KR102010087B1 - 공기압축기 2기를 구비하는 산소 플랜트 설비의 공기압축기 1기 가동에 의한 순아르곤 생산 방법 - Google Patents

공기압축기 2기를 구비하는 산소 플랜트 설비의 공기압축기 1기 가동에 의한 순아르곤 생산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기압축기 1기 운전으로는 순아르곤을 생산할 수 있는 운전 방법을 제공하고자 하는 것으로서, 본 발명의 공기분리장치는 2대의 공기압축장치(21, 22), 수세냉각장치(30), 불순물 흡착장치(미도시), 주 열교환 장치(40), 한냉 발생장치(미도시), 정류장치를 포함하며, 정류장치에서의 공기유량을 적정 수준으로 제어함으로써 고순도의 아르곤을 생산하는 방법을 제공한다.

Description

공기압축기 2기를 구비하는 산소 플랜트 설비의 공기압축기 1기 가동에 의한 순아르곤 생산 방법{METHOD FOR PRODUCING ARGON FROM AIR}
본 발명은 공기압축기 2기를 구비하여 대기 중 공기를 압축하여 산소, 질소, 아르곤 등의 산업용 가스를 제조하는 설비에 있어서, 공기 압축기 1기에 의한 아르곤 생산 방법에 관한 것이다.
일 실시예를 들면 공기분리장치에서 산소, 질소 및 아르곤을 제조하는 설비로서 공기압축기 2대를 동시에 가동할 때 아르곤 3,000Nm3/h을 생산하도록 설계되어 있다.
그러나 공기압축기 중 1대가 고장 또는 수리작업으로 인해 공기압축기 1대만 운전하는 경우에는 통상 설비 전체의 운전을 중단하여 왔다.
그리고, 2대의 공기압축기 운전시와 동일한 조건으로 공기 압축기 1대를 운전하는 경우에는 산소 및 질소의 생산은 가능하나, 아르곤의 생산은 불가능하였다. 이는 아르곤을 포함하는 가스 중에 질소를 정제 가능한 수준 이상으로 다량 포함하고 있어, 효율적인 아르곤 생산이 불가능하다.
이와 같이 공기 압축기 1대의 운전만으로는 아르곤 생산이 불가능하며, 이로 인해 아르곤을 사용하는 공장에의 아르곤 수급에 불균형을 초래하여 왔는바, 공기압축기 1대의 운전만으로도 아르곤을 생산할 수 있는 설비 운전 방법의 개선이 필요한 실정이다.
본 발명은 공기분리장치를 운전함에 있어서, 2기의 공기압축기 중 1기만이 가동되는 산소 플랜트의 50% 운전만으로도 순 아르곤을 생산할 수 있는 설비 운전 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 2대의 공기압축기를 구비하되, 하나의 공기압축기를 사용하여 공기로부터 아르곤을 분리하여 생산하는 아르곤 생산 방법으로서, 공기를 흡입하고 흡입된 공기를 1대의 상기 공기압축기를 이용하여 압축하여 압축공기를 생성하는 공기압축단계; 상기 압축공기를 열교환에 의해 -170℃ 이하로 냉각하여 초저온 압축 공기를 생성하는 초저온 냉각단계; 상기 초저온 압축공기를 상탑 및 하탑으로 분리된 공기분리칼럼의 하탑 하부에 공급하여 상부로 상승시키고, 상탑 하부의 액체 산소와의 열교환에 의해 질소, 산소 및 아르곤을 액화시켜 하강시키되, 비점차를 이용하여 질소를 기화시켜 질소, 산소를 2부피% 이상 포함하는 불순질소 및 액체 공기로 층분리하는 공기 분리단계; 상기 액체공기, 질소 및 불순질소를 추출하여 상기 액체공기를 상기 공기분리칼럼의 상탑 하부로 공급하고, 불순질소를 하탑 상부로 이송하며, 질소를 회수하되, 상기 액체공기의 이송은 밸브를 22 내지 25%의 개도율로 운전하고, 불순 질소의 이송은 45 내지 50%의 개도율로 운전하는 성분 분리 이송 단계; 상기 상탑 상부로 공급된 불순질소의 질소는 상탑 최상부로 상승하고, 상탑 하부로 공급된 액체공기가 상기 하탑에 공급된 초저온 압축 공기와 열교환하여 하탑의 상기 초저온 압축 공기를 냉각하여 산소 및 아르곤을 액화시키면서, 상탑의 액체공기 내의 산소는 하강하고, 아르곤이 상승하여 질소, 불순질소, 조아르곤 및 산소의 층분리가 일어나며, 상기 조아르곤 내의 산소 함량이 93.5 내지 94부피% 범위일 때 상기 조아르곤층을 조아르곤 칼럼의 하탑 상부로 공급하는 조아르곤 칼럼 공급 단계; 상기 조아르곤 칼럼의 하탑 상부에 공급된 조아르곤이 조아르곤 칼럼의 상탑 하부의 액체 공기에 의해 냉각되어 산소가 액화되어 액체산소로 조아르곤 칼럼의 하탑 하부로 하강하고, 조아르곤 칼럼의 하탑 상부에 아르곤이 위치하여 층분리가 일어나며, 상기 조아르곤 칼럼의 하탑 상부의 아르곤을 순아르곤 칼럼으로 공급하며, 액체 산소를 공기분리장치의 상탑 하부로 순환시키는 단계; 및 상기 순아르곤 칼럼으로 공급된 아르곤으로부터 질소를 비점차에 의해 상승 시켜 제거하여 아르곤을 회수하는 아르곤 회수 단계를 포함한다.
상기 공기압축단계는 공기압축 및 압축에 의해 발생하는 압축열을 제거하는 냉각단계를 복수회 수행하는 다단압축단계에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
상기 공기압축단계에서 생성된 압축 공기를 냉각수와 열교환하여 1차 냉각하고, 상기 냉각수보다 낮은 온도의 냉각수로 열교환에 의해 2차 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 상탑 상부로 공급된 불순 질소를 배출하며, 상기 배출된 불순질소는 상기 2차 냉각에 사용되는 냉각수를 냉각하는데 사용될 수 있다.
상기 공기압축단계에서 생성된 압축공기를 흡착기에 의해 수분(H2O) 및 CO2를 제거하는 불순물 흡착 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 공기압축단계의 압축 공기를 단열팽창시켜 냉각한 후에 초저온 냉각단계를 수행하는 것이 바람직하다.
상기 초저온 냉각단계는 상기 성분 분리 이송단계에서 회수되는 질소와의 열교환에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 가스 생산 설비 중 아르곤을 978Nm3/h씩 생산할 수 있어, 공기분리장치의 안정적인 운전이 가능하며, 나아가, 아르곤 가스의 안정적 공급을 도모할 수 있어, 제철소 전역에서의 아르곤 사용이 요구되는 공장으로 공급할 수 있어, 수익성 증대의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 아르곤 생산 설비 로직이 적용된 공기분리장치를 포함하는 아르곤 생산 전체 계통도를 나타내는 그림이다.
본 발명의 목적은 산소 플랜트의 공기압축기 2기 중 1기 가동으로 산소 플랜트의 50% 운전으로도 순아르곤 생산을 가능하게 운전방법 개선하여 종래에는 순아르곤 생산이 불가능하였던 것을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기압축기 2대 중 1대의 운전만으로도 공기분리장치 운전을 통해 아르곤을 생산할 수 있어, 아르곤 사용처에 아르곤을 원활하게 공급할 수 있으며, 이로 인해 수익성을 향상시키고 설비의 효율을 상승시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 도면을 들어 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 공기분리장치는 2대의 공기압축장치(21, 22), 수세냉각장치(30), 불순물 흡착장치(미도시), 주 열교환 장치(40), 한냉 발생장치(미도시), 정류장치를 포함한다. 이하, 각 장치에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
가. 공기 압축장치
공기압축장치(21, 22)에서 대기 중의 공기를 흡입하여 압축한다. 이때, 상기 공기압축장치(21, 22)는 여러 단의 다단 압축단을 지닌 압축기일 수 있다. 상기 다단 압축단에 의해 압축 과정을 수행하는 경우에는 압축에 의해 압축열이 생성된다. 따라서, 한단의 압축 후에는 압축 효율을 높이기 위해 압축에 의해 생성된 압축열을 제거하는 쿨러(Cooler)를 통과시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 냉각 후에 다시 다음 단에서 압축을 수행하고, 쿨러에 의한 냉각을 수행하는 과정을 복수 회 반복할 수 있다. 이에 의해 높은 압력을 지닌 고온 고압 상태의 압축공기를 얻게 된다.
상기 공기 압축을 위한 대기 중의 공기를 흡입하는 과정에서는 흡입되는 공기 중에 포함된 분진 등을 제거하기 위한 필터(10)를 필요에 따라 포함할 수 있다.
나. 수세 냉각장치
수세냉각장치(30)는 공기압축장치(21, 22)의 최종단을 거친 고압의 뜨거운 공기를 냉각수와 직접 접촉하여 열교환하는 장치이다. 상기 고온 고압 상태의 압축공기는 수세냉각탑(30) 하부에 공급된다. 상기 압축공기는 수세냉각탑(30) 중부에서 중온의 냉각수와 직접 접촉하여 열교환함으로써 1차 냉각될 수 있으며, 이어서 상부에서 상기 1차 냉각에 사용된 냉각수에 비하여 보다 낮은 온도의 냉각수에 의해 열교환되어 2차 냉각된다.
상기 2차 냉각은 뒤에서 설명할 것이지만, 공기분리장치(50)에서 배출되는 불순 질소(86)를 이용하여 냉각된 냉각수를 이용할 수 있다. 상기 불순 질소(86)에 의한 냉각은 이에 한정하는 것은 아니지만, 냉각타워(Chiller Tower)에서 저순도의 불순 질소(86)와 열교환을 통해 냉각될 수 있으며, 이에 의해 얻어진 저온의 냉각수를 상기 압축공기와 수세냉각장치(30)의 상부에서 직접 접촉시켜 열교환시킴으로써 2차 냉각을 수행할 수 있다. 이에 의해 상온 수준으로 압축공기를 냉각할 수 있다.
다. 불순물 흡착장치
상기 냉각된 압축공기 중에는 다량의 수분(H2O) 및 이산화탄소(CO2)를 포함한다. 따라서, 압축공기로부터 산소, 질소 및 아르곤을 분리하기 위해서는 이들 수분 및 이산화탄소를 완전히 제거하는 것이 바람직하다. 이를 분리하기 위하여 흡착기를 포함할 수 있다.
상기 흡착기 내부에는 흡착제가 충전될 수 있으며, 상기 흡착제는 수분 및 이산화탄소를 흡착 제거할 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않으며, 2종 이상의 흡착제를 사용할 수도 있다. 이와 같은 흡착에 의해 수분 및 이산화탄소를 제거함으로써 이들이 후공정으로 가지 못하게 하여 공기 중의 순수 질소와 산소 및 아르곤 등의 필요로 하는 성분만을 고농도로 포함하여 후공정으로 공급할 수 있다.
한편, 상기 수분 및 이산화탄소를 흡착한 후에는 흡착기는 후술하는 공기분리장치의 상탑에서 발생된 저순도의 불순 질소를 이용하여 재생히터를 통과시킴으로써 흡착제에 흡착된 수분 및 이산화탄소를 제거하여 재생시킬 수 있다.
라. 열교환 장치
열교환장치(40)는 상기 압축공기를 초저온으로 냉각하여 공기분리칼럼(50)으로 공급하기 위한 것으로서, 후술하는 공기분리칼럼(50)에서 배출되는 초저온의 질소(81) 및 산소(85)와 열교환을 통해 초저온으로 압축공기를 냉각할 수 있다.
구체적으로, 상기 상온으로 냉각된 압축공기와 공기분리칼럼에서 배출되는 초저온의 한냉 가스, 즉, 산소(85), 질소(81) 등과 열교환에 의해 상기 압축공기를 냉각할 수 있다. 상기 공기분리칼럼(50)에서 배출되는 불순질소, 산소, 질소 및 아르곤은 -170℃ 이하의 온도를 갖는 것이다. 따라서, 상기 상온의 압축공기를 상기 초저온의 한냉가스와 접촉함으로써 압축공기를 -170℃ 수준으로 냉각시킬 수 있다. 반면, 상기 초저온 한냉가스는 15℃ 수준의 상온으로 회복되게 된다.
상기 열교환장치(40)는 상온부, 중온부 및 냉온부로 나눌 수 있으며, 이에 의해 수평 열교환이 이루어져 온도의 슬립(slip)이 거의 없는 열역학적 가역과정으로 볼 수 있다.
마. 한냉 발생장치
필요에 따라 한냉 발생장치를 구비할 수 있다. 상기 한냉 발생장치는 내부가 저온으로 유지되기 때문에 단열층을 통한 열 침입이 발생할 수 있으며, 또한 상기 열교환장치(40)에서 온단부 열손실, 액체가스 취출시의 한냉 손실 등으로 인해 원하는 수준의 온도로 압축공기가 냉각되지 않을 수 있다. 이에, 이러한 온도 손실을 보충하기 위해 도입될 수 있는 것으로서, 상기 열교환에 의해 냉각된 압축공기를 기계적으로 단열 팽창시켜 한냉을 발생시키기 위한 장치로서, 예를 들어, 팽창터빈을 사용할 수 있다.
상기 팽창터빈은 한냉을 발생하는 장치로 정상 운전 중에는 복사열 및 액체 추출에 의한 한냉 손실 등을 보상하고, 냉각 운전시는 열교환기 및 정류탑에 한냉을 공급하여 서서히 공기를 액화시키는 역할을 한다. 공기를 압축하면 공기분자들의 충돌로 인하여 압축열이 발생하고, 반대로 압축공기를 팽창시키면 온도가 하락하는 물리적 현상을 이용한 것이다.
6) 정류장치
상기 열교환에 의해 초저온으로 냉각된 압축공기는 산소, 질소 및 아르곤으로 구성되는데, 이들 각 성분을 정류장치를 통해 각각 분리할 수 있다. 상기 정류장치는 혼합물질인 공기의 압력과 온도에 따른 각각의 비점차가 다른 성질을 이용하여 상기 정류장치의 특정부위에 각 성분들이 농축하도록 하고, 이를 분리 및 정제하는 과정을 반복함으로써 목적하는 산소, 질소 및 아르곤 가스를 생산할 수 있게 한다.
예를 들면, 상기 정류장치는 주 칼럼인 공기분리칼럼(50), 조아르곤을 분리하는 조아르곤칼럼(60), 순수 아르곤을 분리 획득하는 순아르곤칼럼(70)으로 분류되며, 각 칼럼은 상탑, 하탑, 상기 상탑과 하탑 사이의 리보일러컨덴서(Re-boiler Condenser, 55, 65) 및 정류 트레이(Tray, 미도시)로 구성될 수 있다.
상기 공기분리칼럼의 정류과정을 보다 구체적으로 설명한다.
상기 공기분리칼럼의 하탑 하부로 -170℃ 이하, 보다 바람직하게는 -174℃의 압축공기가 5㎏/㎠의 유량으로 송입된다. 송입된 상기 압축공기는 하탑 상부로 상승하는데, 상기 상탑과 하탑 사이에는 열교환이 일어날 수 있는 리보일러컨덴서(55)를 구비한다. 한편, 상기 상탑 하부에는 -180℃ 온도의 액체산소가 위치하는데, 상기 리보일러컨덴서(55)의 통로가 상기 액체산소를 통과하도록 구비된다.
따라서, 상기 통로를 통해 하탑 하부로 공급되어 상승된 압축공기가 상기 통로를 통과하면서 열교환하게 되며, 하탑의 공기는 상탑의 차가운 액체산소에 의해 온도가 하락하며, 이로 인해 액화되어 하탑 하부로 하강하게 된다. 한편, 상기 상탑의 액체산소는 온도가 상승하여 기화된다. 이와 같이 상기 리보일러켄덴서(55)에서는 상탑의 액체산소와 하탑의 압축공기 간의 잠열 교환이 일어나는 것이다.
이와 같은 잠열 교환에 의해 액화된 하탑의 압축공기는 하부 트레이로 흘러 내리며, 이 과정에서 상승하는 압축공기 중의 산소성분을 다량 액화시킨다. 이와 함께, 비점이 낮은 질소는 온도 상승에 의해 기화되어 하탑 상부에 모이게 되어 가스 분리가 일어나게 된다.
따라서, 하탑의 상부에는 순질소층이 형성되고, 중부에는 저순도의 불순질소 층이 형성되며, 하부에는 산소 성분이 약 40부피% 정도로 포함하는 액체공기가 농축된다.
한편, 상기 하탑 상부에 집중되어 있는 순질소층의 질소는 배관(81)을 통해 배출하여 상기한 바와 같이 열교환기(40)를 통해 압축공기와 열교환하여 상온으로 회복시켜 회수할 수 있다.
한편, 상기 순질소층의 하부에는 산소를 약 2.4부피% 정도 포함하는 불순질소층이 형성된다. 상기 불순질소는 배관(82)을 통해 상탑 상부로 공급하며, 비점차에 의해 질소의 대부분이 상탑의 상층으로 상승하여 순질소층을 형성한다. 나아가, 상기 순질소층의 아래에는 불순질소층이 형성되어 층 분리가 일어난다.
한편, 하부에는 산소를 40부피% 정도 포함하는 액체 공기층이 형성되는데, 이는 배관(83)을 통해 상탑 중부로 공급한다. 공급된 공기층은 하탑 하부에서 공급되는 신규의 압축공기에 의한 온도 상승으로 인해 비점 차로 인해 최하부에 순도 99.5% 이상의 고순도 산소로 정제되어 산소층을 형성하며, 그 상층에 비점차로 인해 상승된 조아르곤층이 형성된다.
이 중, 하층의 산소는 배관(84)를 통해 열교환기(40)를 거쳐 공급되는 압축공기와 열교환되어 상온으로 온도가 상승되어 상온으로 회수될 수 있다. 한편, 상기 조아르곤층의 기체를 배관(87)을 통해 조아르곤 칼럼(60)으로 이송할 수 있다.
다만, 상기 공기분리칼럼(50)의 하탑으로부터 상탑으로 상기 불순질소, 공기를 상탑으로 공급함에 있어서는 공급되는 유량이 상기 조아르곤층의 질소 함량에 영향을 끼친다. 상기 조아르곤층의 질소 함량이 증가하면 아르곤 생산이 불가능하게 된다. 특히, 1대의 공기압축기로 인한 공기를 공급하는 비상 운전 상황이므로, 아르곤 회수가 극히 곤란하게 된다.
조아르곤 칼럼(60)에서는 비점이 높은 산소를 하부로 제거하는 한편, 비점이 낮은 아르곤을 상층에 유지시킴으로써 조아르곤으로부터 고순도의 아르곤을 회수할 수 있는데, 질소 함량이 높은 경우, 조아르곤 칼럼에서 생산되는 제품에는 질소함량이 높게 되며, 순아르곤 칼럼에서도 고순도의 아르곤을 회수하기 어렵게 된다.
이를 위해, 상기 하탑의 액체 공기와 불순질소를 상탑에 공급하는 공급 유량을 적정 유량으로 유지하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 상기 액체공기의 공급 유량 조절을 위해 액체 공기가 공급되는 배관(83)의 밸브(91)의 개도율을 22 내지 25%로 유지하여 운전하고, 불순 질소의 공급유량 조절을 위해 불순질소가 공급되는 배관(82)의 밸브(92)의 개도율을 45 내지 50%로 유지하여 운전하는 것이 바람직하다.
상기 범위를 벗어나서 운전하는 경우에는 조아르곤 층에 질소가 2부피% 이상으로 포함될 수 있으며, 이로 인해 조아르곤으로부터 질소를 분리 제거하여 고순도의 아르곤을 얻는 것이 현저히 어려워 진다. 반면, 상기와 같은 유량으로 제어하여 상탑으로 공급하는 경우에는 질소량이 1% 이하로 줄일 수 있어, 아르곤을 생산할 수 있어 바람직하다.
상기 상탑에서 비점차에 의해 성분 분리가 일어나면 조아르곤 층으로부터 조아르곤을 추출하여 조아르곤 칼럼(60)으로 공급한다. 상기 조아르곤층은 산소와 함께 아르곤이 존재하는데, 이때, 상기 조아르곤 칼럼(60)으로 공급함에 있어서는 상기 산소의 함량이 93.5 내지 94%인 조건에서 운전하는 것이 바람직하다. 이는 상기 공급 유량의 제어와 함께 조아르곤에 포함되는 질소의 함량을 1부피% 이하로 낮게 유지할 수 있는 운전 조건이다.
아르곤은 대기 중에 0.93부피% 밖에 존재하지 않는데, 상기 공기분리칼럼의 운전조건 제어로 인해 상탑에서 아르곤 가스를 농축할 수 있으며, 이러한 조아르곤을 상탑에서 조아르곤 칼럼(60)으로 공급한다.
상기 조아르곤 칼럼(60)의 상부에는 상기 공기분리칼럼(50)의 하탑 하부에 존재하는 액체공기의 일부를 배관(84)을 통해 조아르곤 칼럼(60)의 상탑에 공급할 수 있으며, 조아르곤 칼럼(60)으로 공급되는 조아르곤 중의 비점이 높은 산소성분은 리보일러컨덴서(65)에 의해 상기 액체공기와 열교환에 의해 액화되어 트레이 하부로 하강시킬 수 있다. 상기 액체산소는 배관(89)을 통해 다시 상기 공기분리칼럼(50)의 상탑 하부의 고순도 산소가 모여있는 곳으로 순환시킬 수 있다.
상기 액체 산소를 공기분리칼럼으로 순환시킴에 있어서는 공급된 조아르곤 가스에 포함된 산소의 30 내지 45부피%가 하탑 하부에 모였을 때 순환시키는 것이 바람직하다. 30% 미만에서 운전하면 아르곤이 상층으로 충분히 상승하지 않아 아르곤 생산성이 저하할 수 있으며, 45%를 초과하는 수준에서 운전하는 경우에는 산소 또한 함께 상승하여 아르곤 순도가 저하할 수 있다.
한편, 상기 조아르곤칼럼(60)의 상탑 하부에 공급된 액체 공기는 다시 상기 공기분리칼럼(50)의 상탑 하부에 공급하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 액체 공기를 공기분리칼럼(50)으로 순환시킴에 있어서도 상기 배관(88)의 밸브(93)의 개도율을 25 내지 33%로 제어하여 운전하는 것이 바람직하다.
한편, 아르곤 성분은 비점이 낮은 관계로 트레이를 통과하여 하강하면서 다시 기화되어 칼럼 상부에 모이게 된다. 이러한 과정을 지속함으로써 99.3부피% 이상의 고농도의 아르곤 성분으로 농축시킬 수 있다.
상기 고농도의 아르곤 중에는 0.7부피%의 질소를 미량 포함하고 있다. 따라서 고순도의 아르곤 생산을 위해 순아르곤 칼럼(70)으로 이송하여 비점차를 이용한 방법으로 미량의 질소를 제거할 수 있다.
상기 순아르곤 칼럼(70)에서는 아르곤에 포함된 미량의 질소성분 제거를 위해 상기 조아르곤 칼럼(60)에서와 동일한 방법으로 리보일러컨덴서에 의해 질소를 보일링하여 질소를 제거할 수 있다. 이에 의해 99.999% 이상의 순아르곤 제품을 생산할 수 있다.
10: 에어필터
21, 22: 공기압축장치
30: 수세냉각장치
40: 열교환장치
50: 공기분리칼럼
60: 조아르곤칼럼
70: 순아르곤칼럼
81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89: 배관
91, 92, 93: 밸브

Claims (7)

  1. 2대의 공기압축기를 구비하되, 하나의 공기압축기를 사용하여 공기로부터 아르곤을 분리하여 생산하는 아르곤 생산 방법으로서,
    공기를 흡입하고 흡입된 공기를 1대의 상기 공기압축기를 이용하여 압축하여 압축공기를 생성하는 공기압축단계;
    상기 압축공기를 열교환에 의해 -170℃ 이하로 냉각하여 초저온 압축 공기를 생성하는 초저온 냉각단계;
    상기 초저온 압축공기를 상탑 및 하탑으로 분리된 공기분리칼럼의 하탑 하부에 공급하여 상부로 상승시키고, 상탑 하부의 액체 산소와의 열교환에 의해 질소, 산소 및 아르곤을 액화시켜 하강시키되, 비점차를 이용하여 질소를 기화시켜 질소, 산소를 2부피% 이상 포함하는 불순질소 및 액체 공기로 층분리하는 공기 분리단계;
    상기 액체공기, 질소 및 불순질소를 추출하여 상기 액체공기를 상기 공기분리칼럼의 상탑 하부로 공급하고, 불순질소를 상탑 상부로 이송하며, 질소를 회수하되, 상기 액체공기의 이송은 밸브를 22 내지 25%의 개도율로 운전하고, 불순 질소의 이송은 45 내지 50%의 개도율로 운전하는 성분 분리 이송 단계;
    상기 공기분리칼럼의 상탑 상부로 공급된 불순질소의 질소는 상탑 최상부로 상승하고, 상탑 하부로 공급된 액체공기가 상기 하탑에 공급된 초저온 압축 공기와 열교환하여 하탑의 상기 초저온 압축 공기를 냉각하여 산소 및 아르곤을 액화시키면서, 상탑의 액체공기 내의 산소는 하강하고, 아르곤이 상승하여 질소, 불순질소, 조아르곤 및 산소의 층분리가 일어나며, 상기 조아르곤 내의 산소 함량이 93.5 내지 94부피% 범위일 때 상기 조아르곤층을 조아르곤 칼럼의 하탑 상부로 공급하는 조아르곤 칼럼 공급 단계;
    상기 조아르곤 칼럼의 하탑 상부에 공급된 조아르곤이 조아르곤 칼럼의 상탑 하부의 액체 공기에 의해 냉각되어 산소가 액화되어 액체산소로 조아르곤 칼럼의 하탑 하부로 하강하고, 조아르곤 칼럼의 하탑 상부에 아르곤이 위치하여 층분리가 일어나며, 상기 조아르곤 칼럼의 하탑 상부의 아르곤을 순아르곤 칼럼으로 공급하며, 액체 산소를 공기분리칼럼의 상탑 하부로 순환시키는 단계; 및
    상기 순아르곤 칼럼으로 공급된 아르곤으로부터 질소를 비점차에 의해 상승 시켜 제거하여 아르곤을 회수하는 아르곤 회수 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 아르곤 생산 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공기압축단계는 공기압축 및 압축에 의해 발생하는 압축열을 제거하는 냉각단계를 복수회 수행하는 다단압축단계에 의해 수행되는 것인 아르곤 생산 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공기압축단계에서 생성된 압축 공기를 냉각수와 열교환하여 1차 냉각하고, 상기 냉각수보다 낮은 온도의 냉각수로 열교환에 의해 2차 냉각하는 단계를 더 포함하는 아르곤 생산 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공기분리칼럼의 상탑 상부의 불순 질소를 배출하며, 상기 배출된 불순질소는 상기 2차 냉각에 사용되는 냉각수를 냉각하는데 사용되는 것인 아르곤 생산 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공기압축단계에서 생성된 압축공기를 흡착기에 의해 수분(H2O) 및 CO2를 제거하는 불순물 흡착 단계를 더 포함하는 아르곤 생산 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공기압축단계의 압축 공기를 단열팽창시켜 냉각한 후에 초저온 냉각단계를 수행하는 것인 아르곤 생산 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 초저온 냉각단계는 상기 성분 분리 이송단계에서 회수되는 질소 또는 산소와의 열교환에 의해 수행되는 것인 아르곤 생산 방법.
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