KR101826370B1 - 염소 기체의 생산 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시양태는 염소 기체의 생산 방법을 포함한다. 다양한 실시양태들을 위해, 상기 방법은 기화된 액체 염소(104)와 염소 함유 공급 기체(102)의 기체 혼합물을 압축시켜 압축된 기체를 형성시킴을 포함한다. 상기 압축된 기체 중의 염소를 액체 염소(120)로 응축시킨다. 상기 액체 염소의 제 1 부분을 기화시켜, 상기 압축된 기체로부터의 염소를 액체 염소로 응축시키기 위한 응축열을 제공한다. 상기 액체 염소의 제 2 부분(126)을 기화시켜, 상기 기체 혼합물에 대한 기화된 액체 염소 및 공정으로부터의 테일 기체(122)를 냉각시키기 위한 응축열을 제공한다. 상기 액체 염소의 기화된 제 1 부분으로부터 염소 기체 생성물(114)이 또한 생산된다.

Description

염소 기체의 생산{CHLORINE GAS PRODUCTION}
본 발명은 기체의 생산 방법, 및 특히 염소 기체의 생산 방법에 관한 것이다.
염소는 많은 일상 제품들에 사용된다. 예를 들어, 염소는 안전한 음료수의 생산, 종이 제품의 생산, 직물 생산, 석유 제품 및 화학물질, 약품, 소독제, 살충제, 식료품, 용제 및 세제, 도료, 플라스틱, 냉각제 유체, 클로로메탄, 에틸렌 글리콜, 클로로폼, 사염화 탄소 및 다수의 다른 제품들에 사용된다.
염소는, 그의 원소 형태에서, 녹색을 띤 황색 기체이며, 다수의 원소들과 직접 결합한다. 염소를 다수의 방법으로 생산할 수 있다. 가장 많이 사용되는 방법들 중 하나는 염화 나트륨(통상적인 식염) 용액(종종 "염수"라 지칭된다)의 전기분해를 통해서이다. 염수로서, 상기 염화 나트륨은 나트륨 양이온과 염소 음이온으로 해리된다. 상기 전기분해 과정 동안, 상기 클로라이드 이온은 양극에서 산화되어 염소 기체를 형성하고 물 분자는 음극에서 환원되어 하이드록실 음이온과 수소 기체를 형성한다. 상기 용액 중의 나트륨 이온 및 상기 양극에서 생성된 하이드록실 이온은 상기 염화 나트륨의 전기 분해 도중 형성된 수산화 나트륨의 성분을 구성한다.
상기 전기 분해 과정에서 생성된 염소와 수소는 염소 액화, 염산 생산 또는 차아염소산염 생산 형태의 추가적인 과정을 겪는다. 염소 액화 시스템은 4 개의 섹션들, 즉 염소 건조, 염소 압축, 염소 액화, 및 액체 염소 저장으로 이루어진다. 염소 건조를 다단계 공정으로 수행할 수 있으며, 상기 공정에서 상기 염소 기체를 "건조"(즉 물의 제거)시키는데 황산이 사용된다. 상기 건조 시스템으로부터, 염소 기체는 파이프를 통해 염소 기체 압축기로 운반된다. 상기 염소 기체 압축기에서, 상기 염소 기체의 압력이 염소 액화 유닛에 적합한 수준으로 증가한다. 상기 염소 액화 유닛은 하나 이상의 열 교환기를 포함하며, 상기 열 교환기에서 상기 염소 기체는 냉각되고 액체로 응축된다. 냉각은 전형적으로는 폐회로 압축기 기반의 냉동 시스템에 의해 수행된다.
통상적으로 상기 염소 및 상기 염소의 액화에 사용되는 열 전달 유체는 실질적으로 서로 분리되어 있다. 그러나, 염소 액화 플랜트에서 특히 우려되는 문제는 상기 염소와 상기 염소의 액화에 사용되는 열 전달 유체가 서로 접촉하게 되는 경우의 안전성의 문제이다. 상기와 같은 상호 접촉이 발생하는 경우, 이는 대개, 반드시 그런 것은 아니지만, 상기 두 물질이 흐르는 응축기의 파손에 기인한다. 상기 파손은 예를 들어 매우 작은 누출 및 거의 또는 전혀 반응이 일어나지 않는 대수롭지 않은 경우에서부터, 상기 응축기 내부의 하나 이상의 관의 큰 균열이 존재하는 것과 같은 큰 재해의 경우에 이르는 범위일 수 있다. 이러한 극단 사이에서, 예를 들어 반응 산물에 의한 오염과 함께 또는 상기 오염 없이, 열 전달 유체에 의한 상기 염소의 허용될 수 없는 오염 또는 이와 반대의 경우와 같이 중대한 불리한 결과들이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시양태는 염소 기체의 생산 방법을 포함한다. 다양한 실시양태들에 대해서, 상기 방법은 기화된 액체 염소와 염소 함유 공급 기체의 기체 혼합물을 압축시켜 압축된 기체를 형성시킴을 포함한다. 상기 압축된 기체 중의 염소는 액체 염소로 응축된다. 상기 액체 염소의 제 1 부분을 기화시켜, 상기 압축된 기체로부터의 염소를 액체 염소로 응축시키기 위한 응축열을 제공한다. 상기 액체 염소의 제 2 부분을 기화시켜, 상기 기체 혼합물을 위한 기화된 액체 염소, 및 공정으로부터의 테일 기체(tail gas)를 냉각시키기 위한 응축열을 제공한다. 상기 액체 염소의 기화된 제 1 부분으로부터 염소 기체 생성물이 또한 생산된다.
본 발명의 실시양태는 또한 상기 압축된 기체로부터 염소의 응축에 있어서 응축되지 않은 염소 기체 및 다른 응축되지 않은 기체를 갖는 기체 스트림을 상기 액체 염소로부터 분리시킴을 포함하며, 이때 상기 액체 염소의 제 2 부분의 기화로부터의 기화열은 상기 응축되지 않은 염소 기체의 적어도 일부를 액체 염소로 응축시킨다.
정의
본원에 사용된 "염소 기체"는 0 ℃의 표준 온도 및 압력 및 100 kPa의 절대 압력에서의 이염소(Cl2)로서 정의된다(IUPAC).
본원에 사용된 "강철"이란 용어는 철과 탄소의 합금으로서 정의되며 상기 합금은 크롬, 니켈, 텅스텐, 몰리브데늄, 망간, 바나듐, 코발트, 지르코늄 및/또는 크롬을 함유할 수 있다.
본원에 사용된 "간접적인 열 교환기"는 하나의 매질과 또 다른 매질 사이에서 열을 전달하는 장치로서 정의되며, 이때 상기 매질들은 그들이 섞이지 않도록 고체 벽에 의해 분리된다. 상기와 같은 간접적인 열 교환기는 비 제한적으로, 특히 원통 다관식(shell and tube) 열교환기 및 판상식(plate) 열교환기(예를 들어 플레이트 및 프레임)를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 "℃"는 섭씨로서 정의된다.
본원에 사용된 "psia"는 파운드-힘/제곱 인치 절대압으로서 정의되며, 진정한(절대) 압력을 의미한다.
본원에 사용된 "주변 온도"는 본 발명의 방법이 수행되는 환경의 온도로서 정의된다. 본 발명에 따른 주변 온도에서의 열 교환 유체는 반드시 그런 것은 아니지만 상기 유체로부터 열을 추출하여 사용된다.
본원에 사용된 "하나의", "상기", "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 호환적으로 사용된다. "포함하다"란 용어 및 그의 어미 변화 형태들은 상기 용어가 명세서 및 청구의 범위에 나타내는 제한의 의미를 갖지 않는다. 따라서, 예를 들어 압축 단을 갖는 압축기는 상기 압축기가 "하나 이상"의 압축 단을 포함함을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
본원에 사용된 "및/또는"이란 용어는 나열된 요소들 중 하나, 하나보다 많이 또는 전부를 의미한다.
또한 본원에서와 같이, 종점들에 의한 수치 범위의 인용은 상기 범위 내에 포함된 모든 숫자들을 포함한다(예를 들어 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5 등을 포함한다).
도 1은 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 염소 기체 생성물의 생산 방법에 대한 개략도를 제공한다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 염소 기체 생성물의 생산 방법에 대한 개략도를 제공한다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 염소 기체 생성물의 생산 방법에 대한 개략도를 제공한다.
본 발명의 실시양태는 염소 기체 생성물의 생산을 제공한다. 본 발명에 따른 염소 기체 생성물의 생산을 본 발명과 동일한 기법 및 공정을 사용하지 않는 방법들에 비해 전체적인 에너지 소비를 감소시키면서 성취할 수 있다. 본 발명에 의해 성취된 전체 에너지 소비의 감소에 대한 하나 이상의 이유는 상기 염소 기체 생성물의 생산 공정의 단순화이다. 이러한 염소 기체 공정의 단순화는 또한 상기 염소 기체 생성물의 생산과 관련된 전력 요구, 설비 투자, 작동 및 유지 비용의 감소를 제공할 수 있다.
상기 공정의 단순화에 있어서, 본 발명의 실시양태는 상기 염소 기체 생성물의 생산에 보다 적은 기계 요소의 사용을 허용한다. 상기와 같은 기계 요소의 예는 염소 기체의 이동에 사용되는 것들, 예를 들어 펌프 및 서로에 대해 회전하고/하거나 이동하는 부품들을 갖는 다른 요소들을 포함한다. 이러한 기계 요소들은 종종 상기 회전 부품에서 철 기재 물질(예를 들어 강철, 예를 들어 스테인레스 강)을 사용한다. 염소 기체가 이러한 기계 요소 중의 철과 접촉함에 따라, 상기 염소는 상기 철을 산화시켜 염화 철(III)(또한 염화 제2철)을 형성시킨다. 상기 회전 부품이 이동함에 따라, 상기 산화물층이 제거되어 산화되기 쉬운 보다 많은 철을 노출시킬 수 있다. 이러한 산화 반응은 발열반응이므로, 다양한 기계 요소들에 열이 축적될 수 있다. 이러한 열은 상기 시스템의 안전성 유지를 위해 소산시킬 필요가 있다. 상기와 같은 기계 요소들의 필요성을 감소시킴으로써, 본 발명에 따른 염소 기체의 생산 방법에서 발생하게 되는 문제 발생 기회가 상응하게 감소한다.
또한, 본 발명의 실시양태는 열 교환 유체로서 상기 방법에서 생산된 액체 염소를 사용함으로써 특수 냉매 및 관련된 압축기의 필요성을 제거한다. 이러한 능력으로, 상기 액체 염소는 액체에서 증기로의 상태 변화 시 그의 기화열에 사용되고 증기에서 액체로의 상태 변화 시 그의 응축열에 사용된다. 본 발명의 실시양태에서 열 교환 유체로서 상기 염소의 사용은 비-염소 냉매를 상기 공정에 사용하는 경우 일어날 수도 있는 문제들을 제거하는데 일조한다.
본 발명의 도면들은 첫 번째 숫자 또는 숫자들이 도면 번호에 상응하고 나머지 숫자들은 도면 중의 요소 또는 부품을 나타내는 넘버링 규약에 따른다. 상이한 도면들 간에 유사한 요소 또는 부품은 유사한 숫자의 사용에 의해 나타낼 수 있다. 예를 들어 (110)은 도 1에서 기준 요소 "(10)"일 수 있고 유사한 요소는 도 2에서 (210)으로서 참조 부호를 붙일 수 있다. 인식하게 되는 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시양태들에 나타낸 요소들은 본 발명의 임의의 수의 추가적인 실시양태들을 제공하기 위해서 첨가, 교환 및/또는 제거될 수 있다. 또한, 인식하게 되는 바와 같이, 도면에 제공된 요소들의 비율 및 상대적인 규모는 본 발명의 실시양태들을 예시하고자 하는 것이며 제한의 의미로 간주해서는 안 된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 염소 기체 생성물의 생산을 위한 공정(100)의 개략도를 예시한다. 공정(100)을 위해, 염소를 함유하는 공급 기체 및 기화된 액체 염소의 기체 혼합물을 각각 도관(102) 및 (104)을 통해 압축기(106)로 보낸다. 다양한 실시양태들을 위해, 상기 압축기(106)는 양변위 압축기, 예를 들어 회전 압축기, 스크류 압축기, 및/또는 왕복 압축기일 수 있다. 압축기(106)는 하나의 압축 단을 포함하거나 또는 2 개 이상의 압축 단을 포함하여 상기 기체 혼합물을 압축하여 목적하는 압력에서 압축된 기체를 생성할 수 있다. 압축기(106)는 공정(100)(예를 들어 상기 공정(100)을 통한 기체 및 액체의 냉각, 응축, 재순환 도중)에서 발생하는 압력 강하에 비추어 목적하는 압력을 제공하고 유지하도록 하는 치수 및 형태를 갖는다. 상기 압축 조건을 변화시킴으로써, 상기 압축된 기체에서 실현되는 최대 온도를 조절할 수 있다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 단간(interstage) 냉각을 다단계 압축기의 압축 단들 사이에 사용할 수 있다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 공급 기체는 염소 기체와 다른 기체를 모두 포함할 수 있다. 다른 기체는 비 제한적으로 수소, 산소, 이산화 탄소, 질소 및 미량의 다른 기체를 포함한다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 공급 기체는 50 부피 퍼센트 이상의 염소를 갖는다. 바람직하게는 상기 공급 기체는 90 내지 99 부피 퍼센트의 염소를 갖는다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 공급 기체를 다양한 염소 생산 공정으로부터 수득할 수 있다. 상기와 같은 공정의 예는 비 제한적으로 염화 나트륨 염수의 격막 셀 공정, 멤브레인 셀 공정 및 전기분해 공정을 포함한다. 염소와 함께, 상기 염소 생산 공정으로부터의 생성물들의 기체 혼합물은 수증기를 또한 포함할 수 있다. 상기 수증기를 건조 공정에서 공급 기체로부터 분리시킬 수 있다. 상기 건조 공정은 상기 염소 생산 공정으로부터의 생성물을 건조제, 예를 들어 농축 황산을 함유하는 하나 이상의 건조 탑에 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 건조 공정은 상기 공급 기체 중에 존재하는 물의 양을 10 ppm 미만으로 감소시킬 수 있다. 다른 건조 방법들도 또한 가능하다.
건조된 공급 기체를 15 내지 50 ℃의 온도 및 35 내지 100 psia(241 내지 689 mPa)의 압력에서 상기 압축기(106)로 전달할 수 있다. 상기 압축기(106)를 나오는 기체 혼합물의 압력은 상기 기체 혼합물 중의 염소 기체 부피 퍼센트에 따라 변할 수 있다. 즉, 상기 기체 혼합물 중의 불순물 수준이 주어진 온도에서, 예를 들어 주변 온도에서 열 교환 유체를 사용하여 상기 압축된 기체로부터 염소의 응축을 성취하는데 필요한 압력에 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 상기 기체 혼합물이 90 부피 퍼센트(%) 이상의 염소 기체를 갖는 경우 상기 압축기(106)를 사용하여 80 내지 300 psia(552 내지 2068 mPa)의 압력을 생성시킬 수 있다. 그러나, 상기 기체 혼합물이 대략 50 부피%의 염소 기체를 갖는 경우, 상기 압축기(106)를 사용하여 150 내지 650 psia(1034 내지 4482 mPa)의 압력을 생성시킬 수 있다. 따라서, 상기 압축기(106)를 사용하여 상기 기체 혼합물에 대해 80 내지 650 psia의 압력을 생성시킬 수 있다.
상기 압축기(106)로부터 압축된 기체는 도관(108)을 통해 일련의 평행한 응축기들로 가며, 상기 응축기로부터 액체 염소, 및 응축되지 않은 염소 기체 및 다른 응축되지 않은 기체를 갖는 기체 스트림이 회수된다. 예시된 바와 같이, 일련의 평행한 응축기들은 응축기(110) 및 열 회수 유닛(112)을 포함한다. 응축기(110) 및 열 회수 유닛(112)을 사용하여 상기 압축된 기체 중의 염소를 액체 염소로 응축시킨다.
응축기(110)에서 상기 압축열의 적어도 일부가, 공기 및/또는 물과 같은 열 전달 유체를 사용하는 간접적인 열 교환기를 통해 상기 압축된 기체로부터 제거될 수 있다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 열 전달 유체는 상기 압축된 기체 중의 염소 기체의 이슬점 아래의 온도에서 상기 응축기(110)로 공급될 수 있다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 열 전달 유체는 주변 온도에서 공급된다. 따라서, 본 발명의 실시양태들을 위해, 공정(100)이 일어나는 위치 주변의 우세한 환경으로부터의 공기 및/또는 물을 사용하는 것이 가능하며, 이때 열은 온도 변화를 위해서 상기 열 전달 유체로부터 추출되지 않는다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 응축기(110)에 사용된 열 전달 유체에 대한 주변 온도는 상기 압축된 기체로부터 상기 염소의 대부분이 액체 염소로 응축되기에 충분한 열을 추출하는데 유효할 수 있다. 바람직하게는 상기 주변 온도는 0 ℃ 내지 50 ℃일 수 있다. 따라서, 상기 응축기(110)는 상기 압축된 기체로부터 염소를 액체 염소로 적어도 부분적으로 응축시키기 위해 0 ℃ 내지 50 ℃의 공기를 사용할 수 있다. 인식하는 바와 같이, 상기 압축된 기체 중의 염소에 대한 응축 온도는 상기 압축된 기체의 압력이 변하고/하거나 상기 압축된 기체 중의 불순물 수준이 변함에 따라 변할 수 있다. 따라서, 상기 이용 가능한 냉각 유체의 주변 온도 및/또는 유형은 상기 응축기(110)로 들어가는 압축된 기체의 압축 압력을 결정하는데 있어서 하나 이상의 인자로서 사용될 수 있다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 충분한 열 전달 유체를 상기 응축기(110)에 통과시켜 상기 압축된 기체를 주변 온도의 몇도 이내로 냉각시킬 수 있다. 이러한 냉각은 압축된 기체 중의 염소 기체의 대부분을 액화시키기에 충분한 크기의 것이다. 따라서, 예를 들어 0 ℃ 내지 50 ℃의 공기를 사용하는 응축기(110)는 상기 압축된 기체로부터 응축하는 액체 염소를 30 ℃ 내지 55 ℃의 온도로 냉각시킬 수 있다.
열 회수 유닛(112)에서, 상기 압축열의 적어도 일부를 간접적인 열 교환기를 통해 상기 압축된 기체로부터 제거할 수 있다. 이를 성취하기 위해서, 액체 염소의 제 1 부분을 상기 열 회수 유닛(112)의 간접적인 열 교환기로 공급하여 여기에서 기화시킨다. 상기 액체 염소의 제 1 부분의 기화는 상기 열 회수 유닛(112) 중의 압축된 기체의 온도를 상기 염소 기체의 이슬점 아래로 가져가, 상기 염소 기체의 대부분을 액체 염소로 응축시키기에 충분한 응축열을 제공한다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 액체 염소의 제 1 부분을, 상기 열 회수 유닛(112)에 0 ℃ 내지 45 ℃의 기화된 액체 염소에 대한 온도를 생성시키기 위해서 187 psia 이하의 압력으로 기화시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 기화된 액체 염소는 상기 열 회수 유닛(112)에서 25 ℃ 내지 45 ℃의 온도를 가질 수 있다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 열 회수 유닛(112)에서 기화된 액체 염소의 제 1 부분은 본 발명의 염소 기체 생성물을 또한 생산한다. 상기 액체 염소의 기화된 제 1 부분으로부터의 염소 기체 생성물은 상기 열 회수 유닛(112)으로부터 도관(114)을 통해 나간다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 일련의 평행한 응축기들(예를 들어 응축기(110) 및 열 회수 유닛(112))에서 액화된 염소의 대부분은 상기 압축된 기체 중에 존재하는 염소 기체의 82 퍼센트 이상, 바람직하게는 96 내지 98 퍼센트를 포함할 수 있다. 액화 후에, 상기 기체 증기는 1 내지 25 부피 퍼센트의 다른 응축되지 않은 기체를 포함하며, 이때 나머지 기체는 응축되지 않은 염소이다.
상기 응축기(110) 및 열 회수 유닛(112)으로부터의 액체 염소 및 기체 스트림은 도관(116)을 통해 액체 염소 수용조(118)로 간다. 액체 염소 및 기체 스트림은 대략 상기 일련의 평행한 응축기(응축기(110) 및 열 회수 유닛(112)) 중의 압력에 상응하는, 비교적 높은 압력에서 상기 액체 염소 수용조(118)에 들어가 분리된다. 상기 액체 염소 수용조(118)로부터, 상기 액체 염소는 도관(120)을 통해 나가고 상기 기체 스트림은 도관(122)을 통해 나간다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 응축되지 않은 염소 기체 및 다른 응축되지 않은 기체를 갖는 기체 스트림은 도관(122)을 통해 기체 냉각기(124)로 간다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 기체 냉각기(124)는 간접적인 열 교환기를 사용하여 우세한 압력 하에서 상기 기체 증기로부터 액체 형태의 추가적인 염소를 회수한다. 본 발명에 따라, 도관(120)으로부터 취한 액체 염소의 제 2 부분을 상기 기체 냉각기 중의 간접적인 열 교환기로 공급하고 기화시켜 상기 공정으로부터의 테일 기체(tail gas)를 냉각시키기 위한 응축열을 제공한다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 열 회수 유닛(112) 및/또는 기체 냉각기(122) 중 어느 하나의 간접적인 열 교환기를 통해 흐르는 기화하는 액체 염소는 각각 상기 압축된 기체 및 상기 기체 스트림의 흐름에 대해 병류(co-current)이거나 향류(counter-current)일 수 있다. 이어서 상기 기화된 액체 염소의 제 2 부분을 상기 기체 혼합물의 기화된 액체 염소로서 도관(104)을 통해 상기 압축기 유닛(106)(예를 들어 하부 압축 단)으로 반송시킬 수 있다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 액체 염소의 제 2 부분의 기화로부터의 기화열은 또한 상기 응축되지 않은 염소 기체의 적어도 일부를 액체 염소로 응축시킬 수 있다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 액체 염소의 제 2 부분의 기화는 상기 기체 냉각기(124) 중의 기체 스트림을 0 ℃ 내지 10 ℃로 냉각시킬 수 있다.
상기 기체 냉각기(124)에서 생산된 액체 염소를 도관(128)을 통해 액체 염소 수용조(118)로 반송시킨다. 상기 액체로서 제거되고 액체 염소 수용조(118)로 반송된 추가적인 염소를 갖는 상기 응축되지 않은 기체는 도관(130)을 통해 테일 기체로서 상기 기체 냉각기(124) 및 공정(100)으로부터 나간다. 바람직하게는, 상기 테일 기체는 25 내지 35 몰 퍼센트의 염소 기체를 함유한다. 이어서 상기 테일 기체를 공지된 바와 같이, 추가적인 공정들에 사용할 수 있다.
본원에서 제공된 바와 같이, 액체 염소는 도관(120)을 통해 액체 염소 수용조(118)로부터 나오고, 이때 상기 염소는 상기 열 회수 유닛(112)으로 액체 염소의 제 1 부분을 공급하고 상기 기체 냉각기(124)로 액체 염소의 제 2 부분을 공급한다. 논의된 바와 같이, 상기 액체 염소의 제 1 부분의 기화는 상기 열 회수 유닛(112) 중의 압축된 기체로부터의 염소를 액체 염소로 응축시키기 위한 응축열을 제공하고 염소 기체 생성물을 생산한다. 상기 액체 염소의 제 2 부분의 기화는 상기 압축기(106) 중에 존재하는 상기 혼합물을 위한 기화된 액체 염소를 제공하고 공정(100)으로부터의 테일 기체를 냉각시키기 위한 응축열을 제공한다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공정(200)의 추가의 실시양태를 나타낸다. 논의된 바와 같이, 공급 기체, 기화된 액체 염소 및 액체 염소는 다양한 양 및 유형의 불순물(다이클로라이드 이외의 것들)을 함유할 수 있다. 이들 불순물은 비 제한적으로, 본원에서 보다 충분히 논의되는 바와 같이, 중질(heavy) 염소 화합물 및 경질(light) 화합물을 포함할 수 있다. 에너지 효율적인 공정을 제공하기 위한 노력으로, 본 공정의 기화된 액체 염소 및 액체 염소 중의 상기 불순물의 농도를 감소시키는 것이 바람직하다. 본원에서 논의되는 공정 (200) 및 (300)은 상기 목적을 성취하는데 일조한다.
공정(200)에서, 본원에서 논의되는 바와 같이, 염소 및 기화된 액체 염소를 함유하는 공급 기체의 혼합물은 각각 도관(202) 및 (204)를 통해 압축기(206)의 제 1 압축 단(232)으로 간다. 상기 압축기(106)의 제 1 압축 단(232)은 상기 기체 혼합물을 120 내지 145 psia(827 내지 1000 mPa)의 제 1 압축 압력으로 압축시킬 수 있다.
상기 제 1 압축 단(232)으로부터의 기체 혼합물은 상기 제 1 압축 압력에서 도관(233)을 통해 중질 염소 화합물 제거 탑(234)으로 공급된다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)은 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234) 중의 혼합물로부터 상기 중질 염소 화합물의 적어도 일부를 분리시킨다. 상기 다양한 실시양태들에서, 상기 중질 염소 화합물은 상기 압축된 기체 중에 존재하는 다이클로라이드와 별개의 유기 및/또는 무기 염소 화합물일 수 있다. 상기와 같은 중질 염소 화합물의 예는 비 제한적으로 염화 브롬과 같은 염화물을 포함한다. 상기와 같은 중질 염소 화합물의 추가적인 예는 85 그램/몰 이상의 분자량을 갖는 염소 화합물들이다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)은 리보일러(reboiler)(236)를 포함하는 트레이(tray) 컬럼 또는 충전된 컬럼일 수 있다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)은 120 내지 150 psia의 압력 및 25 ℃ 내지 35 ℃의 온도에서 작동한다.
상기 제 1 압축 단(232)으로부터의 압축된 기체는 도관(233)을 통해 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)으로 공급된다. 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)은 또한 본원에서 논의되는 바와 같이, 도관(238)을 통해 액체 염소 수용조(218)로부터 환류물로서 소정량의 액체 염소를 수용한다. 리보일러(236)를 사용하여, 상기 중질 염소 화합물의 적어도 일부가 도관(241)을 통해 잔사로서 제거되도록 하면서, 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234) 중의 액체 염소 환류물 및 상기 압축된 기체로부터의 염소의 증기 환류물을 비등시키고 유지한다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 제 1 압축 단(232)으로부터의 압축된 기체 및 상기 액체 염소의 환류물 모두에 대한 공급 위치를 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)에 따른 상기 액체 및 증기 상의 조성을 근거로 결정할 수 있다. 또한, 증류물로서 제거되는 기체 혼합물의 순도는 상기 단들의 수 및 위치(즉 트레이의 수 또는 충전 높이) 및 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)에 사용된 환류물 비에 따라 변할 수 있다. 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)에서 분리 공정의 결과로서, 상기 증류물로서 제거된 기체 혼합물은 감소된 농도의 중질 염소 화합물을 갖는다.
상기 기체 혼합물은 도관(242)을 통해 압축기(206)의 제 2 압축 단(240)으로 공급된다. 상기 제 2 압축 단(240)에서 상기 기체 혼합물은 목적하는 압력, 예를 들어 도 1의 논의에 제공된 압력으로 추가 압축되어 압축된 기체를 제공한다. 본원에 논의된 바와 같이, 상기 압축기(206)로부터 나오는 기체 혼합물의 압력은 상기 기체 혼합물 중의 염소 기체 부피 퍼센트에 따라 변할 수 있다.
상기 압축기(206)로부터의 압축된 기체는 도관(208)을 통해 일련의 평행한 응축기로 가며 상기 응축기로부터 액체 염소 및 응축되지 않은 염소 기체 및 다른 응축되지 않은 기체를 갖는 기체 스트림이 회수된다. 예시된 바와 같이, 상기 일련의 평행한 응축기들은 본원에 논의된 바와 같은 응축기(210) 및 열 회수 유닛(212)을 포함한다. 상기 일련의 평행한 응축기들은 또한 리보일러(236) 및 리보일러(252)를 포함한다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 리보일러(236) 및 (252)는 본원에서 논의되는 바와 같이, 상기 압축된 기체로부터의 압축열의 적어도 일부를 그들의 간접적인 열 교환기를 통해 추출하여 상기 압축된 기체로부터의 염소 기체를 액체 염소로 적어도 부분적으로 응축시킨다. 상기 리보일러(236) 및 (252)로부터의 액체 염소 및 기체 스트림은 도관(244)을 통해 액체 염소 수용조(218)로 간다.
상기 액체 염소 수용조(218)로부터의 액체 염소는 도관(246)을 통해 나가고 상기 기체 스트림은 도관(222)를 통해 나간다. 기체 냉각기(224)는 간접적인 열 교환기에서 도관(246) 및 (226)을 통과한 액체 클로라이드의 제 2 부분을 사용하여 상기 기체 증기로부터 추가적인 염소를 액체 형태로 회수한다. 이어서 상기 기화된 액체 염소의 제 2 부분을 상기 기체 혼합물의 기화된 액체 염소로서 도관(204)을 통해 압축기 유닛(206)(예를 들어 제 1 압축 단(232))으로 반송시킬 수 있다.
상기 기체 냉각기(224)에서 생산된 액체 염소를 도관(228)을 통해 액체 염소 수용조(218)로 반송시킨다. 액체로서 제거되고 상기 액체 염소 수용조(218)로 반송된 상기 추가적인 염소를 갖는 응축되지 않은 기체 혼합물은 도관(230)을 통해 테일 기체로서 상기 기체 냉각기(224) 및 공정(200)으로부터 나간다. 바람직하게는, 상기 테일 기체는 25 내지 35 몰 퍼센트의 염소 기체를 함유한다.
상기 액체 염소는 도관(246)을 통해 상기 액체 염소 수용조(218)를 나간다. 상기 액체 염소의 일부는 본원에 논의된 바와 같이, 도관(248)을 통해 제거되어 도관(238)을 통해 중질 염소 화합물 제거 탑(234)으로 환류물로서 액체 염소를 공급한다. 도관(248)은 경질 화합물들을 갖는 나머지 량의 액체 염소를 경질 화합물 스트리핑 탑(250)으로 공급한다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250)은 상기 액체 염소 수용조(218)로부터 나오는 액체 염소 중에 존재하는 경질 화합물들 중 적어도 일부를 스트리핑한다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 경질 화합물은 상기 액체 염소 중에 존재하는 유기 및/또는 무기의 응축되지 않은 화합물일 수 있다. 상기와 같은 경질 화합물의 예는 비 제한적으로, 특히 이산화 탄소, 산소, 질소 및 수소를 포함한다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 액체 염소는 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250)의 상부 부분으로 들어갈 수 있다. 상기 액체 염소가 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250)을 통해 떨어짐에 따라, 상기 액체 염소는 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250) 중의 리보일러(252)에 의해 비등된 염소 증기와 접촉하게 된다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250)은 120 내지 160 psia의 압력 및 25 ℃ 내지 36 ℃의 온도에서 작동한다.
그 결과, 상기 액체 염소 중에 용해된 이산화 탄소, 산소, 질소 및 다른 비-응축성 기체들은 이들이 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250)으로부터 오버헤드 생성물로서 제거될 수 있도록 증발하게 된다. 이어서 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250)에서 스트리핑된 경질 화합물은 도관(254)을 통해, 도관(242)에서 상기 중질 염소 화합물 제거 탑(234)으로부터의 오버헤드 생성물로서 제거된 감소된 중질 염소 화합물을 갖는 혼합물로 공급된다. 상기 혼합물은 도관(242)을 통해 압축기(206)의 제 2 압축 단(240)으로 간다.
상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250) 중의 응축물은 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250)으로 들어간 액체 염소보다 더 높은 순도(즉 더 큰 농도)를 갖는 액체 염소로서 수거되고 그 후에 도관(220)을 통해 배출된다. 이어서 감소된 농도의 경질 화합물을 갖는 도관(220) 중의 액체 염소는 앞서 논의된 바와 같이 상기 액체 염소의 제 1 부분으로서 열 회수 유닛(212)으로 공급되어 냉각을 제공하고 염소 기체 생성물을 생산한다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 리보일러(236) 및 (252)에 공급된 열 에너지는 도관(243)을 통해 제 2 압축 단(240)으로부터 나오는 기체 혼합물로부터의 것일 수 있다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 기체 혼합물을 상기 리보일러(236) 및 (252) 중의 간접적인 열 교환기에 공급할 수 있다. 상기 리보일러(236) 및 (252)에서 상기 기체 혼합물의 열은 각각 상기 중질 화합물 제거 탑(232) 및 경질 화합물 스트리핑 탑(250)의 기부 액체로 공급되어 각각의 탑(232) 및 (250)에서 비등을 제공한다. 상기 비등으로부터의 에너지는, 본원에 논의된 바와 같이, 상기 중질 화합물 제거 탑(232)이 상기 중질 염소 화합물의 적어도 일부를 상기 혼합물로부터 분리시킬 수 있게 하고 상기 경질 화합물 스트리핑 탑(250)이 상기 경질 화합물의 적어도 일부를 상기 혼합물로부터 분리시킬 수 있게 한다. 이어서 열을 포기한 기체 혼합물은 도관(245)을 통해 액체 염소 수용조(218)로 공급된다.
이제 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공정(300)의 추가적인 실시양태를 나타낸다. 공정(300)은 공정(100) 및 (200)에 대해 상술한 바와 같으나, 콜드 박스(cold box) 냉각기(360)의 사용을 추가로 포함한다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 콜드 박스 냉각기(360)를 기체 냉각기(324)와 함께 사용하여 상기 테일 기체 중의 염소의 농도를 더욱 감소시킬 수 있다.
상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 콜드 박스 냉각기(360)는 간접적인 열 교환기, 예를 들어 플레이트 및 프레임 열 교환기 또는 본원에 논의된 바와 같은 다른 열 교환기를 사용하여 상기 테일 기체로부터 염소를 더욱 응축시킨다. 예시된 바와 같이, 상기 기체 냉각기(324)에서 제거된 염소를 갖는 응축되지 않은 기체 혼합물은 도관(362)을 통해 콜드 박스 냉각기(360)로 간다. 상기 콜드 박스 냉각기(360) 내부에서 상기 응축되지 않은 기체 혼합물은 먼저 제 1 간접 열 교환기(364)에서 테일 기체에 의해 냉각된다. 이어서 상기 냉각된 응축되지 않은 기체 혼합물을 갖는 테일 기체는 도관(330)을 통해 상기 박스 냉각기를 나간다.
이어서 상기 냉각된 응축되지 않은 기체 혼합물은 제 2의 간접 열 교환기(366)로 들어가고, 여기에서 상기 콜드 박스 냉각기(360)로부터 기화하는 액체는 상기 응축되지 않은 기체 혼합물을 더욱 냉각시킨다. 이어서 여전히 고압에 있지만, 염소를 부분적으로 응축시키기 위해 콜드 박스 냉각기(360)의 제 1 및 제 2 열 교환기(365),(366)에서 냉각된 상기 응축되지 않은 기체 혼합물은 수용 드럼(368)으로 들어간다. 상기 수용 드럼(368)으로부터, 상기 고압 하의 응축되지 않은 기체 혼합물은 상기 응축되지 않은 기체 혼합물의 압력과 온도를 모두 떨어뜨리는 밸브(370)를 통과한다. 이어서 상기 응축되지 않은 기체 혼합물은 상기 제 1 열 교환기(364)를 통과하고 여기에서 상기 열 교환기는 도관(362)을 통해 상기 콜드 박스 냉각기(360)로 들어오는 응축되지 않은 기체 혼합물로부터 열을 흡수한다. 이어서 상기 열을 흡수한 응축되지 않은 기체 혼합물은 테일 기체로서 도관(330)을 통해 상기 콜드 박스 냉각기(360)를 나간다. 상기 다양한 실시양태들을 위해, 상기 콜드 박스 냉각기(360)는 상기 테일 기체를 0 ℃ 내지 -25 ℃로 냉각시킬 수 있다.
상기 수용 드럼(368)으로부터의 고압 액체 염소는 도관(372)을 통해 나갈 수 있으며 여기에서 상기 염소는 밸브(374)를 통과함에 따라 기화된다. 이어서 상기 기화된 액체 염소는 2 개의 유체가 제 2 열 교환기(366)를 통과함에 따라 고압의 상기 응축되지 않은 기체 혼합물로부터 열을 흡수한다. 상기 제 2 열 교환기(366) 중의 응축되지 않은 기체 혼합물로부터 열을 흡수한 상기 기화된 액체 염소는 도관(376)을 통해 상기 콜드 박스 냉각기(360)를 나오고 여기에서 상기 염소는 본원에 논의된 바와 같이, 예를 들어 압축기로 들어가기 전에 공급 기체를 냉각시키는데 사용되는 건조 시스템으로 반송될 수 있다.
본원에 논의된 바와 같이, 본 발명에 따른 염소 기체 생성물의 생산은 본 발명과 동일한 기법 및 공정을 사용하지 않는 방법에 비해 전체적인 에너지 소비를 감소시키면서 성취될 수 있다. 이러한 전체 에너지 소비 감소를 유효하게 입증하는 한 가지 방법은 본원에 제공된 바와 같이, 공급 기체로부터 염소 기체 생성물의 생산에 요구되는 전체 에너지 필요량의 측정에 의한 것이다. 한 가지 접근법은 상기 염소 기체 생성물의 생산에 요구되는, 생산된 염소 메트릭 톤당 킬로와트 시간의 총 파워를 조사하는 것이다.
통상적인 염소 액화 공정에서, 에너지는 다단계 압축 시스템을 사용하여 염소 함유 공급 기체를 압축하는데 소비된다. 이러한 압축 시스템은 대략 100 psia 이하의 압력을 갖는 압축된 기체를 형성한다. 에너지는 또한 염소를 액화시키기 위해 상기 압축된 기체를 냉각시키는데 사용되는 냉동 시스템에서 소비된다. 불순물이 공급 기체 중에 남아있는 경우, 상기 액화된 염소를 생산하는 에너지 비용이 또한 상승한다.
통상적인 시스템에서 생산된 염소의 메트릭 톤당 전체 에너지 비용을 본 발명의 경우와 더 정확히 비교하기 위해서, 상기 통상적인 시스템의 액체 염소를 상기 염소 기체 생성물과 동일한 압력 및 온도를 갖는 염소 기체로 기화하는데 필요한 에너지를 또한 측정한다. 이어서 이러한 에너지 량을 상기 통상적인 시스템의 염소 압축 및 액화를 위한 에너지에 더한다. 이때 이러한 추정치는 상기 통상적인 시스템과 본 발명에서의 염소 기체 생산에 대한 총 에너지 비용의 보다 직접적인 비교를 허용한다.
상기 내용을 근거로, 하기의 비교 결과가 본 발명 시스템의 실시양태들에 대해 가능할 것이 예견된다. 염소 기체의 생산에 필요한 총 파워의 예견된 결과를 표 1에 나타낸다.
공정 응축
압력
(psia)		 최종
응축
온도
(℃)		 테일기체에 대해 상실된 염소 부피% 압축력
(K whr/
미터톤
염소)		 냉각력
(K whr/
미터톤
염소)		 총 파워
(K whr/
미터톤
염소)		 등가물
에서의
기화 비용
(K whr/
미터톤
염소)		 총 파워 & 기화 비용(K whr/미터 톤 염소)
비교 실시예 A-
통상적인 저압
단일 단 압축		 60 -3 15.00 25.9 32.9 58.8 30 88.8
비교 실시예 B-
통상적인 저압
2 단 압축		 60 -30 1.20 22.2 38.1 60.3 30 90.3
비교 실시예 C-
통상적인 중간
압력 2 단압축		 100 -30 1.00 29.7 26.4 56.1 30 86.1
본 발명의 예견
실시예 1
(고 순도 기체)		 250 -2 0.74 44.9 0 44.9 0 44.9
본 발명의 예견
실시예 2
(저 순도 기체)		 250 -25 0.71 47.4 0 47.4 0 47.4
표 1에 나타낸 바와 같이, 염소 1 톤을 생산하는데 필요한 총 파워의 예견된 결과는 본 발명의 공정과 통상적인 염소 생산 공정 간의 차이를 예시한다. 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 염소 기체 생성물의 생산에 필요한 파워는 통상적인 공정으로부터의 비교 실시예와 유사하거나 이보다 작을 것이지만, 테일 기체 중 단지 소정 분획의 염소만을 상실할 것이 예견된다(표 1의 세 번째 컬럼 참조). 통상적인 공정에서, 상기 테일 기체 중의 이러한 보다 높은 퍼센트의 염소는 결국 다른 공정들(예를 들어 HCl 버너)에 사용되고 끝난다. 이러한 통상적인 공정이 본원에서 제공된 바와 동일한 테일 기체 중의 예견된 염소 백분율을 성취하기 위해서는 상당량의 추가적인 에너지가 사용되어야 할 것으로 예견된다. 따라서, 본 발명의 실시양태들은 본 발명과 동일한 기법 및 공정을 사용하지 않는 방법들에 비해 전체적인 에너지 소비를 감소시키면서 염소 기체 생성물을 생산하는 것으로 여겨진다.

Claims (15)

  1. 압축기의 제 1 단에서, 기화된 액체 염소와 염소 함유 공급 기체의 기체 혼합물을 제 1 압축 압력으로 압축시켜 압축된 기체를 생성하되, 상기 기화된 액체 염소 및 상기 공급 기체는 모두 85 그램/몰 이상의 분자량을 갖는 중질 염소 화합물을 함유하고;
    상기 제 1 압축 압력 하의 상기 기체 혼합물을 중질 염소 화합물 제거 탑에 공급하고;
    상기 중질 염소 화합물 제거 탑에서 상기 기체 혼합물로부터 상기 중질 염소 화합물의 적어도 일부를 제거하고;
    압축기의 제 2 단에서, 감소된 농도의 중질 염소 화합물을 갖는 기체 혼합물을 압축시켜 상기 압축된 기체를 추가로 압축하고;
    응축기 및 열 회수 유닛에서, 상기 압축된 기체 중의 염소를 액체 염소로 응축시키고;
    상기 액체 염소의 제 1 부분을 기화시켜, 상기 압축된 기체로부터의 염소를 액체 염소로 응축시키기 위한 응축열을 제공하고;
    상기 액체 염소의 제 2 부분을 기화시켜, 상기 기체 혼합물을 위한 기화된 액체 염소 및 공정으로부터의 테일 기체(tail gas)를 냉각시키기 위한 응축열을 제공하는 것
    을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 염소의 기화된 제 1 부분으로부터 염소 기체 생성물을 생성함을 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단에서의 기체 혼합물의 압축이, 상기 기체 혼합물을 80 내지 650 psia(파운드-힘/제곱 인치(lbf/in2) 절대압)의 압력으로 압축시키는 것인, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축된 기체로부터의 염소의 응축이, 0 ℃ 내지 50 ℃에서 공기를 사용하는 응축기를 사용하여 상기 압축된 기체로부터의 염소를 액체 염소로 적어도 부분적으로 응축시킴을 포함하는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압축된 기체 중의 염소의 응축이 상기 액체 염소를 30 ℃ 내지 55 ℃로 냉각시킴을 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 염소의 제 1 부분의 기화가 상기 액체 염소의 제 1 부분을 187 psia 이하의 압력으로 기화시킴을 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축된 기체로부터의 염소의 응축이, 응축되지 않은 염소 기체 및 다른 응축되지 않은 기체를 갖는 기체 스트림을 상기 액체 염소로부터 분리함을 포함하고,
    상기 액체 염소의 제 2 부분의 기화로부터의 기화열이 상기 응축되지 않은 염소 기체의 적어도 일부를 액체 염소로 응축시키는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액체 염소의 제 2 부분의 기화가 상기 응축되지 않은 염소 기체 및 다른 응축되지 않은 기체를 0 ℃ 내지 10 ℃로 냉각시키는, 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기체 스트림을 추가로 냉각시켜 상기 테일 기체 중의 염소 기체 함량을 25 내지 35 몰 퍼센트 염소로 감소시킴을 포함하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축된 기체 중의 염소를 액체 염소로 응축시키는 것이,
    상기 압축된 기체로부터 열을 추출하고;
    상기 열을 상기 중질 염소 화합물 제거 탑의 리보일러(reboiler)에 공급하여, 중질 염소 화합물 중 적어도 일부를 기체 혼합물로부터 분리함
    을 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액체 염소가 경질 화합물(light compounds)을 포함하고,
    상기 방법이,
    상기 경질 화합물을 갖는 액체 염소를 경질 화합물 스트리핑 탑에 공급하고;
    상기 경질 화합물 스트리핑 탑에서, 상기 액체 염소로부터 상기 경질 화합물 중 적어도 일부를 스트리핑하고;
    상기 경질 화합물 스트리핑 탑에서 스트리핑된 경질 화합물을 감소된 중질 염소 화합물을 갖는 기체 혼합물에 공급하고;
    감소된 농도의 경질 화합물을 갖는 액체 염소를 상기 액체 염소의 제 2 부분으로서 공급함
    을 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 압축된 기체 중의 염소를 액체 염소로 응축시키는 것이,
    상기 압축된 기체로부터 열을 추출하고;
    상기 열을 상기 경질 화합물 스트리핑 탑의 리보일러에 공급하여 상기 액체 염소로부터 상기 경질 화합물 중 적어도 일부를 스트리핑시킴
    을 포함하는, 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 경질 화합물 스트리핑 탑의 리보일러로부터 상기 액체 염소의 일부를 환류물로서 제거하고;
    상기 환류물을 상기 경질 화합물 스트리핑 탑에 공급함
    을 포함하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 기체가 50 부피 퍼센트(%) 이상의 염소를 갖는, 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105271120B (zh) * 2015-10-28 2017-10-31 成都兴业雷安电子有限公司 液氯生产系统
CN109110732A (zh) * 2018-09-11 2019-01-01 安徽东至广信农化有限公司 氯化苯生产工艺中用于降低副产物盐酸中有害物质的方法
CN109180417A (zh) * 2018-09-29 2019-01-11 青海盐湖工业股份有限公司 一种利用低纯度氯气生产二氯乙烷edc的方法和系统
CN112999849B (zh) * 2021-02-26 2022-09-02 南通星球石墨股份有限公司 氯气泄漏事故处理工艺装置
CN113154711B (zh) * 2021-04-26 2022-08-26 潘庆光 液氯制冷系统
CN113321184B (zh) * 2021-06-18 2024-03-15 湖北和远气体股份有限公司 一种高纯电子级氯气纯化生产装置及其工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3954430A (en) 1974-10-30 1976-05-04 Ppg Industries, Inc. Liquefaction of chlorine by multi-stage compression and cooling
JP2007008898A (ja) 2005-07-04 2007-01-18 Sumitomo Chemical Co Ltd 芳香族化合物と塩化水素の分離回収方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2754666A (en) * 1952-10-29 1956-07-17 M H Treadwell Co Inc Method and apparatus for liquefying gases
US3230724A (en) * 1962-10-22 1966-01-25 Dow Chemical Co Chlorine gas liquefaction
US3410099A (en) * 1965-04-07 1968-11-12 Hooker Chemical Corp Chlorine liquefaction
AT273904B (de) * 1967-05-23 1969-08-25 Chemie Linz Ag Verfahren zur destillativen Abtrennung von reinem Chlor aus einem Chlor, Stickstoffdioxyd, Nitrosylchlorid und Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch
JPS50128696A (ko) * 1974-03-29 1975-10-09
GB1518372A (en) * 1976-02-25 1978-07-19 Tioxide Group Ltd Chlorine recovery process
DE2917974A1 (de) * 1979-05-04 1980-11-13 Hoechst Ag Verfahren zur fluessigchlorgewinnung
US4321795A (en) * 1980-09-22 1982-03-30 Helmut Brandt Process for the purification of gaseous chlorine
US4381190A (en) * 1981-09-18 1983-04-26 Stauffer Chemical Company Process for drying and compressing chlorine gas
US4774070A (en) * 1986-02-19 1988-09-27 Mitsui Toatsu Chemicals, Incorporated Production process of chlorine
IL89280A0 (en) * 1988-02-16 1989-09-10 Mitsui Toatsu Chemicals Industrial process for the separation and recovery of chlorine
JP2832786B2 (ja) * 1992-12-01 1998-12-09 日本エア・リキード株式会社 超高純度モノシランの製造方法及び装置
US5490390A (en) * 1994-05-13 1996-02-13 Ppg Industries, Inc. Liquefaction of chlorine or other substances
DE19535716A1 (de) * 1995-09-26 1997-03-27 Bayer Ag Verfahren zur Aufarbeitung der Reaktionsgase bei der Oxidation von HCI zu Chlor
CA2203352C (en) * 1996-06-07 2000-08-01 Walter H. Whitlock Method and apparatus for purifying a substance
US5861049A (en) * 1997-01-24 1999-01-19 Membrane Technology And Research, Inc. Chlorine separation process combining condensation, membrane separation and flash evaporation
US5985226A (en) * 1998-01-07 1999-11-16 Occidental Chemcial Corporation Method of recovering chlorine from a gas mixture
US6134912A (en) * 1999-01-27 2000-10-24 Air Liquide America Corporation Method and system for separation of a mixed gas containing oxygen and chlorine
US6915660B2 (en) * 2001-04-06 2005-07-12 The Boc Group, Inc. Method and system for liquefaction monitoring
KR20050058453A (ko) * 2002-08-23 2005-06-16 노람 엔지니어링 앤드 콘스트럭터스 엘티디. 에너지효율이 높은 염소에서 브롬을 제거하는 방법
CR7129A (es) * 2003-10-29 2003-11-17 Carlos Eduardo Rold N Villalobos Metodo y aparato para almacenar gases a baja temperatura utilizando un sistema de recuperacion de refrigeracion
KR101379634B1 (ko) * 2006-01-27 2014-03-28 바스프 에스이 염소의 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3954430A (en) 1974-10-30 1976-05-04 Ppg Industries, Inc. Liquefaction of chlorine by multi-stage compression and cooling
JP2007008898A (ja) 2005-07-04 2007-01-18 Sumitomo Chemical Co Ltd 芳香族化合物と塩化水素の分離回収方法

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