二酸化炭素ストリッピング法による尿素製造の高圧システム最適運用

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反応の平衡に影響を与える要因としては、温度、N/C、H/C、操作圧力などがあります。したがって、これらの観点から最適化する必要があります。1、反応温度を適切に上げることで尿素の転換率を高めることができますが、温度は操作圧力によって決まる系の平衡圧力よりもわずかに低い程度に抑える必要があります。そうでないと、合成塔の内張りが腐食しやすくなります。 2、アンモニアと炭素の比率を適切に高めることは、生成物側へ移行し二酸化炭素の転換率を向上させるのに有効だが、最も高い尿素生成速度が得られる比率を選ぶ必要がある。二酸化炭素スチーブ法のプロセスでは、アンモニアと炭素の比率は2.9前後が最適であり、この比率を超えると自己発火の平衡が崩れ、反応温度が低下して転換率が下がる可能性がある。 3、水素炭素比が過剰に高くなると、高圧冷却器および合成塔の出口液温が上昇し、合成圧力が低下する。同時に転化率も下がり、スチームリフト塔で分解されるメタンアンモニウムの量が増え、消費される蒸気量も増加する。それに伴い低圧回収システムの負荷も増大する。水素炭素比を制御するには、メタンアンモニウム液の水分含有量を調整することしかない。メタンアンモニウム液の水分含有量を制御するためには、低圧循環回収システムや加水分解脱着システムを総合的に調整する必要がある。したがって、循環回収システムの容量を増やし、メタンアンモニウム液の濃度を高めることは有効な方法である。 4、尿素合成反応は体積が減少する反応であり、適切に圧力を上げることが尿素合成反応に有利である。尿素の転換率も圧力が高くなるにつれて増加し、転換率が一定値に達すると、さらに圧力を高くしても効果はない。したがって、操作圧力は平衡圧力より約2～3Mpa高い方が最も適している。 5、尿素合成反応とは、メチルアンモニウムが脱水して尿素を生成する反応であり、メチルアンモニウムの脱水速度は温度の上昇やアンモニアと炭素の比率が大きくなるにつれて速くなる。メチルアンモニウムの脱水反応をより完全に進行させるためには、合成塔内での物質の滞留時間を十分に確保する必要があり、滞留時間を適切に長くすることで尿素の生成が促進される。