋ１に送られ、気液分離器Ｃ５から抜き出されたライン１６３のガスが、熱交換器Ｋ２に送られ、それぞれのガスが各熱交換器で冷却されて凝縮する。凝縮した水（ライン１７４）をポンプＫ３で昇圧して、ライン１７５から低圧吸収器Ｇ２に吸収媒体として送る。熱交換器Ｋ１およびＫ２における冷却のために、冷却水（ユーティリティ）などの適宜の冷却媒体を用いることができる。
【０１５３】
以下に、図５および６に示す構成を有する尿素製造装置に、前述の各形態を適用した場合について、説明する。
【０１５４】
・形態１．１の場合
低低圧流体発生工程では、精製装置Ｂおよび濃縮装置Ｃ、具体的には中圧分解装置Ｂ２、低圧分解装置Ｂ４、加熱器Ｃ２および加熱器Ｃ４のうちの一以上の装置から得られる低圧スチームコンデンセートの少なくとも一部を、減圧弁（不図示）で減圧し、気液分離器（不図示）で分離して、低低圧スチームコンデンセートと低低圧スチームを発生させる。形態１．１では、工程ａの９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、この低低圧スチームコンデンセートを用いる。
【０１５５】
・形態１．２の場合
形態１．２では、凝縮器Ａで発生する低圧スチームの量（質量流量）よりも、凝縮工程供給用スチームコンデンセートの流量を多くすることによって、凝縮器Ａから、凝縮器Ａの冷却側出口流体として、低圧スチームと低圧スチームコンデンセートとを含む流体を得る。この流体を、気液分離器（不図示）を用いて、低圧スチームとスチームコンデンセートとに分離する（工程ｄ）。そして、工程ａの９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、工程ｄで分離したスチームコンデンセートを用いる。
【０１５６】
・形態１．３の場合
形態１．３では、高圧分解器Ｌにおいて中圧スチームを加熱源として使用し、この中圧スチームが凝縮した中圧スチームコンデンセートを得る。そして、工程ａの９０℃より高温のスチームコンデンセートとして、この中圧スチームコンデンセートを用いる。
【０１５７】
・形態２．１の場合
形態２．１では、工程ａにおいて９０℃より高温のスチームコンデンセートと熱交換させる流体として、原料アンモニア１０１を用いる。そして、アンモニア予熱器Ｅにおいて、工程ａの熱交換を行う。
【０１５８】
・形態２．２の場合
造粒工程では、ライン１６２の尿素合成液から、加熱した空気を用いて粒状固体尿素を製造する。形態２．２では、工程ａにおいて９０℃より高温のスチームコンデンセートと熱交換させる流体として、造粒工程に供給する空気を用いる。工程ａの熱交換によって、空気が加熱される。造粒装置は、この熱交換に用いる熱交換器（不図示）を含む。
【０１５９】
・形態３．１の場合
形態３．１では、熱回収対象流体として、回収工程に供給するガス（ライン１３３および１４２のガス）を吸収した吸収媒体を用いる。また、中圧吸収器Ｇ１および低圧吸収器Ｇ２において冷却のために使用する温水として、工程ａからのスチームコンデンセートを用いる。このようにして、中圧吸収器Ｇ１および低圧吸収器Ｇ２においてそれぞれ、ライン１３３および１４２のガスを、工程ａからのスチームコンデンセートと熱交換する（工程ｂ）。この熱交換により、工程ｂの加熱（工程ａからのスチームコンデンセートの加熱）と同時に、回収工程の冷却（回収工程に供給するガスの冷却）を行う。
【０１６０】
ライン１４２のガスが供給される低圧吸収器Ｇ２における凝縮温度が低く、工程ａからのスチームコンデンセートと熱交換することが容易ではない場合、工程ｂを中圧吸収器Ｇ１では行うが、低圧吸収器Ｇ２では行わなくてよい。低圧吸収器Ｇ２で工程ｂを行わない場合、例えば、低圧吸収器Ｇ２で冷却に使用する冷却媒体として、温水に替えて冷却水（ユーティリティ）を用いることができる。
【０１６１】
・形態３．２の場合
形態３．２では、回収工程で冷却に冷却源として使用した後の温水、すなわち中圧吸収器Ｇ１および低圧吸収器Ｇ２のうちの少なくとも一方から排出される温水を、工程ａからのスチームコンデンセートと熱交換する。
【０１６２】
・工程ｇについて
工程ｇにおいて、凝縮器Ａに供給するスチームコンデンセートを、凝縮器Ａに供給する前に、熱交換器（不図示）において凝縮器Ａで発生させた低圧スチームと熱交換して、加熱することができる。
【符号の説明】
【０１６３】
ＭＰ  ＳＴＭ  ：中圧スチーム
ＬＰ  ＳＴＭ  ：低圧スチーム
ＬＬＰ  ＳＴＭ：低低圧スチーム
ＭＰ  ＳＣ    ：中圧スチームコンデンセート
ＬＰ  ＳＣ    ：低圧スチームコンデンセート
ＬＬＰ  ＳＣ  ：低低圧スチームコンデンセート
Ａ  ：凝縮器
Ｂ  ：精製装置
Ｂ１、Ｂ３：減圧弁
Ｂ２：中圧分解器
Ｂ４：低圧分解器
Ｃ  ：濃縮装置
Ｃ１：減圧弁
Ｃ２：加熱器
Ｃ３：気液分離器
Ｃ４：加熱器
Ｃ５：気液分離器
Ｄ  ：低低圧流体発生装置
Ｅ  ：工程ａを行う熱交換器（アンモニア予熱器）
Ｆ  ：工程ｂを行う熱交換器
Ｆ１：工程ｂを行う熱交換器（１段目）
Ｆ２：工程ｂを行う熱交換器（２段目）
Ｇ  ：回収装置
Ｇ１：中圧吸収器
Ｇ２：低圧吸収器
Ｇ３、Ｇ４：ポンプ
Ｈ  ：冷却器
Ｉ  ：エジェクター
Ｊ  ：減圧弁
Ｋ１、Ｋ２：熱交換器
Ｋ３：ポンプ
Ｌ  ：高圧分解器
Ｍ  ：合成器
Ｎ  ：熱交換器（アンモニア予熱器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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