KR100765150B1 - 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법 - Google Patents

알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100765150B1
KR100765150B1 KR1020010070550A KR20010070550A KR100765150B1 KR 100765150 B1 KR100765150 B1 KR 100765150B1 KR 1020010070550 A KR1020010070550 A KR 1020010070550A KR 20010070550 A KR20010070550 A KR 20010070550A KR 100765150 B1 KR100765150 B1 KR 100765150B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
argon
column
crude
liquid
gas
Prior art date
Application number
KR1020010070550A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030039585A (ko
Inventor
이효충
이완재
조용주
임성규
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020010070550A priority Critical patent/KR100765150B1/ko
Publication of KR20030039585A publication Critical patent/KR20030039585A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100765150B1 publication Critical patent/KR100765150B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04678—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04393—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04472—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages
    • F25J3/04478—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for controlling purposes, e.g. start-up or back-up procedures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04721—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column
    • F25J3/04733—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column using a hybrid system, e.g. using adsorption, permeation or catalytic reaction
    • F25J3/04739—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column using a hybrid system, e.g. using adsorption, permeation or catalytic reaction in combination with an auxiliary pure argon column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04793—Rectification, e.g. columns; Reboiler-condenser
    • F25J3/048—Argon recovery
    • F25J3/04806—High purity argon purification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04818—Start-up of the process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/82—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a reactor with combustion or catalytic reaction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • F25J2240/04—Multiple expansion turbines in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/58—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being argon or crude argon

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

본 발명은 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법에 관한 것으로서, 알곤 유닛을 이루는 조알곤 칼럼의 하탑에서 나오는 조알곤 가스(-184℃)와 공기분리장치의 상탑에서 나오는 액체질소(-197℃)를 열교환기에서 서로 열교환시켜 액체상태의 조알곤을 만들어 순알곤 칼럼의 보일러를 예냉시키는 과정과; 생산되는 액체 알곤의 적정순도(알곤을 제외한 다른가스가 10ppm이하로 될 때의 순도)가 얻어질 때까지 순알곤 칼럼의 하탑에서 버려지는 액체상태의 거의 정제된 조알곤을 액체조알곤 회수탱크에 저장한 후 조알곤 칼럼의 하탑으로 기화시켜 공급하여 조알곤 칼럼의 하탑에서 나가는 가스에 포함된 산소의 적정농도(2.8%)를 6시간 이내에 얻어 알곤 컴프레샤를 조기에 가동시키는 과정과; 상기 액체조알곤 회수탱크에 저장된 액체 조알곤을 순알곤 칼럼의 보일러로 역송시켜서 하탑을 예냉시키는 과정을 포함한다.
본 발명에 의하면, 기존 보일러의 예비 냉각운전에 필요한 시간을 단축시킬 수 있으며, 조알곤에 포함된 산소순도측정기에 검지되는 산소 순도를 2.8% 이하로 만드는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다.
알곤 유닛, 공기분리장치, 조알곤 칼럼, 순알곤 칼럼

Description

알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법{A method for reducing a preliminary freezing driving time of argon unit}
도 1은 종래의 공기분리 장치를 나타내는 전체 구성도이다.
도 2는 종래의 알곤 유닛장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은 종래의 알곤 유닛장치를 나타내는 구성도이다.
도 4는 종래의 알곤 유닛장치를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명을 구현하기 위한 알곤 유닛 구성도이다.
도 6은 본 발명을 구현하기 위한 알곤 유닛 구성도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명에 의한 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8a는 조알곤 회수탱크에 저장된 액체 조알곤을 사용한 하탑 내부의 시간에 따른 순도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 액화시킨 조알곤을 사용한 하탑의 예냉시간에 따른 온도변화를 나타내는 그래프이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
200: 조알곤 칼럼 300: 열교환기
400: 알곤 컴프레샤 500: 반응기
600: 순알곤 칼럼 700: 액체 조알곤 회수탱크
800: 열교환기 200A: 하탑
200B: 상탑 600B: 하탑
600C: 상탑 201-A: 산소순도 측정기
201-1V: 조알곤 방산밸브 500-1V: 수소공급밸브
600-1V: 질소퍼지밸브 600-2V: 순알곤 생산밸브
600-3V: 액체 조알곤 드레인밸브 600-4V: 순알곤 칼럼 송입밸브
600-5V: 조알곤 드레인 밸브 600-6V: 액체 질소 송입밸브
600-7V: 질소 가스 리턴밸브 601-T: 순알곤 칼럼 내부온도 측정기
700-1V: 회수탱크 압력조절밸브 700-2V: 액체조알곤 회수 밸브
700-3V: 액체 조알곤 역송밸브 700-4V: 액체 조알곤 기화밸브
700-5V: 액체 조알곤 압송밸브 701-E: 기화기
800-1V: 조알곤 가스 송입밸브 800-2V: 액체 질소 송입밸브
본 발명은 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법에 관한 것으로서, 특히 대기중의 공기를 흡입, 압축시켜서 비점차에 의해 조알곤 가스를 분류하고, 조알곤 가스 내에 포함된 산소를 제거하여 순수한 액체 상태의 알곤 가스를 생산하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있도록 한 것이다.
종래의 공기분리장치는 도 1에 도시된 바와같다.
먼저, 공기압축기(10)가 대기중에 있는 공기를 흡입한 후 압축시켜 수세탑(20)으로 보내어 압축공기에서 발생되는 열을 식히는 동시에 압축공기에 혼입되어 있는 수용성 미세분진을 제거하는 과정을 거친다.
이후 흡착기(30)에서 압축공기에 포함된 수분 및 이산화탄소(C02)를 제거한 후 일부는 팽창터빈을 통해서 온도를 낮추어서 공기분리장치(100)의 상탑으로 공급하고, 일부는 열교환기(50)을 거치면서 상탑에서 나오는 불순질소와 열교환하여 온도를 낮춘후 액체상태의 공기로 하탑(100A)에 공급된다.
공기분리장치(100)는 거대한 하나의 열교환기로서 상탑(100C)에서는 산소가스가 기화되는 질소가스에 의해서 액체산소로 만들어지고, 질소가스는 제 1생산밸브(100-1V)를 통해서 질소압축기로 보내지며, 제 2생산밸브(100-2V)를 통해서는 순도 높은 산소가 산소압축기로 보내진다.
하탑(100A)에 공급된 액체공기는 주 증발기(100B)에 만들어진 액체산소(-183℃)와 열교환하여 액체상태의 질소(-197℃)를 공기분리장치(100)의 상탑(100C)과 순알곤 칼럼(Pure argon column)(600)의 상탑(600C)으로 올려보낸다.
이때, 일부 액체상태의 공기를 조알곤 칼럼(Crude argon column)(200)의 상탑(200B)으로 보내는데, 상기 상탑(100C)에서는 산소가 많이 포함된 조알곤 가스를 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)으로 공급한다.
이후 조알곤 가스는 상기 상탑(200B)과 서로 열교환하여 산소성분을 줄여서 열교환기(300)를 거쳐 알곤 콤프레샤(400)에 의하여 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A)를 거쳐 하탑(600B)으로 보내지는데 이때, 순알곤 칼럼(600)의 상탑(600C)으로 공급되는 액체상태의 질소와 열교환시켜서 액체 상태의 순수한 알곤가스를 순알곤 생산밸브(600A-2V)를 통해서 생산한다.
그러나, 상기와 같이 액체상태의 순수 알곤가스를 생산하는 방법에는 두가지 문제점이 있다.
이하, 도 2 및 도 3에서 설명한다.
상기 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)에서 열교환기(300)로 보내지는 조알곤 가스에는 포함된 산소성분이 2.5%를 넘어서는 안된다. 그 이유는 산소가 수소와 반응하여 물이 될 때 반응기(500)에서 과다하게 열이 발생되어 폭팔의 위험이 있으며 조알곤 가스에 포함된 산소의 두배에 달하는 수소가스가 필요하기 때문이다.
이와같은 이유 때문에, 조알곤 방산밸브(200-1V)를 통해서 대기중으로 조알곤 가스를 드레인시키면서 산소 순도 측정기(201-A)에 측정되는 산소의 순도가 2.8% 이하가 되기를 기다려야 하는데 산소 순도가 2.8% 이하가 되려면 공기분리장치(100)가 정상적으로 가동된 상태에서도 10시간 정도의 시간이 더 필요하다.
또 하나의 문제점을 도 3에서 설명한다.
상기의 알곤 컴프레샤(400)를 가동하기 위한 조건인 조알곤 가스에 포함된 산소순도 2.8%가 만족 되어도 실제 사용가능한 액체상태의 고순도 순수 알곤가스를 생산하는데는 5시간 정도가 더 소요된다.
그것은 순알곤 칼럼(600)의 하탑(600B)과 내부에 설치된 보일러(600A)가 냉각되어 있지 않기 때문에 순알곤 칼럼 내부온도 측정기(601-T)의 측정온도가 -187℃ 정도의 낮은 온도가 될 때까지 보일러(600A)와 하탑(600B)에 계속해서 -184℃ 정도의 알곤을 액체 조알곤 드레인 밸브(600-3V)를 통해서 대기중으로 드레인시킨다.
또한, 고순도의 액체 알곤 가스를 얻기 위하여 조알곤 가스에 포함된 산소성분이 수소가스와 반응하여 물이 되는 반응온도가 300℃ 이상이 된 후 약 2시간 동안 생성된 액체 알곤 가스를 대기중으로 드레인시켜 버린다.
상기 조알곤 가스에 포함된 산소순도 2.8%를 얻는데 10시간과 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A)와 하탑(600B)의 예냉 및 반응온도 300℃ 이상 얻은 후 대기로 초기 액체 알곤 가스를 드레인시키는데 소요되는 5시간을 포함하면 공기분리장치(100)가 정상적으로 가동된 상태에서 사용가능한 상태의 액체 알곤 가스를 생산하는데 무려 15시간이 더 걸리는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 대한민국 특허 출원번호 2000-5591호에서는 도 4의 순 알곤 칼럼의 가스예냉 시스템장치에 나타난 바와같이, 조알곤 방산밸브(200-1V)를 통해서 대기로 드레인되는 -184℃ 정도의 조알곤 가스를 초저온 자동밸브(HV-100)를 통하여 알곤 컴프레샤(400)를 통하지 않고 바로 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A)에 공급시켜 보일러(600A)의 온도를 미리 낮추고자 하였다.
그러나, 조알곤 칼럼(200A)에서 보일러(600A) 및 하탑(600B)으로 -184℃의 조알곤 가스를 공급시켜 냉각할 경우 오히려 하탑(600B)의 압력이 높아지기 때문에 공급하는 조알곤 가스가 제대로 흐름을 유지할 수 없게 되어 바라는 냉각효과를 얻기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대기중의 공기를 흡입, 압축시켜서 비점차에 의해 조알곤 가스를 분류하고, 조알곤 가스 내에 포함된 산소를 제거하여 순수한 액체 상태의 알곤 가스를 생산하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있도록 한 윔알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성으로서, 대기중의 공기를 흡입, 압축시켜서 비점차에 의해 조알곤 가스를 분류하고, 조알곤 가스 내에 포함된 산소를 수소와 반응시켜 제거함으로써 순수한 액체 상태의 알곤 가스를 생산하는 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법에 있어서, 상기 알곤 유닛을 이루는 조알곤 칼럼의 하탑에서 나오는 조알곤 가스(-184℃)와 공기분리장치의 상탑에서 나오는 액체질소(-197℃)를 열교환기에서 서로 열교환시켜 액체상태의 조알곤을 만들어 순알곤 칼럼의 보일러를 예냉시키는 과정과; 생산되는 액체 알곤의 적정순도(알곤을 제외한 다른가스가 10ppm이하로 될 때의 순도)가 얻어질 때까지 순알곤 칼럼의 하탑에서 버려지는 액체상태의 거의 정제된 조알곤을 액체조알곤 회수 탱크에 저장한 후 조알곤 칼럼의 하탑으로 기화시켜 공급하여 조알곤 칼럼의 하탑에서 나가는 가스에 포함된 산소의 적정농도(2.8%)를 6시간 이내에 얻어 알곤 컴프레샤를 조기에 가동시키는 과정과; 상기 액체조알곤 회수탱크에 저장된 액체 조알곤을 순알곤 칼럼의 보일러로 역송시켜서 하탑을 예냉시키는 과정을 포함하는 발명이 제시된다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와같이, 본 발명을 구현하기 위해 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)에서 나오는 조알곤 가스를 열교환기(300)로 보내는 파이프 라인에서 분기시킨 파이프 라인에 열교환기(800)와 조알곤 송입밸브(800-1V) 및 액체질소 송입밸브(800-2V)가 설치된다.
또한, 액알곤 생산밸브(600-2V)가 설치된 파이프 라인에서 분기시킨 파이프 라인에 액체 조알곤 회수밸브(700-5V), 액체 조알곤 기화밸브(700-4V), 기화기(701-E), 액체 조알곤 압송밸브(700-5V)가 연결 설치되고 상기의 모든 밸브의 개도를 정해진 값에 의하여 자동으로 컨트롤하는 프로그램 로직 컨트롤러(PLC:Program Logic Controller 이하 "PLC")(도면에 미도시)를 포함한다.
단, 액체 조알곤 회수 탱크(700)의 위치는 순알곤 칼럼(600)의 하탑(600A)보다는 높고 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)과 비슷한 레벨에 설치되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 시스템에 의해 구현되는 본 발명의 구성을 도 5, 도 6 및 도 7 에서 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 발명은 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)에서 나오는 조알곤 가스(-184℃)와 공기분리장치(100)의 상탑(100C)에서 나오는 액체질소(-197℃)를 열교환기(800)에서 서로 열교환시켜 액체상태의 조알곤을 만들어 보일러(600A)를 예냉시키는 과정과,
생산되는 액체알곤에 적정순도(액체 알곤을 제외한 다른가스가 10ppm이하로 되는 순도)가 얻어질 때까지 순알곤 칼럼(600)의 하탑(600B)에서 버려지는 액체상태의 거의 정제된 조알곤을 액체조알곤 회수탱크(700)에 저장하여 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)으로 기화시켜 공급함으로써 하탑(200A)에서 나가는 가스(Gas)에 포함된 산소의 적정농도(2.8%)를 6시간 이내에 얻어 알곤 컴프레샤(400)를 조기에 가동시킬 수 있는 과정과,
상기의 액체조알곤 회수탱크(700)에 저장된 액체 조알곤을 보일러(600A)로 역송시켜서 하탑(600B)을 냉각시키는 과정으로 이루어져 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 5를 중심으로 설명하면, 먼저 조알곤 방산밸브(200-1V)와 알곤 압축기 입구 밸브(400-1V)를 닫으면 대기로 드레인되어 버려지던 -184℃의 조알곤 가스(Crude argon gas)가 열린 조알곤 가스 송입밸브(800-1V)를 통하여 열교환기(800)로 유입된다.
이때, 순알곤 칼럼(600)의 액체질소 송입밸브(600-6V)와 질소가스 리턴 밸브(600-7V)를 닫아서 순알곤 칼럼(600)의 상탑(600C)으로 들어가던 -197℃ 액체 상태의 질소가스를 열교환기(800)로 유입시키면 상기 열교환기(800)에서 조알곤가스와 액체 질소가 열교환되어 액체 질소가스는 기체 질소가스로 기화되고 기체 조알곤 가스는 액체 상태의 조알곤 가스로 변한다.
상기의 액화된 조알곤 가스는 액체 상태로 순알곤 칼럼(600)의 하탑(600B) 내부에 있는 보일러(600A)를 거쳐 상기 보일러(600A)를 냉각시키고 가스상태로 기화된 것이 조알곤 드레인 밸브(600-5V)를 통하여 대기로 드레인된다.
상기의 보일러 냉각방법은 액체상태로 만든 조알곤 가스를 이용하면서 순알곤 칼럼(600)의 하탑(600B)보다 레벨이 높은 곳에 위치한 열교환기(800)로부터 공급되므로 보일러(600A)측의 내부 압력 상승에 영향을 덜 받으면서 무리없이 보일러(600A)를 냉각시킬 수 있다.
이하, 도 6에서 설명한다.
기존의 운전방법은 초기 알곤 컴프레샤(400)을 가동하여 순알곤 칼럼(600)의 하탑(600B)에서 만들어지는 거의 정제된 액체상태의 알곤 가스를 2시간 정도 액체 조알곤 드레인 밸브(600-3V)를 통해서 대기로 드레인시켜 왔었다.
그러나, 본 발명에서는 액체 조알곤 회수 밸브(700-2V)를 열고 액체 조알곤 드레인 밸브(600-3V)를 닫아서 드레인시키던 거의 정제된 액체 상태의 알곤 가스를 액체 조알곤 회수탱크(700)에 저장시킨다.
이때, 회수탱크 압력조절 밸브(700-1V)가 프로그램된 PLC의 제어에 의하여 자동으로 열리거나 닫히면서 액체 조알곤 회수탱크(700)의 내부 압력을 조절하게 된다.
상기와 같은 방법으로 액체 조알곤 회수탱크(700)에 미리 저장시켜 두었던 거의 정제된 액체상태의 조알곤 가스를, 냉각 운전할 때 액체 조알곤 압송 밸브(700-5V)를 통하여 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)에 공급하면 상기 하탑(200A)에 알곤 성분이 높아지게 되므로 도 8a에 나타난 바와 같이, 종래에 비해 조알곤 칼럼(600)에 나타나는 산소의 순도를 알곤 컴프레샤(400)의 기동 조건인 2.8% 이하로 빠른 시간내에 얻을 수 있다.
한편, 상기 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A) 및 하탑(600B)의 예냉에도 액체 조알곤 회수탱크(700)에 저장시켜 두었던 거의 정제된 액체상태의 조알곤 가스를 이용할 수 있는데 액체 조알곤 회수 밸브(700-2V)가 닫힌 상태에서 액체 조알곤 역송밸브(700-3V)를 열어서 액체 조알곤 회수탱크(700)에 저장된 거의 정제된 액체 상태의 조알곤 가스가 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A)나 하탑(600B)을 냉각시킬 수 있다.
따라서, 도 8b에 나타난 바와같이 종래에 비해 3시간이 단축된 시간인 2시간내에 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A)나 하탑(600B)의 온도를 -187℃ 이하로 만들 수 있다.
또한, 상기의 액체 조알곤 회수 탱크(700)에 저장시킨 거의 정제된 액체상태의 조알곤 가스를 액체 조알곤 역송밸브(700-3V)나 액체 조알곤 압송밸브(700-5V)를 통하여 원할하게 공급하는 것은 액체 조알곤 기화밸브(700-4V)를 통하여 기화기(701-E)로 들어간 거의 정제된 액체 상태의 조알곤 가스를 기화시켜 가스 상태로 변한 것을 다시 액체 조알곤 회수탱크(700)에 넣어서 액체 조알곤 회수탱크(700)의 내압을 높이는 방법으로 이루어진다.
간단히 정리하면 디음과 같다.
도 7의 흐름도에 나타난 바와같이, 운전자가 기존 운전모드를 유지하다가(S100) 예냉 운전모드를 선택하면(S101), 설치된 각종 밸브의 현재 상태를 프로그램 로직 컨트롤러(PLC)가 파악하여 조건을 확인한 후(S102∼S111), 조건이 맞으면 자동으로 S112에서 S120 과정을 진행되다가 순알곤 칼럼(600) 내부 온도 측정기(601-T)에 검지되는 온도가 -187℃ 이하가 되고 조알곤 칼럼(200)에 포함된 산소순도 측정기(201-A)에 검지되는 산도 순도가 2.8% 이하가 되었다고 각각 판단되면(S121,S122) 예냉 운전모드를 정지하고(S123) 자동으로 초기 운전모드 상태로 돌아간다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)으로부터 조알곤 방산 밸브(200-1V)를 통하여 조알곤에 포함된 산소 순도가 2.8% 이하가 되기까지 10시간 정도 버려지던 -184℃의 조알곤 가스를 열교환기(800)에서 액화시켜 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A)를 예비냉각시키는데 이용함으로써 기존 보일러(600A)의 예비 냉각운전에 필요한 5시간을 2시간으로 단축시킬 수 있는 효과가 있으며, 미리 액체 조알곤 회수탱크(700)에 저장시킨 거의 정제된 액체상태의 알곤 가스를 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)에 공급하여 알곤 가스의 비율을 높이고 산소비율을 줄여줌으로써 알곤 컴프레샤(400)의 기동 조건인 조알곤에 포함된 산소순도측정기(201-1A)에 검지되는 산소 순도를 2.8% 이하로 만드는데 걸리는 10시간을 6시간으로 단축시킬 수 있다.
또한, 액체 조알곤 회수 탱크(700)에 저장시킨 거의 정제된 액체상태의 알곤 가스를 이용하여 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A) 및 하탑(600B)도 예비냉각시킬 수 있는 장점이 있다.
표1)
예비냉각 운전시작 예비냉각 운전종료
조알곤 순도 (201-A) 5% O2 2.8% O2
조알곤 칼럼 하부 압력(200A) 400g/cm2 200g/cm2
순알곤 칼럼 내부온도(601-1) -90℃ -188℃
조알곤 가스 방산밸브 (200-1V) 클로오즈 오픈
순알곤 드레인 밸브 (600-3V) 클로오즈 오픈

Claims (3)

  1. 대기중의 공기를 흡입, 압축시켜서 비점차에 의해 조알곤 가스를 분류하고, 조알곤 가스 내에 포함된 산소를 수소와 반응시켜 제거하여 순수한 액체 상태의 알곤 가스를 생산하는 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법에 있어서,
    상기 알곤 유닛(10)을 이루는 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)에서 나오는 조알곤 가스(-184℃)와 공기분리장치(100)의 상탑(100C)에서 나오는 액체질소(-197℃)를 열교환기(800)에서 서로 열교환시켜 액체상태의 조알곤을 만들어 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A)를 예냉시키는 것을 특징으로 하는 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기의 방법으로 생산되는 액체 알곤의 적정순도(알곤을 제외한 다른가스가 10ppm이하로 될 때의 순도)가 얻어질 때까지 순알곤 칼럼(600)의 하탑(600B)에서 버려지는 액체상태의 거의 정제된 조알곤을 액체조알곤 회수탱크(700)에 저장한 후 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)으로 기화시켜 공급하여 조알곤 칼럼(200)의 하탑(200A)에서 나가는 가스(Gas)에 포함된 산소의 적정농도(2.8%)를 6시간 이내에 얻어 알곤 컴프레샤(400)를 조기에 가동시키는 것을 특징으로 하는 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 액체조알곤 회수탱크(700)에 저장된 액체 조알곤을 순알곤 칼럼(600)의 보일러(600A)로 역송시켜서 하탑(600B)을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법.
KR1020010070550A 2001-11-13 2001-11-13 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법 KR100765150B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010070550A KR100765150B1 (ko) 2001-11-13 2001-11-13 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010070550A KR100765150B1 (ko) 2001-11-13 2001-11-13 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030039585A KR20030039585A (ko) 2003-05-22
KR100765150B1 true KR100765150B1 (ko) 2007-10-15

Family

ID=29569273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010070550A KR100765150B1 (ko) 2001-11-13 2001-11-13 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100765150B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109974394B (zh) * 2019-04-23 2024-06-21 山东京博众诚清洁能源有限公司 一种空气分离系统及其开工阶段进行积液的方法
FR3108970B1 (fr) * 2020-04-02 2022-10-28 Air Liquide Procédé de démarrage d’une colonne de séparation d’argon d’un appareil de séparation d’air par distillation cryogénique et unité pour mise en œuvre du procédé

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910001301A (ko) * 1989-06-28 1991-01-30 모토야마 가즈오 1,1,1,2- 테트라플루오로에탄계 냉매 저투과성 호스
KR930001207A (ko) * 1991-06-17 1993-01-16 김광호 반도체 메모리 장치의 데이타 감지 증폭회로
JPH0694362A (ja) * 1992-02-13 1994-04-05 Air Prod And Chem Inc アルゴン製造寒冷空気蒸留方法
JPH07243758A (ja) * 1994-02-24 1995-09-19 Linde Ag 純粋なアルゴンを得るための方法及び装置
KR20020023069A (ko) * 2000-09-22 2002-03-28 이구택 순알곤 컬럼의 예냉시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910001301A (ko) * 1989-06-28 1991-01-30 모토야마 가즈오 1,1,1,2- 테트라플루오로에탄계 냉매 저투과성 호스
KR930001207A (ko) * 1991-06-17 1993-01-16 김광호 반도체 메모리 장치의 데이타 감지 증폭회로
JPH0694362A (ja) * 1992-02-13 1994-04-05 Air Prod And Chem Inc アルゴン製造寒冷空気蒸留方法
JPH07243758A (ja) * 1994-02-24 1995-09-19 Linde Ag 純粋なアルゴンを得るための方法及び装置
KR20020023069A (ko) * 2000-09-22 2002-03-28 이구택 순알곤 컬럼의 예냉시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030039585A (ko) 2003-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2875480B2 (ja) 高純度臭化水素精製方法及び装置
KR100765150B1 (ko) 알곤 유닛의 예비냉각 운전시간 단축방법
US5697228A (en) Gas manufacture
JPH10132458A (ja) 酸素ガス製造方法及び装置
JP3514485B2 (ja) 高純度窒素ガス製造装置
KR890001743B1 (ko) 질소가스 제조장치
JP2022156743A (ja) 空気液化分離装置及び空気液化分離装置の待機方法
KR20030046251A (ko) 공기분리장치의 냉각운전시간 단축방법
JP3676531B2 (ja) 窒素ガス製造方法
KR102151725B1 (ko) 조아르곤액 이송장치 및 이를 갖춘 극저온 공기분리설비
JP2000146432A (ja) ガス液化・再気化用冷凍装置
JP3217005B2 (ja) 空気分離方法およびそれに用いる装置
JP3295816B2 (ja) 超高純度窒素製造方法及び装置
KR102142610B1 (ko) 천연가스 처리방법 및 처리장치
JPH0882476A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JP2672250B2 (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPH0719725A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
KR102139990B1 (ko) 공기분리장치의 운전방법
JP3021389B2 (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JP2540243B2 (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JP4417142B2 (ja) 空気分離方法およびそれに用いる装置
JPH07139874A (ja) 窒素ガス製造装置
JP3026098B2 (ja) 需要変動に適した空気液化分離方法及び装置
KR890001742B1 (ko) 질소가스 제조장치
JPH08210770A (ja) 高純度窒素ガス製造方法およびそれに用いる装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee