KR100377694B1 - 부분산화유니트공급가스시스템의열용량연속조절방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조성과 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량이 변하는 상태에서 부분 산화 유니트 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량과 유속을 연속적으로 조절하기 위한 방법을 제공한다. 도입되는 가스의 탄화수소 열용량은 연속적으로 측정되고 설계 탄화수소 열용량과 비교된다. 평가수단은, 감속제가 탄화수소 열용량을 설계 탄화수소 열용량으로 감소시키기 위해 필요한지, 또는 보충의 높은 탄화수소 열용량 가스가 탄화수소 열용량을 설계 탄화수소 열용량까지 증가시키기에 필요한지를 측정한다. 본 방법에서는 감속제로 재생 합성 가스를 사용한다. 측정이 되면, 방법은 최적의 일정한 탄화수소 열용량과 유속을 갖는 부분산화 유니트 공급가스 흐름을 제공하기 위해 자동적으로 재생 합성가스 흐름, 높은 탄화수소 열용량 보충가스 흐름 및 도입되는 공급가스 흐름의 유속을 조정한다.

Description

부분 산화 유니트 공급가스 시스템의 열용량 연속 조절방법{CONTINUOUSLY CONTROLLING THE HEAT CONTENT OF A PARTIAL OXIDATION UNIT FEED-GAS SYSTEM}

본 발명은 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량이 변동되는 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량을 연속적으로 조절하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 감속제로서 재생 합성 가스를 사용하는, 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량을 연속적으로 조절하는 방법에 관한 것이다.

부분산화법은 수소를 포함한 다수의 유용한 산물, 옥소화학 합성용 전구체 및 전기를 제조하는 효과적이며 환경적으로 안전한 방법이다. 천연가스, 정제 가스, 액화석유가스 등을 포함하는 다양한 공급 가스들이 부분산화법에 이용될 수 있다. 이러한 공급가스들은 전형적으로 유니트 체적 당 상이한 탄화수소 열용량(이하 "탄화수소 열용량"이라 함)을 갖기때문에, 부분산화법은 전형적으로 특정 공급가스를 적용하여 고안된다. 여기에서, "탄화수소 열용량"은 파라핀, 올레핀 및 방향족성분들의 완전연소 후, 그리고 어떠한 물이 용액 상태로 응축된 후 방출되는 열로 정의된다. 부분산화반응에 있어서, 유용한 열을 발생하는 기체상 공급흐름의 제 1 성분은 탄화수소이다. 비록, 수소와 일산화탄소가 산소와 연소할 때 열을 발생하지만, 부분산화반응에 있어서, 수소와 일산화탄소(질소와 이산화탄소와 함께)는 실제로 비활성이며 부분산화반응에 열을 제공하지 않는다. 예를 들면, 천연가스는 부분산화반응을 위해서는 탄화수소 열용량이 다소 불충분하다. 이러한 경우에, 부분산화 유니트의 작동 온도 요건을 유지하기 위해, 생성되는 합성 가스 중 얼마간을 연소시키기 위해서 과량의 산소가 요구된다. 이러한 방법은 더 많은 산소를 필요로 하고, 더 많은 생성물을 소비하는 단점을 갖는다. 천연가스를 예열하는 것은 이러한 탄화수소 열용량의 비효율성을 어느 정도 보정할 수 있으나, 전부를 보정할 수는 없다.

만일, 공급가스의 단위 부피 당 탄화수소 열용량이 너무 높다면, 즉 약 100 Btu/scf(41×10⁶J/㎥) 이상이라면, 부분산화 유니트를 과열로부터 보호하기 위해 온도를 조절하는 감속제가 필요하다. 감속제는 중요한 화학적 변화 없이 열에너지를 흡수하기 위해 공급가스에 첨가되는 물질이다. 종래에는, 부분산화 유니트는 비교적 안정한 탄화수소 열용량으로 알려진 특정 탄화수소 공급원료를 처리하기 위해 고안되었다. 공급원료의 탄화수소 열용량이 감속제가 필요할 만큼 충분히 높을 때는, 정류상태에서 부분산화 유니트로 흐름, CO₂, 또는 물을 도입하기 위한 설비가 장착된다.

만일, 부분산화 유니트가 공급가스 흐름의 탄화수소 역용량이 시간에 따라 변할 수 있는 조건 (예를 들면, 부분산화 유니트가 혼합된 탄화수소 열용량이 온라인 유니트에 따라 변할 수 있는 1 이상이 정제폐기가스를 처리하기 위한 수단으로써 사용되는 조건) 하에서 작동된다면, 종래의 정류 상태에서의 감속제 첨가는 바람직한 결과 즉, 최적의 부분산화 유니트 온도를 제공할 수 없다. 만일, 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량이 증가한다면, 감속제는 불충분하게 될 것이고, 생성된 공급가스 흐름은 과잉의 탄화수소 열용량을 갖게 되고, 부분산화 반응기의 작동 온도는 바람직하지 않게 상승될 것이다. 만일 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량이 감소한다면, 감속제는 너무 많아질 것이고, 생성된 공급가스 흐름은 탄화수소 열용량이 부족하며, 최적의 부분산화 작동온도보다 낮은 온도를 갖게 될 것이다. 공급가스의 탄화수소 열용량의 변화에 신속히 적응하지 못하면, 부분산화 유니트 내에서 다양한 공급가스를 수용하기 위한 공정 설계를 상당한 변화시키지 않고는 작동기에 다양한 공급가스를 사용할 수 없다. 본 발명 이전에는, 탄화수소 열용량이 변할 수 있는 공급가스 흐름에서 작동되고 이미 알려져 있지 않지만, 비교적 일정한 산소 및 부분 산화 유니트 공급가스 흐름에 대한 비교적 일정한 최적 온도에서 작동되는 부분 산화 방법은 없었다.

필요한 것은 공급가스의 탄화수소 열용량이 변함에 따라, 시스템에 다소의 감속제를 제공하는, 확실하고 빠르게 작용하는 (약 수초) 해결책이다. 언제라도 가스화기 공급물 내로 주입될 수 있도록 고압증기, 이산화탄소 또는 물을 준비하는 것은 감속제가 요구되자 마자 감속제를 확보하는 효과적이고 신뢰적인 방법은 아니다.

따라서, 본 발명은 공급원료의 탄화수소 열용량이 예측된 바람직한 수준에서 벗어나자마자, 감속제 또는 높은 탄화수소 열용량 보충 가스를 공급원료에 혼합하는, 저렴하고 효과적이며 신뢰할 수 있는 방법을 제공한다. 뿐만 아니라, 상기 방법은 최적의 탄화수소 열용량을 갖는 공급가스를 전달하기에 적합한 양의 감속제 또는 높은 탄화수소 열용량 보충 가스를, 일정한 산소 유속으로, 부분산화 유니트에 주입시킨다. 본 발명의 장점은 공정 설계를 변경하지 않고, 상이하고 예측 불가능한 탄화수소 공급원료를 갖는 다양한 공급원료 또는 그의 혼합물에 대해 작동될 수 있다는 것이다.

본 발명은 부분산화 유니트 공급 가스 흐름의 탄화수소 열용량을 연속적으로 및 즉시 조절하는 방법으로, 상기 방법은

a) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O를 측정하는 단계;

b) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O을 나타내는 시그날을 수립하는 단계;

c) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O를 부분산화 유니트공급가스 설계 탄화수소 열용량 H_D와 비교하고, 하기 식에 따라 원료공급가스 흐름의 유속 F_O및 재생가스 흐름의 유속 F_R을 측정하는 평가수단으로 시그날을 전송하는 단계;

(상기 식에서, F_D는 부분 산화 유니트 공급가스 흐름의 설계유속(the design flow rate)을 나타낸다)

d) 단계 c)에서 산출된 F_O값에 따라 원료 공급가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

e) 단계 c)에서 산출된 F_R값에 따라 재생 가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

f) 만약 얼마라도 있다면, 원료 공급가스 흐름과 재생가스 흐름을 합하여 부분산화 유니트 공급가스 흐름을 형성하는 단계; 및

g) 상기 부분산화 유니트 공급가스를 부분적으로 산화하여 일산화탄소와 수소로 이루어진 합성가스 혼합물을 제조하는 단계들로 이루어진다.

바람직한 구현예에 있어서, 상기한 방법은 또한,

h) 일산화탄소를 주로 이산화탄소와 수소를 함유하는 전이된 가스 혼합물로 변환시키기 위해 합성가스 혼합물을 수증기 전이 촉매상의 흐름과 반응시키는 단계; 및

i) 전이된 가스 혼합물을 정제하여 고순도 수소와 불순물의 폐기가스 혼합물을 제조하는 단계로 이루어진다.

본 발명 및 본 발명의 바람직한 구현예의 변형에서, 상기 방법 중의 단계 a), b) 및 c)는 다음 단계들로 변형될 수 있다.

a) 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R을 결정하는 단계를 추가로 포함하고,

b) 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량을 나타내는 시그날을 수립하는 단계를 추가로 포함하고, 그리고

c) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O을 나타내는 시그날과 재생 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R을 나타내는 시그날 모두를, 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O를 부분산화 유니트 공급가스설계 탄화수소 열용량 H_D과 비교하고, 하기식에 따라 원료 공급가스 흐름의 유속 F_O및 재생가스 흐름의 유속 F_R을결정하는 평가수단으로 전송하는 단계로 이루어진다:

(상기 식에서, F_D는 부분 산화 유니트 공급가스 흐름의 설계 유속을 나타낸다).

단계 d) 내지 g) 또는 d) 내지 j)는 변하지 않는다.

또 다른 구현예에 있어서, 본 발명은 불확실한 조성물의 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량을 연속적이고 즉각적으로 조절하는 방법으로, 상기 방법은,

a) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O, 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R및 보충가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_S를 결정하는 단계,

b) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O, 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R및 보충가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_S을 나타내는 시그날을 수립하는 단계;

c) 상기 시그날을, 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O를 부분산화 유니트 공급가스 설계 탄화수소 열용량 H_D와 비교하고, 하기식에 따라 천연가스 흐름의 유속 F_O, 재생가스 흐름의 유속 F_R및 보충가스 흐름의 유속 F_S를 측정하는 평가수단으로 전송하는 단계;

(상기 식에서, F_D는 부분 산화 유니트 공급가스 흐름의 설계유속을 나타낸다);

d) 단계 c)에서 산출된 F_R값에 따라 재생가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

e) 단계 c)에서 산출된 F_S값에 따라 보충가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

f) 단계 c)에서 산출된 F_O값에 따라 원료 공급가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

g) 원료 공급가스 흐름과, 존재한다면, 재생가스 흐름, 존재한다면, 보충가스 흐름을 합하여 부분산화 유니트 공급가스 흐름을 형성하는 단계; 및

h) 부분산화 유니트 공급가스를 부분적으로 산화하여 일산화탄소와 수소로 이루어진 합성가스 혼합물을 제조하는 단계로 이루어진다.

이러한 구현예의 바람직한 변형에 있어서, 상기한 방법은 또한

i) 일산화탄소를 주로 이산화탄소와 수소를 함유하는 전이된 가스 혼합물로 전환시키기 위해 합성가스 혼합물을 수증기 전이 촉매상의 흐름과 반응시키는 단계; 및

j) 전이된 가스 혼합물을 정제하여 고순도 수소와 불순물의 폐기가스 혼합물을 제조하는 단계를 추가로 포함한다.

이하, 본 발명을 실시예와 도면을 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 공급가스의 탄화수소 열용량을 자동적으로 모니터하고, 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량을 연속적으로 측정함으로써 그것을 바람직한 수준으로 낮추거나 올리고, 필요하다면, 공급가스의 탄화수소 열용량을 바람직한 수준으로 낮추거나 올리기에 충분한 양의, 바람직하기는 재생합성가스 또는 보충의 높은 탄화수소열용량 가스로 이루어진, 감속제를 주입하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 기체상 공급물 부분산화 유니트법, 예를들면 미국 특허 제 5,152,976호에 기재된 방법과 연합하여 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 방법은 공급가스의 구성이 변하고 탄화수소 열용량이 상응하게 변하는 어느 부분산화법을 개선하는데 사용될 수 있다.

부분산화 유니트는 통상적으로 탄화수소 공급에서 약 2200 내지 2800℉(1205 내지 1540℃)의 온도로 작동된다. 더 높은 온도에서는, 내화성 성분과 버너가 고온으로 인해 손상될 수 있다. 부분산화 유니트의 작동 온도를 측정하는 인자 중 하나는 공급가스의 탄화수소 열용량이다. 이상적으로는, 공급가스의 탄화수소 열용량은 부분산화 유니트 효율을 최적화하는 수준, 예를 들면, 약 900 내지 1100 Bcu/scf, 즉, 약 1000 Bcu/scf(약 33.5 내지 41× 10⁶J/㎦, 즉, 약 37.25 × 10⁶J/㎦)이어야 한다. 특정 값은 당업자들에게 알려진 인자인 부분산화 유니트 설계 및 공급물 예열을 포함한, 다른 인자들에 의존한다.

제 1도에 따르면, 본 발명은 부분산화 유니트의 작동자가 원료공급가스 흐름(2)으로 전달된 1 이상의 공급원료를 사용하도록 할 수 있고, 여기서 이러한 공급원료의 조성물(및 이러한 공급원료의 탄화수소열용량)은, 예고 없이 그리고 많이, 자주 또는 가끔 변할 수 있다. 작동자는 상기와 함께, 산소 흐름(6)을 통한 산소 유동과 생성물 흐름(8)을 통한 배출 생성물을 동시에 비교적 일정하게 유지할 수 있다. 더욱이, 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10)을 통한 부분산화 유니트 공급가스의 유량은 필수적으로 일정하게 유지된다. 본 발명은 특히 석유정제의 목적에 유용하고, 여기서 공급가스는 천연가스 뿐만 아니라 (구체적으로 하기의) 몇몇 원료로부터 배출된 가스를 포함할 수 있다.

일반적으로 정제장치 폐가스로 언급되는 공급원료는 폐기가스, 배출가스, 순수 가스 또는 후미부 가스로 알려져 있다. 본 명새서에서 사용되는 정제장치 폐가스는 일반적으로 정제과정에 통상적으로 존재하는 각각의 과정 유니트에 의해 발생되는 다양한 가스 흐름을 말한다. 정제장치 폐가스는 일반적으로 포화 및 불포화 탄화수소와 기타 불순물, 예를 들면 유기 황, 질소 종류, 및 H₂S, COS, SO_X, NH₃, HCN 및 아르신을 포함하는 무기시약을 함유한다. 몇몇 특정 성분은 H₂, N₂, O₂, RSH, CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆, C₃H₈, C₄H₈, C₄H₁₀, C₅H₁₀, C₅H₁₂, CO, CO₂및 H₂O를 포함한다. 정제장치 폐가스(즉석 공정을 위한 공급물)를 생산할 수 있는 공정 유니트(알려지지 않은)에는 유동 촉매 크랙킹(FCC) 유니트, 잔류물코킹(coking), 지연 코킹 또는 유동화된 코킹 유니트와 같은 열 크랙킹 유니트, 촉매 재생 유니트, 수소화처리 유니트 및 압력 변동 흡착(PSA) 유니트 등이 포함되지만 이것으로 제한되는 것은 아니다. 대부분의 이러한 처리 유니트는 서로 독립적으로 작동하며, 그로 인해 실제적으로 어느 시간에나 이들의 어떠한 혼합으로부터 정제장치 폐가스가 발생될 수 있다. 이러한 유니트로부터 유출되는 가스와, 예를 들면 천연 가스와 같은 어느 다른 원료들은 부분 산화 유니트(18)로 운송되기 전에 혼합탱크(12) 또는 서지 탱크에서 혼합된다.

혼합 탱크(12)로부터 방출된 흐름은 본 명세서에서는 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)으로 언급된다. 본 발명은 단지 하나의 원료 공급가스 흐름(2)으로 작동하는 것이 가능하고 이러한 상태에서 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)은 다른 것들과 혼합되지 않은 단지 하나의 원료 공급가스 흐름(2)으로 이루어질 것이다. 그러나, 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)은 1 이상의 원료 공급가스 흐름(2)의 혼합물로 이루어지기 쉽다. 어느 특정 시간에 제조되는 혼합된 정제장치 폐가스의 탄화수소 열용량은 놀랍게 변할 수 있다; 예를 들면 정제 유니트가 폐기가스를 옮기는 것에 따라, 탄화수소 열용량은 약 600 내지 2000 Btu/scf(약 2.2 × 10⁶J/㎥ 내지 약 7.5 × 10⁶J/㎥) 사이에서 변할 수 있다.

정제장치 폐가스는 일반적으로 약 40 부피% 이상의 수소를 함유하는 것으로 특징되며, 일반적으로 적어도 약 600 Btu/scf(약 2.2 × 10⁶J/㎥)의 탄화수소 열용량을 가진다. 폐기가스 흐름이 40 부피% 이상의 수소를 갖는 경우, 일반적으로 예를 들면 압력 변동흡착(기재하지 않음)에 의해 수소의 일부를 재생하고, 남은 가스(40 부피% 이하의 수소를 함유하는)를 본 발명의 과정내의 공급원료로서 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 촉매 재생기 또는 수소화 처리기로부터 재생된 가스는 통상적으로 메탄, 에탄, 프로판 및 수소와 함께 미량의 더 많이 포화된 탄화수소를 함유한다. (PSA에 의해) 제거된 수소의 양에 따라, 이러한 가스의 탄화수소 열용량은 600 내지 2000 Btu/scf(약 2.2 × 10⁶내지 7.5 × 10⁶J/㎥) 범위일 것이다.

표 1은 정제장치 폐가스 공급원료에 존재하는 성분들의 농도를 나타낸다.FCCU로부터의 정제장치 폐가스 흐름의 통상적 조성을 표 1도에 나타내었다.

* - 다른 언급이 없는 한 몰 퍼센트로 나타낸 값임.

[600 내지 2000 Btu/scf는 약 2.2 × 10⁶내지 7.5 × 10⁶J/㎥]

전형적인 부분산화 공정에서, 공급가스를 부분산화(18) 및 이후의 처리공정을 통한 통과에 따른 압력 강하, 약 100 내지 150 psi(약 690 내지 1035 kPa)의 압력을 고려하여, 최종 생성물의 원하는 압력과 일치하도록 가압한다. 즉, 공급가스를 약 400 내지 2200 psig(약 2.8 내지 15.2 MPa)로 가압한다. 필요에 따라, 공급가스는, 예를 들면 가열히터 또는 열 교환기에서 예열 될 수 있다. 그리고, 공급가스는 일산화탄소 및 수소의 합성 가스 혼합물(22)을 제조하기 위해 부분적으로 산화된다. 공급가스를 부분산화 시키기 위해, 부분산화 유니트(18)를 부분산화 유니트 공급가스(10) 및 산소(6)로 충전시킨다. 미국 특허 제 3,874,592호에 기재된 것처럼, 산소(6)는 부분산화 버너(나타내지 않음)를 사용하여 공급가스(10)와 분리되어 부분산화 유니트(18)로 도입된다.

바람직한 구현예에 있어서, 부분산화 유니트(18)는, 열 재생 흐름 발생기 또는 냉각 챔버와 같은 내화성-보호 압력 용기(도시 안함) 및 보조가스 냉각수단(도시 안함)을 포함하는 비촉매 부분산화 유니트이다. 부분산화 유니트(18)는 일반적으로 약 2200 내지 2800 ℉(약 1205 내지 1540℃)의 온도 및 약 200 내지 2000psi(약 1.4 내지 13.8 MPa)의 압력에서 작동된다. 부분산화 유니트(18)에서의 반응물의 잔류시간은 일반적으로 약 2 내지 4초이다. 즉, 미리 측정된 공급가스의 양은 약 2내지 4초 동안 부분적으로 산화된다. 부분산화 유니트(18)에서, 합성가스(22)(즉, 일산화탄소와 수소)는, 바람직하게는 적어도 공급가스 몰당 합성 가스 약 2.0 내지 3.5 몰로 제조된다. 합성가스는 물과 같은 냉각 매질(나타내지 않음) 중에서 냉각된다. 합성가스를 냉각하기 위한 수단(예를 들면, 냉각 배스)은 부분산화유니트(18)에 포함되거나, 또는 유니트 외부에 배치될 수 있다.

다른 바람직한 구현예에 있어서, 최종 생성물은 수소이다. 합성가스 흐름(22)은 부분산화 유니트(18)로부터 이동 변환기(20) 안으로 향한다. 더욱 상세하게는, 부분산화 유니트(18)로부터의 고온 합성가스(22)는 상기와 같은 부분산화 유니트(18)의 압력에서 물(나타내지 않음)과 직접 접촉함으로써 급속히 냉각되고, 일산화탄소 전이 변환 반응기(20)로 직접적으로 통과한다. 미국 특허 제 3,545,926호에 기재된 바와 같이, 전이 변환 반응에 필요한 증기를 공급하기 위해 충분한 양의 물이 고온 합성 가스로 증발된다. 전이 변환기(20)에서, 흐름은 합성가스 내에 존재하는 일산화탄소와 반응하여 이산화탄소와 수소로 이루어진 전이된 가스 혼합물(24)을 제조한다. 약 1000psi(약 6.9MPa)의 압력에서, 냉각된 합성가스(22)의 평형 온도는 약 500 ℉(288℃)이다. 전이 변환기(20)가 500 내지 950 ℉(260 내지 510℃), 바람직하게는 550 내지 900 ℉(288 내지 482℃)에서 작동하기 때문에, 배출 가스(나타내지않음)에 대한 열 교환기를 사용하여 전이 변환 반응기(20)까지 주입가스를 가온 시킬 필요가 있다. 이산화탄소 전이 반응은 약간 발열반응이고 가스의 온도는 존재하는 일산화탄소의 양과 평형 상태에 따라, 전이 촉매를 통해 약 7000 내지 950 ℉(약 370 내지 510℃)의 온도로 상승된다. 전이 반응은 미국 특허 제 5,152,975호와 제 3,545,926호에 더욱 상세하게 기재되어 있다.

이러한 바람직한 구현예의 다음 단계는 전이된 가스 혼합물(24)의 정제를 포함한다. 전이된 가스 혼합물(24)은 주로 이산화탄소와 수소, 일반적으로 질소, 일산화탄소, 메탄, 에탄, 황화수소 및 흐름으로 이루어진 불순물로 구성된다. 전이된가스 혼합물(24)은 냉각되고 증기를 축합시켜 물을 제거한다(도시 안함). 필요하다면, 염소(HCl로 존재)와 암모니아는 물과 함께 축합되어 가스로부터 제거된다. 전이된 가스혼합물(24)로부터 남아 있는 불순물을 제거하기 위해, 전이긴 가스혼합물(24)은 전이 변환기(20)로부터 수소 정제 유니트(26)로 연결된다.

종래의 어떠한 정제수단도 사용가능하다. 그러나, 가장 바람직한 구현예에 있어서, 사용된 정제 유니트는 가압된 정제가스 즉, 수소(28)를 제공하기 위해 고체 흡착제 층을 사용하여 가압된 가스 흐름으로부터 불순물을 흡착함으로써 전이된 가스 혼합물로부터 불순물을 제거하는 압력 변동 흡착(PSA) 유니트(26)이다. 흡착제가 불순물의 흡착으로 포화되면, 흡착층은 흐름에서 떨어지고, 불순물은 가스 압력의 감소에 의해 흡착제에서 제거된다. 불순물이 제거된 후에, 흡착제 층은 가압가스 흐름에서 불순물을 흡착하는데 이용되도록 되돌아온다. 작동 효율은 정제될 가스의 흐름과 반대로, 밸브에 의해 배열을 조정함으로써 이동할 수 있는 다중 층을 사용함에 의해 강화된다. 상기 예는 미국 특허 제 3,986,849호에 기재되어 있다. 다른 정제 과정에서, 전이된 가스혼합물(24)은 이산화탄소와 황화수소와 같은 산성 가스를 흡수하기 위해 일반적으로 아민 용액으로 처리되고, 메탄화 과정, 또는 이산화탄소의 흔적을 제거하기 위한 구리 용액 세척 과정을 겪고, 최종적으로 분자체(molecular sieve) 건조기 과정에 따라 처리된다. 전이된 가스혼합물(24)을 효과적으로 정제하기 위한 바람직한 수단은 PSA 유니트(26)에 의한 것이지만, 본 발명의 과정 중 필요에 따라, 전이된 가스 혼합물(24)을 정제하기 위한 다른 수단이 사용될 수 있다.

제 1도에서 보는 바와 같이, 두개의 흐름이 PSA 유니트(26)로부터 배출된다. 흐름 중 하나는 N₂, CO₂, CO, CH₄, NH₃및 H₂S 등의 분리된 불순물을 함유하는 폐기 가스 흐름(8)이다. 또한, 폐기 가스 흐름(8)에 소량의 재생되지 않은 H₂가 함유된다.

PSA 유니트(26)로부터 배출되는 두번째 흐름은 고순도의 수소흐름(28)이다. 본 발명의 방법으로 제조된 수소는 적어도 약 99% 순도를 갖는다. 제조된 고순도의 수소는 종래의 수단을 사용하여 회수되고 다양한 적용에 사용될 수 있다. 적용에는 수소화처리, 수소화과정, 수소화크랙킹, 메탄올 제조, 옥소알코올 제조, 이성질체 제조 등이 있으며 이것으로 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 방법은 저 탄화수소 열용량 감속제로 재생 합성가스(30)을 사용하고, 이것은 필요 즉시 고압에서 이용할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 합성 가스는, 미립자 제거를 위해 물로 세정되고 추가 처리되거나, 또는 추가 처리안되는 부분산화 반응의 생성물로 정의된다.

재생 합성 가스(30)는 본 발명의 과정 중 몇 군데에서 제거될 수 있다. 상기와 같이, 부분산화 반응에 의해 제조된 합성 가스는 막 2200 내지 2800 ℉(1205 내지 1540℃)의 온도에서 반응기로부터 배출된다. 가스와 이에 관련된 미립자는 직접 물로 세척되거나 미립자를 제거하기 위해 물로 세척되기 전에, 열 재생 유니트에서 냉각된다. 만일, 수소가 합성가스로부터 유도되리라고 예상되는 생성물인 경우, 부분산화 유니트(18)로부터의 합성 가스는 직접 물에 냉각되고 물로 세정된다. 물로세정된 합성 가스(22)는 또한 시스템 작동 압력에 의존하는 양의 흐름을 함유하고, 부분 산화 반응기 유출물을 냉각시키기 위해 세정 또는 간접적 열교환이 사용된다. 하나의 구현예에 있어서, 물로 세정된 합성가스(22)는, 물 세정기로부터 직접적으로 또는 흐름과 축합하기 위해 냉각된 후에 물을 제거하여, 재생 합성 가스(30)로서 사용될 수 있다. 물로 세정된 합성 가스(22)는 가스 내에 존재하는 일산화탄소를 수소와 이산화탄소로 바꾸기 위해 (바람직하게는 물에 직접적으로 세정된 부분산화 반응 가스와 함께) 일산화탄소 전이 촉매(20)를 통과한다. 다른 구현예에 있어서, 전이된 가스 혼합물(24)은 흐름을 축합시키기 위해 냉각되고 물을 제거하기 전 또는 후에 재생 합성 가스(30)로서 사용될 수 있다. 냉각된 전이 가스 혼합물(24)은 또한 산성 가스 및 이산화탄소와 황화수소(존재한다면) 등의 기타 불순물을 제거하기 위해 처리될 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에 있어서, 수소 생성물을 재생 합성가스(30)로서 사용할 수 있다. 제 1도는 이러한 구현예를 설명한다.

다시, 원하는 최종 생성물에 따라, 심지어 폐기 가스(8), 예를 들면 PSA로부터의 이산화탄소와 메탄의 혼합물도 본 발명의 목적을 위한 재생 가스로서 사용할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해 상기 정의한 바와 같은 재생 합성 가스는 상기와 같은 일련의 장소로 연결될 수 있지만, 두개의 바람직한 합성 가스 원료들을 제 1도 및 제 2도에 나타내었다.

제 1도에 있어서, 바람직한 재생 합성 가스는 (예를 들면, 압력 변동 흡착 유니트에 의해) 다른 가스화 배출 성분이 제거될 때 생성된 고순도 수소 흐름(28)으로부터 얻어진 수소이다. 수소의 재생은 수소 생성물을 발생하기 위한 PSA 유니트의 용량을 반드시 감소시키지는 않는다는 것이 주목된다. PSA 유니트의 용량은 흡착되고 그리고 폐기되는 불순물의 양에 의존한다.

제 2도에 있어서, 재생 합성 가스(30)의 다른 바람직한 원료는 전이가스 혼합물 흐름(24)이다. 이러한 전이 가스 혼합물(24)은 특히 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 도입을 감속시키기 위한 친화제이다. 전이 가스 혼합물(24)은 고압(부분 산화 유니트)에서 사용가능하고 정제장치 폐가스의 압축(14)시, 필요에 따라 원료 공급가스(14)와 혼합한 다양한 조성물에 도입될 수 있다. 특히, 일반적으로 100 psig (0.7MPa)에서 사용가능한 정제장치 폐가스는 약 1000psig(약 6.9MPa)까지 압축해야한다. 이것은 일반적으로 두 단계 압축(14)으로 이루어진다. 전이된 가스혼합물(24)은 약 900psig(6.2MPa)에서 사용가능하고 정제장치 폐가스 압축(16)의 중간 단계에 첨가할 수 있다. 정제장치 폐가스 내의 무거운 성분들은 압축 후 내부 단계 냉각기(16)의 가스에서 축합될 수 있다. 내부단계 냉각기(16)로 재생 가스(30)를 주입시키면 무거운 성분들의 부분 압력이 낮아지고 그로 인해 일반적으로 무거운 성분이 축합되는 것이 방해된다. 정상적으로는, 압축 가스는 가온 상태로 유지되지만, 그러나 액체 축합을 방지하기 위해 고온으로 유지해야만 한다. 400℉(204℃)의 온도는 기체상에서 성분을 최대 C₄까지 유지하고, C₅와 C₆의 양을 제한한다. 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10) (정제장치 폐가스 흐름과 재생 합성 가스의 혼합물)은 본 발명의 목적을 위한 일산화탄소 전이 유니트(20)(나타내지 않음)로부터 고온 배출에 대해 열(직접가열)에 변하지 않는다.

본 발명은 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10)을 설계 유속 F_D와 설계 탄화수소 열용량 H_D에서 부분 산화 유니트(18)까지 유지시킨다. 설계 유속과 설계 탄화수소 열용량을 선택하는 것은 당업자의 능력범위이며, 생성물 부피 요건, 공급원료의 특성, 바람직한 산화 유니트 작동온도 및 공급원료 예비가열 등의 인자를 근거로 하지만 이것으로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 특징에 따르면, 혼합된 원료공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량의 변화에도 불구하고, 부분산화 작동은 필수적으로 일정한 산소 흐름(6) 유속과 필수적으로 일정한 생성물 흐름(28)을 통해 순 수소 생성물과 함께 일정하게 유지된다.

공급가스 유속과 탄화수소 열용량 조정의 제 1단계는 혼합된 원료공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량 H_O와 재생가스 흐름(30)의 탄화수소 열용량 H_R을 측정하는 것이다. 다음 단계는 하기식에 따라, 재생 가스흐름(30)의 유속 F_R및 혼합원료 공급가스 흐름(4)의 유속 F_O를 조정하는 것이다.

만일, H_O가 H_D보다 큰 경우,

다시 말하면, 만일 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량 H_O가 상기 설계 탄화수소 열용량 H_D를 증가시킨다면, 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 유속 F_O은 식( I )에 의해 감소되고, 재생가스 흐름(30)은 식(III)에 따라 산출되고, 재생가스 흐름(30)은 혼합된 공급가스 흐름(4)과 혼합되어 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10)을 형성한다. 생성물은 본질적으로 일정한 유속 F_O와 본질적으로 일정한 탄화수소 열용량 H_D를 갖는 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10)이다.

정상적인 불완전 산화 반응 상태에서, 오직 미량의(일반적으로 메탄퍼센트 당 약 0.03 내지 0.3몰) 탄화수소만이 합성가스 흐름(22)에 존재한다. 결과적으로, 재생 합성가스가 합성가스 흐름(22) 또는 전이된 가스 흐름(24)으로부터 배출된다면, 부분산화 반응에서는 비활성 감속제 가스가 효과적이다. 생성물 흐름(28)으로부터 배출된 수소는 또한 비활성 부분산화 감속제 가스이다. 이러한 가스들이 재생감속제 가스로 사용되면, 재생가스 흐름(30)의 탄화수소 열용량 H_R은 약 0이고 식( I )은 다음과 유사하다.

다른 한편으로는, PSA 유니트의 폐기가스 흐름(8)으로부터 배출된 재생가스는 (구체적으로는 만일 이산화탄소가 예를 들면 가압 및 냉각에 의해 또는 산성 가스 세정에 의해 제거된다면)메탄 퍼센트 당 약 5몰 이상이다. 그러므로, 폐기가스는 부분산화 반응의 탄화수소 열량값에 영향을 미친다. 이러한 경우, 재생 탄화수소 열용량은 무시할 수 없고, H_R과 관련된 식( I )이 사용되어야 한다.

더욱 상세하게는, 공급가스 흐름(10) 탄화수소 열용량과 유속의 조절은 다음 단계를 통해 달성된다:

혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량 H₀와 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R은 탄화수소 열용량 분석 수단(32)을 사용하여 측정하며, 상기 수단은 종래 기술로 알려지거나 밝혀진 어떠한 적당한 탄화수소 열용량 분석 수단일 수 있다. 만일, 합성가스 흐름(22), 전이가스 혼합물(24) 또는 수소 흐름(28)이 재생가스 흐름(30)을 제공하기 위해 배출된다면, 재생가스의 탄화수소 열용량의 분석 단계는 생략가능한데, 이는 약 0으로 알려져 있기 때문이다.

혼합된 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O와 필요에 따라, 재생가스흐름(30)의 탄화수소 열용량 H_R을 측정하는 한가지 방법은 핵자기 공명법을 이용하는 것이다(기재되지 않음) 이러한 방법은 1992년 10월 13일에 출원된 미국 특허 출원 제 7/969,323호에 기재되었다. 스펙트럼은 분자내에 얼마나 다른 종류의 프로톤이 있는가를 알려주는 분리된 시그날들을 포함하기 때문에, NMR 분광법으로부터 화학 조성물의 정보를 얻을 수 있다. 각 시그날의 위치는 분자 또는 시료내의 각 프로톤의 전자적인 환경을 나타내고 강도는 각 프로톤 타입의 수에 비례한다. 혼합물과 상대 농도의 각 성분으로 이루어진 탄화수소 분자는 NMR 스펙트럼으로 측정될 수 있다. HMR 현상은 시료의 물리적 상태에 의존하지 않고 그로 인해, H₂, H₂O, NH₃및 H₂S를 포함하는 종류를 함유하는 어떠한 수소 물질도 프로톤 NMR에 의해 알 수 있다. 예를 들면, N₂, CO 및 CO₂의 성분을 함유하는 비-수소 물질은 프로톤 NMR에 의해 알아낼 수 없고, 즉 가스 시료내의 탄화수소의 절대 농도는 온도와 압력이 동일한 조건하에서 관찰되는 공지의 조성물을 사용하여 검정을 통해 측정될 수 있다. 흐르는 가압 가스의 분석은 가스가 부분산화 반응기(18)에 이르기 전 필요한 과정 변화에 효과적인 때에, 방해되지 않는 방법과 계산된 부피 당 탄화수소 열용량으로 얻어질 수 있다.

다음 단계는 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)과 재생가스 흐름(30)의 탄화수소 열용량을 나타내는 시그날을 발생시키고 제 1 전송 수단(34)(적당한 전송 수단, 예를 들면 전선 장치로 이루어짐)에 의해 시그널들을 평가수단(36)으로 전송하는 것이다.

평가수단(36)은 예를 들면 컴퓨터 또는 프로세스 로직 콘트롤러등의 어떠한 적당한 평가수단도 가능하다. 평가수단(36)은 측정된 혼합원료 공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량 H_O를 설계 탄화수소 열용량 H_D와 비교한다. 다음에, 평가수단(36)은 상기 식(I) 내지 (III)에 따라 재생가스 흐름(30)의 유속 F_R, 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 유속 F_O을 계산하고, 이것이 하기와 같이 효과적이면, 설계유속 F_D와 대략적으로 동일한 유속 및, 설계 탄화수소 열용량 H_D와 대략적으로 동일한 탄화수소 열용량을 갖는 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10)을 제공할 것이다.

재생가스 흐름(30)이 각각 약 0의 탄화수소 열용량을 갖는 것으로 알려진 합성가스 흐름(22), 전이가스 흐름(24) 또는 수소 흐름(28)으로부터 배출된 합성 가스로 구성되면, 이러한 값은 평가수단(36) 내에서 그것을 측정하거나 또는 H_R에 관련된 시그날의 발생시켜 전송할 필요 없이 직접 프로그래밍 된다. 이러한 경우에, 상기 식(Ⅰ) 대신에 식(IV)를 사용하는 것이 바람직하다.

뿐만 아니라, 설계 유속 F_D와 설계 탄화수소 열용량 H_D는 바람직하게는 평가수단(36)에서 직접 프로그래밍 된다.

다음 단계에서, 재생가스 흐름(30)의 유속 F_R과 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 유속 F_O에 대해 산출된 유속은 이러한 흐름에 부과된다. 바람직하기는, 이것은 다음 단계에 의해 달성된다. 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)과 재생가스 흐름(30)의 실제 유속은 유속 감응수단(38)으로 측정되고 적당한 유속 감응 수단으로는, 예를 들면 터보미터 또는 오리피스 미터가 사용될 수 있다. 이러한 측정 유속을 나타내는 시그날이 발생되고 제 2 전송 수단(40)(예를들면, 전선 장치)에 의해 평가수단(36)으로 전송된다. 이러한 흐름의 실제 유속을 증가 또는 감소, 필요에 따라 산출된 유속을 동일하게 유지하기 위해, 분석수단(36)은 측정된 유속과 산출된 유속을 대조하고, 재생 가스흐름(30)과 혼합된 원료 공급가스 흐름(4) 내에 위치한 밸브(42)에 정보를 나타내는 시그날을 발생시킨다. 이러한 시그날은 제 3 전송장치(44)에 의해 밸브(42)로 전송된다.

이것은 연속 방법이다. 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량이 변하는 경우, 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)과 재생가스흐름(30)의 유속은 설계 유속과 동일한 거의 일정한 유속과 최적의 설계탄화수소 열용량을 갖는 부분 산화 유니트 공급가스 흐름(10)을 제공하도록 조정된다. 당업자들은 허용오차를 가질 수 있고, 따라서 부분산화 유니트가 바람직한 온도 범위 이외에서 작동하도록 하기에는 불충분한 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량의 소량의 변화는 조절 시스템이 반응하도록 유도하지 않는다는 것을 이해할 것이다.

다른 구현예에 있어서, 제 2도에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 또한 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10)의 탄화수소 열용량은 하기 설계 탄화수소 열용량 H_D이하로 감소되지 않을 것임이 확실하다. 즉, 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량 H_O가 설계 탄화수소 열용량 H_D보다 증가할 때, 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10)의 탄화수소 열용량을 감소시키는 이미 상기한 단계 뿐만 아니라, 단계들은 또한 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량 H_O가 설계 탄화수소 열용량 H_D이하로 감소하면, 부분 산화 유니트의 공급가스 흐름(10)의 탄화수소 열용량을 증가시킨다.

일반적으로, 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 탄화수소 열용량이 설계 탄화수소 열용량 H_D이하로 감소하면, 재생 합성 가스는 첨가되지 않는다. 대신에, 보충가스 흐름(46), 예를 들면, 액화석유가스 등의 높은 탄화수소 열용량 가스가 혼합된 원료 공급가스 흐름(4) 내로 주입되어 그것의 탄화수소 열용량을 설계 탄화수소 열용량 H_D로 증가시킨다.

특히, 이러한 다른 구현예는 제 1도에서 설명된 구현예를 이루는 모든 단계들을 포함하고, 추가로 다음 단계들을 포함한다:

보충가스 흐름(46)의 탄화수소 열용량 H_S는 통상적으로 알려져 있거나 또는 탄화수소 열용량 분석 수단(상기한 것과 동일)에 의해 측정된다. H_S가 알려져 있다면, 평가수단(36)에서 프로그래밍하는 것은 간단하다. 선택적으로는, H_S는 열용량 분석 수단(32)과 그것에 반응하여 발생되는 시그날에 의해 측정될 수 있다. 시그날은 전송 수단(34)(상기한 것과 동일)에 의해 평가수단(36)(상기한 것과 동일)으로 전송된다. 평가수단(36)은 혼합된 원료 공급가스 흐름(34)의 탄화수소 열용량 H_O와 설계 탄화수소 열용량 H_D를 비교하고, 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)의 유속 F_O, 재생가스 흐름(30)의 유속 F_R및 보충가스 흐름(46)의 유속 F_S를 다음 식에 따라 산출한다.

상기 식에서, F_D는 부분 산화 유니트 공급가스 흐름(10)의 유속을 나타낸다.

다음 추가 단계는 보충가스 흐름(46)의 유속을 산출된 유속 F_S와 동일하게한다. 바람직하게는, 이것은 다음 단계들로 달성된다. 보충가스 흐름(46)의 유속은 유속 감응 수단(38)을 사용하여 측정된다(상기한 것과 동일). 보충가스 흐름(46)의 유속을 나타내는 시그날이 바람직하게는 유속 감응 수단(38)에 의해 발생되고, 전송 수단(40)(상기한 것과 동일)에 의해 평가수단(36)로 전송된다. 평가수단(36)는 보충 가스 흐름(46)의 측정된 유속과 계산된 유속을 비교하고, 계산된 유속 F_S와 유속을 동일하게 하기 위해 유속이 감소 또는 증가되도록 보충가스 흐름(46) 내에 배열된 밸브(42)에 대한 정보를 나타내는 시그날을 발생한다. 그 다음, 시그날은 전송 수단(44)(상기한 것과 동일)에 의해 밸브(42)로 전송되고, 보충가스 흐름(46)의 실제적인 유속은 계산된 값으로 조정된다. 물론, 이것은 혼합된 원료 공급가스 흐름(4)과 재생가스 흐름(30)과 관련하여 동일한 작용이 일어나는 제 1 구현예에 기재한 단계에 추가하여 실시된다.

첫번째 다른 구현예는 공급가스 흐름 탄화수소 열용량의 높고 낮은 변동에도 불구하고 상대적으로 일정한 탄화수소 열용량과 유속을 유지하는 부분산화 유니트 공급가스 흐름(10)을 나타낸다.

두번째 다른 구현예에 있어서, 재생가스 흐름(30)은 수소 생성물 흐름(28)으로부터 배출되고 압축하기 전에 혼합된 원료 공급가스 흐름에 첨가된다. 그리고 이러한 흐름은 압축되기 전에 귀금속 촉매(도시안함)를 통과한다. 정제장치 폐가스가 압축될 때, 정제장치 폐가스 중의 불안정한 종들은 가스의 압축 중에 검을 형성할 수 있다. 아세틸렌과 디올레핀등의 불안정한 탄화수소는 귀금속 촉매 상에서의 수소화에 의해 더욱 안정한 물질로 전환될 수 있다. 그러므로, 고온에서 이용가능한 재생수소를 정제장치 폐가스에 첨가한 후, 수소와 정제장치 폐가스의 혼합물을 귀금속 촉매 위로 통과시키는 것은 가스 압축기/열 교환기에 침전물이 형성되는 것을 예방할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

실시예 1에서는 정제장치 폐가스의 혼합물로부터 공급된 부분 산화 유니트의 통상적인 유속과 탄화수소 열용량을 설명하였다.

설계값과 측정값은 다음과 같다.

실시예 2

실시예 2에서는 실시예 1에서 사용된 혼합물로부터 얻은 정제장치 폐가스의 다른 혼합물로 공급되고 보충의 높은 탄화수소 열용량 공급가스를 필요로 하는 부분 산화 유니트의 일반적인 유속과 탄화수소 열용량을 설명하였다.

값은 다음과 같다.

제 1도는 본 발명의 바람직한 구현예를 실시하는 단계들의 개략도이고,

제 2도는 본 발명의 다른 구현예의 개략도이다.

Claims (16)

1. 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량을 연속적으로 및 즉시 조절하는 방법으로, 상기 방법은

   a) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O를 측정하는 단계;

   b) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O을 나타내는 시그날을 수립하는 단계;

   c) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O를 부분산화 유니트 공급가스 설계 탄화수소 열용량 H_D와 비교하고, 하기 식에 따라 원료 공급가스 흐름의 유속 F_O및 재생가스 흐름의 유속 F_R을 측정하는 평가수단으로 시그날을 전송하는 단계;

   i . 원료 공급가스 흐름의 유속 F_O:

   (상기 식에서, F_D는 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 설계 유속을 나타낸다)

   d) 단계 c)에서 산출된 F_O값에 따라 원료 공급가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

   e) 단계 c)에서 산출된 F_R값에 따라 재생가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

   f) 만약 얼마라도 있다면, 원료 공급가스 흐름과 재생가스 흐름을 합하여 부분산화 유니트 공급가스 흐름을 형성하는 단계; 및

   g) 상기 부분산화 유니트 공급가스를 부분적으로 산화하여 일산화탄소와 수소로 이루어진 합성가스 혼합물을 제조하는 단계들로 이루어진 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 a), b) 및 c)가 다음과 같이 변형되는 것인 방법:

   a) 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R을 결정하는 단계를 추가로 포함하고,

   b) 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량을 나타내는 시그날을 수립하는 단계를 추가로 포함하고, 그리고

   c) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O을 나타내는 시그날과 재생 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R을 나타내는 시그날 모두를, 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O를 부분산화 유니트 공급가스 설계 탄화수소 열용량 H_D과 비교하고, 하기식에 따라 원료 공급가스 흐름의 유속 F_O및 재생가스 흐름의 유속 F_R을 결정하는, 평가 수단으로 전송하는 단계로 이루어진다:

   i . 원료 공급가스 흐름의 유속 F_O:

   (상기 식에서, F_D는 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 설계 유속을 나타낸다).
3. 불확실한 조성물의 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량을 연속적이고 즉각적으로 조절하는 방법으로, 상기 방법은,

   a) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O, 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R및 보충가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_S를 결정하는 단계;

   b) 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O, 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R및 보충가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_S을 나타내는 시그날을 수립하는 단계;

   c) 상기 시그날을, 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O를 부분산화 유니트 공급가스 설계 탄화수소 열용량 H_D와 비교하고 하기식에 따라 원료가스 흐름의 유속 F_O, 재생가스 흐름의 유속 F_R및 보충가스 흐름의 유속 F_S를 측정하는 평가 수단으로 전송하는 단계:

   (상기 식에서, F_D는 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 설계 유속을 나타낸다);

   d) 단계 c)에서 산출된 F_R값에 따라 재생가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

   e) 단계 c)에서 산출된 F_S값에 따라 보충가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

   f) 단계 c)에서 산출된 F_O값에 따라 원료 공급가스 흐름의 유속을 조정하는 단계;

   g) 원료 공급가스 흐름과, 존재한다면, 재생가스 흐름, 존재한다면, 보충가스 흐름을 합하여 부분산화 유니트 공급가스 흐름을 형성하는 단계; 및

   h) 부분산화 유니트 공급가스를 부분적으로 산화하여 일산화탄소와 수소로 이루어진 합성가스 혼합물을 제조하는 단계로 이루어지는 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   (A) 일산화탄소를 주로 이산화탄소와 수소를 함유하는 전이된 가스 혼합물로 전환시키기 위해 상기 합성가스 혼합물을 수증기 전이 촉매상의 흐름과 반응시키는 단계; 및

   (B) 전이된 가스 혼합물을 정제하여 고순도 수소와 불순물의 폐기 가스 혼합물을 제조하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 원료 공급가스 흐름이 정제장치 폐가스인 방법.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 원료 공급가스 흐름이 제 1 원료로부터 유래되는 제 1 정제장치 폐가스 공급물과 1 이상의 다른 원료로부터 유래되는 1 이상의 다른 정제장치 폐가스 공급물로 이루어지고, 상기 공급물들은 공급가스 흐름을 제공하기 위해 혼합되는 것인 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 정제장치 폐가스들이 서지탱크에서 혼합되는 것인 방법.
8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 재생가스 흐름이 물로 세정된, 부분산화 유니트로부터의 배출합성가스로 이루어지는 것인 방법.
9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 재생 가스 흐름이 수증기 전이 촉매상의 증기와 반응된 이후의 합성 가스로 이루어지는 것인 방법.
10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 재생가스 흐름이 정제 단계에서 생성된 수소로 이루어지는 것인 방법.
11. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 재생가스 흐름이 정제 단계에서 생성된 폐기가스로 이루어지는 것인 방법.
12. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 재생가스 흐름이 정제 단계에서 생성된 수소로 이루어지고, 상기 혼합된 재생가스 흐름과 원료 공급가스 흐름은 귀금속 촉매를 통과하는 것인 방법.
13. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 재생가스 흐름과 상기 원료 공급가스 흐름의 유속이 각각의 흐름 내에 장치된 밸브에 의해 조정되는 것인 방법.
14. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O가 측정되고, 연속적으로 부분산화 유니트 공급가스 설계 탄화수소 열용량 H_D와 비교되고, 그리고 상기 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O가 상기 설계부분산화 유니트 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_D보다 더 클 때마다, 원료 공급가스 흐름의 유속 F_O, 재생 가스 흐름의 유속 F_R및 보충 가스 흐름(만일, 보충 가스 흐름이 존재하면)의 유속 F_S가 즉시 조정되는 것인 방법.
15. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 원료 공급가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_O, 재생가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_R및 보충가스 흐름(만일, 보충 가스 흐름이 존재하면)의 탄화수소 열용량 H_S가 NMR 분광법으로 측정되는 것인 방법.
16. 제 3항에 있어서,

    a) 보충가스 흐름의 탄화수소 열용량 H_S를 결정하는 단계;

    b) 평가 수단에서 H_S값을 프로그래밍 단계;

    c) 하기 식에 따라, 상기 원료가스 흐름의 유속 F_O, 재생가스 흐름의 유속 F_R및 보충가스 흐름의 유속 F_S를 측정하는 단계;

    (상기 식에서, F_D는 부분산화 유니트 공급가스 흐름의 설계 유속을 나타낸다)

    d) 산출된 F_S값에 따라 보충가스 흐름의 유속을 조정하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.