【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及尿素合成方法，其是边利用氧在装置内部的金属表面形成钝化皮膜(钝化膜)边由氨和二氧化碳合成尿素的方法，该方法可降低尿素合成所需的能量或运行成本。
技术介绍
1、尿素是作为植物生长不可或缺的三大元素之一的氮系肥料的重要原料，自古以来一直支撑着世界的粮食生产。目前，也要求肥料增产，其对应于世界新兴国家的人口增加所伴随的粮食增产，建设基于可靠性和生产率优异的尿素合成方法的尿素合成装置成为重要课题。
2、这里，可靠性主要是指，保护该装置内部的金属表面不受对金属具有强腐蚀性的、由氨和二氧化碳合成尿素时作为反应中间体生成的氨基甲酸铵的影响的性质。另一方面，生产率是指，不仅提高氨与二氧化碳的反应收率，还包括装置建设成本的降低和改善了运转条件的运行成本的降低在内的总尿素制造成本的降低。
3、这种提高可靠性和生产率的技术开发主要从三个观点入手。第一是化学的观点：在装置的金属表面形成钝化皮膜，提高耐腐蚀性。第二是材料的观点：通过装置材料自身的改良，提高对氨基甲酸铵的耐腐蚀性。第三是工艺的观点：通过制造工序或装置的改善，谋求耐腐蚀性和反应收率的改善。然而，它们处于彼此相反的关系，目前还在寻求取得平衡的尿素合成方法。
4、即，在作为起始原料的二氧化碳或氨中混合氧，使在高温高压下形成1～3nm左右的由fe或cr的氢氧化物或cr的氧化物构成的钝化膜的方法。
5、然而，若作为氧化剂供给的氧过多，则惰性气体增加，同时后述的h/c(水与二氧化碳的摩尔比)升高，反应收率下降。另一方面，还需要用于从未转化原
6、因此，在提高不锈钢自身的耐腐蚀性的方向上进行了开发。例如，如专利文献1中所公开，着眼于cr、ni、mo、n的效果进行改良，提出了奥氏体-铁素体双相系不锈钢，其包含：cr含量为26质量％以上且小于28质量％、ni含量为6～10质量％、mo含量为0.2～1.7质量％，n含量为超过0.3质量％且0.4质量％以下。
7、然而，像这样耐腐蚀性优异的cr含量多的奥氏体-铁素体双相系不锈钢的材料价格高，存在尿素装置(urea plant)的建设成本变高的问题，难以建设兼具可靠性和生产率的尿素合成装置。
8、因此，如专利文献2中所公开，也进行了制造工序或装置的改善。特别是，通过引入汽提塔对未反应产物有效地进行再利用、或者对冷凝器赋予与反应器同样的尿素合成功能可提高反应收率、减小制造设备，可有助于提高生产率。
9、然而，这些技术作为取得耐腐蚀性所需的氧浓度、不锈钢的材质和高效的制造工序的平衡的、满足可靠性和生产率的尿素合成方法存在着改良的空间。
10、因此，提出了如专利文献3所公开的尿素合成方法，该方法尽管选择廉价的通用不锈钢，但将作为氧化剂供给的氧(以后，记作防腐蚀氧)设为必需最低限度，防腐蚀性优异，而且能够以高反应收率、低建设成本、低成本生产尿素。
11、然而，在现有的尿素合成方法中，在尿素合成所需的能量或运行成本方面要求进一步的改善。
12、现有技术文献
13、专利文献
14、专利文献1：日本特开2003-301241号公报；
15、专利文献2：日本特开平10-182587号公报；
16、专利文献3：国际公开2014/192823号公报。
技术实现思路
1、专利技术所要解决的课题
2、本专利技术是为了解决以上说明的现有技术课题而提出的专利技术。即，本专利技术的目的在于：提供尿素合成方法，其是边利用氧在装置内部的金属表面形成钝化皮膜边由氨和二氧化碳合成尿素的方法，该方法可降低尿素合成所需的能量或运行成本。
3、用于解决课题的手段
4、为了解决上述课题，本专利技术人进行了深入研究，结果发现了：降低尿素合成塔的尿素合成压力对降低尿素合成所需的能量或运行成本非常有效，从而完成了本专利技术。
5、本专利技术为尿素合成方法，其是在尿素合成塔中使氨和二氧化碳在尿素合成温度和尿素合成压力下反应，使至少包含所生成的尿素、未反应氨、未反应二氧化碳和水的尿素合成液在汽提塔中与至少一部分的原料二氧化碳在与该尿素合成压力大致相等的压力下、在加热下接触，将该未反应氨和该未反应二氧化碳作为氨、二氧化碳和水的混合气体进行分离，进一步对含有未分离的该未反应氨和该未反应二氧化碳的尿素合成液进行处理以得到尿素，另一方面，将在该汽提塔中分离的该混合气体导入至冷凝器的底部，在冷却下与吸收介质接触，藉此使该混合气体冷凝，使如此操作而得到的冷凝液在该尿素合成塔中循环，
6、该尿素合成方法的特征在于：
7、相对于上述原料二氧化碳的氧供给浓度为100～2,000ppm，
8、上述尿素合成塔中的尿素合成压力为125～145巴(bar)，
9、上述尿素合成塔中的尿素合成温度为175℃～190℃，
10、上述尿素合成塔中的n/c(氨与二氧化碳的摩尔比)为3.5～4.0，
11、上述尿素合成塔中的h/c(水与二氧化碳的摩尔比)为0.70以下。
12、另外，本专利技术为现有的尿素合成装置的改良方法，其是用于降低尿素合成塔的尿素合成压力的现有的尿素合成装置的改良方法，
13、上述现有的尿素合成装置是下述的尿素合成装置：在该尿素合成塔中使氨和二氧化碳在尿素合成温度和尿素合成压力下反应，使至少包含所生成的尿素、未反应氨、未反应二氧化碳和水的尿素合成液在汽提塔中与至少一部分的原料二氧化碳在与该尿素合成压力大致相等的压力下、在加热下接触，将该未反应氨和该未反应二氧化碳作为氨、二氧化碳和水的混合气体进行分离，进一步对含有未分离的该未反应氨和该未反应二氧化碳的尿素合成液进行处理以得到尿素，另一方面，将在该汽提塔中分离的该混合气体导入至冷凝器的底部，在冷却下与吸收介质接触，藉此使该混合气体冷凝，使如此操作而得到的冷凝液在该尿素合成塔中循环，
14、上述现有的尿素合成装置的连接汽提塔和冷凝器的管道(piping，配管)的材料不是以下的(a)和(b)中的任一种材料，
15、通过将上述现有的尿素合成装置的连接汽提塔和冷凝器的管道交换成包含以下的材料(a)或(b)的管道，可降低尿素合成塔的尿素合成压力。
16、(a)通用奥氏体-铁素体系双相不锈钢，其中，cr含量为21～26质量％、ni含量为4.5～7.5质量％、mo含量为2.5～3.5质量％、n含量为0.08～0.30质量％、c含量为0.03质量％以下、si含量为1.0质量％以下、mn含量为2.0质量％以下、p含量为0.04质量％以下、s含量为0.03质量％以下；
17、(b)奥氏体-铁素体双相系不锈钢，其中，cr含量为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.尿素合成方法，其是在尿素合成塔中使氨和二氧化碳在尿素合成温度和尿素合成压力下反应，使至少包含所生成的尿素、未反应氨、未反应二氧化碳和水的尿素合成液在汽提塔中与至少一部分的原料二氧化碳在与该尿素合成压力大致相等的压力下、在加热下接触，将该未反应氨和该未反应二氧化碳作为氨、二氧化碳和水的混合气体进行分离，进一步对含有未分离的该未反应氨和该未反应二氧化碳的尿素合成液进行处理以得到尿素，另一方面，将在该汽提塔中分离的该混合气体导入至冷凝器的底部，在冷却下与吸收介质接触，藉此使该混合气体冷凝，使如此操作而得到的冷凝液在该尿素合成塔中循环，
2.权利要求1所述的尿素合成方法，其中，冷凝器中的N/C(氨与二氧化碳的摩尔比)为2.7～3.30。
3.权利要求1所述的尿素合成方法，其中，在尿素合成塔中的停留时间为10～40分钟。
4.权利要求1所述的尿素合成方法，其中，将氧浓度为100～2,000ppm的原料二氧化碳的大半供给至汽提塔，将剩余的供给至尿素合成塔。
5.权利要求1所述的尿素合成方法，其中，选自尿素合成塔、汽提塔、冷凝器、以及连接尿素
6.权利要求1所述的尿素合成方法，其中，汽提塔的材料为：
7.权利要求1所述的尿素合成方法，其中，连接汽提塔和冷凝器的管道的材料为：
8.现有的尿素合成装置的改良方法，其是用于降低尿素合成塔的尿素合成压力的现有的尿素合成装置的改良方法，
9.现有的尿素合成装置的改良方法，其是用于降低尿素合成区的尿素合成压力的现有的尿素合成装置的改良方法，
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.尿素合成方法，其是在尿素合成塔中使氨和二氧化碳在尿素合成温度和尿素合成压力下反应，使至少包含所生成的尿素、未反应氨、未反应二氧化碳和水的尿素合成液在汽提塔中与至少一部分的原料二氧化碳在与该尿素合成压力大致相等的压力下、在加热下接触，将该未反应氨和该未反应二氧化碳作为氨、二氧化碳和水的混合气体进行分离，进一步对含有未分离的该未反应氨和该未反应二氧化碳的尿素合成液进行处理以得到尿素，另一方面，将在该汽提塔中分离的该混合气体导入至冷凝器的底部，在冷却下与吸收介质接触，藉此使该混合气体冷凝，使如此操作而得到的冷凝液在该尿素合成塔中循环，
2.权利要求1所述的尿素合成方法，其中，冷凝器中的n/c(氨与二氧化碳的摩尔比)为2.7～3.30。
3.权利要求1所述的尿素合成方法，其中，在尿素合成塔中的停...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳川贵弘，小岛保彦，佐野惠二，
申请(专利权)人：东洋工程株式会社，
类型：发明
国别省市：
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