(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素合成塔において、原料アンモニアおよび二酸化炭素を尿素合成温度および尿素合成圧力下に反応させ、得られた尿素、未反応アンモニア、未反応二酸化炭素および水からなる尿素合成液を、ストリッパーにおいて、尿素合成圧力とほぼ等しい圧力において原料二酸化炭素の少なくとも一部と加熱下に接触させ、それによって未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素をアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして該尿素合成液から分離し、この混合ガスを内部に冷却チューブを有する一基の縦型凝縮反応器の胴側に供給して吸収媒体と冷却下に接触させてその混合ガスを凝縮させ、得られた凝縮液を該尿素合成塔に循環し、一方、未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含有する尿素合成液からさらに未反応アンモニアおよび二酸化炭素を分離して尿素を得る尿素合成方法であって、
該ストリッパーにおいて混合ガスを分離した尿素合成液を該縦型凝縮反応器の冷却チュ−ブに供給し、一方、該ストリッパーにおいて分離された混合ガスを該縦型凝縮反応器の胴側に供給して該冷却チューブ中の尿素合成液との間接熱交換によって凝縮させ、その際発生する凝縮熱により該冷却チューブ中の尿素合成液を加熱し、
前記一基の縦型凝縮反応器を用いて、該冷却チューブに供給された尿素合成液の加熱の他に、蒸気の発生、及び／又は、該冷却チューブに供給された尿素合成液以外の冷却媒体の加熱を同時に行う
ことを特徴とする尿素合成方法。
【請求項２】
前記ストリッパーからの、未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含有する尿素合成液を尿素合成圧よりも低い圧力に減圧して前記縦型凝縮反応器の冷却チュ−ブに供給する請求項１に記載の尿素合成方法。
【請求項３】
前記ストリッパーからの、未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含有する尿素合成液を減圧して中圧分離器へ供給し、その尿素合成液中に含有される未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素の一部を分離した後、前記縦型凝縮反応器の冷却チュ−ブに供給する請求項１に記載の尿素合成方法。
【請求項４】
前記縦型凝縮反応器の冷却チュ−ブ側に供給された尿素合成液が、前記縦型凝縮反応器に供給された混合ガスの凝縮熱によって１５０〜１７０℃の温度に加熱される請求項１ないし３のいずれかに記載の尿素合成方法。
【請求項５】
前記縦型凝縮反応器の冷却チューブが、多重チャンネルを有するＵ型チューブである請求項１ないし４のいずれかに記載の尿素合成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、尿素合成方法における改良に関するものであり、更に詳しくは尿素合成工程における熱回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
尿素合成工程における熱回収方法については、例えば特公昭６２−１５０７０号公報、特開昭６１−１０９７６０号公報あるいは特開平１０−１８２５８７号公報等において既に本出願人が提案している。
【０００３】
前記、特公昭６２−１５０７０号公報あるいは特開昭６１−１０９７６０号公報に開示された方法は図３に示すとおりであり、ライン１１、熱交換器（アンモニア予熱器）7および１２を経て尿素合成塔１に供給された原料アンモニアはライン３０から供給される後述する凝縮液と尿素合成圧力および温度において反応せしめられる。得られた尿素、未反応アンモニアおよび二酸化炭素ならびに水からなる尿素合成液はライン１６を経てストリッパー２に送られ、ここでライン１４から供給される原料二酸化炭素と接触せしめられて尿素合成液から未反応のアンモニアと二酸化炭素とがアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離される。この混合ガスはライン１８から抜き出され、ライン３２および３３を経て並列に配置された２基の多管式縦型凝縮器９ａと９ｂのチューブ側に分配されて供給され、凝縮される。その際発生する凝縮熱は、縦型凝縮器９ａでは、そのシェル側にライン３６から水を供給し、ライン３７から低圧蒸気を発生させることにより回収され、一方、縦型凝縮器９ｂでは、そのシェル側にライン１９を経て供給される、ストリッパー２からライン１７を経て抜き出され、減圧弁８により減圧された未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含有する尿素液を間接熱交換により加熱することにより、尿素合成液中に残存する未反応アンモニアおよび二酸化炭素の分解の加熱源として利用される。縦型凝縮器９ｂにおいて加熱され、ライン３５を経て中圧分解塔６に送られた尿素合成液は、ここでライン２５から抜き出される未反応アンモニアおよび二酸化炭素をほとんど含まない尿素液と、ライン２６から抜き出されるアンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスとに分離される。なお、尿素合成塔の頂部からライン２９を経て排出されるアンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスは洗浄塔の充填部５においてライン２０から供給される吸収媒体によりアンモニアおよび二酸化炭素が吸収され、得られた吸収液はライン３１から縦型凝縮器９aに送られてライン３２からの混合ガスを吸収する。未吸収のアンモニアおよび二酸化炭素はライン２４を経てライン２６からの混合ガスとともに回収工程（図示されない）に送られる。縦型凝縮器９bからの凝縮液はライン２２を経て、縦型凝縮器９aからライン３４を経て抜き出される凝縮液と一緒にライン３０を経て尿素合成塔１に導入される。
【０００４】
この方法によれば，ストリッパー２からのアンモニア、二酸化炭素および水からなる混合ガスの凝縮温度は１７０〜１８０℃であり、低圧蒸気の温度１５０〜１５５℃よりも温度レベルが高いので、受熱側の温度をより高くでき，効率よく熱回収することができる。また、縦型凝縮器９ｂの代わりに中圧分解塔、リボイラーあるいはフォーリングフィルムヒーターを設置（図示せず）して同様に熱回収することもできる。
【０００５】
しかしながら、上記熱回収の場合には尿素製造装置の機器数が増加すること、混合ガスを２基の縦型凝縮器に分配する必要があること等から尿素合成系が複雑になる。また、混合ガスの凝縮は縦型凝縮器のチューブ側で行われるが、チューブ表面での薄膜凝縮のため、特開平１０−１８２５８７号公報に記載された気泡塔タイプの縦型凝縮反応器に比較し、伝熱性能が悪く伝熱面積が大きくなる。そのために、縦型凝縮器は大型化することになり、機器製作費が高くなり、ひいては建設費が高価となる。更には、縦形凝縮器９ａおよび９ｂのチュ−ブ側に混合ガス、シェル側に冷却媒体を夫々供給しているので、シェル側を仕切って複数の冷却媒体を供給しそれぞれと熱交換しうるようにするには構造上適していない。
【０００６】
前記の特開平１０−１８２５８７号の熱回収は、図４に示すとおり、ストリッパー２からライン１８に抜き出された混合ガスが、内部に冷却管２３を有する縦形凝縮反応器４に供給されて凝縮され、その際発生した凝縮熱を冷却管２３内で低圧蒸気を発生させて行うものであり、発生した低圧蒸気は尿素合成工程における未反応アンモニアおよび二酸化炭素の中（低）圧分解離工程（あるいは尿素水溶液の濃縮工程）に使用される。図４の方法をさらに説明すると、原料アンモニアはライン１１、熱交換器（アンモニア予熱器）７およびライン１２を経てエジェクター１０に供給され、ライン２２からの凝縮液を吸引してライン１３を経て尿素合成塔１に導入される。ライン１４からの原料二酸化炭素の一部はライン１５を経て尿素合成塔１に供給され、残りはストリッパー２に供給され、尿素合成塔１からライン１６を経てストリッパー２に供給される尿素合成液と交流的に接触して尿素合成液中の未反応アンモニアおよび二酸化炭素をアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離する。混合ガスはライン１８を経て縦型凝縮反応器４に供給され、一方、未分離の未反応アンモニアおよび二酸化炭素を含有する尿素合成液１７は、減圧弁８を通って減圧されライン１９を経て中圧分解塔６に供給される。この混合ガスは、ライン２０から導入され、充填部５を経て流下する吸収媒体と接触して凝縮される。この際発生する凝縮熱は前記のようにスチーム発生により除去される。縦型凝縮反応器４において得られた凝縮液はライン２２を経てエジェクター１０の吸引側に供給される。縦型凝縮反応器４において吸収されなかった混合ガスは充填部5で吸収媒体と接触した後、ライン２４を経て回収工程（図示されない）に送られる。中圧分解塔６に供給された尿素合成液は加熱器３８および３９にそれぞれ供給されるスチーム（冷却管２３で回収されたスチーム）および高圧スチーム凝縮水により加熱されてライン２５から排出される未反応アンモニアおよび二酸化炭素をほとんど含まない尿素液とライン２６を経て排出されるアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとに分離される。ライン２６からの混合ガスはライン２４からの混合ガスとともに前記のように回収工程に送られて回収される。
【０００７】
しかしながら、この方法において温度レベルの低い低圧回収蒸気の使用は、高い温度レベルが必要な未反応アンモニアおよび二酸化炭素の分離工程では加熱のための温度差を確保することが困難であるために、分離装置の加熱器の伝熱面積を大きくすることになる。
【０００８】
上記のように、尿素合成工程における熱回収方法に関する従来技術は、解決すべき種々の問題点を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、尿素合成工程における効果的な熱回収を行い、尿素製造工程全体で必要とされる伝熱面積を大幅に減少させる方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記の従来技術が有する問題点を解決すべく鋭意検討した結果、低圧蒸気の発生を介さずに、すなわち、温度レベルを低圧蒸気の温度である１５０〜１５５℃まで低下させずに、高温度レベルの、すなわち、１７０〜１８０℃の高温度レベルの、混合ガスの凝縮熱を、直接未反応アンモニアおよび二酸化炭素の分離工程の熱源に利用すれば伝熱効率が大幅に向上して尿素合成工程全体で必要とされる伝熱面積が大幅に減少することを見出だし、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、次の尿素合成方法を提供する．
（１）  尿素合成塔において、原料アンモニアおよび二酸化炭素を尿素合成温度および尿素合成圧力下に反応させ、得られた尿素、未反応アンモニア、未反応二酸化炭素および水からなる尿素合成液を、ストリッパーにおいて、尿素合成圧力とほぼ等しい圧力において原料二酸化炭素の少なくとも一部と加熱下に接触させ、それによって未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素をアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして該尿素合成液から分離し、この混合ガスを内部に冷却チューブを有する一基の縦型凝縮反応器の胴側に供給して吸収媒体と冷却下に接触させてその混合ガスを凝縮させ、得られた凝縮液を該尿素合成塔に循環し、一方、未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含有する尿素合成液からさらに未反応アンモニアおよび二酸化炭素を分離して尿素を得る尿素合成方法であって、
該ストリッパーにおいて混合ガスを分離した尿素合成液を該縦型凝縮反応器の冷却チュ−ブに供給し、一方、該ストリッパーにおいて分離された混合ガスを該縦型凝縮反応器の胴側に供給して該冷却チューブ中の尿素合成液との間接熱交換によって凝縮させ、その際発生する凝縮熱により該冷却チューブ中の尿素合成液を加熱し、
前記一基の縦型凝縮反応器を用いて、該冷却チューブに供給された尿素合成液の加熱の他に、蒸気の発生、及び／又は、該冷却チューブに供給された尿素合成液以外の冷却媒体の加熱を同時に行う
ことを特徴とする尿素合成方法。
【００１２】
（２）  前記ストリッパーからの、未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含有する尿素合成液を尿素合成圧よりも低い圧力に減圧して前記縦型凝縮反応器の冷却チュ−ブに供給する前記（１）に記載の尿素合成方法。
【００１３】
（３）  前記ストリッパーからの、未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含有する尿素合成液を減圧して中圧分離器へ供給し、その尿素合成液中に含有される未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素の一部を分離した後、前記縦型凝縮反応器の冷却チュ−ブに供給する前記（１）に記載の尿素合成方法。
【００１４】
（４）  前記縦型凝縮反応器の冷却チュ−ブ側に供給された尿素合成液が、前記縦型凝縮反応器に供給された混合ガスの凝縮熱によって１５０〜１７０℃の温度に加熱される前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の尿素合成方法。
【００１５】
（５）  前記縦型凝縮反応器の冷却チューブが、多重チャンネルを有するＵ型チューブである前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の尿素合成における熱回収方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明においては、ストリッパーの底部から排出される未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素の残りを含有する尿素合成液（以下、単に尿素液と云う）は減圧弁により減圧された後に縦型凝縮器の冷却用チューブに供給されるのが好ましい。減圧することにより尿素液の温度が低下するので、縦型凝縮器の冷却チューブに供給されて胴側の凝縮液との温度差を大きくすることができるからである。この際、圧力は好ましくは０．０１から３．０ＭＰａ、より好ましくは１．０から２．５ＭＰａの範囲、特に好ましくは1．5から2．0ＭＰａ程度の中圧に減圧される。中圧に減圧された尿素液は冷却チューブに入る前に中圧分離器において、減圧により尿素液から分離されたアンモニアと二酸化炭素と水からなる混合ガスを分離するのが好ましい。冷却チューブに供給する前に分離した混合ガスを除去して尿素液のみを冷却チューブに供給することにより、各チューブへの尿素液の分配が均等に行われ、熱交換の効率が向上するからである。
【００１７】
縦型凝縮反応器は、多重チャンネルのＵ型冷却チューブを有する構造の縦型熱交換器である。この縦型凝縮反応器を用いることにより，機器数を増加させることなく、および／またはガスの分配をすることなしに、ストリッパーからの尿素液の加熱のほかに、低圧蒸気の発生、他の冷却媒体、例えば原料液体アンモニアを加熱することも同時に，容易に行うことができる。
【００１８】
次に、本発明を図１および２を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施態様を示すプロセスフロー図である。原料アンモニアは、ライン１１から２５ＭＰａ程度まで昇圧された後、熱交換器７に供給され、回収低圧蒸気および蒸気凝縮水で１７５℃程度に加熱されてライン１２からエジェクター１０へ供給されて尿素合成圧まで膨張され、ダウンパイプ２２から供給される凝縮液を吸引してライン１３から尿素合成塔１へ供給される。原料二酸化炭素と防蝕用空気はライン１４からストリッパー２の底部へ供給されるが、一部はライン１５を経て尿素合成塔１へ供給される。
【００２０】
尿素合成塔１において、アンモニア、二酸化炭素と防蝕用空気は、圧力１３〜２５ＭＰａ、温度１８０〜２００℃で運転される尿素合成塔１を上昇しながら、尿素合成反応が進行される。反応終了後、尿素合成液は尿素合成塔１上部からライン１６へ抜き出され、ストリッパー２上部へ供給される。
【００２１】
ストリッパー２は、圧力１３〜２５ＭＰａ、温度１６０〜２００℃で運転され、尿素合成液中に含まれる、未反応アンモニウムカーバメート（未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素）は加熱分解されてアンモニア、二酸化炭素，水およびイナートガスからなる混合ガスとして分離される。
【００２２】
分離された上記混合ガスは、ストリッパー２上部からライン１８を経て縦型凝縮反応器４のシェル側（胴側）へ供給され、一方、未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含む尿素合成液はストリッパー２の底部からライン１７へ抜き出されて縦型凝縮反応器４の冷却チューブ側へ供給される。
【００２３】
縦型凝縮反応器４において、ライン２０から供給される吸収媒体としての回収液（ストリッパー２からの尿素合成液中に含まれる未反応アンモニウムカーバメートを中圧および／または低圧でアンモニア、二酸化炭素および水の混合ガスとして分離し、水、希アンモニア水などに吸収した溶液）は１１０℃程度の温度で、１３．５〜２５．５ＭＰａ程度に昇圧され、縦型凝縮反応器４の上部に設置された充填部５に供給される。充填部５は、圧力１３〜２５ＭＰａ、温度１６０〜１９０℃で運転され、充填部５の底部からの吸収液は、ダウンパイプ２１から縦型凝縮反応器４の底部へ流下し、ライン１８からの混合ガスと冷却下に接触してそれを吸収凝縮させる．縦型凝縮反応器４のシェル側は、充填部５からの上記吸収液と凝縮液（両方を一緒にして凝縮液と称する）で満たされ、凝縮熱（吸収熱）は冷却チューブ１９および所望により冷却チューブ２３に供給される冷却媒体により除熱される。
【００２４】
縦型凝縮反応器４は、前記のように多重チャンネルのＵ型冷却チューブを有する縦型熱交換器であって、ストリッパー２からの尿素液の加熱とともに、好ましくは他のチャンネルに水を供給して低圧蒸気を発生させる。また、他の冷却媒体例えば原料液体アンモニアを加熱することも容易に行うことができる。
【００２５】
縦型凝縮反応器４のシェル側の温度は１７０〜１９０℃に調整されるが、調整は混合ガスの凝縮熱を好ましくは二つの冷却媒体の加熱、例えば尿素合成液の加熱と蒸気発生とにより、取り除くことにより行うことができる。
【００２６】
縦型凝縮反応器４のシェル側の凝縮液は、シェル側の上部に開口を有するダウンパイプ２２を経てエジェクター１０の吸引側に供給される。
【００２７】
ライン１９から縦型凝縮反応器４の冷却用チュ−ブ側に供給された尿素合成液は、未反応アンモニウムカーバメートを中圧で分解するのに望ましい温度１５０〜１７０℃まで加熱される。中圧分解に必要な熱量は、縦型凝縮反応器４での凝縮熱で賄われるため、中圧分解塔６の加熱は不要となる。
【００２８】
加熱された尿素合成液は、圧力１．５〜２．５ＭＰａ、温度１５０〜１７０℃で運転されている中圧分解塔６へ供給され、未反応アンモニウムカーバメートをほとんど含まない尿素液はライン２５から次工程の低圧分解塔（図示せず）に供給される。一方、尿素合成液と分離された混合ガスはライン２６から回収工程へ供給される。
【００２９】
ライン18からの混合ガスを吸収して生成された凝縮液は、ダウンパイプ２２を重力で流下し、エジェクター１０で昇圧後、尿素合成塔１へ供給され、吸収されなかった混合ガスは、ライン２４から次工程へ供給される。
【００３０】
図２は、本発明の他の一実施態様を示すプロセスフロー図であり、ストリッパー２で混合ガスと分離された尿素液は中圧分離器３へ供給され、尿素液中の混合ガスが更に分離された後、縦型凝縮反応器４の冷却チューブに供給される。
【００３１】
ストリッパー２は、圧力１３〜２５ＭＰａ、温度１６０〜２００℃で運転され、その中で尿素合成液は、原料二酸化炭素によるストリッピングによって未反応のアンモニウムカーバメートはアンモニアおよび二酸化炭素の混合ガスに分解されてアンモニア、二酸化炭素、水およびイナ−トガスからなる混合ガスとして分離される。この混合ガスは、ストリッパー２上部からライン１８を介して縦型凝縮反応器４のシェル側に供給され、未分離の未反応アンモニアおよび未反応二酸化炭素を含む尿素液は減圧され、ストリッパー２の底部からライン１７へ抜き出されて中圧分離器３へ供給される。
【００３２】
中圧分離塔３は、圧力１．５〜２．５ＭＰａ、温度１２０〜１５０℃で運転される。そのために、尿素合成液はストリッパー２の運転圧力および温度から断熱変化により中圧分離器３の運転圧力および温度に降下して気液二相の状態になり、尿素液中のガスが分離される。尿素合成液中のガスが分離された尿素液はライン１９を介して縦型凝縮反応器４の底部から冷却チュ−ブ側に供給され、一方、尿素液から分離された混合ガスはライン２７から回収工程へ供給される。
【００３３】
縦型凝縮反応器４において、ライン２０から供給される吸収媒体としての回収液は１１０℃程度の温度で、１３．５〜２５．５ＭＰａ程度に昇圧され、縦型凝縮反応器４の上部に設置された充填部５に供給される。充填部５は、圧力１３〜２５ＭＰａ、温度１６０〜１９０℃で運転され、充填部５の底部液は、ダウンパイプ２１から縦型凝縮反応器４の底部に供給される。
【００３４】
縦型凝縮反応器４のシェル側は、充填部５からの吸収液と凝縮液で満たされており、混合ガスは吸収凝縮され、凝縮熱は冷却チューブ１９および２３で除熱される。
【００３５】
中圧分離器において、尿素液の圧力は合成塔圧力から中圧分離器の圧力に降下し気液二層になるために、そのまま冷却チューブに供給すると各チューブへの尿素液の分配が不均一になる傾向があるが，中圧分離器３で尿素液中の混合ガスを分離した後の尿素液を縦型凝縮反応器４へ供給すれば、冷却チューブへの分配が均等に行われ、熱交換の効率が向上する。
【００３６】
チュ−ブ側に供給される尿素合成液は、チューブへの均等分配による伝熱性能の向上を考えると中圧分離器３にて尿素合成液中のガスを分離し、液相のみを冷却チューブ側に供給するのが好ましい。
【００３７】
本発明の図１の実施形態と図2の実施形態の使い分けは、冷却チュ−ブと中圧分離器３の機器の費用にもよるが、大型の縦型凝縮反応器４を使用する場合には中圧分離塔３を設置した方が機器の費用を幾分削減することができる。
【００３８】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
【００３９】
実施例１
図１に示すプロセスフローにしたがって、１，７２５トン／日の尿素合成を行った。その結果、ストリッパーからの尿素液を１５５℃まで加熱するのに必要な伝熱面積は、２８５ｍ2であつた。これは、従来技術で必要としていた伝熱面積の約２／１０〜３／１０に減少した。物質収支を表１に示した。縦欄は図１に示された各ラインの番号を表し、横蘭は各ラインを流れる物質の圧力、温度、流量および組成を表す。縦型凝縮反応器のシェル側温度、チューブ側温度、総括伝熱係数および必要な伝熱面積を表３に示した。
【００４０】
表３に示したように、縦型凝縮反応器のシェル側温度とチューブ側出口温度との温度差を大きく取ることができ、総括伝熱係数が大幅に改善されたので、従来技術に比較して伝熱面積が大幅に減少した。
【００４１】
実施例２
図２に示すプロセスフローにしたがって、１，７２５トン／日の尿素合成を行った。その結果、ストリッパーからの尿素液を減圧後に１５５℃まで加熱するのに必要な伝熱面積は、２５２ｍ2であつた。従来技術で必要としていた伝熱面積の約２／１０〜３／１０に減少した。
【００４２】
物質収支を表１に示した。縦欄は図２に示された各ラインの番号を表し、横蘭は各ラインを流れる物質の圧力、温度、流量および組成を表す。縦型凝縮反応器のシェル側温度、チューブ側温度、総括伝熱係数および必要な伝熱面積を表３に示した。
【００４３】
表３に示したように、実施例１と比べ、混合ガスと尿素液とを分離した後に、尿素合成液のみをチューブ側に供給したので、混合ガスの昇温が不要となり、また尿素合成液の分配が均一に行われたために総括伝熱係数が更に改善され、伝熱面積が更に減少した。
【００４４】
比較例１
図３に示すプロセスフローにしたがって、１，７２５トン／日の尿素合成を行った。
【００４５】
物質収支を表２に示した。縦欄は図３に示された各ラインの番号を表し、横蘭は各ラインを流れる物質の圧力、温度、流量および組成を表す。縦型凝縮反応器のシェル側温度、チューブ側温度、総括伝熱係数および必要な伝熱面積を表３に示した。
【００４６】
表３に示したように、縦型凝縮反応器のチューブ側温度とシェル側出口温度との温度差は取れるが、薄膜流下式凝縮のため、総括伝熱係数が悪いことから、ストリッパーからの尿素液を減圧後に１５５℃まで加熱するのに必要な伝熱面積は１，０２８ｍ2であつた。
【００４７】
比較例２
図４に示すプロセスフローにしたがって、１，７２５トン／日の尿素合成を行った。
【００４８】
物質収支を表２に示した。縦欄は図４に示された各ラインの番号を表し、横蘭は各ラインを流れる物質の圧力、温度、流量および組成を表す。縦型凝縮反応器のシェル側温度、チューブ側温度、総括伝熱係数および必要な伝熱面積を表３に示した。
【００４９】
表３に示したように、総括伝熱係数は比較例１よりも大きく取れるが、回収低圧蒸気では縦型凝縮反応器のチューブ側温度とシェル側出口温度との温度差が充分に取れないため、ストリッパーからの尿素液を減圧後に１５５℃まで加熱するのに必要な伝熱面積は８４２ｍ2であつた。
【００５０】
【表１】
0004627959.tif 000002
【００５１】
【表２】
0004627959.tif 000003
【００５２】
【表３】
0004627959.tif 000004
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、合成圧力下では、混合ガスの凝縮の温度が高いことを利用し、従来技術では低圧蒸気の発生にのみ用いられた凝縮熱を、ストリッパーからの尿素液（好ましくは減圧後）と凝縮液とを直接に、間接熱交換させ、中圧分解のための熱量を効率的に回収できるようになった。
【００５４】
尿素合成圧力下での混合ガスの凝縮熱を中圧分解の熱回収へ利用することは、従来技術でも行われていたが、機器数が多くなり、混合ガスを分配する必要があるなど系が複雑になっていた。本発明では、縦型凝縮反応器が、Ｕ型冷却チューブの縦型熱交換器であることを利用し、機器数を増加することなく、またはガスの分配をすることなく、チューブシートに仕切りを入れることにより、低圧蒸気の発生と尿素合成液の加熱の両方を同時に行うことが可能となった。この構造により、チューブシートを仕切ることで他の冷媒、例えば、液安、回収液等を導入することがその熱交換器の構造から容易に行い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示すプロセスフロー図である。
【図２】本発明の他の実施態様を示すプロセスフロー図である。
【図３】従来技術を示すプロセスフロー図である。
【図４】他の従来技術を示すプロセスフロー図である。
【符号の説明】
１          尿素合成塔
２          ストリッパー
３          中圧分離器
４          縦型凝縮反応器
５          充填部
６          中圧分解塔
７          熱交換器
８          減圧バルブ
９ａ        縦型凝縮器
９ｂ        縦型凝縮器
１０          エジェクター
１９、２３    冷却チューブ
【図１】
0004627959.tif 000005
【図２】
0004627959.tif 000006
【図３】
0004627959.tif 000007
【図４】
0004627959.tif 000008