KR20100015469A

KR20100015469A - 기체 유동으로부터 유기 성분을 제거하기 위한 재생식 응축 및 흡착 방법

Info

Publication number: KR20100015469A
Application number: KR1020097021123A
Authority: KR
Inventors: 올레 브레트슈나이더; 누트 베르너; 토르스텐 에르베
Original assignee: 바이엘 머티리얼사이언스 아게
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2010-02-12
Also published as: JP5036862B2; US20080250924A1; US7749307B2; EP2136893A1; WO2008122363A1; JP2010523319A; CN101652162A; DE102007016973A1

Abstract

임의로는 고온인, 조질 기체 유동으로부터 유기 성분을 제거하기 위한 재생식 응축 및 흡착 방법이 기재되어 있다. 상기 방법에서, 재생 방법에 사용되는 비활성 기체는 별도의 재생 순환회로 내에서 전달된다.

비활성 기체, 재생식 흡착 방법, 염화수소, 염소

Description

기체 유동으로부터 유기 성분을 제거하기 위한 재생식 응축 및 흡착 방법 {REGENERATIVE CONDENSATION AND ADSORPTION PROCESS FOR ELIMINATING ORGANIC COMPONENTS FROM A GAS FLOW}

본 발명은 유기 화합물로 오염된 기체 스트림을 흡착에 의해 후처리하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 특히 염화수소를 함유하는 기체의 정제 방법에 관한 것이다.

HCl 기체의 촉매 산화 방법은 EP 233 773 B1호로부터 알려지게 되었는데, 여기서 벤젠, 클로로벤젠 등과 같은 유기 불순물로 오염된 HCl 기체는 디콘(Deacon) 공정 (산소에 의한 촉매 HCl 산화)에서의 사용을 위해 예비정제된다.

그러한 목적으로, 활성탄이 흡착제로서 사용되고 사용 후에 재생된다. 또한, 임의적으로 비활성 기체를 사용하며, 그리고 승온에서 또는 감압하에 흡착제를 재생시키는 것이 제안되었다.

흡착제의 재생 구현예에 관한 더 이상의 자세한 내용은 EP 233 773 B1호에 나타나 있지 않다.

그러한 공정의 단점은 생산 공정 및 HCl 정제 공정이 활성탄층의 재생을 위해 중단되어야만 한다는 것이다.

상기 공정의 또다른 단점은 재생이 에너지 측면에서 불리하게, 열적으로 또는 감압에서 수행되거나, 또는 고가의 비활성 기체를 사용하여 수행된다는 것이다. 본 발명의 목적은 에너지 측면에서 보다 유리하고, 특히, 흡착제의 후처리 동안에 고가의 비활성 기체의 사용을 줄이면서 연속적 공정을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.

기체 스트림으로부터 특히 유기 성분의 흡착성 분리는 장치 산업에서 자주 사용된다.

재생 중에, 흡착제는 통상적으로 가열되고 재생 기체 스트림과 접촉하게 된다. 이로써 흡착된 성분들은 재생 기체 스트림 중으로 용해되고 흡착제는 부하제거된다.

기체 스트림의 달성가능한 순도는 실질적으로 부하제거된 흡착제 재생의 개념적 설계에 좌우된다.

통상의 재생 방법은 필요한 열 에너지 및 필요한 재생 기체 스트림을 시스템으로 동시에 도입하기 위해 가열된 비활성 기체 또는 증기를 사용한다. 증기는 수분이 공정에서 용인될 수 있을 경우에만 사용가능하다. 조질 염화수소 기체의 후처리의 경우에, 생성물과 접촉하게 되는 장치의 부식을 방지하기 위해 증기를 통한 물의 도입을 피할 수 있도록 노력하였다.

그러나, 비활성 기체 (예를 들면, 질소 등)가 사용되는 경우에, 비활성 스트림의 간단한 사용의 경우에 이용가능하게 될 기체의 양은 고비용을 초래한다. 또다른 한편으로는, 비활성 스트림에 대해 순환 절차가 행해진다면, 흡착제의 재생 동안 비활성 스트림 중에 용해되어 있는 성분들은 스트림이 순환회로로 회송되기 전에 제거되어야만 한다. 그렇지 않으면, 재생은 다음 흡착 작업에서 요구되는 공정 기체 순도를 달성하기에 충분하지 않을 것이다.

본 발명의 목적은 유기 화합물로 오염된 기체 스트림의 공정 기체 정제에서 재생식 흡착 방법의 비활성 기체 소비량을 감소시키는 것이다.

본 발명은

A) 정제하고자 하는 조질 기체 스트림을 40℃를 초과하지 않는 온도로 조정하는 단계;

B) 조질 기체 스트림의 유기 성분의 적어도 일부를 0℃를 초과하지 않는 온도에서 응축시키는 단계;

C) 이어서, 응축 이후에 예비정제된 기체 스트림 중에 잔류하는 잔류 유기 성분을 제1 흡착 매체 상에서 적어도 부분적으로 흡착시키는 단계;

D) 이어서 흡착 단계 C)에서 나오는 기체 스트림과 공정으로 유입되는 조질 기체 스트림 사이에 열 교환하는 단계;

E) 정제된 기체 스트림을 제공하는 단계

를 포함하며, C)에서 언급된 흡착 매체는

F) 흡착 매체를 비활성 기체 순환회로와 연계하는 단계;

G) 새로 공급된 비활성 기체와 정제된 회송 스트림이 합쳐져 순환 비활성 기체 스트림을 제공하고 이 스트림을, 특히 가열기에서 100℃ 이상의 온도로 가열하는 단계;

H) 이어서 가열된 순환 비활성 기체 스트림을 재생시킬 흡착 매체 상으로 통과시키는 단계;

I) 이어서 유기 성분이 부하된 순환 비활성 기체 스트림을 40℃를 초과하지 않는 온도로 냉각시키는 단계;

J) 이어서 순환 비활성 기체 스트림의 유기 성분의 적어도 일부를 0℃를 초과하지 않는 온도에서 응축시키는 단계;

K) 이어서 응축 단계 J) 이후에 순환 비활성 기체 스트림 중에 잔류하는 잔류 유기 성분을 제2 흡착 매체에서 흡착시키는 단계;

L) 임의로, 이어서 흡착 단계 K)에서 나오는 순환 비활성 기체 스트림과 응축 단계 J)로 유입되는 순환 비활성 기체 스트림 사이에 열 교환하는 단계;

M) 임의로, 이어서 응축 및 흡착에 의해 정제된 순환 비활성 기체 스트림의 압력을, 특히 순환 기체 압축기의 도움으로 상승시켜, 임의의 순환 기체 압력 손실을 극복하는 단계;

N) 정제된 순환 비활성 기체 스트림의 일부를 배출하고 정제된 스트림의 나머지를 회송 스트림으로서 가열 단계 G)로 전달하는 단계

를 포함하는 재생에 가해지는 것을 특징으로 하는, 임의로는 고온일 수 있는 조질 기체 스트림으로부터 유기 성분을 제거하기 위한 재생식 흡착 방법을 제공한다.

공정에 사용되는 흡착제는 일반적으로 활성탄, 제올라이트, 산화알루미늄, 벤토나이트, 실리카겔 또는 유기금속 착체이다. 활성탄이 바람직하다. 집중적인 기체-흡착제 접촉을 이루기 위한 통상적인 유형의 장치는 단순한 고정층, 유체층, 유동층 또는 전체로 이동가능한 고정층이다.

기체 스트림으로부터 성분을 흡착 제거하는 것의 장점은 매우 고순도의 정제된 기체 스트림이 달성될 수 있다는 것과, 재생식 흡착 방법의 경우에는 표적화된 폐기 또는 공정으로의 회송을 위해 유기 성분을 회수할 수 있다는 것이다.

조질 기체 스트림을 냉각기에서 45℃를 초과하지 않는 온도로 1차로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 방법이 바람직하다. 또한 바람직하게는, 조질 기체 스트림을 제2 단계에서, 특히 폐열회수장치에서 40℃를 초과하지 않는 온도로 냉각시킨다. 특히 바람직한 변형법에서는, 흡착 단계 C)에서 나오는 기체 스트림과 응축 단계 B)로 유입되는 조질 기체 스트림 사이의 열 교환이 폐열회수장치에서 일어난다. 냉각 단계 I)는 바람직하게는 제1 단계로서 냉각기에서 45℃를 초과하지 않는 온도로, 제2 단계로서 폐열회수장치에서 40℃를 초과하지 않는 온도로 수행된다.

본 발명의 방법의 특히 바람직한 변형법은 K)에서 언급된 제2 흡착 매체가 또다른 가열된 비활성 기체 스트림의 도움으로 재생되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법은 특히 바람직하게는, 정제하고자 하는 조질 기체 스트림이 염화수소로 실질적으로 이루어지고/지거나 순환하는 비활성 기체 스트림으로서의 비활성 기체가 주로 질소로 이루어질 경우에 사용된다. 조질 기체 스트림으로부터 분리될 유기 성분은 특히 바람직하게는 실질적으로 탄화수소 또는 할로겐화된 탄화수소, 특히 바람직하게는 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 C₆-C₁₂-지방족 화합물, 또는 염소화된 탄화수소, 예컨대 포스겐, 4염화탄소, 염화비닐 및 디클로로에탄, 또는 염소화된 방향족 탄화수소, 예컨대 헥사클로로벤젠, 모노클로로벤젠 및 오르토디클로로벤젠이다.

본 발명의 방법의 또다른 특히 바람직한 변형법은 C)에서 언급된 흡착이 적어도 2단계 흡착으로 수행되는 것을 특징으로 한다. 특히 바람직하게는, 제1 단계 C)의 흡착 매체는 조질 기체 스트림의 부분 스트림의 도움으로 재생되고, 부하된 조질 기체 부분 스트림은 응축 단계 B)로 유입되는 조질 기체 스트림과 임의로 합쳐진다.

본 발명의 방법의 바람직한 변형법은 제1 흡착 단계 C)의 흡착 매체가 비활성 기체에 의해, 임의로는 단일 통과로, 조질 기체 부분 스트림에 의한 재생과 교대로 간헐적으로 재생되는 것을 특징으로 한다. 2단계 이상의 흡착의 경우에, 비활성 기체는 특히 바람직하게는 재생을 위하여 마지막 흡착 단계로부터 출발하여 일련의 흡착기를 경유하여 제1 흡착기로 향한다.

본 발명의 방법은 특히 바람직하게는 염화수소-함유 정제된 기체 스트림이 염화수소 및 산소로부터 염소를 제조하는 생산 공정에, 특히 염화수소의 산소에 의한 촉매 기체상 산화에 또는 염화수소와 산소의 비-열반응에 추가로 사용될 경우에 사용된다. 염화수소의 산소에 의한 촉매 기체상 산화 (디콘 공정)와의 커플링이 특히 바람직하다.

상기에 이미 기재한 바와 같이, 디콘 공정으로 알려져 있는 촉매작용 공정이 바람직하게는 본 발명에 따른 방법과 조합되어 사용된다. 그러한 공정에서, 염화수소는 발열성 평형 반응으로 산소에 의해 염소로 산화되며, 이때 증기가 형성된다. 반응 온도는 통상적으로 150 내지 500℃이고 통상의 반응 압력은 1 내지 25 bar이다. 반응이 평형 반응이기 때문에, 촉매가 여전히 충분한 활성을 갖는 가능한 최저 온도에서 작업하는 것이 유리하다. 또한 염화수소에 비해 화학량론적 과량의 산소를 사용하는 것이 유리하다. 예를 들어 2배 내지 4배 과량의 산소가 통상적이다. 선택성의 손실을 염려할 필요가 없기 때문에, 정상 압력에 비해 상대적으로 고압에서, 그리고 그에 따라 보다 긴 체류 시간으로 작업하는 것이 경제적으로 유리할 수 있다.

디콘 공정에 적합한 바람직한 촉매는 지지체로서의 이산화규소, 산화알루미늄, 이산화티타늄 또는 이산화지르코늄 상의 산화루테늄, 염화루테늄 또는 여타 다른 루테늄 화합물을 포함한다. 적합한 촉매는 예를 들면 염화루테늄을 지지체에 적용하고, 이어서 건조시키거나, 또는 건조 및 소성시킴으로써 수득될 수 있다. 적합한 촉매는, 루테늄 화합물에 더하여 또는 그 대신에 다른 귀금속, 예를 들면 금, 팔라듐, 백금, 오스뮴, 이리듐, 은, 구리 또는 레늄의 화합물을 포함할 수도 있다. 적합한 촉매는 또한 산화크롬(III)을 포함할 수 있다.

촉매 염화수소 산화는 단열적으로, 또는 바람직하게는 등온적으로 또는 거의 등온적으로, 불연속적으로, 그러나 바람직하게는 연속적으로, 유동층 또는 고정층 공정으로서, 바람직하게는 고정층 공정으로서, 특히 바람직하게는 튜브형 반응기 중 불균일 촉매 상에서 180 내지 500℃, 바람직하게는 200 내지 400℃, 특히 바람직하게는 220 내지 350℃의 반응기 온도에서, 그리고 1 내지 25 bar (1,000 내지 25,000 hPa), 바람직하게는 1.2 내지 20 bar, 특히 바람직하게는 1.5 내지 17 bar, 특히는 2.0 내지 15 bar의 압력하에서 수행될 수 있다.

촉매 염화수소 산화가 수행되는 통상적인 반응 장치는 고정층 또는 유동층 반응기이다. 촉매 염화수소 산화는 바람직하게는 복수의 단계로 수행될 수도 있다.

단열적, 등온적 또는 거의 등온적인 절차에서는, 중간 냉각기를 구비하여 직렬로 연결된 복수 개의 반응기, 다시 말하면 2 내지 10개, 바람직하게는 2 내지 6개, 특히 바람직하게는 2 내지 5개, 특히는 2 또는 3개의 반응기가 사용될 수도 있다. 염화수소는 제1 반응기의 상류에서 그 전체가 산소와 함께 첨가되거나, 또는 여러 반응기에 걸쳐 분산될 수 있다. 이와 같이 직렬 연결된 개별 반응기는 또한 한 장치에서 조합될 수도 있다.

본 발명의 방법에 적합한 장치의 다른 바람직한 구현예에서 촉매 활성이 유동 방향으로 증가하는 구조화된 벌크 촉매가 사용된다. 이와 같은 벌크 촉매의 구조화는 활성 물질을 사용한 촉매 지지체의 상이한 함침에 의해, 또는 비활성 물질을 사용한 촉매의 상이한 희석에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 고리형, 실린더형 또는 구형의 이산화티타늄, 이산화지르코늄 또는 이들의 혼합물, 산화알루미늄, 스테아타이트(steatite), 세라믹, 유리, 흑연, 스테인리스강 또는 니켈 합금이 비활성 물질로서 사용될 수 있다. 바람직하게 촉매 성형체가 사용되는 경우에, 비활성 물질은 바람직하게는 유사한 외부 치수를 가져야 한다.

적합한 촉매 성형체는 임의의 형상을 갖는 성형체로서, 마름모꼴형, 고리형, 실린더형, 성상형, 마차-바퀴형 또는 구형이 바람직한 형상이며, 고리형, 실린더형 또는 성상형 압출물이 특히 바람직한 형상이다.

적합한 불균일 촉매는 특히 도핑되었을 수도 있는, 지지체 물질 상의 루테늄 화합물 또는 구리 화합물로서, 임의로 도핑된 루테늄 촉매가 바람직하다. 적합한 지지체 물질은 예를 들면 이산화규소, 흑연, 금홍석 또는 예추석 구조를 가지는 이산화티타늄, 이산화지르코늄, 산화알루미늄 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 이산화티타늄, 이산화지르코늄, 산화알루미늄 또는 이들의 혼합물, 특히 바람직하게는 γ- 또는 δ-산화알루미늄 또는 이들의 혼합물이다.

구리 또는 루테늄 지지형 촉매는 예를 들면, CuCl₂ 또는 RuCl₃, 및 임의로 도핑용 촉진제 (바람직하게는 염화물 형태)의 수용액을 사용한 지지체 물질의 함침에 의해 수득될 수 있다. 촉매의 성형은 지지체 물질의 함침 후에, 또는 바람직하게는 그 전에 수행될 수 있다.

촉매의 도핑을 위한 적합한 촉진제는 알칼리 금속, 예컨대 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘, 바람직하게는 리튬, 나트륨 및 칼륨, 특히 바람직하게는 칼륨, 알칼리토금속, 예컨대 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨, 바람직하게는 마그네슘 및 칼슘, 특히 바람직하게는 마그네슘, 희토류 금속, 예컨대 스칸듐, 이트륨, 란탄, 세륨, 프라세오디뮴 및 네오디뮴, 바람직하게는 스칸듐, 이트륨, 란탄 및 세륨, 특히 바람직하게는 란탄 및 세륨, 또는 이들의 혼합물이다.

이어서, 성형체는 100 내지 400℃, 바람직하게는 100 내지 300℃의 온도에서, 예를 들면 질소, 아르곤 또는 공기 분위기하에, 건조 및 임의로 소성될 수 있다. 바람직하게는, 성형체는 먼저 100 내지 150℃에서 건조된 다음, 200 내지 400℃에서 소성된다.

단일 통과에서의 염화수소 전환율은 바람직하게는 15 내지 90％, 바람직하게는 40 내지 85％, 특히 바람직하게는 50 내지 70％로 제한될 수 있다. 미반응 염화수소의 일부 또는 전부는 분리 제거된 후에 촉매 염화수소 산화로 재공급될 수 있다. 반응기 유입구에서의 염화수소 대 산소의 부피비는 바람직하게는 1:1 내지 20:1, 바람직하게는 1:1 내지 8:1, 특히 바람직하게는 1:1 내지 5:1이다.

촉매 염화수소 산화의 반응열은 유리하게는 고압 증기를 생성하는 데 사용될 수 있다. 이는 포스겐화 반응기 및/또는 증류 컬럼, 특히 이소시아네이트 증류 컬럼을 가동시키는 데 사용될 수 있다.

추가의 단계에서, 형성된 염소는 분리 제거된다. 상기 분리 제거 단계는 통상적으로 복수의 단계들, 즉 촉매 염화수소 산화의 생성물 기체 스트림으로부터의 미반응 염화수소의 분리 제거 및 임의적 재순환, 실질적으로 염소와 산소를 함유하는 생성 스트림의 건조, 및 건조된 스트림으로부터의 염소의 분리 제거를 포함한다.

미반응 염화수소 및 형성된 증기는 냉각에 의해 염화수소 산화의 생성물 기체 스트림으로부터 수성 염산을 제거함으로써 분리 제거될 수 있다. 염화수소는 또한 묽은 염산 또는 물에 흡수될 수도 있다.

본 발명의 방법은 하기 도면을 참고로 하여 예를 들어 하기에 설명된다.

도 1은 비활성 기체가 순환하는 조질 기체 정제 공정의 흐름도를 도시한다.

도 2는 각각의 경우에 2개의 직렬 흡착기를 갖춘 도 1과 같은 공정을 도시한다.

실시예 1

본 발명에 따른 방법에서, 개선된 공정 개념 덕분에, 고순도의 재생 기체가 달성되고 그에 따라 흡착제의 높은 재생률을 달성함과 동시에 비활성 기체 소비량이 최소화된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 재생 기체 스트림은 본 발명에 따른 방법에서 순환회로로 인도되고, 따라서 비활성 기체 소비량이 최소화된다.

조질 기체 (1) (여기서는 TDI 제조로부터의 염화수소 기체)이 냉각기 (21)에서 예비냉각되고 폐열회수장치 (22)를 통과한다. 예를 들어 헥사클로로벤젠, 모노클로로벤젠 또는 오르토디클로로벤젠과 같은 유기 불순물은 응축기 (23)에서 응축되어 스트림 (8)로서 배출된다.

예비정제된 조질 기체 (2)는 활성탄의 흡착제 층 (24)를 통과하고, 염화수소의 정제된 기체 스트림 (3)은 폐열회수장치 (22)를 경유하여 통과하면서 유입되는 조질 기체 (1)과 열 교환하고 생성물 스트림 (4)로서 배출되어 디콘 공정 (도시되 지 않음)에서 염소로 산화된다.

흡착제 층 (24)와 교대로 가동되는, 부하된 흡착제 층 (24')는 새로운 비활성 기체 (5) 및 회송 스트림 (10)으로 이루어진 비활성 기체 (6)으로 정제되고 열 교환기 (25)에서 가열된다.

흡착기 (24')를 통과한 후에, 부하된 재생 기체 스트림은 예비냉각기 (27)에서 냉각된다. 이어서 폐열회수장치 (28)에서 추가로 냉각된다. 재생 기체 스트림은 이어서 저온 응축기에서 추가로 냉각된다. 이러한 냉각 중에, 순환 재생 기체 중에 함유된 유기 성분들의 상당부가 운반되어 제거되고 스트림 (8)과 합쳐진다. 그러나 열역학적 평형에 따라, 해당 유기 성분의 증기압에 상응하는 분량의 유기 성분이 여전히 기체상 중에 잔류할 것이다. 그러한 분량은 적절하게 낮은 온도 또는 높은 공정 압력을 선택함으로써 한도 내에서 감소될 수 있다.

저온 응축 (29) 이후에 기체 스트림 중에 잔류하는 유기 성분의 잔류량은 후속 흡착제 층 (30)에서 분리 제거된다. 이어서 정제된 비활성 기체 (15)와 예비냉각기 (27)에서 나오는 부하된 비활성 기체의 열 교환이 폐열회수장치 (28)에서 일어난다. 그 후에 폐열회수장치 (28)의 하류에 존재하는 정제된 비활성 기체 스트림 (9)는 순환 기체 압축기 (33)으로 공급되고, 이로써 재생 순환회로에서의 압력 손실이 극복된다.

순환 기체 흡착기 (30)이 부하된다면, 흡착기 (31)에 의해 대체되고 재생 작업으로 전환된다. 이러한 목적으로, 새로운 비활성 기체 (13)이 열 교환기 (32)에서 가열되고 부하 기간 동안 유동 방향과 반대 방향으로 흡착기 (31) 상으로 통과 한다. 부하된 재생 기체 스트림 (12)가 시스템으로부터 배출된다.

따라서, 기체 스트림으로부터 유기 성분을 제거하기 위한 본 발명에 따른 재생식 흡착 방법은 재생 기체를 위한 순환 기체 절차를 제공함으로써 재생을 위한 비활성 기체 소비량을 감소시키면서 순환 기체 흡착제의 사용을 통해 높은 재생률이 가능하도록 하며, 이로써 고순도의 재생 기체가 달성된다. 또한, 순환 기체 흡착제의 사용으로 저온 응축시에 응축되지 않은 성분들이 배출되도록 하고, 따라서 공정에서 그의 축적이 감소되거나 방지된다.

도 1에 도시된 재생 순환회로에의 비활성 기체 공급물 (5)는 압력을 유지하거나, 시스템을 플러싱하거나, 또는 그렇지 않으면 축적될 성분들을 배출하도록 할 수 있다. 스트림 (11)을 통해 배출이 일어난다. 그러나, 공급 및 배출은 또한 임의적으로 재생 기체 순환회로 내의 임의의 다른 위치에서 일어날 수도 있다.

실시예 2

재생을 위해 사용되는 비활성 기체에 있어서 손실을 막기 위한 또다른 가능성은 흡착제의 부분 재생을 위해 가열된 공정 기체를 사용하는 데에 있다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이, 2단계의, 중복 흡착 유닛 (24), (26) 또는 (24'), (26')을 필요로 한다.

흡착 방식에 있어서, 조질 기체 (1)은 이 경우에도 실시예 1에서 이미 설명한 냉각 및 응축 단계 (21), (22) 및 (23)을 통해 통과하며, 여기서 기체 스트림 중에 함유된 유기 성분의 일부가 제거된다. 단계 (23)에서 나오는 예비정제된 조질 기체 (2)는 2단계 흡착 (24), (26)으로 유입되고, 여기서 잔류 유기 성분의 일 부 또는 전부가 분리 제거된다.

이러한 개념은 2단계 흡착이 필요한데, 그 이유는 재생 작업 중에 제1 흡착 단계 (24')는 조질 기체의 가열된 부분 스트림 (7)에 의해 부분적으로만 재생되고, 공정에서 요구되는 순도는 증가된 재생률에 의해 제2 흡착 단계 (26')에서만 달성되기 때문이다.

정제된 기체 스트림 (3)은 폐열회수장치 (22)를 경유하여 유입되는 조질 기체 (1)과 열 교환되고, 생성물 스트림 (4)로서 배출된 후에 디콘 공정 (도시되지 않음)에서 염소로 산화된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 흡착 단계의 재생을 위해, 여전히 반응하지 않은 조질 기체의 부분 스트림 (7)은 열 교환기 (34)에서 가열되고 흡착의 제1 단계 (24')에 적용된다. 이로써 공정 기체의 유기 부하량 및 온도에 따라, 제1 흡착 단계 (24')는 부분적으로 재생된다. 완전한 재생은 공정 기체 스트림의 예비부하 때문에 가능하지 않다.

이어서 부분 재생을 위해 사용되는 공정 기체의 부하된 부분 스트림 (14)는 다시 조질 기체 스트림 (1)과 혼합된다.

제2 흡착 단계의 재생은 단일 통과로 또는 도 2에 도시된 바와 같이 재순환함으로써 비활성 기체에 의해 일어난다. 이러한 목적으로, 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 흡착제 층 (26)과 교대로 작동하는 부하된 흡착제 층 (26')는 새로운 비활성 기체 (5) 및 회송 스트림 (10)으로 이루어진 비활성 기체 (6)에 의해 정제되고 열 교환기 (25)에서 가열된다. 흡착제 층 (26')을 통해 유동한 후에, 부하된 재생 스트림은, 실시예 1에서와 같이 냉각 및 응축 단계 (27), (28) 및 (29)를 통해 통과한다. 이로써 순환 재생 기체 중에 함유된 유기 성분들의 상당부가 운반되어 제거되고 스트림 (8)과 합쳐진다. 그러나, 열역학적 평형에 따라, 해당 유기 성분의 증기압에 상응하는 분량의 유기 성분이 여전히 기체상 중에 잔류할 것이다. 그러한 분량은 적절하게 낮은 온도 또는 높은 공정 압력을 선택함으로써 한도 내에서 감소될 수 있다.

순환 기체 흡착기 (30)이 부하된다면, 흡착기 (31)에 의해 대체되고 재생 작업으로 전환된다. 이러한 목적으로, 새로운 비활성 기체 (13)이 열 교환기 (32)에서 가열되고 부하 기간 동안 유동 방향과 반대 방향으로 흡착기 (31) 상으로 통과한다. 부하된 재생 기체 스트림 (12)가 시스템으로부터 배출된다.

실시예 1과 마찬가지로, 재생 순환회로에의 비활성 기체 공급물 (5)는 압력을 유지하거나, 시스템을 플러싱하거나, 또는 그렇지 않으면 축적될 성분들을 배출하도록 할 수 있다. 스트림 (11)을 통해 배출이 일어난다. 그러나, 공급 및 배출은 또한 임의적으로 재생 기체 순환회로 내의 임의의 다른 위치에서 일어날 수도 있다.

Claims

A) 정제하고자 하는 조질 기체 스트림을 40℃를 초과하지 않는 온도로 조정하는 단계;

B) 조질 기체 스트림의 유기 성분의 적어도 일부를 0℃를 초과하지 않는 온도에서 응축시키는 단계;

C) 이어서 응축 이후에 예비정제된 기체 스트림 중에 잔류하는 잔류 유기 성분을 제1 흡착 매체 상에서 적어도 부분적으로 흡착시키는 단계;

D) 이어서 흡착 단계 C)에서 나오는 기체 스트림과 공정으로 유입되는 조질 기체 스트림 사이에 열 교환하는 단계;

E) 정제된 기체 스트림을 제공하는 단계

를 포함하며, C)에서 언급된 흡착 매체는

F) 흡착 매체를 비활성 기체 순환회로와 연계하는 단계;

G) 순환 비활성 기체 스트림으로서의 최초 비활성 기체를, 특히 가열기에서 100℃ 이상의 온도로 가열하는 단계;

H) 이어서 가열된 순환 비활성 기체 스트림을 재생시킬 흡착 매체 상으로 통과시키는 단계;

I) 이어서 유기 성분이 부하된 순환 비활성 기체 스트림을 40℃를 초과하지 않는 온도로 냉각시키는 단계;

J) 이어서 순환 비활성 기체 스트림의 유기 성분의 적어도 일부를 0℃를 초과하지 않는 온도에서 응축시키는 단계;

K) 이어서 응축 단계 J) 이후에 순환 비활성 기체 스트림 중에 잔류하는 잔류 유기 성분을 제2 흡착 매체에서 흡착시키는 단계;

L) 임의로, 이어서 흡착 단계 K)에서 나오는 순환 비활성 기체 스트림과 응축 단계 J)로 유입되는 순환 비활성 기체 스트림 사이에 열 교환하는 단계;

M) 임의로, 이어서 정제된 순환 비활성 기체 스트림의 압력을, 특히 순환 기체 압축기의 도움으로 상승시켜, 임의의 순환 기체 압력 손실을 극복하는 단계;

N) 정제된 순환 비활성 기체 스트림을 가열 단계 G)로 회송시키는 단계

를 포함하는 재생에 가해지는 것을 특징으로 하는, 임의로는 고온일 수 있는 조질 기체 스트림으로부터 유기 성분을 제거하기 위한 재생식 흡착 방법.
제1항에 있어서, 조질 기체 스트림을 냉각기에서 45℃를 초과하지 않는 온도로 1차 냉각시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 조질 기체 스트림을 제2 단계로서, 특히 폐열회수장치에서 40℃를 초과하지 않는 온도로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착 단계 C)에서 나오는 기체 스트림과 공정으로 유입되는 조질 기체 스트림 사이의 열 교환이 폐열회수장치에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각 단계 I)가 제1 단계로서 냉각기에서 45℃를 초과하지 않는 온도로, 또한 제2 단계로서 폐열회수장치에서 40℃를 초과하지 않는 온도로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, K)에서 언급된 흡착 매체가 또다른 가열된 비활성 기체 스트림의 도움으로 재생되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 정제하고자 하는 조질 기체 스트림이 염화수소로 실질적으로 이루어지고/지거나 순환 비활성 기체로서의 비활성 기체가 질소로 주로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 조질 기체 스트림으로부터 분리될 유기 성분이 실질적으로 탄화수소 또는 할로겐화된 탄화수소, 특히 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 C₆-C₁₂-지방족 화합물, 또는 염소화된 탄화수소, 예컨대 포스겐, 4염화탄소, 염화비닐 및 디클로로에탄, 또는 염소화된 방향족 탄화수소, 예컨대 헥사클로로벤젠, 모노클로로벤젠 및 오르토디클로로벤젠인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, C)에서 언급된 흡착이 적어도 2 단계 흡착으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 제1 흡착 단계 C)의 흡착 매체를 조질 기체 스트림의 부분 스트림의 도움으로 재생시키고, 부하된 조질 기체 부분 스트림이 응축 단계 B)로 유입되는 조질 기체 스트림과 임의로 합쳐지는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 제1 흡착 단계 C)의 흡착 매체를 비활성 기체에 의해, 임의로는 단일 통과로, 조질 기체 부분 스트림에 의한 재생과 교대로 간헐적으로 재생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 조질 기체 스트림이 염화수소로 실질적으로 이루어지고 정제된 염화수소-함유 기체 스트림을 염화수소 및 산소로부터 염소를 제조하는 생산 공정에, 특히 염화수소의 산소에 의한 촉매 기체상 산화에 또는 염화수소와 산소의 비-열반응에 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.