(57)【要約】  本発明は、尿素を調製するためのプロセスにおいて形成され、０．２０ＭＰａ〜０．９ＭＰａの間の圧力、３５℃〜９５℃の間の温度を有し、そして少なくとも２５重量％のＨ２Ｏを含む水性カルバミン酸アンモニウム流れを濃縮するための方法に関し、その方法は、水性カルバミン酸アンモニウム流れを１．０ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力に昇圧させる昇圧工程と、その水性カルバミン酸アンモニウム流れを、メラミンを調製するためのプロセスにおいて形成され、ＮＨ３、ＣＯ２および任意成分としてのＨ２Ｏから本質的になり、水性カルバミン酸アンモニウム流れよりも低いＨ２Ｏ含量を有するガス流れと接触させ、そのガス流れを水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収させて、１５〜３５重量％の間のＨ２Ｏを含む濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを形成させる、凝縮工程と、その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを分離し排出させる、排出工程とを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素を調製するためのプロセスにおいて形成され、０．２０ＭＰａ〜０．９ＭＰａの間の圧力、３５℃〜９５℃の間の温度を有し、少なくとも２５重量％のＨ２Ｏを含む、水性カルバミン酸アンモニウム流れを濃縮するための方法であって、
−前記水性カルバミン酸アンモニウム流れを、１．０ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力に昇圧する、昇圧工程と、
−前記水性カルバミン酸アンモニウム流れを、メラミンを調製するためのプロセスにおいて形成され、ＮＨ３、ＣＯ２および任意成分としてのＨ２Ｏから本質的になり、前記水性カルバミン酸アンモニウム流れよりも低いＨ２Ｏ含量を有するガス流れと接触させ、前記ガス流れが前記水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収されて、１５〜３５重量％の間のＨ２Ｏを含む濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが形成されるようにする、凝縮工程と、
−前記濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを分離し排出させる、排出工程と
を含む方法。
【請求項２】
前記昇圧工程に導入された前記水性カルバミン酸アンモニウム流れが、０．２０ＭＰａ〜０．６０ＭＰａの間の圧力および５０℃〜９５℃の間の温度を有し、前記昇圧工程において前記水性カルバミン酸アンモニウムが１ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力に昇圧される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記凝縮工程の間に熱交換を実施し、前記熱交換が、冷却媒体を用いて実施され、前記冷却媒体が４０℃〜１１０℃の間にある温度を有している、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
−前記水性カルバミン酸アンモニウム流れが、尿素を調製するためのＣＯ２ストリッピングプロセスにおいて形成され、
−前記濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが、１２．５〜２０ＭＰａの間に昇圧され、尿素を調製するためのストリッピングプロセスの高圧セクションに供給される、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
−前記水性カルバミン酸アンモニウム流れが、尿素を調製するためのＣＯ２ストリッピングプロセスにおいて形成されるが、ここで、反応器において尿素を合成する工程およびストリッパー中でＣＯ２を用いて前記反応器の流出物をストリッピングする工程が、高圧セクションの中で、実質的には同一の圧力で実施され、前記圧力が１２．５〜２０ＭＰａの間にあり、
−前記濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが、１２．５〜２０ＭＰａの間に昇圧されて、前記高圧セクションに供給されるが、ここで少なくとも前記合成工程およびＣＯ２ストリッピングプロセスのストリッピング工程が実施される、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
メラミンを調製するためのプロセスから生成するＣＯ２（ＣＭ）と、ストリッピング剤として使用されるフレッシュなＣＯ２（ＣＳ）との間のモル比が、０．０５〜３の間にある、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガス流れが、メラミンを調製するための触媒、低圧、気相プロセスにおいて形成されたものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ガス流れが、メラミンを調製するための非触媒、高圧、液相プロセスにおいて形成されたものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ガス流れが、凝縮工程にフィードされるよりも前に、少なくとも部分的に凝縮され、それによって、中間のカルバミン酸アンモニウム流れが形成され、前記中間のカルバミン酸アンモニウム流れが凝縮工程にフィードされる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実施するのに好適とするために、尿素を合成するためにプラントを適合させる方法であって、前記プラントが高圧合成セクションおよび低圧再循環セクションを含み、前記プラントが、前記低圧再循環セクションにおいて生成した水性カルバミン酸アンモニウム流れを前記高圧合成セクションに供給する手段を含む方法において、
−前記プラントが、前記水性カルバミン酸アンモニウム流れを１ＭＰａ〜７ＭＰａの間に昇圧させるための手段を含まない場合には、そのような手段を追加して組み入れ、
−前記水性カルバミン酸アンモニウム流れを１ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力で、メラミンを調製するためのプロセスの中で生成され、ＮＨ３、ＣＯ２および任意成分としてのＨ２Ｏから本質的になるガス流れまたはガス／液流れまたは液流れと接触させるための手段がさらに組み入れられるが、前記追加組み入れ手段が、前記ガス流れが前記水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収されて、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが形成できるようにすることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記追加組み入れ手段が、吸収されるガス流れの量を設定して、前記濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが１５〜３５重量％の間のＨ２Ｏを含むようにするのに使用することが可能な、プロセス調節手段を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記適合されるプラントに、１ＭＰａ〜１０ＭＰａの間の圧力で運転される吸収器または凝縮器を含むセクションが存在しない、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プラントの高圧セクションが、反応器およびストリッパーを含み、その際に前記反応器の流出物が前記ストリッパー中で、熱を用いるかおよび／またはＣＯ２を用いて処理され、その際に、前記反応器と前記ストリッパーとの間に圧力を低下させる装置が存在していない、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
尿素を合成するためのプラントであって、前記プラントが高圧合成セクションおよび低圧再循環セクションを含み、前記プラントが、前記低圧再循環セクションにおいて形成された水性カルバミン酸アンモニウム流れを前記高圧合成セクションに供給する手段を含むプラントにおいて、
−前記プラントが、水性カルバミン酸アンモニウム流れを１ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力に昇圧させるための手段を含み、
−前記プラントが、前記水性カルバミン酸アンモニウム流れを１ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力で、メラミンを調製するためのプロセスの中で形成され、ＮＨ３、ＣＯ２および任意成分としてのＨ２Ｏから本質的になるガス流れと接触させるための手段をさらに含み、前記手段が、前記ガス流れが前記水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収されて、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが形成できるようにすることを特徴とするプラント。
【請求項１５】
前記プラントが、吸収されるガス流の量を設定して、前記濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが１５〜３５重量％の間のＨ２Ｏを含むようにするのに使用することが可能な手段を含む、請求項１４に記載のプラント。
【請求項１６】
前記プラントが、尿素を調製するためのストリッピングプラントである、請求項１４または１５に記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、メラミンを調製するためのプロセスにおいて形成され、ＮＨ３、ＣＯ２および任意成分としてのＨ２Ｏから本質的になるガス流れを、尿素を調製するために使用する方法に関する。
【０００２】
そのような方法は、国際公開第９８／０８８０８Ａ１号パンフレットに開示されている。公知のプロセスにおいては、そのガス流れは、メラミンを調製するための高圧プロセスから発生し、そのガス流れが、尿素を調製するためのストリッピングプロセスの高圧セクションに直接供給される。
【０００３】
その公知の方法の欠点は、その結果としての、メラミンおよび尿素を調製するための複合プロセスを安定して運転することが困難であることであって、一方のプロセスにおける圧力変動が、ガス流れを介して、他方のプロセスに容易に影響してしまう可能性があり、その結果運転が不安定となる。また別な欠点は、そのメラミンプロセスが、前記尿素プロセスの高圧セクションよりも高い圧力である場合に、その公知の方法の最適な運転が達成される点にある。
【０００４】
本発明の目的は、前記の欠点を抑制、さらには回避しながらも、メラミンを調製するためのプロセスにおいて形成されたガス流れを使用するエネルギー的に高効率な方法を提供することである。
【０００５】
前記目的は、水性カルバミン酸アンモニウム流れを濃縮するための方法で、ガス流れを使用することにより達成される。尿素を調製するためのプロセスにおいて形成され、０．２０ＭＰａ〜０．９０ＭＰａの間の圧力、３５℃〜９５℃の間の温度を有し、少なくとも２５重量％のＨ２Ｏを含む、水性カルバミン酸アンモニウム流れを濃縮するための方法は、
−その水性カルバミン酸アンモニウム流れを、１．０ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力に昇圧する、昇圧工程と、
−その水性カルバミン酸アンモニウム流れを、メラミンを調製するためのプロセスにおいて形成され、ＮＨ３、ＣＯ２および任意成分としてのＨ２Ｏから本質的になり、その水性カルバミン酸アンモニウム流れよりも低いＨ２Ｏ含量を有するガス流れと接触させ、そのガス流れがその水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収されて、１５〜３５重量％の間のＨ２Ｏを含む濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが形成されるようにする、凝縮工程と、
−その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを分離し排出させる、排出工程と
を含む。
【０００６】
本発明による方法では、メラミンを調製するためのプロセスから得られるガス流れを、尿素を調製するために、効率よく安定な方法で使用することが可能であるという利点を有する。公知の方法に比較して安定性が向上するのは、メラミンを調製するためのプロセスで発生する原料物質を尿素プロセスの高圧合成セクションの中に、ガス状の形態ではなく液状の形態で導入するという事実からの結果である。本発明による方法のさらなる利点として、（たとえばガス流れに対して、または尿素を調製するためのプロセスに対して）、尿素を調製するためのプロセスの中へそのガス流れを導入することを可能とするための、余分な水を供給する必要がないということもさらにある。本発明による方法のさらなる利点としては、メラミンを調製するためのプロセスからのガス流れの圧力を、尿素プラントの高圧セクションにおける圧力と少なくとも同程度とする必要がないということが挙げられる。
【０００７】
独国特許出願公開第１４  ６８  ２０７Ａ１号明細書には、二酸化炭素および可能であれば水を含むアンモニア蒸気から尿素を調製するためのプロセスが開示されている。そのアンモニア蒸気は、尿素からメラミンの合成から発生させてもよい。そのアンモニア蒸気を、混合／凝縮装置に導入し、そこで尿素調製反応器からの流出物から得られたリサイクル流れである、他のガス状の含水アンモニア流れとそれらを混合する。混合が済んだら、蒸気を凝縮させる。次いでその液体流れを反応器に戻してフィードする。
【０００８】
国際公開第０２／０９０３２３Ａ号パンフレットには、アンモニアおよび二酸化炭素から尿素を調製するためのプロセスが開示されており、そこでは、尿素、カルバミン酸アンモニウムおよび未転化のアンモニアを含む尿素合成溶液が合成ゾーンの中で形成され、その尿素合成溶液の一部が、その合成ゾーンから、１〜４ＭＰａの圧力で運転中の中圧処理ゾーンへと輸送され、その中圧処理ゾーンからのガス流れが、尿素回収セクションからの低圧カルバミン酸アンモニウム溶液の中に吸収される。国際公開第０２／０９０３２３Ａ号パンフレットは、メラミンを調製するためのプロセスにおいて形成されるガス流れの使用には、関していない。
【０００９】
国際公開第０３／０８７０４３Ａ号パンフレットには、尿素プロセスにおいて、アンモニアおよび二酸化炭素から尿素を調製するためのプロセスが開示されており、そこでは、その合成セクションにはスクラバーが含まれており、その中で合成セクションからのオフガス流れからアンモニアおよび二酸化炭素が精製され、またそこでは、そのスクラバーは圧力１〜５ＭＰａで運転される中圧スクラバーである。国際公開第０３／０８７０４３Ａ号パンフレットもまた、既存の尿素プロセスを改良するためのプロセスおよび高圧合成セクションを含む尿素プラントに関するものであって、そこでは中圧スクラバーが使用されている。国際公開第０３／０８７０４３Ａ号パンフレットは、メラミンを調製するためのプロセスにおいて形成されるガス流れの使用には、関していない。
【００１０】
国際公開第２００４／０１１４１９Ａ号パンフレットには、圧縮セクション、高圧合成セクション、尿素溶融物が形成される尿素回収セクション、および場合によっては粒状化セクションを含む尿素プラントの能力を増大させるためのプロセスが開示されており、メラミンプラントをさらに組み込み、尿素プラントの尿素回収セクションからの尿素溶融物の全部または一部をメラミンプラントに供給し、メラミンプラントからの残留ガスの全部または一部を尿素プラントの高圧合成セクションおよび／または尿素回収セクションに戻すことにより、その尿素プラントの能力を増大させている。
【００１１】
独国特許出願公開第２０  ５３  ３５８Ａ１号明細書には、二酸化炭素含有ガス、たとえば尿素からメラミンを合成する際に発生するオフガスを、尿素を調製するためのプラントへフィードするためのプロセスが開示されている。その尿素を調製するためのプラントには、高圧セクションならびに、低圧および中圧セクションを有する未転化のアンモニアおよび二酸化炭素を回収するためのリサイクルセクションが含まれる。リサイクル流れとしてのカルバミン酸アンモニウム溶液を、低圧セクションにおいて０．１ＭＰａ〜０．４ＭＰａの間の圧力で発生させ、次いで中圧セクションにおいて１〜３ＭＰａの間に昇圧させる。その中圧セクションから、リサイクル流れの圧力を再び上げて、１．５〜６ＭＰａの間とし、高圧セクションより手前に設置した吸収ゾーンへ供給する。その吸収セクションへは、二酸化炭素含有ガス、たとえば尿素からメラミンを合成する際に発生するオフガスもまたフィードする。
【００１２】
英国特許公告第１  １４８  ７６７Ａ号明細書には、メラミンを合成するためのプロセスが開示されており、そのプロセスは、１８０〜２００℃、１８０〜２２０ｋｇ／ｃｍ２で運転され、その生成物が４０〜６０ｋｇ／ｃｍ２に減圧される、尿素を製造するための水系の二酸化炭素−アンモニア設備、および３６０〜４５０℃、６０〜１５０ｋｇ／ｃｍ２で運転される、メラミンを製造するための尿素−アンモニア設備からなり、後者の設備の副生物である、メラミン廃ガスは、前者の設備における尿素合成に使用され、前者の設備で得られた尿素はメラミン合成のための後者の設備に循環されるが、ここで、メラミン反応容器の上部から排出されるその廃ガス（アンモニアおよび二酸化炭素を含む）は、尿素製造設備中の水性カルバミン酸アンモニウムのリサイクル回路の中の、１３０〜１６０℃、６０〜１５０ｋｇ／ｃｍ２で運転されている廃ガス吸収セル（ｗａｓｔｅ  ｇａｓ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｃｅｌｌ）の中に直接導入され、そこで得られた濃縮された水性カルバミン酸アンモニウムを尿素製造設備における尿素合成のために使用するが、その廃ガスの顕熱とカルバミン酸アンモニウムの生成熱とを未反応のカルバミン酸アンモニウムの分解およびスチームの発生に使用し、過剰のアンモニアを、その廃ガスセルの中で液状アンモニアとして回収している。
【００１３】
国際公開第２００５／０８０３２１Ａ号パンフレット（２００５年９月１日発行）には、尿素およびメラミン製造のための複合プロセスが開示されている。尿素は、高圧尿素合成セクションおよびカルバメート水溶液から尿素を分離するための尿素回収セクションを含む尿素プラントで製造され、メラミンは、メラミンプラントで製造されるが、ここでメラミン合成の副生物として発生するオフガスは、少なくとも２バールの圧力でそこから排出されて、高圧尿素合成セクションにリサイクルされる。
【００１４】
本発明による方法は、水性カルバミン酸アンモニウム流れの濃縮に関する。本明細書においては「濃縮」とは、重量パーセントとして表されるＨ２Ｏ含量が低下することを意味すると理解されたい。本明細書の意味するところでは、濃縮は、水性カルバミン酸アンモニウム流れからＨ２Ｏを抜き出すというよりは、水性カルバミン酸アンモニウム流れにＨ２Ｏ以外の化合物を優先的に添加することにより、主として達成される。本発明による方法は、以下において説明するような方法で運転されて、水性カルバミン酸アンモニウム流れのＨ２Ｏ含量が、全体として、水性カルバミン酸アンモニウム流れに関して少なくとも３重量％低下させるようにするのが好ましい。Ｈ２Ｏ含量を、より好ましくは少なくとも５重量％、さらにより好ましくは少なくとも８重量％さらには１０重量％、最も好ましくは少なくとも１５重量％低下させる。後ほど説明するが、特に固形物の生成を避けたいという要望からくる実務的な制限からから考えて、水性カルバミン酸アンモニウム流れのＨ２Ｏ含量の低下を、多くとも３０重量％まで、より好ましく多くとも２５重量％までとするのが好ましい。
【００１５】
本明細書においては、「水性カルバミン酸アンモニウム流れ」とは、実質的に液状の流れであって、その中で水が連続相となっており、カルバミン酸アンモニウムを、そのまま溶解させた形態もしくは固体の形態のいずれか、またはＮＨ３無しおよび／またはＣＯ２無しの形態で含むものと理解されたい。
【００１６】
本発明においては、水性カルバミン酸アンモニウム流れは、尿素を調製するためのプロセスの中で形成されたものである。原理的には、ＮＨ３およびＣＯ２をベースとするすべてのタイプの尿素を調製するためのプロセスが、これには適している。そのようなプロセスは、自体公知であるが、ウルマンズ・エンサイクロペディア・オブ・インダストリアル・ケミストリー（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、ワイリー・ＶＣＨ・フェルラーク・ＧｍｂＨ・アンド・カンパニー（Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ））、１９９６、またはその電子版であるＤＯＩ：１０．１００２／１４３５６００７．ａ２７＿３３３（オンライン、オンラインポスティングデート、２０００年６月１５日）の尿素のセクションの第３章「製造」に記載されているようなプロセスである。具体的には、前記エンサイクロペディアの章３．３．１に記載のようないわゆる慣用されているプロセスと、章３．３．２に記載のようないわゆるストリッピングプロセスとのいずれもが適している。
【００１７】
当業者に理解され、また本明細書で考慮されている「ストリッピングプロセス」とは、尿素合成反応器の流出物の中に存在しているようなカルバミン酸アンモニウムが、ＣＯ２またはＮＨ３のいずれかの分圧が低下するという条件下で、高い全体圧のところで、大幅にＮＨ３およびＣＯ２に分解させられるという原理に基づいているものである。ＣＯ２ストリッピングプロセスにおいては、反応器の流出物の中にＣＯ２を導入することによって、ＮＨ３の分圧低下が達成される。ＮＨ３−ストリッピングプロセスにおいては、すでに存在している過剰のＮＨ３および／または反応器の流出物の中へ過剰のＮＨ３を導入することによって、低いもしくは低くされたＣＯ２分圧の結果として、カルバミン酸アンモニウムの分解が起きる。
【００１８】
したがって、ストリッピングプラントの中で実施されるストリッピングプロセスの特徴は、熱エネルギーの入力を用いるかあるいは全面的にそれをベースとして、（典型的にはストリッパー中で）反応器の流出物に対してストリッピング作用が実施されるということである。ＣＯ２ストリッピングプロセスにおいては、ＣＯ２をストリッパーに添加するが、これが、消費されるフレッシュなＣＯ２の大部分、あるいはさらには７５％、９０％さらには全部を占める。「フレッシュなＣＯ２」とは、独立した粗原料流れとして導入される、その中にＮＨ３をまったくもしくは実質的に含まないＣＯ２を意味している。
【００１９】
ストリッピングプラントにおいて実施されるようなストリッピングプロセスのさらなる特徴は、ストリッピングが行われる圧力が、１１ＭＰａ〜２０ＭＰａの間、好ましくは１２．５〜１９ＭＰａの間にあるということである。好適かつ典型的には、ストリッピング処理が実施される圧力は、反応器内の圧力と実質的に等しい。「実質的に等しい」ということは、ストリッパー内の圧力が、反応器内よりも０．５ＭＰａ以上高かったり、０．５ＭＰａ以上低かったりすることがなく、ストリッピングプロセスが実施されるストリッピングプラントの中には、反応器とストリッパーとの間に、たとえばバルブのような圧力を低下させるような手段が存在していないということを意味している。
【００２０】
反応器およびストリッパーは、尿素ストリッピングプラントにおける尿素ストリッピングプロセスを実施するためのいわゆる高圧セクションの中核をなす構成部分である。通常かつ好適には、（その中で、ストリッパーから出て行くガス状流れを凝縮させてそれを反応器にフィードするための）凝縮器もまた、前記高圧セクションの一部である。凝縮器は、反応器そのものと一体化させてもよい。
【００２１】
ストリッピングプロセスにおけるストリッピング処理の効果は、そのようにして発生されたガス状流れが、尿素に転化されなかった粗原料をかなりの割合で含んでいることである。これは通常、反応器に戻してフィードされる尿素に転化されなかった粗原料合計の少なくとも２５重量％であって、尿素に転化されなかった粗原料の好ましくは少なくとも４０、５０、６０、またはさらには少なくとも７０重量％が、高圧セクションの中で、ストリッパーと凝縮器とを介して、反応器に戻してフィードされる。
【００２２】
ストリッピングプロセスの原理に従ったストリッピング処理のさらなる効果は、ストリッパーから出るガス状流れが、比較的低いパーセントのＨ２Ｏ、典型的には１０重量％未満、さらには８、６、５、さらに４重量％のＨ２Ｏを含むことにある。
【００２３】
尿素を調製するためのそのようなプロセスのすべてにおいて、すでに公知で慣用されるプロセスさらにはストリッピングプロセスに含まれているように、その水性カルバミン酸アンモニウム流れは、０．２０ＭＰａ〜０．９０ＭＰａの間、または０．２０ＭＰａ〜０．６０ＭＰａの間の圧力で形成され、少なくとも２５重量％の水を保持しているが、このことは、未反応の粗原料が、形成された尿素から分離され、直接的または間接的に合成セクションに戻されるようなプロセス、およびそのようなプロセスが実施されるプラントの部分においては、特にあてはまる。前記の部分には、低圧セクションが含まれる。「低圧」とは、本明細書においては、大気圧〜１ＭＰａの間の圧力を意味している。前記の部分には、中圧セクションが含まれていてもよい。「中圧」とは、本明細書においては、１ＭＰａ〜１０ＭＰａの間の圧力を意味している。尿素を分離するためのプラントには、高圧セクションもまた含まれる。「高圧」とは、本明細書においては、１０ＭＰａ〜約３０ＭＰａの間の圧力、もしくは１０ＭＰａから３０ＭＰａの間のより狭い範囲を意味するが、それについては、本明細書の該当箇所で示す。
【００２４】
本発明の文脈においては、「高圧」および「低圧」という用語は、メラミンを調製するためのプロセスに関連しても使用されるが、その場合には、そこで示されるようなまた別な意味合いを有する。
【００２５】
昇圧工程にかけるよりも前には、水性カルバミン酸アンモニウム流れの圧力は、０．２０〜０．８０ＭＰａの間、０．２０ＭＰａ〜０．６０ＭＰａの間、０．２５〜０．６０ＭＰａの間または０．２５ＭＰａ〜０．５５ＭＰａの間、より好ましくは０．３０ＭＰａ〜０．５０ＭＰａの間とするのが好ましいか、またはそうなるようにする。水性カルバミン酸アンモニウム流れの温度は、３５℃〜９５℃の間または５０℃〜９５℃の間であるが、好ましくはその温度は６０℃〜９０℃の間、より好ましくは６５℃〜８５℃の間である。尿素を調製するためのプラントの低圧セクションにおいて形成される水性カルバミン酸アンモニウム流れが、本発明において望まれる範囲の温度を有していないような場合には、予熱工程または予冷工程を、昇圧工程より前または昇圧工程中に実施されるように、組み入れて、水性カルバミン酸アンモニウム流れの温度を所望の範囲内に確実に入れるようにするべきである。水性カルバミン酸アンモニウム流れのＨ２Ｏ含量は、少なくとも２５重量％または３０重量％であるが、この含量は、０．２０ＭＰａ〜０．９０ＭＰａの間の前記圧力で起きる固形物粒子の顕著な生成を防止するのに、実際望ましいものである。前記固形物粒子は通常、カルバミン酸アンモニウムからなる。尿素を調製するためのプロセスにおいて、カルバミン酸アンモニウム流れ中の水の量を限定する、一般的な見地からすると、それらの流れが直接的または間接的に中間的な操作を介して尿素合成セクションに供給される場合は特に、水性カルバミン酸アンモニウム流れは通常、６０重量％以下、好ましくは５０重量％未満のＨ２Ｏを含む。
【００２６】
水性カルバミン酸アンモニウム流れのＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、公知のように、ＮＨ３−およびＣＯ２−誘導の化合物たとえばカルバミン酸アンモニウムがすべて、モル当量のＮＨ３およびＣＯ２に転化されるとして計算されるが、これらのことを考慮に含めて、典型的かつ好ましくは、１〜５の間、または４であるか、より好ましくは前記の比が、１．５〜３の間または２．５とする。
【００２７】
本発明による方法には昇圧工程が含まれるが、そこでは水性カルバミン酸アンモニウム流れを昇圧して、１ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力とする。昇圧は、たとえばポンプを使用するなど、各種適切な方法で実施することができるが、そのような方法は、水性カルバミン酸アンモニウム流れの腐食性を考慮にいれた条件のように、当業者には自体公知である。カルバミン酸アンモニウムが結晶析出するのを防止するために最小限必要とされる、水性カルバミン酸アンモニウム流れの中の水の量は、とりわけ圧力に依存し、圧力が高い程、必要とされる水の最小量は少なくなる。公知のように、固形のカルバミン酸アンモニウムの存在または生成に影響する、さらに重要な因子は温度である。
【００２８】
昇圧工程の結果として、結晶化カルバミン酸アンモニウムを存在（または増加）させることなく、水性カルバミン酸アンモニウム流れのＨ２Ｏ含量を低下させることが可能である。昇圧工程において圧力を１ＭＰａ〜７ＭＰａの間に上昇させることが好ましいが、より好ましくは１．５〜６の間または５ＭＰａ、最も好ましくは２〜４．５ＭＰａの間または４ＭＰａに、圧力を昇圧工程において上昇させる。
【００２９】
昇圧工程における圧力の上昇は、好ましくは少なくとも０．５または１ＭＰａ、より好ましく少なくとも１．５ＭＰａまたは２ＭＰａである。圧力をより高くまで昇圧すると、結晶化されたカルバミン酸アンモニウム粒子のような固形物粒子を生成させることなく、水性カルバミン酸アンモニウム流れをかなりの程度まで濃縮することが可能となるという利点がある。圧力の上昇は、その圧力が７ＭＰａを超える高さとなることがない様にするべきである。
【００３０】
本発明による方法においては、昇圧工程の後が凝縮工程である。この工程においては、水性カルバミン酸アンモニウム流れをガス流れと接触させる。そのガス流れはメラミンを調製するためのプロセスにおいて生成したものであるが、このことは、そのガス流れがメラミンを調製するためのプロセスにおいて生成し、尿素からメラミンを合成する際に直接的または間接的に形成された副生物を含んでいることを意味すると理解されたい。公知のように、それらの副生物は主としてＮＨ３およびＣＯ２である。原理的には、そのガス流れは、尿素からメラミンを調製するための各種のプロセスにおいて形成することが可能であって、たとえば、ウルマンズ・エンサイクロペディア・オブ・インダストリアル・ケミストリー（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、電子版、「メラミンおよびグアナミン」の章、ワイリー・ＶＣＨ・フェルラーク・ＧｍｂＨ・アンド・カンパニー（Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ））、ＤＯＩ：１０．１００２／１４３５６００７．ａ１６＿１７１、アーティクル・オンライン・ポスティング・デート（Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｏｎｌｉｎｅ  Ｐｏｓｔｉｎｇ  Ｄａｔｅ）：２００１／０３／１５に記載されているプロセスが挙げられる。そのようなプロセスの例は、５〜２５ＭＰａの間の圧力および３２５℃〜４５０℃の間の温度で、触媒を用いずに、溶融尿素を転化させて液状メラミンとする、いわゆる無触媒、高圧液相プロセス、および大気圧から１、２または３ＭＰａの間の圧力で、触媒を用いて、尿素を転化させてガス状メラミンとする、いわゆる触媒、低圧気相プロセスである。
【００３１】
そのガス流れを生成させる一例は、自体公知であるが、液相プロセスにおける反応器中や、反応器よりも下流側に設置されたガス／液分離装置において、液状メラミンからガス状反応生成物を分離させることである。所望により、本発明による方法において使用するより前に、プロセスにフィードされる液状尿素の中にそのガス流れを通過させることもできる。すると、そのガス流れはＮＨ３とＣＯ２とから本質的になるようになる。「から本質的になる」およびそれと等価の用語は、他の成分が存在していたり、他の処置が取られていたりしても、それらが本発明の作用や効果に対して大きな影響を与えることがないという、通常の意味合いを有している。
【００３２】
ガス流れを生成させるためのまた別な例は、自体公知の、メラミンを調製するための低圧気相プロセスにおいて生成したガス状反応混合物の、水流の手段による冷却で形成されるガス状反応生成物を分離する手段によるものである。そのようにして形成されたガス流れは、ＮＨ３とＣＯ２の他にＨ２Ｏを含む。
【００３３】
本発明の一つの実施態様においては、そのガス流れは、いわゆる脱離器（ｄｅｓｏｒｂｅｒ）から分離されるが、このものは、自体公知の塔であって、それにはメラミンを調製するための低圧気相プロセスで生成した水性カルバミン酸アンモニウム流れがフィードされ、それからはガス流れが放出されるが、それは、その組成、特にＨ２Ｏ含量に関する組成の結果として、本発明による方法におけるガス流れとして使用するのに適している。
【００３４】
そのガス流れは、ＮＨ３、ＣＯ２および任意成分としてのＨ２Ｏから本質的になる。先に説明したように、Ｈ２Ｏの存在とその量は通常、そのガス流れが形成されたメラミンプロセスの実施態様によって決まってくる。そのガス流れの中のＮＨ３およびＣＯ２は、メラミンプロセスにおける副生物として生成したものであってよいが、自体公知のように、補助的な物質としてそれに供給されたものであってもよい。さらに、そのガス流れには、１０重量％までの他の化合物、たとえば尿素やメラミンが含まれていてもよい。そのガス流れには、好ましくは７未満、より好ましく５重量％未満、さらには実質的に０重量％の他の化合物が含まれる。
【００３５】
そのガス流れを、凝縮工程（以下において説明する）において、水性カルバミン酸アンモニウム流れと接触させるが、その目的は、水性カルバミン酸アンモニウム流れを濃縮させることにある。当然のことであるが、そのガス流れ中の水分含量は、水性カルバミン酸アンモニウム流れよりも低くなければならない。そのガス流れの水分含量は、水性カルバミン酸アンモニウム流れのそれよりも少なくとも１０重量％低いのが好ましく、少なくとも２０重量％低いのがより好ましいが、ここで重量パーセントは、その流れ全体に対するものである。このことは、水性カルバミン酸アンモニウム流れをより強度に濃縮することが可能となるという利点を有する。そのガス流れが４０重量％未満の水を含んでいるのが好ましいが、本発明の好ましい実施態様においては、そのガス流れが、１５重量％未満、さらには１０重量％未満、５重量％未満の水を含むか、あるいは実質的に水を含まない。
【００３６】
そのガス流れはメラミンを調製するためのプロセスにおいて形成されたものであり、好ましくかつ可能であれば、以下において説明する凝縮工程の開始時には、その圧力と温度を変化させない。圧力をさらに変化させることがなく、特に昇圧させることなく、そのガス流れを水性カルバミン酸アンモニウム流れと直接接触させるように、昇圧工程を実施するのが好ましい。しかしながら、本発明のまた別な実施態様においては、そのガス流れを、別個にそして少なくとも部分的に凝縮させて、中間のカルバミン酸アンモニウム流れを形成させる。その中間のカルバミン酸アンモニウム流れは実質的に無水状態であり、たとえば、国際公開第９８／３２７３１Ａ号パンフレット、第３ページ９〜１４行および第４ページ２０〜３６ページに開示されているようなカルバミン酸アンモニウム流れに相当するものとなりうる。さらに、その中間のカルバミン酸アンモニウム流れが水性であってもよく、それは液体であってもあるいはガス／液混合物であってもよい。本発明のこの実施態様においては、ガス流れに代えて、この中間のカルバミン酸アンモニウム流れを凝縮工程にフィードする。さらにこの代替えの実施態様においては、カルバミン酸アンモニウムの生成の際に放出される熱の全部ではないとしても大部分が、その中間のカルバミン酸アンモニウム流れの生成の際に放出されており、この熱は、公知のような手段によって、回収することができる。
【００３７】
その凝縮工程において、水性カルバミン酸アンモニウム流れとガス流れが相互に接触されて、ガス流れ中のＮＨ３とＣＯ２とが、水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に全面的または少なくとも部分的に吸収される。接触は自体公知の方法を使用して実施することが可能であるが、そのような方法としてはたとえば、凝縮器の中でそのガス流れを凝縮させて、その際に放出される熱は冷却水中に消散させ、水性カルバミン酸アンモニウム流れもまた凝縮器に供給させて、そのガス流れをそのままの形態または凝縮された形態で吸収させる方法がある。接触はたとえば、塔へその二つの流れを供給し、そこでそれらを並流的または、向流的に接触させることにより、塔の中で実施することができる。そのような塔は、ガス流れを連続相として設計することが可能であるが、水性カルバミン酸アンモニウム流れを連続相として設計することも可能である。公知のように、充填物を用いてその二つの流れの間の接触を促進させることができる。前記凝縮器と塔を組み合わせて使用することにより接触を実施することも可能である。
【００３８】
水性カルバミン酸アンモニウム流れの中にそのガス流れを吸収させる際に、ＮＨ３とＣＯ２とからカルバミン酸アンモニウムが生成することの結果として、熱が放出される。したがって、先にも説明したように、凝縮工程の際に熱の排出ができるようにしておくのが有利である。これは、自体公知の手段により実施可能であって、たとえば熱交換器を使用し、次いでそれをたとえばスチーム発生の目的に使用することができる。
【００３９】
水性カルバミン酸アンモニウム流れの中にガス流れを吸収させるか、または中間のカルバミン酸アンモニウム流れを水性カルバミン酸アンモニウム流れと組み合わせるかのいずれかの結果、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが形成される。カルバミン酸アンモニウムが固形物の形態で生成することを調節し、それが無いようにすることが重要であるが、その理由は、その濃縮されたカルバミン酸アンモニウムの中にあまりにも大量の固形物があると不利となるからである。先にも説明し、また公知のことであるが、水の中に溶解可能なカルバミン酸アンモニウムは、その圧力に依存する。したがって、吸収されるガス流れの量は、好ましくは、一般的に使用される圧力で、その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れに、１０または８重量％未満の固形物の形態のカルバミン酸アンモニウム、好ましくは６、５または４重量％未満、最も好ましくは３、２、１重量％の固形物の形態のカルバミン酸アンモニウムが含まれるか、または、実質的に含まないかさらにはまったく含まないようにする。凝縮工程の間に熱交換を行わせて、その形成された濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが、７５℃〜１６０℃の間または８０℃〜１４０℃の間、より好ましくは８５℃〜１３０℃の間または９０℃〜１２０℃の間、最も好ましくは９５℃〜１１０℃の間の温度を有するようにするのが好ましい。その熱交換は、自体公知の、たとえば熱交換器の手段によって実施してもよい。形成のところで説明したような、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れの温度を達成するためには、水性カルバミン酸アンモニウム流れを濃縮しながら冷却するような方法で熱交換を実施することが必要となるであろうが、同時に、固形物の沈殿の危険性の観点から、濃縮されつつある水性カルバミン酸アンモニウム流れの温度が、（たとえ局部的であっても）低くなりすぎないようにすることが重要であることが見出された。したがって、好ましくは、熱交換作用のために使用される冷却媒体の温度を、４０〜１１０℃の間、好ましくは７０〜１００℃の間とする。冷却媒体（好ましい冷却媒体は水である）をこのように比較的高い温度とすることは、当業者には公知であり、日常的な計算からも判ることであるが、その熱交換表面をかなり大きくする必要がある。このことは、凝縮工程の一部の間に冷却媒体が、実際は、形成中の濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れの温度を上げているということさえも意味している。
【００４０】
メラミンを調製するためのプロセスにおいて生成するガス流れのＮ／Ｃモル比は、水性カルバミン酸アンモニウム流れのＮ／Ｃ比とは異なっていてもよい。そのような場合には、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れのＮ／Ｃ比は、水性カルバミン酸アンモニウム流れのＮ／Ｃ比からは外れるであろうが、このずれは、Ｎ／Ｃ比を、その次の尿素調製に適切な範囲の範囲外としてしまう可能性がある。もしもそのようになる場合には、追加のＮＨ３またはＣＯ２を導入して、尿素合成反応器の中でＮ／Ｃ比が所望の範囲内に入るようにするのが好ましい。追加のＮＨ３またはＣＯ２の導入は、凝縮工程の間またはその後で、それを濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れと組み合わせる形で実施することができるが、反応器へフィードされる各種の他の流れに直接フィードする形をとることも可能である。好ましい実施態様においては、濃縮されたカルバミン酸アンモニウムのＮ／Ｃモル比を、２．０〜３．０の間、好ましくは２．３〜２．６の間とするが、このことは、追加のＮＨ３またはＣＯ２を注入することにより実施するのが好ましい。
【００４１】
本発明による方法における凝縮工程の後で、その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを、必要であってかつそのようにすでに実施されてはいない場合には、ガス流れおよび水性カルバミン酸アンモニウム流れから分離し、排出させる。
【００４２】
本発明の一つの実施態様においては、その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを、尿素の合成のために使用する。濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れの圧力を１２．５〜２０ＭＰａの間または１３〜１９ＭＰａの間にまで上昇させ、これまた通常１２．５〜２０ＭＰａの間の圧力で運転されている、尿素を調製するためのストリッピングプロセスの高圧セクションに供給するのが好ましい。その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを、その流れが、直接かつさらなる圧力の調整をすることなく、ストリッピングプロセスの高圧セクションに供給できるような圧力に上昇させるのが好ましい。そのような高圧セクションには、自体公知のように、少なくとも一つの反応器、一つのストリッパーおよび好ましくはさらに凝縮器が含まれる。その濃縮されたカルバミン酸アンモニウムは、前記高圧セクション内の凝縮器または反応器に、直接もしくは中間の配管または装置を介して、供給されるのが好ましい。尿素を調製するためのストリッピングプロセスは、好ましくは、いわゆるＣＯ２ストリッピングプロセス、ＮＨ３もしくは自己ストリッピングプロセス、またはＡＣＥＳストリッピングプロセスである。前記のプロセスは自体公知であって、本発明の記述のはじめの方、または、たとえば、先に述べたウルマンズ・エンサイクロペディア・オブ・インダストリアル・ケミストリー（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）の尿素のセクションの章３．３．２．１、３．３．２．２、および３．３．２．３を参照されたい。
【００４３】
本発明の好ましい実施態様においては、そのストリッピングプロセスは、尿素を調製するためのＣＯ２ストリッピングプロセスである。本発明は、中圧セクション（これは、約１ＭＰａ〜約１０ＭＰａの間の圧力で運転されるセクションを意味する）を有していないＣＯ２ストリッピングプロセスを実施するためのプラントで特に有利であるが、それによって、低圧セクション（これは、およそ大気圧〜約１ＭＰａの間の圧力でということを意味する）において形成され、公知の方法で高圧セクションに直接供給される水性カルバミン酸アンモニウム流れを、本発明による方法の手段によって濃縮することが可能であり、比較的少量の水を尿素合成反応器に供給して、その結果合成反応器をより高効率で運転することが可能となる。中圧で実施されるプロセス工程を含まないＣＯ２ストリッピングプロセスにおいて、あるいは中圧で実施されるプロセス工程を含まないその他各種の尿素を調製するためのプロセスにおいて本発明を実施するということは、結局は、一連の中圧工程、すなわち本発明における少なくとも昇圧工程、凝縮工程および排出工程を導入するということになる。
【００４４】
本発明による方法を、尿素を調製するためのＣＯ２ストリッピングプロセスにおいて実施するとすれば、メラミンを調製するためのプロセスから導入されるＣＯ２（ＣＭ）の、ストリッピング剤として使用されるフレッシュなＣＯ２（ＣＳ）に対する比率を考慮するのが好ましい。ＣＭ／ＣＳのモル比を、多くとも３、より好ましくは多くとも２または１、最も好ましくは多くとも０．５または０．２５とするのが好ましい。前記の比は、好ましくは少なくとも０．０５または０．１である。メラミン調製からのプロセスからのＮＨ３−およびＣＯ２含有流れを直接的に尿素プラントの高圧セクションに供給する場合に比較して、ストリッピング処理の効率にマイナスの妨害が出る危険性を抑制しているのが本発明による方法の利点ではあるが、顕著な量のフレッシュなＣＯ２を利用できるように残しておいて、ストリッピング処理が満足のいくように実施できるようにすれば、さらに好ましい。
【００４５】
それとの類推で、本発明による方法を、尿素を調製するためのＮＨ３ストリッピングプロセスにおいて実施するとすれば、メラミンを調製するためのプロセスから導入されるＮＨ３（ＮＭ）の、ストリッピングプロセスに導入されるフレッシュなＮＨ３（ＮＳ）に対する比率を考慮するのが好ましい。ＮＭ／ＮＳのモル比を、多くとも３、より好ましくは多くとも２または１、最も好ましくは多くとも０．５または０．２５とするのが好ましい。ＮＭ／ＮＳのモル比は、好ましくは少なくとも０．０５または０．１である。
【００４６】
したがって、本発明による方法は、尿素を合成するためのプラントの安定性および／または能力を向上させるために使用することができる。これは、本発明のプロセスを実施するのに好適な尿素を合成するためのプラントを建設することにより達成することができる。本発明によるそのようなプラントには、高圧合成セクションを含むが、高圧合成セクションとは、約１０ＭＰａ〜約３０ＭＰａの間、または１０ＭＰａ〜３０ＭＰａの間のより狭い範囲の圧力で運転されるセクションを意味し、その圧力は、本明細書においては、適用される場合には指示される。本発明によるそのようなプラントにはさらに、低圧再循環セクション、およびその低圧再循環セクションにおいて形成された水性カルバミン酸アンモニウム流れを高圧合成セクションへ供給するための手段が含まれる。そのプラントに、水性カルバミン酸アンモニウム流れの圧力を１ＭＰａ〜７ＭＰａの間まで昇圧させるための手段が含まれていないような場合には、本発明による方法においては、そのような手段をさらに組み入れる。さらに、本発明の方法においては、水性カルバミン酸アンモニウム流れを１．０ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力で、メラミンを調製するためのプロセスの中で生成され、ＮＨ３、ＣＯ２および任意成分としてのＨ２Ｏから本質的になるガス流れまたはガス／液流れまたは液流れと接触させるための手段がさらに組み入れられるが、その追加の手段が、そのガス流れが少なくとも部分的に、好ましくは全面的に水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収されて、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが形成できるようにする。尿素を合成するためのプラントの能力を向上させることに対応させるためには、一つまたは複数の他の装置の能力を増強させることが好ましいかさらには必須となるが、このことは、メラミンを調製するためのプロセスにおいて生成するようなＮＨ３およびＣＯ２を予め含有していない流れを、粗原料として尿素を合成するためのプラントに導入したような場合には、特にあてはまる。尿素ストリッピングプラントにおいて能力増強が必要となりうる装置の例としては、高圧セクションにおける、反応器および／またはストリッパーおよび／または凝縮器などが挙げられる。
【００４７】
本発明の方法において追加で組み入れられた手段には、吸収されるガス流れの量を設定して、その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが１５〜３５重量％の間のＨ２Ｏを含むようにすることを可能とするプロセス調節手段が含まれているのが好ましい。次いで、その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを、水性カルバミン酸アンモニウム流れと全面的または部分的に置き換えて、高圧合成セクションに供給する。尿素を調製するためのプラントは、慣用されているプラントであってよいが、好ましくは、その尿素を調製するためのプラントがストリッピングプラント（その意味するところは、ストリッピングプロセスを運転するのに適したプラント）であって、そのストリッピングプラントの高圧セクションには反応器とストリッパーとが含まれ、その際にその反応器の流出物が、熱を用いるかおよび／またはＣＯ２を用いたストリッパーの中で処理され、またその際に、その反応器とストリッパーとの間には、圧力を低下させるような装置が存在していない。適合させるプラントには、１ＭＰａ〜１０ＭＰａの間の圧力で運転される吸収器または凝縮器を含むセクションが存在していないのが好ましい。
【００４８】
尿素を合成するためのプラントの能力を増強させるための上述の方法に密接に関連するが、本発明はさらに、尿素を合成するためのプラントに関し、そのプラントには高圧合成セクションおよび低圧再循環セクションが含まれ、そのプラントには、低圧再循環セクション中で生成した水性カルバミン酸アンモニウム流れを高圧合成セクションに供給するための手段が含まれている。本発明によるプラントには、水性カルバミン酸アンモニウム流れの圧力を１ＭＰａ〜７ＭＰａに上昇させるための手段が含まれ、本発明によるプラントにはさらに、１ＭＰａ〜７ＭＰａの間の圧力で、水性カルバミン酸アンモニウム流れを、メラミンを調製するためのプロセスにおいて形成され、ＮＨ３、ＣＯ２および場合によってはＨ２Ｏから本質的になるガス流れまたはガス／液流れまたは液流れと接触させるための手段が含まれ、その手段は、ガス流れが水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収されて、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが形成されることを可能とするようなものである。そのプラントに、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが１５〜３５重量％の間のＨ２Ｏを含むように、ガス流れの量を設定するための手段が含まれているのが好ましい。次いで、その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを、水性カルバミン酸アンモニウム流れと全面的または部分的に置き換えて、高圧合成セクションに供給する。尿素を調製するためのプラントは慣用されているプラントであってよいが、その尿素を調製するためのプラントがストリッピングプラントであるのが好ましいが、このことは、ストリッピングプロセスを運転するのに適したプラントを意味している。
【００４９】
本発明による方法のいくつかの実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００５０】
図面における最上位の桁の数字は、図面の番号と同じである。異なった図面で数字の最後の２桁が一致した場合には、それらは同一の要素である。
【００５１】
図１においては、尿素は、合成塔１０２の中で約１４ＭＰａの合成圧力で調製される。その流出物、すなわち合成溶液を、配管１０４を介して高圧ストリッパー１０６に供給し、そこで配管１０８を介して供給されるＣＯ２を用いてその合成溶液をストリッピングし、それによって、未反応の粗原料の大部分をその合成溶液から蒸気の形で分離し、配管１１０を介して高圧凝縮器１１２に供給する。合成流出物は、配管１１４を介して排出され、バルブ１１６の手段により圧力を低下させて約０．４ＭＰａとし、低圧再循環セクション１１８に供給する。ここで、残存していた未反応の粗原料を、自体公知の方法により水性カルバミン酸アンモニウム流れの形で回収し、それを、配管１２０を介して圧縮機１２２に供給する。低圧再循環セクションからはさらに、尿素そのものも水溶液の形態で回収され、配管１２４を介して排出される。圧縮機１２２において、水性カルバミン酸アンモニウム溶液の圧力を上昇させて合成圧力とし、次いで、それを、配管１２６を介してスクラバー１２８に供給し、そこで、配管１３０を介して供給される合成塔１０２からのオフガスを可能な最大限まで吸収させる。不活性ガスのような残存ガスはすべて、配管１２９から排出される。次いで、その水性カルバミン酸アンモニウム溶液を、配管１３２を介してエジェクター１３４の中に吸引させるが、そのエジェクターは、配管１３６を介して供給されるＮＨ３によって駆動される。エジェクターを出た流れは、配管１３８を介して高圧凝縮器１１２に供給され、ストリッパー１０６から供給されるガス状流れと共に凝縮されて、粗原料の流れを生成し、それが配管１４０を介して合成塔１０２に供給される。合成塔１０２、ストリッパー１０６、凝縮器１１２、およびスクラバー１２８は、そのプラントの高圧セクションの部分である。
【００５２】
図２においては、本発明によるプラントおよび方法を説明する。図１に示した状況と比較して、ここでは、低圧再循環セクション２１８から配管２２０を介して抜き出された水性カルバミン酸アンモニウム流れがまず、ポンプ２４２の手段によって昇圧されて約２ＭＰａとなり、次いで、配管２４４を介して凝縮器２４６に供給される。配管２４８を介して、メラミンを調製するための高圧、無触媒プロセスで生成されたガス流れが凝縮器２４６に供給される。そのガス流れは、ＮＨ３およびＣＯ２から本質的になり、２ＭＰａの圧力となっている。凝縮器２４６の中で、そのガス流れが水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収され、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが生成する。その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが、配管２５０を介して排出され、圧縮機２２２に送られて、合成圧力にまで昇圧される。凝縮器２４６において吸収されなかったガスはすべて、配管２５２を介して排出される。
【００５３】
図３においては、メラミンを調製するための低圧、無触媒プロセスから得られ、４０〜５０重量％のＨ２Ｏを含み、約２ＭＰａの圧力を有する、水性カルバミン酸アンモニウム流れが、配管３５４を介して脱離器３５６に供給される。脱離器３５６にはさらに、配管３５８を介してスチームが供給される。脱離器３５６からのボトム流れはＨ２Ｏから本質的になり、配管３６０を介して排出される。脱離器３５６のトップからは、ガス流れが排出されるが、それは、ＮＨ３、ＣＯ２、およびＨ２Ｏから本質的になり、配管３６２を介して吸収器３６４に供給される。さらに、結晶化を防止する目的で、吸収器３６４には配管３６６を介して水が供給される。吸収器３６４からのトップ流れはＮＨ３から本質的になり、配管３６８を介して排出され、（通常、冷却するか、部分的もしくは全面的に凝縮されてから）配管３７０を介して部分的にリサイクルされる。吸収器３６４からのボトム流れは、水性カルバミン酸アンモニウム流れであって、配管３７２を介して圧縮機３７４に排出され、そこでほぼ尿素合成圧力にまで昇圧されて、それによって、その水性カルバミン酸アンモニウム流れを配管３７６を介して、配管３２６中の水性カルバミン酸アンモニウム流れと組み合わせることが可能となる。
【００５４】
図４においては、本発明によるプラントおよび方法を説明する。図３において示した実施態様に比較して、低圧再循環セクション４１８から来る水性カルバミン酸アンモニウム流れの一部をポンプ４４２に供給して、そこで約２ＭＰａにまで昇圧され、次いで配管４７８を介して吸収器４６４に供給されると、この水性カルバミン酸アンモニウム流れが４６２を介して供給されたガス流れを吸収することが可能となり、それによって、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが形成され、それが配管４７２を介して圧縮機４７４へと排出され、そこで昇圧されて、配管４７６を介して尿素ストリッピングプラントの高圧セクションに供給される。本発明のこの実施態様においては、尿素合成セクションに供給される流れには、図３の公知の実施態様においては必要とされ、配管３６６を介して実施されていたような水はまったく供給されない。
【００５５】
図５に、国際公開第９８／０８８０８Ａ１号パンフレットに開示されている、現行技術による実施態様を示す。この実施態様においては、メラミンを調製するための高圧、無触媒プロセスから得られるガス流れを、ガス状の形態で、配管５８０を介して尿素ストリッピングプラントの高圧セクションに直接導入する。尿素ストリッピングプラントの高圧セクションにおける圧力よりも約０．３ＭＰａ高い圧力を有するそのガス流れを、ストリッパーと凝縮器との間にある配管に導入する。
【００５６】
図６は、現行技術による実施態様を示す。図２における本発明による実施態様に比較して、２４２におけるような昇圧工程は実施しない代わりに、水性カルバミン酸アンモニウム流れを、配管６２０を介して６１８から凝縮器６４６に直接フィードし、凝縮工程にかける。
【００５７】
本発明を、例を挙げて説明するが、それに限定される訳ではない。
【００５８】
［実施例１］
ＣＯ２ストリッピングプロセスを、図２に従った尿素ＣＯ２−ストリッピングプラントで実施するが、そのプラントは、配管２２０中の水性カルバミン酸アンモニウム流れの組成が下記のようである状態で運転する：
ＮＨ３＝９，５２２ｋｇ／ｈ
ＣＯ２＝７，１２５ｋｇ／ｈ
Ｈ２Ｏ＝５，３４４ｋｇ／ｈ
【００５９】
このことは、０．４ＭＰａの圧力を有するその水性カルバミン酸アンモニウム流れが、２４．３重量％のＨ２Ｏを含んでいるということを意味しているが、これは、図１におけるような現行技術によるストリッピングプラントで実施する際の代表的な数値であり、そのようなプラントにおいては、この水性カルバミン酸アンモニウム流れを次いで昇圧させ、尿素を合成するために使用する。
【００６０】
本発明においては、その水性カルバミン酸アンモニウム流れを、ポンプ２４２を用いて、その圧力を０．４ＭＰａから１．８ＭＰａへと昇圧させ、９０℃の温度を有するようにする。次いで、配管２４４を介してその水性カルバミン酸アンモニウム流れを凝縮器２４６に供給する。配管２４８を介して、ガス流れをこの凝縮器に供給するが、その組成は、１８，６４１ｋｇ／ｈのＮＨ３および１６，０８２ｋｇ／ｈのＣＯ２である。そのガス流れは、メラミンを調製するための高圧プロセスから得られるもので、実質的に水を含まない。そのガス流れは、メラミンプロセス中、８ＭＰａの圧力で形成させる。凝縮器の中でそのガス流れを、安定した状態で、カルバミン酸アンモニウム流れの中に完全に溶解させると、その結果、以下の組成を有する濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れが、温度１２０℃、圧力５．７ＭＰａで得られる：
ＮＨ３＝２８，１６３ｋｇ／ｈ
ＣＯ２＝２３，２０７ｋｇ／ｈ
Ｈ２Ｏ＝５，３４４ｋｇ／ｈ
【００６１】
温度を１２０℃に維持するために、熱交換を適用し、この方法で５６ＧＪ／ｈの量のエネルギーをスチームの形態で回収する。ガス流れを吸収させた結果として、水の相対量は２３．４から９．４重量％と低下するが、ただし固形物（たとえば、固形のカルバミン酸アンモニウム）の生成はまったく起きない。メラミンプロセスから供給されるガス流れのフィードの不安定さはすべて、濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れを形成させる間に容易に吸収されてしまう。したがって、不安定化の影響が、プラントの高圧セクションに持ち込まれることはない。その濃縮されたカルバミン酸アンモニウム流れは、配管２５０を介してポンプ２２２に供給され、そこで昇圧されて１４ＭＰａとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】メラミンを調製するためのプロセスから得られるガス流れを使用しない、現行技術による尿素を調製するためのストリッピングプラントの実施態様を示す図である。
【図２】メラミンを調製するための無触媒、高圧プロセスから得られるガス流れを、水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収させる、本発明による実施態様を示す図である。
【図３】メラミンを調製するための低圧、触媒プロセスから得られるガス流れを濃縮セクション内で処理した後で、水性カルバミン酸アンモニウム流れとしてメラミンを調製するためのストリッピングプラントへ供給する、現行技術による実施態様を示す図である。
【図４】メラミンを調製するための低圧、触媒プロセスから得られるガス流れを、水性カルバミン酸アンモニウム流れの中に吸収させる、本発明による実施態様を示す図である。
【図５】メラミンを調製するための高圧、無触媒プロセスから得られるガス流れを、尿素ストリッピングプラントの高圧セクションの中に直接導入する、現行技術による実施態様を示す図である。
【図６】図２における本発明による実施態様に比較して、昇圧工程を実施せず、その代わりに、水性カルバミン酸アンモニウム流れを直接凝縮工程にかける、現行技術による実施態様を示す図である。
【図１】
2008540518.tif 000002
【図２】
2008540518.tif 000003
【図３】
2008540518.tif 000004
【図４】
2008540518.tif 000005
【図５】
2008540518.tif 000006
【図６】
2008540518.tif 000007
【国際調査報告】
2008540518.tif 000008
2008540518.tif 000009
2008540518.tif 000010