KR20030036185A - 농축 질산 제조 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 설비 - Google Patents

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KR20030036185A
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큐브에프 엔지니어링 게엠베하
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/38—Nitric acid
    • C01B21/44—Concentration

Abstract

본 발명은 희석된 질산으로부터 75 내지 99.9 % 농도의 질산을 제조하는 방법으로서, 약 45 내지 70 % 농도의 질산을 질산/물 공비 혼합물의 형성을 방지하기 위한 추출제와 접촉시켜 정류하고, 농축된 질산의 증기를 응축시켜 농축 질산을 얻으며, 아울러 추출제를 재농축 처리하여 추출 정류 공정으로 되돌리는 농축 질산 제조 방법에 관한 것이다. 그러한 방법에서는 전체 공정에 가용되는 열량(W1, W2, W5)을 사용하여 농축 대상 질산을 비등 액체로서 또는 부분적으로 기화시켜 바람직하게는 2개의 칼럼(K1.0, K1.1)에서 행하는 추출 정류 공정에 공급하고, 추출제를 추출 정류 공정에 공급하기 전에 질산을 추출제에 첨가하며, 추출 정류 공정에 필요한 에너지를 간접 가열(W4, W8)에 의해 공급하고, 추출제를 최대한으로 농축된 형태로 추출 정류 공정에 공급함으로써 추출 정류 공정으로부터 유출되는 추출제를 일제히 최대 한도로 희석시킬 때에 추출제의 순환량이 최소화되고 에너지 활용이 최대화되도록 한다.

Description

농축 질산 제조 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 설비{METHOD FOR PRODUCING CONCENTRATED NITRIC ACID AND INSTALLATION FOR CARRYING OUT A METHOD OF THIS TYPE}
예컨대 질화와 같은 각종의 유기 전환(organic conversion) 공정에는 고 농도의 질산, 흔히 HNO3가 98 중량%를 넘는 질산이 필요하다.
통상의 제법은 HNO3가 약 65 내지 67 중량%인 질산을 제공한다. 따라서, 고 농축 질산을 얻기 위한 추가의 공정이 요구된다. 공비점(azeotropic point) 이상으로 질산을 농축시키는 데 적합한 방법은 추출 정류이다. 그러한 추출 정류에는액상 추출제, 그 중에서도 특히 황산 또는 수성 질화마그네슘 용액이 사용되는데, 대다수의 경우에는 추출제가 황산으로 된다.
추출제를 사용하는 추출 정류의 열역학적 원리는 다음과 같다:
질산/물의 물질계는 HNO3가 69.2 중량%인 경우에 대기압(절대 압력 1 bar)에서 비등점이 121.8 ℃인 최대 공비 혼합물을 갖는다. 공비점 미만의 질산 농도에서는 물이 약간의 휘발성 성분으로 된다. 공비점 이상에서는 HNO3가 보다 더 높은 농도로 증기 상 중에 함유된다. 고 농축 질산을 제조하는데는 공비점을 우회하거나 극복하는 것이 필요하다. 벌써 오래 전부터, 예컨대 황산 또는 수성 질화마그네슘 용액과 같은 추출제에 의해 물의 상대 휘발성을 감소시킬 수 있음이 알려져 있다. 예컨대 H2SO4가 50 중량%를 넘는 황산 농도와 같은 보다 더 높은 추출제 농도에서는 공비점의 형성이 억제된다. 즉, 농축 질산이 증류될 수 있다.
질산 농축의 기본적 방법은 Pauling으로부터 유래되었다(DE 305553, DE 1056095). 그러한 방법은 상당한 규모로, 그것도 특히 다양한 설비 기술적 구성으로 산업적으로 적용되고 있다. 이하, 본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 황산을 추출제로 하여 작업하는 현대의 산업적 실시 방법을 대략적으로 설명하기로 한다(Schott Engineering GmbH사의 책자 60014d 8895.0; 도 1을 참조). 고유의 공정은 대체로 농축 칼럼(도 1의 RK)에서 행해지는데, 그 농축 칼럼에는 헤드에서 농축 황산이, 그리고 대략 그 아래에서 희석 질산이 각각 공급된다. 농축 칼럼에서는 성분간의 혼합으로 인해 혼합 열 및 응축 열이 발생된다. 그러나, 그러한 열량은 공정에 필요한 에너지 수요를 충족시키지 못한다. 따라서, 칼럼의 기저부에 직접 증기(direct steam)〔"스트립핑 증기(stripping steam)"〕가 주입된다. 그러한 직접 증기는 열 전달 매체로서의 기능 이외에도 유출되는 희석 황산으로부터 질산이 대폭적으로 스트립핑되도록 하려고 제공되는 것이다. 칼럼의 헤드로부터 분출되는 농축 질산의 증기("HNO3/수증기")는 질산의 열 분해에 의해 형성된 산화질소까지 함유한다. 그러한 산화질소(대체로, NO2)는 응축기에서 HNO3/수증기와 함께 일제히 적색 발연 질산(red fuming nitric acid)으로 응축된다. 색이 없는 형태의 응축된 고 농축 질산을 얻기 위해, 후속 접속된 칼럼, 소위 표백 칼럼에서 산 중에 함유된 혼합 산화질소 가스가 공기와 역류로 스트립핑된다. 산화질소를 함유한 배기 가스는 후속 NOx흡수 단계에서 정화된다.
고 농축 질산의 제조를 위한 전체 설비는 질산 정류용 설비 브랜치 이외에 추출제 재농축용 설비 브랜치도 포함한다. 전술한 발연 질산의 표백을 위한 설비 부분 및 후속의 NOx흡수 공정용 설비 부분은 그러한 추출제 재농축용 설비 브랜치에 들어간다. HNO3가 약 58 중량% 미만인 농도의 처리 대상 질산("공급 산")에 대해서는 경우에 따라 예비 농축을 하는 것도 바람직하다. 또한, 질산을 과도 기화에 의해 정제하는 것이 중요할 수 있다. 전체 설비의 모든 설비 부분은 제품 품질 및 폐수 정화도와 관련하여 요구되는 규격을 충족시키면서도 작업 재료의 소비를 최소화시키도록 최적으로 서로에 맞춰 적합하게 되어야 한다. 방법의 작업 비용은결정적으로 작업 재료의 소비 및 특히 가열 에너지 수요에 의해 정해진다.
작업 재료의 소비를 최소화시키기 위해서는 필요한 가열 에너지가 최적으로 공정에 공급되어 십분 활용되어야 한다. 전통적인 방법에서는 가열 에너지의 공급이 증기, 스트립핑 증기에 의한 직접적인 경로로 이루어진다. 이미 훨씬 전에, 직접 증기를 절감함으로써 추출제의 수요가 감소될 수 있음을 인식하였기 때문에 그와 같이 직접 증기를 절감하려는 시도가 이루어진 바 있다.
실제로, 그를 위한 각종의 해결 방안이 모색되어 있다. 수성 질화마그네슘 용액을 추출제로 하는 방법에서는 아주 일찍부터 섬프 가열기(sump heater)에 의한 작업이 이루어졌다(Ullmanns의 기술 화학 백과사전; 제4판, 제20권, 제325면을 참조). 황산을 사용하는 방법에서는 벌써 오래 전부터 칼럼 가열기로서도 지칭되는 소위 중간 가열기가 사용되고 있다(Ullmanns의 기술 화학 백과사전; 제4판, 제20권, 제325면을 참조).
또한, 추출 정류 칼럼으로의 환류(내부 및/또는 외부)가 줄어들면 가열 에너지를 절감하는 것이 가능하다고 알려져 있다. 내부 환류는 예컨대 추출제의 유입 온도가 삼원 혼합물의 비등점보다 낮아서 우선적으로 증기 상의 성분의 부분 응축에 의해 추출제로부터 일정 열량이 흡수될 경우에 존재하게 된다.
추출 정류 칼럼의 헤드에 예컨대 황산과 같은 순수 추출제를 공급하는 종래의 방법에서는 그 추출제가 맨 먼저 응축되고, 그에 따라 액체 혼합물의 조성이 증기 상과의 평형 상태 쪽으로 옮겨진다. 그로부터, 추출제가 충분한 저온으로 공급되기만 하면 높은 내부 환류가 발생된다는 결론이 나온다. 그것은 추가의 가열 에너지에 의해 추출 정류 공정에 다시 도입되어야 하는 추가의 열량을 유발한다.
액상 질산(예컨대 농축 대상 질산의 부분량)을 추출제에 첨가함으로써 추출 정류용 칼럼에서의 질산의 응축 거동에 영향을 미칠 수 있음이 알려져 있다. 즉, 처리 대상 질산을 추출제의 부분 흐름에 첨가 혼합하는 것이 EP 0 330 351 A1("Gunkel")에 개시되어 있다. 그러나, Gunkel에 의해 개시된 그러한 방법에는 처리 대상 질산과 추출제의 혼합 흐름이 그보다 더 높은 지점에 이미 공급된 추가량의 순수 추출제 아래에서 공급된다는 단점이 있다. 따라서, EP 0 330 351에 개시된 방법에 의해서는 전술한 내부 환류 감소라는 원하는 효과가 얻어지지 않는다.
Gunkel에 의한 방법의 또 다른 단점은 추출 정류의 에너지 수요가 추출제 재농축의 에너지 수요보다 훨씬 더 작다고 하더라도 추출제의 재농축을 포함한 전체 방법에 필요로 하는 에너지가 이미 추출 정류 공정에 완전히 공급되어 버린다는 것이다. 그러한 형식으로 에너지를 공급함으로 인해, 필요한 추출제의 순환량이 많아지고 추출 정류 칼럼의 최소 직경이 커지게 된다.
Gunkel에 의해 개시된 방법에서는 처리 대상 질산의 51 내지 99%의 양이 완전히 기화된 채로 추출 정류 공정에 공급된다. 그러한 형식으로 공급함으로 인해, 칼럼에서의 증기량이 상당히 높아져서 추출제의 높은 순환량과 더불어 추출 정류를 위한 큰 직경의 칼럼이 요구되게 된다.
Gunkel에 의해 개시된 방법의 또 다른 단점은 HNO3가 99 내지 99.9 중량%인 고 농축 질산을 얻기 위해서는 칼럼의 헤드에서 고 농축 질산의 높은 환류량이 필요하다는 것이다.
공비점 미만의 질산("약산")을 90 중량%, 바람직하게는 98 중량%를 넘는 질산("강산")으로 고 농축시키기 위한 종래에 설립된 모든 설비에서는 제품 제조 비용이 거의 전적으로 예컨대 고온 증기 및 냉각수와 같은 에너지 수요에 의해 결정되게 된다. 즉, 최근에 통상적으로 설립된 바와 같은 대형 설비(섬프 가열기 및/또는 중간 가열기를 구비한)에서는 67 중량% HNO3를 기준으로 할 때에 생성하려는 99 중량% 질산 ㎏당 약 1.5 ㎏의 고온 증기가 필요하다.
본 발명은 희석된 질산, 경우에 따라서는 오염된 질산으로부터 75 내지 99.9 % 농도의 질산을 제조하는 방법으로서, 과도 압력(overpressure) 및/또는 정상 압력 및/또는 진공에서 약 45 내지 70 % 농도의 질산을 질산/물 공비 혼합물(azeotrope)의 형성을 방지하기 위한 추출제와 접촉시켜 정류하고, 농축된 질산의 증기를 응축시켜 농축 질산을 얻으며, 아울러 추출제를 재농축 처리하여 추출 정류 공정으로 되돌리는 농축 질산 제조 방법과, 그러한 방법의 바람직한 실시 양태를 수행하기 위한 설비에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시 양태의 여러 변형예가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면 중에서,
도 1은 명세서의 도입부에 일반적으로 설명된 바와 같이 추출 정류 브랜치 및 추출제 재농축용 브랜치와 함께 추출제로서의 황산을 사용하는 추출 정류에 의해 농축 질산을 제조하기 위한 산업적으로 실시되고 있는 공지의 방법의 흐름도이고,
도 2는 분할된 추출 정류 칼럼을 사용하는 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예의 추출 정류 브랜치의 흐름도이며,
도 3은 도 2에 따른 본 발명의 방법의 추출 정류 공정과 함께 실시할 수 있는 추출제의 재농축을 위한 브랜치의 흐름도이고,
도 4는 분할된 추출 정류 칼럼을 사용하되, 제2 칼럼을 부압에서 작업시키는 본 발명에 따른 방법의 선택적 실시예의 추출 정류 브랜치의 흐름도이며,
도 5는 도 2 또는 도 4에 따른 본 발명의 방법의 추출 정류 공정과 함께 사용할 수 있는 것과 같은, 상대적으로 높은 잔류 질산의 분율을 보이는 추출제의 재농축 처리용 브랜치의 흐름도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 특히 서두에 전제된 방법에서 높은 작업 재료 수요를 종래의 방법 또는 설비에 비해 현저히 저하시키되, 가능한 한 동일하거나 오히려 더 낮은 전체 설비의 제작 비용이 구현되도록 하는 것이다. 특히, 그와 관련하여 추출제의 환류 비가 높거나 순환량이 많을 경우에 필요한 바와 같이 매우 큰 치수의 칼럼을 사용해야 하는 것이 회피되도록 해야 한다.
그러한 목적은 청구항 1에 따른 기본 특징이 있는 방법에 의해 달성된다. 그러한 방법의 여러 실시 양태의 바람직한 구성은 종속 청구항 2 내지 종속 청구항 19에 기재된 부가의 특징을 보인다.
분할된 질산 농축용 칼럼을 사용하는, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시 양태를 행하기 위한 설비는 청구항 20 및 청구항 21에 기재된 특징을 보인다.
또한, 본 발명은 청구항 22에 특징지워진 바와 같이 추출 정류에 의해 공비혼합물을 분리하기 위한 보편적 기본 방법에 관한 것이다.
여러 바람직한 실시예 및 구성 방안에서의 본 발명에 따른 방법의 특징 및장점에 대한 설명의 이해를 돕기 위해, 우선 그러한 방법의 구체적인 실시예 및 그를 행하기 위한 설비에 관해 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.
도면에 관해 설명함에 있어서, 예시적으로 공비점 미만의 약 67 중량% 질산을 농축시킴으로써 HNO3가 99 중량%인 고 농축 질산을 제조하는 방법을 다룬다고 전제하기로 한다. 또한, 황산을 추출제로서 사용한다고 가정하기로 한다. 본 발명에 따른 방법은 그러한 구체적 설명에 의해 전술한 조건으로 한정되는 것이 아니라, 출발 물질 및 최종 제품의 농도를 다르게 하여 다른 추출제로 작업하는 변형예도 분명히 본 발명에 포함된다. 당업자라면, 본 설명을 기초로 하고 전문 지식에 기초하여 큰 어려움이 없이 언제라도 본 발명에 따른 방법을 경우에 따라 필요에 맞춰 적합화시킬 수 있을 것이다.
도 2 내지 도 5에는 동일한 도면 부호로 지시된 기능적으로 서로 상응하는 설비 부분이 도시되어 있다. 이하의 구성은 우선 도 3과 함께 도 2에 관한 것이긴 하지만, 제2 칼럼(K1.1)이 부압에서 작업되고 그 때문에 부분 칼럼(K1.3)에 의해 추가로 보완된다는 것으로써 도 4에 주어진 명백한 차이를 제외하고는 도 4에 따른 실시예에도 바로 적용된다.
도 2 내지 도 5에 의거하여 설명되는 바와 같은 방법에서는, 공급되는 예컨대 공비 혼합물 질산(농축 대상 질산)을 추출 정류에 의해 99 중량%로 농축하게 된다. 추출제로서는 최대한으로 농축된 황산, 즉 바람직하게는 80 내지 96 중량% 황산, 특히 바람직하게는 89 중량% 황산을 사용한다.
설명되는 매우 바람직한 실시예에서는 추출 정류를 2개의 별개의 칼럼(K1.0, K1.1)에서 행하는데, 2개의 칼럼 중의 제1 칼럼(K1.0)은 농축 대상 질산을 정류하여 농축 질산의 증기를 얻는 역할을 하고, 제2 칼럼(K1.1)은 황산으로부터 질산을 분리시키는 역할을 한다.
농축 대상 질산은 열 교환기(W5, W1, W2)를 경유하여 제1 칼럼(K1.0)의 섬프(sump)에 공급된다. 그 경우, 농축 대상 질산은 열 교환기(W5)에서 칼럼(K1.0)의 헤드로부터 분출되는 질산 증기에 의해 예열된 후에 열 교환기(W1)에서 재농축 황산에 의해 추가로 가열되고, 이어서 고온 증기 응축물로 작업되는 열 교환기(W2)에서 부분 기화된다.
용기(B3)(도 3 및 도 5를 참조)로부터 나오는, 대략 비등점에 있는 재농축 황산은 열 교환기(W1) 및 기본적으로 냉각에 의해 추가로 온도를 제어하는 역할을 하는 추가의 열 교환기(W3)를 경유하여 칼럼(K1.0)의 헤드로 급송된다. 농축 대상 질산의 부분 흐름은 도 2 및 도 4에서 열 교환기(W1)의 전방에 도시되어 있는 혼합기에 의해 황산 흐름에 혼합된다. 칼럼(K1.0, K1.1)으로의 에너지 반입은 "W2"에서의 부분 기화에 부가하여 칼럼(K1.0)의 칼럼 가열기(W8) 및 칼럼(K1.1)에 배속된 기화기(섬프 가열기)(W4)에 의해 구현된다. 시동 및 제어 과정을 위해 매우 소량의 스트립핑 증기를 "W4" 또는 제2 칼럼(K1.1)에 직접 공급하는 것은 주로 기화기로부터 유출되는 황산 중의 잔류 질산 함량을 낮추는 역할을 한다. 칼럼(K1.0)의 헤드로부터 분출되는 질산 증기는 열 교환기(W5, W6)에 의해 부분 응축되고, 스트립핑 공기에 의해 작업되는 표백 칼럼(K2)에 공급된다. 표백 칼럼으로부터 분출되는 가스 혼합물은 열 교환기(W7)를 경유하여 사후 응축된다. NOx함유 배기 가스는 NOx흡수 공정으로 인도된다.
섬프 가열기(W4)를 경유하여 칼럼(K1.1)의 섬프에 인도된 황산은 용기(B1)(도 3을 참조)에 수집되고, 진공 하에 작업되는 수평 기화기(W10)에 급송되어 농축된다. 일 부분 흐름은 플래시 용기(flash container)(B2)를 경유하면서 급송되고 그 곳에서 플래시 기화(flash vaporization)되어 용기(B1) 중에서 온도 감소가 이루어지게 된다. 기화기(W10)로부터 부상되는 증기(주로 수증기)는 분리 칼럼(K4)을 경유하여 응축기(W11)로 인도되는데, 그 응축기(W11)에서는 플래시 용기(B2)로부터 나온 증기도 역시 동시에 응결된다. 응축물은 침지 관을 경유하여 도입되기 때문에 기압상으로 낮춰진 채로 용기(B4)에 도달된다. 그 비등점 바로 미만의 상대적으로 높은 온도를 갖는 재농축 황산은 용기(B3)로부터 제1 칼럼(K1.0)으로 되돌려진다.
전술된 그러한 예에서는 질산의 농축이 약 950 mbar의 절대 압력에서 작업되고, 황산의 재농축 구역에서는 약 80 mbar의 절대 압력에서 작업이 이루어진다.
본 발명에 따른 방법은 정해진 요건/설정 목적에 맞춰 예컨대 도 4 및 도 5와 상응하게 변경될 수 있다. 그 경우, 칼럼(K1.1)은 부압에서 작업되는데, 그로 인해 추가의 부분 칼럼(K1.3)이 필요하게 되고, 경우에 따라서는 황산 재농축용 브랜치의 적합화가 요구된다.
첨부 도면을 참조하여 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 방법은 종래의 방법과 대비된 일련의 장점 및 변경을 수반하는데, 이후로 본 발명에 따른 방법 또는 그러한 방법의 바람직한 구성이 구현되어 있는 설비 부분과 연계하여 그들 장점 및 변경에 관해 더욱 상세히 개별적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 방법은 칼럼(K1.0)의 헤드에 질산과 황산과 물간의 평형 비등이 이루어지도록 행해진다. 그러기 위해서는 충분한 질산이 액상 중에 함유되어 증기 상 중에 HNO3가 99.9 중량%까지인 원하는 높은 질산 분율이 얻어질 수 있도록 해야 한다. 이외에도, 추출제를 칼럼(K1.0)에 공급하기 전에 질산, 바람직하게는 55 내지 69 중량% 질산을 전체 농축 대상 질산의 0.1 내지 60 %의 양으로 추출제 또는 추출제의 50 %에 첨가할 경우에 칼럼(K1.0)의 헤드에서 액체/증기 혼합물의 평형 비등이 간단하게 구현되는 것을 확인할 수 있었다. 그와 같이 공급함으로써, 칼럼 내부의 질산이 황산 중에서 응축되는 것이 감소되고, 그에 따라 가열 에너지 수요가 감소되게 된다. 그 경우, 유입 흐름(농축 대상 질산 및 재농축 황산)의 각각의 현존 조성에 대한 평형 조건과 상응하게 의도된 양의 비를 얻고자 애쓰고 그와 같이 제어하게 된다.
전술한 조치에 의해, 종래에 필요로 하던 추출제의 강력한 냉각, 예컨대 황산의 경우에 80 ℃ 미만으로 냉각시키는 것이 생략될 수 있고, 추출제가 예컨대 칼럼(K1.0)에 공급되는 온도가 90 내지 160 ℃인 황산보다 더 고온으로 될 수 있다.
또한, 종래에 설립된 대부분의 설비에서는 농축 대상 질산이 액체로서 추출 정류 공정에 공급되었었다. 본 발명에 따르면, 추출 정류 공정 및 추출제 재농축공정을 포함한 전체 방법에 가용되는 공정 흐름, 고온 증기 흐름, 및 고온 증기 응축물 흐름의 열 용량이 최대 한도로 활용되어 농축 대상 질산이 부분 기화된 채로 추출 정류 공정에 공급되게 된다.
그와 관련하여, 다음의 열량이 가용되고 바람직하게는 십분 활용되게 된다:
a) 칼럼(K1.0)의 헤드로부터 분출되는 질산 증기의 응축 엔탈피〔예컨대 열 교환기(W5)에 의해〕.
b) 재농축 공정으로부터 예컨대 비등 상태로 유출될 때와 칼럼(K1.0)으로 유입되는 상태간의 재농축 추출제, 예컨대 재농축 황산의 엔탈피 차〔예컨대 열 교환기(W1)에 의해〕.
c) 압력 범위가 6 내지 40 bar인 고압의 고온 증기 응축물 및/또는 고온 증기 응축물로부터의 플래시 증기 및/또는 압력 범위가 1 내지 16 bar인 저압의 고온 증기/응축물 혼합물의 엔탈피 차〔예컨대 열 교환기(W2)에 의한 고온 증기 응축물의 사용을 통해〕. 고온 증기 응축물은 설비의 하나 이상의 가열기 또는 모든 가열기〔예컨대 칼럼(K1.1)의 기화기의 가열기 및/또는 재농축 공정의 기화기의 가열기(W10)〕로부터 발생되는 고온 증기 응축물인 것이 바람직함.
d) 추출제, 예컨대 황산의 고려해 볼 수 있는 2단 또는 다단 재농축 공정의 예컨대 정상 압력 단계 또는 과도 압력 단계로부터 나오는, 그와 동시에 칼럼(K1.1)의 진공 작업으로부터 나오는 증기의 응축 엔탈피.
질산을 추출제와 혼합시키는 것을 감안하여 전술한 설명에 따른 열량을 십분 활용함에 있어서, 농축 대상 질산은 증기/액체 혼합물의 형태로 또는 증기와 액체로 분리된 채로 추출제 또는 추출제/질산 혼합물의 공급 지점 아래에서 농축 대상 질산의 40 내지 99.9 %의 양으로 칼럼(K1.0)에 공급되게 된다.
매우 바람직한 실시예에 따르면, 추출 정류 공정은 2개의 개별 칼럼으로의 분할이 매우 근접하게 이루어져 있는 2개의 별개의 칼럼(K1.0, K1.1)에서 또는 2개의 별개의 칼럼 섹션(K1.0, K1.1)으로 분할되어 있는 농축 칼럼에서 행해지는데, 그 경우에 2개의 칼럼 중의 제1 칼럼(K1.0)은 농축 대상 질산을 정류하여 농축 질산의 증기를 얻는 역할을 하는 반면에, 2개의 칼럼 중의 제2 칼럼(K1.1)은 질산을 추출제로부터 분리시키는 역할을 한다. 2개의 칼럼(K1.0, K1.1)으로 분할하는 것은 대략 농축 대상 질산의 공급 지점의 위치에서 이루어진다. 또한, 상응하는 배플에 의해, 상부 칼럼(K1.0)에서 아래로 흘러내리는 추출제, 예컨대 황산이 예열 및 부분 기화된 농축 대상 질산과 긴밀하게 충분히 혼합되는 것이 보장되게 된다.
추출제(예컨대 황산 또는 수성 질화마그네슘 용액)의 재농축에 필요한 가열 에너지 수요를 가능한 한 낮게 유지시키기 위해서는 재농축 공정에서 기화시켜 제거해야 하는 물의 양이 최대한으로 적게 되어야 한다. 종래의 방법에서 주입되는 직접 증기는 유출되는 황산을 희석시키기 때문에, 본 발명에 따라 질산 정류 공정의 가열이 가능한 한 완전히 간접적으로 이루어지게 하도록 애쓰고 있는데, 그를 위해 추출 정류용 칼럼은 섬프 가열기 및/또는 중간 가열기를 구비하게 된다.
그것은 이미 공지된 조치이다. 그러나, 칼럼(K1.1)의 아래에 있는 수평 기화기(W4)가 바람직하게는 보완적인 분리 단계 및 그에 따른 칼럼 높이의 감소 및/또는 칼럼(K1.1)의 섬프로의 열 공급의 감소 및/또는 유출되는 추출제 중의 잔류질산 함량의 감소가 달성되도록 구성된다는 것은 전혀 새로운 사실이다. 그를 위해, 바닥 구역에 직렬형 챔버 시스템을 형성하는 방벽이 추출제의 흐름 방향을 가로질러 내장되어 있는 수평 기화기가 "W4"에 사용되는 것이 바람직하다. 그러한 유형의 적절한 기화기는 예컨대 황산 농축을 위한 출원인의 회사 문헌에 제시되어 있다.
일정한 양의 공기 및/또는 수증기를 수평 기화기(W4)(도 2 및 도 4를 참조)에, 바람직하게는 추출제 중에, 아울러 바람직하게는 수평 기화기(W4)의 후방 구역 또는 단부에 주입함으로써, 유출되는 추출제 중의 질산 농도가 추가로 감소될 수 있고/있거나, 높은 잔류 질산 함량이 유지될 경우라도 공급되는 에너지 양 및/또는 칼럼(K1.1)의 소요 높이가 줄어들 수 있게 된다. 그 경우, 부가적으로 주입되는 수증기(스트립핑 증기)로서는 전체 설비의 가열기로부터 발생되는 고온 증기 응축물의 플래시 증기를 사용하는 것이 바람직하다.
부분 기화된 농축 대상 질산이 사이드 용기에서 액상과 증기 상으로 분리되어 액체 흐름이 증기 흐름의 상부에서 단일의 칼럼(K1)에 공급될 경우에는 추출 정류를 행하는 데 단일의 칼럼(K1)(도면에 도시되지 않은 대안)이 사용될 수도 있다.
단일의 칼럼(K1) 또는 2개의 별개의 칼럼 또는 2개의 별개의 칼럼 섹션(K1.0, K1.1)에서 추출 정류를 행하는 것과는 무관하게, 본 발명에 따른 방법의 결정적인 신규성은 부분적으로 기화된 채로 공급되는 농축 대상 질산 중에 함유된 수증기의 대부분이 기화시키려는 질산과의 물질 교환으로 응축된다는데 있다. 그러한 물질 교환에 의거하여 환류가 감소되고, 그에 따라 필요로 하는 열 공급이줄어들게 된다.
아래로 흘러내리는 추출제와 유입되는 급송 흐름을 긴밀하게 충분히 혼합시키기 위해, 이미 간략히 전술된 "K1.0"에 있는 배플은 내측에 놓인 가열기 및/또는 외측에 놓인 가열기가 긴밀한 혼합을 더욱 강화시키는데 사용되도록 하게끔 구성된다.
바람직한 실시예에 따라 수평 기화기(W4)로부터 유출되는 추출제 중의 잔류 질산 함량을 HNO3가 약 5 중량%까지로 높게 허용함으로써 가열 에너지 수요가 추가로 감소될 수 있게 된다. 추출제 재농축 공정의 증기 응축물 중의 잔류 질산 함량이 높은 것을 피하기 위해, HNO3가 약 5 중량%까지로 유출되는 추출제, 예컨대 황산을 선행 접속된 진공 단계(B2)(도 5를 참조)에서 감압시키고, 그러한 단계의 증기 중에 함유된 질산을 후속 접속된 정류 칼럼(K5)에 의해 억제시켜 공비점 미만의 질산으로서 바람직하게는 칼럼(K1.0)으로 되돌리게 된다(도 5를 참조).
또한, 칼럼(K1.0, K1.1)을 상이한 압력에서 작업시키면 추가로 에너지가 절감될 수 있다. 추출 정류 공정에 대해 가능한 작업 압력은 절대 압력 100 mbar 내지 절대 압력 약 5 bar, 바람직하게는 절대 압력 200 mbar 내지 절대 압력 1.3 bar이다. 예컨대 황산에 대한 추출제 재농축에서는 작업 압력이 절대 압력 30 mbar 내지 절대 압력 약 4 bar인 것이 바람직하다. 임계적인 작업 압력을 그러한 개별 범위로 사용함으로써, 열을 십분 활용(플래시 기화, 증기에 의한 가열)하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 방법의 범주 내에서는 추가로 에너지를 임의적으로 십분 활용하는 다음과 같은 조치가 가능하다:
a) 칼럼(K1.1)을 칼럼(K1.0)보다 현저히 더 낮은 압력으로 작업시킨다(도 4를 참조). 그럼으로써, 칼럼(K1.0)의 섬프 온도와 칼럼(K1.1)의 헤드에서의 혼합물의 비등점간에 존재하는 질산/추출제 혼합물의 잠열이 십분 활용될 수 있고, 잔류 질산을 빼내는 데 칼럼 (K1.1)의 섬프에서의 적은 증기/수증기만이 필요하게 된다.
b) 보완적으로 또는 선택적으로, 예컨대 황산과 같은 추출제의 재농축을 2개 이상의 압력 단계, 바람직하게는 절대 압력 50 mbar 내지 절대 압력 4 bar의 범위로 행하되, 압력이 더 높은 단계로부터 나온 증기를 전술된 바와 같이 추출 정류 공정의 가열에 사용하도록 조치한다.
c) 보완적으로 또는 선택적으로, 추출 정류 공정의 가열 전후에 보다 더 높은 압력으로 추출제를 재농축시키는 단계로부터 나온 증기를 하나 이상의 칼럼에서 농도가 90 중량%, 바람직하게는 99.99 중량%인 주된 물과 바람직하게는 농도가 30 내지 69 중량%인 공비점 미만의 질산으로 분리시키되, 공비점 미만의 질산을 바람직하게는 칼럼(K1.0)으로 되돌리도록 조치한다.
또한, 설비 제조 비용의 절감을 위해, 그리고 경우에 따라서는 장소상의 이유로, 칼럼(K1.0)의 헤드로부터 분출되는 질산 증기를 표백 칼럼(K2)으로 유입되기 전에 열 교환기(W5)에서 및/또는 추가의 응축기(W6)에 의해 응축시키고, 얻어진 응축물을 표백 칼럼(K2)의 헤드에 공급한다. 표백 칼럼(K2)의 가열에 필요한 질산증기의 비응축 부분을 표백 칼럼(K2)의 중간부에 도입한다. 그럼으로써, 표백 칼럼(K2)의 상부를 종래의 방법에 비해 현저히 더 작은 직경으로 감소시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 장점을 다시 한번 요약하여 강조하면 다음과 같다:
본 발명에 따른 방법은 추출 정류 칼럼에서의 환류가 감소되도록 할 수 있다.
추출제를 보다 더 고온으로 공급하여 내부 환류를 추가로 감소시킬 수 있다.
가용 공정 흐름의 열 용량을 십분 활용하여 농축 대상 질산의 부분 기화를 구현함으로써, 적은 가열 에너지를 사용하기만 하면 된다.
적절한 구조 형식의 수평 기화기(W4)를 사용함으로써, 추출제를 용이하게 정제시킬 수 있다.
종래의 질산 농축 설비에서는 생성되는 고 농축 질산 1.0 ㎏당 약 1.8 ㎏의 가열 증기량이 필요하다. 이미 전술된 바와 같이 섬프 가열기 및/또는 중간 가열기로 작업시킬 경우에는 고온 증기의 단위 수요가 고 농축 HNO3㎏당 약 1.5 ㎏으로 감소되게 된다. 본 발명에 따른 방법에서는 고온 증기의 단위 수요를 고 농축 HNO3㎏당 1.1 ㎏ 미만으로 줄일 수 있다. 그 경우, 그러한 가열 에너지 단위 수요에 관한 언급은 약 99 중량% 질산을 생성할 경우에 약 67 중량% 농축 대상 질산에 대해 적용되는 것이다.
냉각수 수요도 역시 고온 증기 수요와 동일한 비율로 감소되게 된다.
끝으로, 장치를 부분적으로 소형으로 형성할 수 있고/있거나, 장치의 크기가 동일하더라도 종래의 방법보다 더 높은 처리 용량을 구현할 수 있다.
또한, 고 농축 질산의 제조와 관련하여 개발된 본 발명에 따른 방법은 그 핵심에 있어 공비 혼합물의 분리 시에 에너지 활용을 최적화시키는 것과 관련되어 있으므로, 당업자에 의한 해당 방법 파라미터의 적합화 하에서, 적절한 추출제의 첨가에 의해 공비점이 우회되거나 극복될 수 있을 경우에 출발 혼합물의 성분 중의 하나로부터 농축된 제품 부분을 제조하는 다른 공업적 공비 물질 혼합물의 분리 방법으로서도 행해질 수 있다. 그러한 유형의 물질 혼합물의 대표적 예는 할로겐화수소/물, 특히 염화수소 또는 불화수소/물; 알코올/물, 특히 에탄올/물 또는 이소프로판올/물; 에테르/물, 예컨대 테트라히드로푸란/물; 또는 예컨대 벤졸/시클로헥산과 같은 유기 화합물의 혼합물이다. 그러한 유형의 혼합물에도 본 발명에 따른 방법은 성공적으로 및 경제적으로 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 청구항 22에 기재된 기본 특징이 있는 일반적인 형태의 공비 혼합물 분리 방법에 관한 것이기도 하다. 그러한 보편적인 방법의 바람직한 구성은 대부분 구체적인 온도에 관한 진술과 같은 해당 청구항에 포함된 특징이 순수한 물질에 관한 것이 아니고, 주어진 형태에서 질산의 농축 또는 추출제 황산의 사용에만 의미 있는 것이 아닌 한에는 청구항 2 내지 청구항 19에 따른 바람직한 구성과 상응하게 된다.

Claims (22)

  1. 희석된 질산, 경우에 따라서는 오염된 질산으로부터 75 내지 99.9 % 농도의 질산을 제조하는 방법으로서, 과도 압력 및/또는 정상 압력 및/또는 진공에서 약 45 내지 70 % 농도의 질산을 질산/물 공비 혼합물의 형성을 방지하기 위한 추출제와 접촉시켜 정류하고, 농축된 질산의 증기를 응축시켜 농축 질산을 얻으며, 아울러 추출제를 재농축 처리하여 추출 정류 공정으로 되돌리는 농축 질산 제조 방법에 있어서,
    - 전체 방법에 가용되는 공정 흐름의 열 용량을 부분적으로 또는 거의 전체적으로 활용하고,
    - 전체 공정에 가용되는 열량(W1, W2, W5)을 사용하여 농축 대상 질산을 비등 액체로서 또는 부분적으로 기화시켜 증기/액체 혼합물로서 또는 별개의 증기와 액체로 추출 정류 공정에 공급하며,
    - 추출제를 추출 정류 공정에 공급하기 전에 질산, 바람직하게는 농축 대상 질산의 농도 범위의 질산을 농축 대상 질산의 0.1 내지 60 %의 양으로 추출제 양의 50 % 이상에 첨가하고,
    - 추출 정류 공정에 필요한 에너지를 전적으로 또는 대부분 간접 가열(W4, W8)에 의해 공급하며,
    - 추출제를 최대한으로 농축된 형태로 추출 정류 공정에 공급함으로써 추출 정류 공정으로부터 유출되는 추출제를 일제히 최대 한도로 희석시킬 때에 추출제의순환량이 최소화되도록 하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 추출 정류 공정을 2개의 별개의 칼럼(K1.0, K1.1) 또는 2개의 칼럼 섹션(K1.0, K1.1)으로 분할된 농축 칼럼에서 행하되, 2개의 칼럼 중의 제1 칼럼(K1.0)이 농축 대상 질산을 정류하여 농축 질산의 증기를 얻는 역할을, 2개의 칼럼 중의 제2 칼럼(K1.1)이 추출제로부터 질산을 분리시키는 역할을 각각 하도록 하고, 농축 대상 질산의 공급 지점을 통해 2개의 칼럼(K1.0, K1.1)으로 분할하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 전체 방법의 공정 흐름, 고온 증기 흐름, 및/또는 고온 증기 응축물 흐름을 예열에 활용함으로써 농축 대상 질산을 예열된 형태로 비등 액체로서 또는 증기/액체 혼합물로서 또는 별개의 증기와 액체로 2개의 칼럼 중의 제1 칼럼(K1.0)에 공급하고, 생성되는 농축 질산의 증기와 추출제와의 접촉 시에 질산의 응축이 최소화될 정도로 제1 칼럼(K1.0)에 공급되기 전에 질산이 첨가된 추출제에 의해 제1 칼럼(K1.0)에서 역류로 정류하며,
    - 추출제를 제1 칼럼(K1.0)의 하부로부터 인출하여 제2 칼럼(K1.1)의 헤드에 공급하고, 그 제2 칼럼(K1.1)에서 잔류 질산 함량이 낮은 추출제 액체와 질산 증기로 분리시키되,
    - 추출제 액체를 간접 가열되는 제2 칼럼(K1.1)의 섬프에 수집하고 그로부터인출하여 재농축 처리하고,
    - 추출제 액체로부터 빼낸 질산 증기를 제2 칼럼(K1.1)의 헤드로부터 제1 칼럼(K1.0)의 하부로 공급하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 농축 대상 질산을 제1 칼럼(K1.0)으로부터 얻은 농축 질산 증기(W5) 및/또는 고온의 재농축 추출제(W1) 및/또는 고온 증기 응축물 및/또는 추출 정류 공정 및/또는 추출제 농축 공정의 간접 가열되는 기화기(W4, W10)로부터 나온 고온 증기 응축물(W2)의 플래시 증기 및/또는 추출제의 재농축 시에 얻어진 증기 부분과의 열 교환에 의해 예열 및/또는 부분 기화시키는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 칼럼(K1.0, K1.1)에서의 농축 단계를 절대 압력 100 mbar 내지 절대 압력 5 bar의 범위, 바람직하게는 절대 압력 200 mbar 내지 절대 압력 1.3 bar의 동일하거나 상이한 시스템 압력에서 작업시키는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 칼럼(K1.1)을 제1 칼럼(K1.0)보다 더 낮은 압력에서 작업시키는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 추출제로서 농축 황산을 사용하고, 그 황산을 제1 칼럼(K1.0)에 공급하기 전에 농축 대상 질산의 농도 범위의 질산을 농축 대상 질산의 0.1 내지 60 %의 양으로 황산의 양의 50 % 이상에 첨가하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 칼럼(K1.1)의 섬프에 수집된 추출제를 그 바닥 구역에 개개의 증류 기포의 직렬형 챔버 시스템을 형성하는 방벽이 산의 흐름 방향을 가로질러 구비되고 간접 가열되는 수평 기화기(W4)에서 가열시켜 그 기화기가 제2 칼럼(K1.1)의 높이의 감소 및/또는 수평 기화기(W4)의 에너지 수요의 감소 및/또는 수평 기화기로부터 유출되는 추출제 액체 중의 낮은 잔류 질산 농도의 설정을 구현하는 추가의 분리 단계를 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 공기 및/또는 수증기를 수평 기화기(W4)에 주입시켜 제2 칼럼(K1.1)으로부터 유출되는 추출제 중의 잔류 질산 함량을 추가로 감소시키는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서, 추출제 황산을 80 ℃ 내지 160 ℃ 범위의 온도로 제1 칼럼(K1.0)에 공급하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 부분 기화된 농축 대상 질산의 증기 부분을 공급된 추출제 및/또는 추출제와 부분 기화된 농축 대상 질산의 액체 부분으로 이루어진 혼합물과 긴밀하게 충분히 혼합시키는 것이 보장되도록 부분 기화된 질산을 농축 공정의 제1 및/또는 제2 칼럼(K1.0, K1.1)에 공급하되, 그러한 긴밀한 혼합을 칼럼(k1.0, K1.1)의 내부 및/또는 외부에 배치된 적절한 유닛 또는 배플에 의해 강화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 칼럼(K1.1)의 수평 기화기(W4)로부터 인출된 추출제 중의 잔류 질산 함량이 5 중량%까지로 되도록 하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 잔류 질산 함량이 0.1 내지 5 중량%인 추출제를 진공 단계에서 플래시 기화 처리하고, 그와 같이 얻어지는 증기 중에 함유된 질산을 억제시켜 희석 질산으로서 선행 방법 단계, 바람직하게는 제1 칼럼(K1.0)으로 되돌리는 한편, 그 질산 함량이 저하된 액체 추출제를 추가로 처리하여 재농축시키는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 추출제의 재농축 공정을 2개 이상의 단계에서 절대 압력 50 mbar 내지 절대 압력 4 bar의 범위의 상이한 압력에서 행하고, 그러한 고압의 재농축 공정으로부터 나오는 증기 부분을 농축 대상 질산의가열 및/또는 추출 정류 칼럼(K1.1)의 간접 가열(W4)에 활용하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 증기 부분을 농축 대상 질산의 예열에 그것을 사용하기 전에 하나 이상의 추가의 칼럼에서 바람직하게는 99 내지 99.99 중량% 물로 이루어진 거의 물로 된 부분과 공비점 미만의 질산으로 분리시키고, 그 질산을 선행 방법 단계, 바람직하게는 제1 칼럼(K1.1)으로 되돌리는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 칼럼(K1.0)으로부터 얻어진 농축 질산의 증기를 농축 대상 질산과의 열 교환(W5)에 의해 적어도 부분적으로 응축시키고, 경우에 따라서는 추가의 응축기(W6)를 통해 통과시킨 후에 얻어진 액상 농축 질산을 표백 칼럼(K2)의 헤드에 공급하는 한편, 필요한 나머지의 질산 증기를 그 표백 칼럼(K2)의 중간부에 공급하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  17. 제3항에 있어서, 농축 대상 질산의 예열에 함께 사용되는 고온 증기 응축물은 이전에 간접 가열에 활용된, 특히 2개의 칼럼(K1.0, K1.1)의 간접 가열로부터 나오고 압력이 6 내지 40 bar의 과도 압력인 고온 증기의 고압 고온 증기 응축물 및/또는 그러한 고온 증기 응축물의 플래시 증기 및/또는 압력이 1 내지 16 bar의 범위의 과도 압력인 고온 증기 응축물과 플래시 증기의 혼합물인 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  18. 제9항에 있어서, 수평 기화기(W4) 및/또는 제2 칼럼(K1.1)에 스트립핑 증기로서 공급되는 수증기는 고온 증기 응축물의 감압에 의해 얻어지는 수증기인 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추출 정류 공정을 개별 칼럼에서 행하되, 부분적으로 기화된 농축 대상 질산을 증기 상과 액상으로 분리시켜 칼럼에 공급하고, 증기 상을 액상의 공급 지점의 아래에서 도입하는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 농축 질산 제조 방법을 행하기 위한 설비에 있어서,
    농축 칼럼은 2개의 별개의 칼럼 또는 단일 칼럼의 서로 분리된 2개의 섹션의 형태로 존재하는 2개의 칼럼(K0.1, K1.1)으로 분할되되,
    - 2개의 칼럼 중의 제1 칼럼(K1.0)은 농축 대상 질산용의 하나 이상의 공급 라인, 그 위에서 칼럼(K1.0)의 헤드에 배치되는 바람직하게는 농축 대상 질산의 일부와 혼합된 추출제용의 하나 이상의 공급 라인, 및 칼럼(K1.0)의 섬프부로부터 액상의 희석 추출제 혼합물을 배출시키는 배출 라인을 구비하고,
    - 제2 칼럼(K1.1)의 헤드는 제1 칼럼으로부터 인출되는 액상의 희석 추출제혼합물의 라인에 접속되고, 아울러 제2 칼럼(K1.1)은 그 하단에 간접 가열되는 수평 기화기(W4)를 구비하며, 그 수평 기화기로부터 추출제가 재농축 유닛에 공급되어 재생될 수 있는 한편, 제1 칼럼(K1.1)이 헤드에는 제2 칼럼(K1.1)에서 희석 추출제 혼합물로부터 빼내진 질산 증기를 제1 칼럼(K1.0)으로 되돌리는 배출 라인이 추가로 마련되는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 설비.
  21. 제20항에 있어서, 농축 대상 질산용 공급 라인은 하나 이상의 열 교환기(W5)를 통해 안내되고, 그 열 교환기에서는 방법의 하나 이상의 고온 생성물 흐름, 바람직하게는 제1 칼럼으로부터 나온 증기 상 농축 질산의 흐름과의 열 교환이 이루어지며, 제1 칼럼(K1.0)에 공급되는 추출제에 제어된 양의 농축 대상 질산이 첨가 혼합되는 혼합기가 마련되는 것을 특징으로 하는 농축 질산 제조 설비.
  22. 하나 이상의 공비 혼합물을 형성하는 액상 물질 혼합물로부터 농축 제품 부분을 제조하는, 특히 희석된 함수성의 물질 혼합물로부터 고 농축 휘발성 제품을 분리시키거나 유기 화합물이 혼합물을 분류하는 방법으로서, 과도 압력 및/또는 정상 압력 및/또는 진공에서 물질 혼합물 공비 혼합물의 형성을 방지하기 위한 추출제와 접촉시켜 추출 정류 공정에 의해 정류하고, 농축된 제품 부분의 증기를 응축시켜 농축 제품을 얻으며, 아울러 추출제를 재농축 처리하여 추출 정류 공정으로 되돌리는 농축 제품 부분의 제조 방법에 있어서,
    - 전체 방법에 가용되는 공정 흐름의 열 용량을 부분적으로 또는 거의 전체적으로 활용하고,
    - 전체 공정에 가용되는 열량(W1, W2, W5)을 사용하여 농축 대상 물질 혼합물을 비등 액체로서 또는 부분적으로 기화시켜 증기/액체 혼합물로서 또는 별개의 증기와 액체로 추출 정류 공정에 공급하며,
    - 추출제를 추출 정류 공정에 공급하기 전에 물질 혼합물의 일부 또는 농축물로서 얻으려는 제품을 농축 대상 물질 혼합물의 0.1 내지 60 %의 양으로 추출제 양의 50 % 이상에 첨가하고,
    - 추출 정류 공정에 필요한 에너지를 전적으로 또는 대부분 간접 가열(W4, W8)에 의해 공급하며,
    - 추출제를 최대한으로 농축된 형태로 추출 정류 공정에 공급함으로써 추출 정류 공정으로부터 유출되는 추출제를 일제히 최대 한도로 희석시킬 때에 추출제의 순환량이 최소화되도록 하는 것을 특징으로 하는 농축 제품 부분의 제조 방법.
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KR102505203B1 (ko) * 2022-08-01 2023-03-02 제이엔에프주식회사 질산정제폐열 재활용 효율이 우수하고, 금속이온 용출이 적은 탄탈륨 소재 리보일러를 이용한 초고순도 질산정제시스템

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