조액암모니아와 정화된 CO2 가스는 압축한 후 에테르합성탑으로 들어가 합성반응액 중 반응하지 않는 암모니아와 CO2 를 한 번 감압분해해 암모니아 제거 후 배기가스를 암모니아 가공 작업장으로 보내 암모늄염을 생성한다. 반응이 없는 자재는 합성 시스템을 반환하지 않으므로 비순환법이라고 합니다. 반응하지 않는 자재가 감압에서 분해되고 응축 후 부분적으로 합성 시스템으로 돌아가는 것을 부분 순환법이라고 합니다. 이런 방법은 원가가 높고, 기술이 낙후되어 일찌감치 도태되었다.
ⅱ. 전체 용액 순환법
우레아 합성 반응 후, 변환되지 않은 반응물인 암모니아와 CO2 는 다단계 감압과 가열 분해를 통해 우레아 용액으로부터 분리되고 모두 합성 시스템으로 돌아와 원료 암모니아와 CO2 의 활용도를 높인다. 이 방법을 전체 유통법이라고 합니다. 반응이 없는 암모니아와 CO2 회수 방법에 따라 용액 전순환법, 기체 분리법 (선택적 흡착), 장액순환법, 열기순환법으로 나눌 수 있다.
① 가스 분리 방법 (즉, 선택적 흡수 방법). 이 방법은 에테르질산수용액을 흡수제로 분해 가스에서 암모니아를 선택적으로 흡수한다. 흡수액이 재생된 후 암모니아가 회수되어 압축 응축 후 합성탑으로 돌아간다. 또는 감압 가열을 통해 분해된 암모니아, CO2, 수증기의 혼합물은 MEA 용액에 흡수되고, 나머지 암모니아는 응결되어 합성탑으로 돌아간다.
② 수용액 전체 순환법. 우레아가 합성된 후 반응이 없는 암모니아와 CO2 는 분해되고, 물은 카바 메이트 용액으로 흡수된 다음 합성시스템으로 순환하는데, 이를 수용액 전순환법이라고 한다. 1960 년대 이후 급속히 보급되어 요소 생산에서 큰 우위를 차지했으며, 지금도 계속 개선되고 있다. 전형적인 예로는 네덜란드 Stamikaben 의 수용액 전순환법, 미국 Kemi 지사의 수용액 전순환법, 일본 삼정동동의 개선된 C 법과 D 법이 있다.
수용액 전순환 3 개 과정의 공정조건은 표 6- 13 에 나와 있습니다.
표 1
수용액 완전 순환 공정 조건
방법
압력 //MPa
온도/℃
NH3/CO2
H2O/ 이산화탄소
환율
스타미카벤 방법
몬테 에디슨 방법
미쓰이 동압 보정 c 방법
19.62~2 1.58
19.62
22.56~24.53
185~ 188
195~200
190~200
4.0
3.5
4.0
0.60
0.55
0.37
62%
63%
72%
셋. 가스 스트리핑
수용액 전순환법은 비싼 용제를 소비하지 않고 투자를 절약하며 광범위하게 응용되어 요소 공업의 발전에 긍정적인 기여를 했다. 그러나 수용액 전순환법에는 에너지 이용이 불충분하고 반응열이 대량의 순환 액체에 의해 냉각되고 이용이 불충분한 등 많은 문제가 있다. 1 급 갑급 펌프는 부식이 심하여 제조, 조작 및 유지 보수가 모두 번거롭다. 미량 CO2 와 암모니아를 회수하기 위해 이 과정은 너무 복잡해졌다. 스파클링은 수용액의 전순환 개조를 기초로 발전한 새로운 방법이다.
추출법이란 CO2, 암모니아, 전환가스 또는 기타 불활성 가스 등의 스파클링제를 이용하여 일정한 압력으로 가열하여 우레아로 전환되지 않은 아미노산의 분해와 액암모니아 기화를 촉진하는 것이다. 스트리핑 분해의 효율은 압력, 온도, 액기비 및 체류 시간의 영향을 받는다. 온도가 너무 높으면 암모니아의 가수 분해와 디 우레아의 증가가 가속화되고, 압력이 너무 낮으면 분해물의 응축 흡수율이 낮아진다. 스트립 시간이 짧을수록 좋습니다. 수해와 축합 반응을 막을 수 있다. 따라서 스트리핑은 2 단계 합성 원리, 즉 액체 암모니아와 가스 CO2 가 고압 냉응기에서 반응하여 메틸렌을 생성하는 반면, 메틸렌의 탈수 반응은 에테르합성탑에서 진행된다. 실제로 에테르합성탑의 반응온도를 유지하기 위해 일부 갑암모늄은 모두 고압 냉응기 안에서 완성되는 것이 아니라 합성탑에 남아 있다. 스트리퍼의 반응은 다음과 같습니다
이것은 흡열과 부피 증가의 가역반응이다. 충분한 열량이 있고 반응산물 중 어떤 성분의 분압을 낮출 수 있는 한, 갑암모늄의 분해반응은 항상 오른쪽으로 진행된다. 가스 스트리핑은이 원리에 근거합니다. CO2 가스에 들어가면 CO2 의 분압은 1 이고 암모니아의 분압은 0 으로 되어 반응이 계속된다. 마찬가지로, 암모니아 추출은 같은 결과를 가지고 있다.
기제공예는 현재 에테르합성생산에서 중요한 기술 개선이다. 수용액 전순환법에 비해 프로세스 단순화, 에너지 소비 절감, 생산 비용 절감, 단일 시리즈 규모, 운영 균형 안전, 운영 주기 길이 등의 장점이 있습니다. 가스 스트리핑은 주로 스타미카벤 CO2 스트리핑, SNAM 암모니아 스트리핑, IDR (등압 이중 스트리핑) 및 ACES 법을 포함한다.
그림 6- 12 는 네덜란드 Stamikaben 의 CO2 스트리핑 프로세스 다이어그램입니다. 이 방법은 1964 에서 성공적으로 연구되었으며 70 년대 초에 널리 사용되었습니다. 현재 공장에서 가장 많은 수의 생산 공정이 되었으며, 단일 시리즈는 1756 ~ 2 100 t/d 에 달할 수 있다.
에테르합성의 원료인 CO2 가 압력을 가한 후 (그 압력은 합성탑과 동일) 먼저 CO2 스트리퍼로 들어가는데, 대부분 에테르로 변환되지 않은 아미노산이 분해되어 CO2 와 함께 빠져나간다. 스트리핑 분해에 필요한 열은 2.45MPa 증기에 의해 제공되고, CO2 스트리퍼 출구는 고압 메틸렌 냉응기로 유입된다. 이 냉응기로 유입된 자재는 가압 원료인 액체 암모니아와 고압 세척 후 카바 메이트 용액이 있는데, 이 액체는 고압 암모니아 분사기를 통해 고압 카바 메이트 냉응기에서 응축되고 CO2 는 카바 메이트 반응에 흡수된다. 흡수 과정과 반응 과정에서 방출되는 열은 0.294MPa 의 저압 증기를 생성하는데, 대부분 아미노산을 생산하는 반응은 고압 냉응기에서 이루어지고, 일부 아미노산을 생산하는 반응은 우레아 합성탑에서 진행된다. 요소 합성탑에서 메틸라민 탈수에 필요한 열을 유지하기 위해 고압 냉응기의 응결량을 조절하여 요소 합성탑의 작동 온도를 조절할 수 있다. 우레아 합성탑 바닥에서 흘러나오는 반응 혼합물은 CO2 스트리퍼로 들어가 CO2 스트리퍼 바닥에서 흘러나오는 반응 혼합물에서 0.2533MPa 로 감압한 후 저압 분해기로 들어가 분해를 더 가열하고 남아 있는 메틸라민과 암모니아를 빠져나간다. 플래시 후, 타디 우레아 용액은 2 단 진공 증발로 보내졌다. 99.7% (질량점수) 로 농축된 용융우레아는 결국 입자탑으로 보내 입자성 제품을 만든다. 분해 탑 꼭대기에서 나오는 혼합 가스는 저압 하에서 응결되어 흡수되고, 결과 카바 메이트 용액은 고압 스크러버로 펌핑된다. 우레아 합성탑 상단의 혼합 가스도 고압 세정기에 들어가 회수한다.