KR20220012906A - 다수의 극저온 공기 분리 유닛을 갖는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브에서의 아르곤 생성을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

다수의 극저온 공기 분리 유닛을 갖는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브에서의 아르곤 생성을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20220012906A
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stream
column
oxygen
distillation column
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KR1020217042071A
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데이비드 알. 파르스닉
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프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

다수의 극저온 공기 분리 유닛을 갖는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브에서 아르곤 생성을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 시스템 및 방법은 극저온 공기 분리 유닛들 중 하나 내에 배치되고 하나 이상의 아르곤 칼럼 및 아르곤 응축기를 갖는 아르곤 슈퍼스테이지식 또는 초-슈퍼스테이지식 칼럼 배열을 포함하도록 구성된 중앙집중식 아르곤 정화 시스템을 포함한다. 다른 극저온 공기 분리 유닛들 중 하나 이상으로부터의 미정제 아르곤 스트림은 중앙집중식 아르곤 정화 공정의 아르곤 슈퍼스테이지식 또는 초-슈퍼스테이지식 칼럼 배열로 지향된다.

Description

다수의 극저온 공기 분리 유닛을 갖는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브에서의 아르곤 생성을 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 10월 17일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/916,300호의 이익 및 그에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 발명은 다수의 극저온 공기 분리 유닛을 갖는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브(enclave)에서의 아르곤 생성을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
공기 분리 유닛에서 아르곤 생성을 증가시키는 것은 전통적으로 개별 공기 분리 유닛에서 슈퍼스테이지식(superstaged) 또는 초-슈퍼스테이지식(ultra-superstaged) 아르곤 칼럼 배열 또는 시스템에서의 분리 단(stage)의 수를 증가시킴으로써 달성되었다. 말할 것도 없이, 공기 분리 유닛의 아르곤 칼럼 시스템에 이론적인 분리 단을 추가하는 것과 관련된 추가적인 자본 비용뿐만 아니라 아르곤 칼럼의 전체 높이 증가 및 관련 냉각 박스로 인해 발생하는 다른 구성 및 작동 위험이 있다. 많은 경우, 아르곤 분리 단의 수를 증가시킴으로써 관련된 추가적인 자본 비용 및 작동 위험은 유의미한 비용-이익을 제공하지 않으며, 일부 경우에서는, 어떠한 순 비용 이익도 초래하지 않을 수 있다.
또한, 다수의 공기 분리 유닛 또는 공기 분리 트레인을 사용하는 공기 분리 설비 또는 엔클레이브의 개발에 대한 필요가 종종 있다. 종종, 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브 내의 이러한 다수의 공기 분리 유닛은 서로 매우 유사하거나 똑같아서 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브 및 냉각박스 선적의 보다 비용 효과적인 구성을 용이하게 한다.
필요한 것은, 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브 내의 슈퍼스테이지식 또는 초-슈퍼스테이지식 아르곤 칼럼 배열의 분리 단의 수를 증가시킴으로써 관련된 전통적인 단점을 겪지 않고 공정 복제를 활용하는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브에서의 아르곤 생성을 개선시키는 수단이다.
본 발명은 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브로서, (i) 제1 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림을 수용하고 제1 산소 생성물 스트림, 제1 질소 스트림, 및 제1 아르곤 제거 스트림, 및 제1 미정제 액체 아르곤 스트림을 생성하도록 구성된 제1 증류 칼럼 시스템을 갖는 제1 공기 분리 유닛; (ii) 제2 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림을 수용하고 제2 산소 생성물 스트림, 제2 질소 스트림, 및 아르곤-산소 풍부 증기 스트림을 생성하도록 구성된 제2 증류 칼럼 시스템을 갖는 제2 공기 분리 유닛; 및 (iii) 하나 이상의 아르곤 칼럼, 아르곤 응축기를 갖는 아르곤 슈퍼스테이지식 또는 초-슈퍼스테이지식 칼럼 배열을 포함하는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브를 특징으로 한다. 하나 이상의 아르곤 칼럼은 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼의 중간 위치로부터의 아르곤-산소 풍부 증기 스트림, 제1 공기 분리 유닛으로부터의 제1 미정제 액체 아르곤 스트림의 일부, 및 아르곤 응축기로부터의 환류 스트림을 수용하도록 구성된다. 아르곤 응축기는 제1 또는 제2 증류 칼럼 시스템으로부터 취해진 응축 스트림과의 간접 열 교환을 통해 아르곤 증기 스트림의 제1 부분을 응축시켜 환류 스트림을 형성하도록 구성된다.
본 발명은 또한 공기 분리 엔클레이브에서의 아르곤 생성 방법으로서, 상기 방법은 (a) 제1 증류 칼럼 시스템을 갖는 제1 공기 분리 유닛에서 분별 증류를 통해 제1 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림으로부터 제1 산소 생성물 스트림, 제1 질소 스트림, 제1 아르곤 제거 스트림, 및 제1 미정제 액체 아르곤 스트림을 생성하는 단계; (b) 제2 증류 칼럼 시스템을 갖는 제2 공기 분리 유닛에서 분별 증류를 통해 제2 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림으로부터 제2 산소 생성물 스트림, 제2 질소 스트림, 및 아르곤-산소 풍부 증기 스트림을 생성하는 단계; (c) 아르곤-산소 풍부 증기 스트림을 제2 증류 칼럼 시스템으로부터 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 하부에 근접한 위치로 지향시키는 단계; (d) 제1 미정제 액체 아르곤 스트림의 일부를 제1 공기 분리 유닛으로부터 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 중간 위치로 지향시키는 단계; (e) 아르곤 환류 스트림을 사용하여 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼에서 산소 및 아르곤을 분리하여 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 상부에 근접한 아르곤 오버헤드 및 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 하부에서의 액체 산소를 생성하는 단계; (f) 제2 증류 칼럼 시스템으로부터 취해진 또는 제1 증류 칼럼 시스템으로부터 취해진 응축 스트림과의 간접 열 교환을 통해 아르곤 오버헤드의 제1 부분을 응축시켜 아르곤 환류 스트림을 형성하는 단계; (g) 액체 산소를 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼으로부터 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼의 중간 위치로 펌핑하는 단계; 및 (h) 아르곤 생성물로서 아르곤 오버헤드 스트림의 제2 부분을 취하는 단계를 포함하는, 공기 분리 엔클레이브에서의 아르곤 생성 방법을 특징으로 한다.
본 발명의 시스템 및 방법의 일부 바람직한 실시 형태에서, 추가적인 공기 분리 유닛은 또한 제1 및 제2 공기 분리 유닛과 결합되거나 통합될 수 있고, 미정제 아르곤 스트림을 중앙집중식 아르곤 슈퍼스테이지식 또는 초-슈퍼스테이지식 칼럼 배열로 전송하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 공기 분리 유닛, 제2 공기 분리 유닛, 또는 후속 공기 분리 유닛의 임의의 증류 칼럼 시스템은 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼의 쉘(shell) 내부에 배치된 아르곤-산소 증류 칼럼 구획 및 산소-질소 증류 칼럼 구획을 갖는 분할벽 칼럼 배열로서 구성될 수 있다. 아르곤 응축기는 또한 일반적으로 아르곤-산소 증류 칼럼 구획보다 위의 위치에서 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼에 배치될 수 있다.
본 명세서가 본 출원인이 그의 발명으로 간주하는 청구 대상을 명백하게 지목하는 청구범위로 끝나지만, 본 발명은 첨부 도면과 함께 해석될 때 보다 명확하게 이해될 것으로 여겨진다.
도 1은 본 발명의 아르곤 생성 시스템 및 방법의 일 실시 형태에 따른 3개의 공기 분리 유닛들을 보여주는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 아르곤 생성 시스템 및 방법에 사용하기 위한 미정제 아르곤 스트림을 생성하도록 구성된 공기 분리 유닛의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 아르곤 생성 시스템 및 방법에서 미정제 아르곤 스트림을 수용하고 아르곤 생성물 스트림을 생성하도록 구성된 공기 분리 유닛의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 아르곤 생성 시스템 및 방법에 사용하기 위한 미정제 아르곤 스트림을 생성하도록 구성된 공기 분리 유닛의 대안적인 실시 형태의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 아르곤 생성 시스템 및 방법에서 미정제 아르곤 스트림을 수용하고 아르곤 생성물 스트림을 생성하도록 구성된 공기 분리 유닛의 대안적인 실시 형태의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브는 제1 극저온 공기 분리 유닛(100), 제2 극저온 공기 분리 유닛(200), 및 제3 극저온 공기 분리 유닛(300)을 포함한 복수의 극저온 공기 분리 유닛뿐만 아니라 복수의 극저온 공기 분리 유닛(100, 200) 중 적어도 하나에 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼을 포함하는 중앙집중식 아르곤 정화 배열(400)을 갖는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브가 도시되어 있다. 이러한 대형 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브는 다수의 가스 제품이 요구되는 대형 가스화 프로젝트에 적합할 수 있다. 예를 들어, 대형 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브는, 종종, 전형적으로 >40 bara의 압력에서의 고압 기체 질소 및 저압의 고순도 기체 질소 둘 모두뿐만 아니라 액체 산소, 액체 질소 및 아르곤을 포함한 다양한 판매자 제품에 대해 필요하다.
공기 분리 유닛(100)은, 유입 공급 공기 스트림(122)을 수용하고 기체 산소 스트림(195), 액체 산소 스트림(185), 고압 기체 질소 생성물 스트림(199), 저압 기체 질소 생성물 스트림(192), 액체 질소 생성물 스트림(197), 질소 폐기물 스트림(194), 아르곤 제거 스트림(193), 및 미정제 아르곤 스트림(195)을 선택적으로 포함하는 복수의 생성물 스트림 및/또는 폐기물 스트림을 생성하도록 구성된다. 스트림의 생성은 바람직하게는 3중 칼럼 분별 증류 공정의 사용을 통해 달성된다. 유사하게, 공기 분리 유닛(200)은, 제2 유입 공급 공기 스트림(222)을 수용하고 또한 제2 기체 산소 스트림(295), 제2 액체 산소 스트림(285), 제2 고압 기체 질소 생성물 스트림(299), 제2 저압 기체 질소 생성물 스트림(292), 제2 액체 질소 스트림(297), 제2 질소 폐기물 스트림(294), 제2 아르곤 제거 스트림(293), 및 제2 미정제 아르곤 스트림(259)을 선택적으로 포함하는 복수의 생성물 스트림 및/또는 폐기물 스트림을 생성하도록 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 미정제 아르곤 스트림(159) 및 제2 미정제 아르곤 스트림(259)은 조합되어 조합된 미정제 아르곤 스트림(425)을 형성한다.
공기 분리 유닛(300)은, 조합된 미정제 아르곤 스트림(425)뿐만 아니라 또 다른 또는 제3의 유입 공급 공기 스트림(322)을 수용하고 제3 기체 산소 스트림(395), 제3 액체 산소 스트림(385), 제3 고압 기체 질소 생성물 스트림(399), 제3 저압 기체 질소 생성물 스트림(392), 제3 질소 폐기물 스트림(394), 및 아르곤 생성물 스트림(460)을 선택적으로 포함하는 복수의 생성물 스트림 및/또는 폐기물 스트림을 생성하도록 구성된다. 공기 분리 유닛들(100, 200)과 유사하게, 공기 분리 유닛(300)으로부터 스트림의 생성은 바람직하게는 아르곤 슈퍼스테이지식 또는 초-슈퍼스테이지식 칼럼 및 아르곤 응축기를 포함하는 중앙집중식 아르곤 칼럼 배열(400)과 함께 이중 칼럼 또는 3중 칼럼 증류 시스템을 사용하는 분별 증류 공정의 사용을 통해 달성된다.
도 2는 공기 분리 유닛(100 및 200)의 일 실시 형태의 보다 상세한 개략도를 도시하는 반면, 도 3은 공기 분리 유닛(300) 및 중앙집중식 아르곤 칼럼 배열(400)의 일 실시 형태의 보다 상세한 개략도를 도시한다. 광범위한 의미에서, 도시된 공기 분리 유닛들(100,200, 300)은 각각 다음을 포함한다: 주 공급 공기 압축 트레인 또는 시스템(120, 220, 320); 터빈 공기 회로(130, 230, 330); 부스터 공기 회로(140, 240, 340); 주요 또는 1차 열교환기(150, 250, 350); 터빈 기반 냉각 회로(160, 260, 360); 및 증류 칼럼 시스템(170, 270, 370). 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 주 공급 공기 압축 트레인, 터빈 공기 회로, 및 부스터 공기 회로는 집합적으로 '고온-단부(warm-end)' 공기 압축 회로를 포함한다. 유사하게, 주요 또는 1차 열 교환기, 터빈 기반 냉각 회로의 부분들 및 증류 칼럼 시스템의 부분들은 전형적으로 단열 냉각 박스(insulated cold box) 내에 하우징되는 '저온-단부(cold-end)' 시스템/장비로 지칭된다.
도 2 내지 도 3에 도시된 주 공급 압축 트레인에서, 유입 공급 공기 스트림(122, 222, 322)은 전형적으로 공기 흡입 필터 하우스를 통해 흡인되고 다단의 인터쿨링식(intercooled) 주 공기 압축기 배열(124, 224, 324)에서 약 5 bar(a) 내지 약 15 bar(a)일 수 있는 압력으로 압축된다. 이러한 주 공기 압축기 배열(124, 224, 324)은 직렬로 또는 병렬로 배열되는, 일체형 기어식(geared) 압축기 스테이지들 또는 직접 구동 압축기 스테이지들을 포함할 수 있다. 각자의 주 공기 압축기 배열(124, 224, 324)로부터 빠져나가는 압축된 공기 스트림은 유입 공급 공기 스트림 내의 자유 수분(free moisture)을 제거하기 위해 일체형 데미스터(demister)를 구비한 애프터쿨러(125, 225, 325)로 공급된다. 주 공기 압축기 배열(124, 224, 324) 각각에 대한 최종 압축 스테이지로부터의 압축 열은 압축된 공급 공기를 냉각 타워수(cooling tower water)로 냉각시킴으로써 애프터쿨러에서 제거된다. 이러한 애프터쿨러 및 주 공기 압축 배열(124, 224, 324) 내의 인터쿨러(intecooler)들 중 일부로부터의 응축물은 바람직하게는 응축물 탱크로 파이프 수송되고(piped) 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브의 다른 부분에 물을 공급하기 위해 사용된다.
저온의 건조 압축된 공기 공급물(126, 226, 326)은 이어서 저온의 건조 압축된 공기 공급물로부터 고 비등 오염물질을 제거하기 위해 사전-정제 유닛(128, 228, 328) 내에서 정제된다. 사전-정제 유닛(128, 228, 328)은, 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같이, 전형적으로 수분 및 다른 불순물, 예컨대 이산화탄소, 수증기 및 탄화수소가 흡착되는 온도 및/또는 압력 스윙 흡착 사이클에 따라 작동하는 알루미나 및/또는 분자체(molecular sieve)의 2개 이상의 베드(bed)를 포함한다. 베드들 중 하나가 저온의 건조 압축된 공기 공급물의 사전-정제를 위해 사용되는 한편, 다른 베드는 바람직하게는 공기 분리 유닛으로부터의 폐기물 질소의 일부분에 의해 재생된다. 2개의 베드는 주기적으로 사용을 전환한다. 미립자를 사전-정제 유닛(128, 228, 328)의 하류에 배치되는 먼지 필터에서 압축, 사전-정제된 공급 공기로부터 제거하여 압축, 정제된 공기 스트림(129, 229, 329)을 생성한다.
압축 및 정제된 공기 스트림(129, 229, 329)은 고압 칼럼(172, 272, 372); 저압 칼럼(174, 274, 374); 및 아르곤 제거 칼럼(176, 276) 및/또는 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼(450)을 포함할 수 있는 아르곤 칼럼 배열을 포함한, 복수의 증류 칼럼에서 산소-풍부, 질소-풍부, 및 아르곤-풍부 분획물로 분리된다. 그러나 그러한 증류 전에, 압축 및 사전-정제된 공기 스트림(129, 229, 329)은 전형적으로 복수의 공급 공기 스트림으로 분할되며, 이는 보일러 공기 스트림(142, 242, 342), 터빈 공기 스트림(132, 232, 332) 및 제3 공기 스트림(141, 241, 341)을 포함할 수 있다.
보일러 공기 스트림 및 제3 공기 스트림은 함께 일반적으로, 압축 및 정제된 공급 공기 스트림의 약 25% 내지 45%를 차지하였다. 보일러 공기 스트림(142, 242, 342)은 부스터 압축기 배열(144, 244, 344)에서 약 25 bar(a) 내지 약 70 bar(a)의 목표 압력으로 추가로 압축되고 후속하여 애프터쿨러(145, 245, 345)에서 냉각되어 과급(boosted) 압력 공기 스트림(146, 246, 346)을 형성할 수 있다. 과급 압력 공기 스트림(146, 246, 346)의 목표 압력은 일반적으로 고압 기체 산소 생성물 스트림에 대한 생성물 요건에 의해 좌우된다. 과급 압력 공기 스트림(146, 246, 346) 각각은 이어서 관련 주요 열 교환기(150, 250, 350)에서의 정류에 필요한 온도로 추가로 냉각되며, 여기서 간접 열 교환을 통해 액체 산소 스트림을 비등시켜 고압 기체 산소 생성물 스트림을 생성하는 데 사용된다. 주요 열 교환기로부터 빠져나가는 냉각 및 추가 압축된 보일러 공기 스트림(147, 247, 347)의 온도는 바람직하게는 주요 열 교환기의 저온-단부 온도를 나타내는 약 96 켈빈 내지 100 켈빈이다.
터빈 공기 스트림(132, 232, 332)은 일반적으로, 압축 및 정제된 공급 공기 스트림의 약 55% 내지 75%이며, 선택적으로 하나 이상의 터빈 공기 압축기(133, 233, 333)에서 추가로 압축되고, 애프터쿨러(134, 234, 334)에서 냉각되고, 스트림으로서 주요 열 교환기(150, 250, 350)로 지향되며, 여기서 후술하는 바와 같이, 터빈 기반 냉각 회로(160, 260, 360)로 지향되기 전에 부분적으로 냉각된다. 추가 압축된 터빈 공기 스트림의 목표 압력은 바람직하게는 약 20 bar(a) 내지 약 60 bar(a)이다.
부분 냉각된 공급 공기 스트림(138, 238, 338)은 터빈 기반 냉각 회로(160,260, 360) 내의 각자의 터보팽창기(137, 237, 337)에서 팽창되어 각자의 공기 분리 유닛(100, 200, 300) 각각에서 저압 칼럼(174, 264, 364)으로 지향되는 공급 공기 스트림(164, 264, 364)을 생성한다. 공기 분리 유닛(100, 200, 300) 각각에 대한 냉각은 또한 전형적으로 터빈 기반 냉각 회로(160, 260, 360) 및 다른 관련 저온 및/또는 고온 터빈 배열, 예컨대 당업계에 일반적으로 알려진 폐루프 고온 냉각 회로에 의해 발생된다.
완전 냉각된 과급 압력 공기 스트림(147, 247, 347)은 공기 분리 유닛 각각에 대한 고압 칼럼 및 저압 칼럼으로 도입되기 전에 팽창 밸브(들)(148, 149, 248, 249, 348, 349) 또는 액체 터빈 내에서 팽창되는 별개의 부분들로 나누어진다. 마지막으로, 압축, 정제된 공급 공기(129, 229, 329)의 일부를 포함하는 제3 공기 스트림(141, 241, 341)은 주요 또는 1차 열 교환기(150, 250, 350)로 지향될 수 있고 여기서 스트림(155, 255, 355)으로서 정류에 적합한 온도로 충분히 냉각되고 후속하여 고압 칼럼(172, 272, 372)으로 도입된다.
본 발명의 시스템의 일부 실시 형태에서, 가압된 액체 산소 생성물 스트림 및 액체 질소 생성물 스트림을 포함하는, 극저온 공기 분리 유닛에서의 액체 생성은, 터보팽창기로 보내진 터빈 공기 스트림의 압력을 변화시킴으로써 추가로 달라질 수 있다. 이러한 압력의 변화는 개방 또는 폐쇄 상태로 설정될 수 있는 바이패스 밸브를 갖는 바이패스 라인을 포함하는 터빈 공기 스트림 바이패스 회로(도시되지 않음)에 의해 달성될 수 있다.
바이패스 회로는 터빈 공기 스트림의 전부 또는 일부를 지향시켜 하나 이상의 터빈 공기 압축기 중 적어도 하나를 우회시키도록 구성된다. 바이패스 회로가 이용되는 경우, 바람직하게는, 우회된 터빈 공기 스트림의 목표 압력은 약 10 bar(a) 내지 약 30 bar(a)이다. 또한, 바이패스 회로를 이용하는 일부 실시 형태에서, 터빈 공기 압축기를 손상시키지 않도록 터빈 공기 스트림 대신에 터빈 공기 스트림 압축기로 지향되는 보충 질소(make-up nitrogen)의 공급원을 제공하는 것이 유리할 수 있다.
주요 또는 1차 열 교환기(150, 250, 350)는 바람직하게는 브레이징된 알루미늄 플레이트-핀(brazed aluminum plate-fin) 유형 열 교환기이다. 그러한 열 교환기는 그들의 컴팩트한 설계, 높은 열 전달률 및 다수의 스트림을 처리하는 그들의 능력으로 인해 유리하다. 그들은 완전히 브레이징되고 용접된 압력 용기로서 제조된다. 소형 공기 분리 유닛 유닛들에 대해, 단일 코어를 포함하는 열 교환기가 충분할 수 있다. 보다 높은 공기 유동을 처리하는 보다 대형의 공기 분리 유닛의 경우, 주요 열 교환기는 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있는 수개의 열 교환기 코어로부터 구성될 수 있다.
공급 공기 스트림의 성분들, 즉 산소, 질소 및 아르곤은, 바람직하게는 증기 및 액체가 각자의 공급 스트림의 기/액 물질-전달 기반 분리를 생성하기 위해 증기 및 액체가 향류로 접촉되는 2개 이상의 증류 칼럼을 포함하는 증류 칼럼 시스템(170, 270, 370) 내에서 분리된다. 이러한 칼럼은 바람직하게는 물질 전달 접촉 요소로서 구조화된 패킹 또는 트레이를 사용할 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 증류 칼럼 시스템(170, 270, 370) 각각은 하기를 포함한다: 고압 칼럼 (172, 272, 372); 저압 칼럼(174, 274, 374); 주 응축기-리보일러(175, 275, 375); 및 아르곤 칼럼 배열. 도 2에서의 예시된 아르곤 칼럼 배열은 바람직하게는 아르곤 제거 칼럼(176, 276) 뿐만 아니라 아르곤 응축기(178, 278, 478)로 구성된다. 도 3에서의 예시된 아르곤 칼럼 배열은 바람직하게는 아르곤 제거 칼럼(376) 및 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼(450) 뿐만 아니라 아르곤 응축기(478)이다. 고압 칼럼은 전형적으로 약 20 bar(a) 내지 약 60 bar(a) 범위 내에서 작동하는 반면에, 저압 칼럼은 약 1.1 bar(a) 내지 약 1.5 bar(a)의 압력에서 작동한다.
각각의 공기 분리 유닛에 대한 고압 칼럼과 저압 칼럼은, 스트림(173, 273, 373)으로서 고압 칼럼(172, 272, 372)의 상부 근처로부터 추출되는 질소-풍부 증기 칼럼 오버헤드의 일부가, 산소-풍부 액체 칼럼 하부(177, 277, 377)의 비등에 대항하여 저압 칼럼(174, 274, 374)의 기저부에 전형적으로 위치되는 응축기-리보일러(175, 275, 375) 내에서 응축되도록 열 전달 관계로 바람직하게 연결된다. 산소-풍부 액체 칼럼 하부의 비등은 저압 칼럼(174, 274, 374) 내에서의 상승하는 증기상의 형성을 개시한다. 응축은 각각의 공기 분리 유닛에서의 액체 질소 풍부 스트림을 생성하며, 하강하는 액상의 형성을 개시하는 증류 칼럼들 중 하나 이상을 환류하는 환류 스트림으로 나누어지고 선택적으로 액체 질소 스트림(197, 297)으로서 취해질 수 있다. 또한, 질소-풍부 증기 칼럼 오버헤드들 중 일부는 주요 또는 1차 열 교환기(150, 250, 350)에서 취해지고 가온되어 고압 기체 질소 스트림(199, 299, 399)을 생성할 수 있다. 고압 칼럼(172, 272, 372)으로 지향된 환류 스트림(179, 279, 379)은 바람직하게는 주 응축기-리보일러(175, 275, 375)를 빠져나가는 질소-풍부 액체 스트림(181, 281, 381)의 일부이다. 주 응축기-리보일러(175, 275, 375)를 빠져나가는 질소-풍부 액체 스트림(181, 281, 381)의 또 다른 부분은 과냉각될 수 있고 액체 질소 생성물 스트림(197, 297)으로서 취해질 수 있다.
완전 냉각된 공기 스트림(155, 255)은 추가 압축 및 냉각된 과급 공기 스트림(147, 247, 347) 모두와 또는 그 일부와 함께, 복수의 물질 전달 접촉 요소(트레이 또는 구조화된 패킹일 수 있음) 내 이러한 혼합물의 상승하는 증기상을 환류 스트림에 의해 개시되는 하강하는 액상과 접촉시킴으로써 증류를 위한 고압 칼럼에 도입된다. 이는 또한 케틀 액체(kettle liquid)로 알려진 미정제 액체 산소 칼럼 하부(186, 286, 386), 및 질소-풍부 칼럼 오버헤드(187, 287, 387)를 생성한다.
예시된 실시 형태에서, 터빈 공기 냉각 회로(160, 260, 360) 각각으로부터의 배기 스트림(164, 264, 364)은 증류를 위한 추가 압축 및 냉각된 과급 공기 스트림(147, 247, 347)의 일부와 함께 관련 저압 칼럼 내로 도입된다. 저압 칼럼 내에서의 증류는, 트레이, 구조화된 패킹 또는 극저온 공기 분리의 기술 분야의 다른 알려진 요소일 수 있는, 복수의 물질 전달 접촉 요소를 사용하여 달성된다. 이전에 언급된 바와 같이, 저압 칼럼 내에서 일어나는 분리는 산소-풍부 액체 스트림(190, 290, 390)으로서 추출되는 산소-풍부 액체 칼럼 하부(177, 277, 377), 및 질소 생성물 스트림(192, 292, 392)으로서 추출되는 질소-풍부 증기 칼럼 오버헤드(191, 291, 391)를 생성한다.
도면에 도시된 바와 같이, 산소-풍부 액체 스트림(190, 290, 390)은 펌프(180, 280, 380)를 통해 펌핑되고 펌핑된 액체 산소 생성물(185, 285, 385)로서 취해지거나 주요 열 교환기로 지향될 수 있고, 여기서 펌핑된 산소 스트림은 가온되어 기체 산소 생성물 스트림(195, 295, 395)을 생성한다. 또한, 질소 폐기물 스트림(194, 294, 394)이 또한 저압 질소 생성물 스트림(192, 292, 392)의 순도를 제어하기 위해 저압 칼럼으로부터 추출될 수 있다.
저압 질소 생성물 스트림, 질소 폐기물 스트림, 및 아르곤 제거 스트림은 바람직하게는 하기를 과냉각시키도록 설계된 하나 이상의 과냉각 유닛(198A/B, 298A/B, 및 398A/B)을 통과한다: (i) 액체 질소 생성물 스트림(197, 297); (ii) 아르곤 칼럼(176, 276)을 환류하는 데 사용되는 각자의 케틀 스트림(186, 286); 및 (iii) 각각의 공기 분리 유닛에서 저압 칼럼을 환류하는 데 사용되는 저장(shelf) 질소 환류 스트림(182, 282, 382). 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 과냉각된 저장 질소 환류 스트림(182, 282, 382)은 바람직하게는 팽창 밸브(183, 283, 383)를 통과한 후 저압 칼럼에 도입된다. 과냉각 유닛을 통과한 후, 저압 질소 생성물 스트림, 질소 폐기물 스트림, 및 아르곤 제거 스트림은 가온된 질소 생성물 스트림, 가온된 질소 폐기물 스트림 및 가온된 아르곤 제거 스트림을 생성하기 위해 각자의 주요 또는 1차 열 교환기 (150, 250, 350) 내에서 충분히 가온된다. 도시되지 않지만, 가온된 질소 폐기물 스트림은 사전-정제 유닛 내의 흡착제를 재생시키기 위해 사용될 수 있다.
분리벽 아르곤 제거 칼럼
도 4 및 도 5에 일반적으로 도시된 바와 같이, 극저온 공기 분리 유닛의 저압 칼럼의 쉘 내에 분할벽 아르곤 제거 칼럼 배열 및 아르곤 응축기를 이용하는 것은, 공기 분리 플랜트 설비에 대한 상당한 자본 비용 감소를 가능하게 할 수 있으며, 또한 개별 극저온 공기 분리 유닛 내에서 산소 회수를 증가시키는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 아르곤 생성 시스템 및 방법에 사용하기 위해 미정제 아르곤 스트림을 생성하도록 구성된 공기 분리 유닛의 대안적인 실시 형태가 도 4에 도시되어 있는 반면, 미정제 아르곤 스트림을 수용하고 본 발명의 아르곤 생성 시스템 및 방법에서 아르곤 생성물 스트림을 생성하도록 구성된 공기 분리 유닛의 대안적인 실시 형태가 도 5에 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 공기 분리 유닛의 실시 형태의 다수의 요소, 특징 및 참조 번호는 각각 도 2 및 도 3의 것과 동일하거나 유사하기 때문에, 상세한 설명은 반복되지 않을 것이다. 그러나, 도 2 및 도 3에 도시된 실시 형태와 도 4 및 도 5에 도시된 실시 형태의 특징 및 요소의 차이는 하기의 단락에서 광범위하게 설명된다. 주요 차이는 중앙집중식 아르곤 배열뿐만 아니라 공기 분리 유닛에서 아르곤 제거 칼럼 및 아르곤 응축기의 배열 또는 구성에 있다.
예를 들어, 도 3에서, 중앙집중식 아르곤 칼럼 배열은 슈퍼스테이지식 아르곤 칼럼과 작동 가능하게 결합된 저비(low ratio) 칼럼을 포함하는 아르곤 초-슈퍼스테이지식 칼럼 배열로 도시되어 있는 반면, 도 5에서는, 아르곤 칼럼 배열이 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼 및 하류의 고비(high ratio) 칼럼으로 도시되어 있다. 또한, 도 2 및 도 3은 외부 아르곤 응축기를 갖는 외부 미정제 아르곤 칼럼으로서의 공기 분리 유닛의 아르곤 제거 칼럼을 도시하는 반면, 도 4 및 도 5에서는, 아르곤 제거 칼럼이 저압 칼럼 쉘 내에 배치되고 환형 분할벽 칼럼으로서 구성된다. 또한, 도 4의 실시 형태에서, 아르곤 응축기는 또한 아르곤 제거 구획보다 위의 위치에서 저압 칼럼 쉘 내에 내부적으로 배치된다.
도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 저압 칼럼 구조의 풋프린트(footprint) 내에서, 칼럼 구조체의 중간 부분은 바람직하게는 주요 증류 구획 및 구분된 아르곤 제거 구획을 갖는 분할벽 칼럼 배열을 포함한다. 도시된 실시 형태에서, 구분된 아르곤 제거 구획은 산소-풍부 상승 증기 스트림 및 아르곤-풍부 환류 스트림을 사용하여 아르곤 및 산소를 분리하도록 구성된 아르곤 제거 칼럼(156, 256)이다. 주요 증류 구획은 저압 증류 칼럼의 일부로서 구성되고, 질소 풍부 상승 증기 스트림(즉, 공기) 및 산소-풍부 환류 스트림을 사용하여 산소 및 질소를 분리하도록 구성된다. 소정 공기 분리 플랜트, 특히 수많은 기체 전용 산소 플랜트에 대해, 아르곤 제거 칼럼이 큰 전력 절감을 가능하게 할 수 있고 산소 회수를 높이는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 위에서 논의된 바와 같이, 많은 경우에, 별개의 아르곤 제거 칼럼은 높은 자본 비용을 수반한다. 이는 별개의 아르곤 제거 칼럼을 수용하기 위해 추가의 또는 확대된 냉각 박스 패키지가 필요하게 되는 대형 플랜트에서 특히 그러하다.
전형적으로 별개의 아르곤 제거 칼럼과 관련된 추가의 자본 비용은, 본 실시 형태에서 고려되는 바와 같이, 아르곤 제거 칼럼(156, 256)이 분할벽 칼럼 배열로서 저압 칼럼 구조와 조합되고 그 안에 배치되는 경우 크게 감소된다. 많은 종래의 극저온 공기 분리 유닛에서, 증기 중 일부가 외부 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼으로 "우회"되기 때문에 저압 칼럼의 한정된 구획이 전형적으로 충분히 이용되지 않거나(under-utilized) 언로딩되어(unloaded), 증류에 필요한 저압 칼럼의 이러한 충분히 이용되지 않거나 언로딩된 구획의 유동 면적이 감소될 수 있고 저압 칼럼 구획의 나머지 부분에 대한 유동 면적보다 약간 더 작을 수 있는 것에 유의하는 것이 중요하다. 그 결과, 주요 증류 구획 및 구분된 아르곤 제거 구획을 갖는 분할벽 칼럼을 저압 칼럼 구조의 이러한 위치에 설계함으로써, 아르곤 제거 칼럼은 바람직하게는 저압 칼럼 구조의 이러한 충분히 이용되지 않거나 언로딩된 구획 내에 함께 위치될 수 있다. 이러한 배열에서, 분할벽 칼럼 바로 아래의 저압 칼럼의 인접 구획으로부터의 증기의 일부는 구분된 아르곤 제거 구획으로 흐르는 반면, 분할벽 칼럼 배열 바로 아래의 저압 칼럼의 인접 구획으로부터의 증기의 나머지 부분은 주요 증류 구획을 통해 위로 상승한다.
저압 칼럼 구조 내에 배치된 분할벽 아르곤 제거 칼럼은 저압 칼럼 내의 압력에 필적하는 압력으로 작동한다. 구분된 아르곤 제거 구획은, 전형적으로 약 8 부피% 내지 15 부피% 아르곤의 농도를 갖는, 저압 칼럼으로부터의 상향 유동 아르곤 및 산소 함유 증기 공급물, 및 아르곤 응축기로부터 수용되는 하향 유동 아르곤 풍부 환류물을 수용한다. 구분된 아르곤 제거 구획은 산소로부터의 아르곤을 아르곤 풍부화 오버헤드 증기 스트림 및 분할벽 칼럼 배열 아래에 있는 지점에서 저압 칼럼 내로 방출되거나 되돌아가는 산소-풍부 액체 스트림으로 분리함으로써 아르곤 및 산소 함유 증기 공급물을 정류시키는 역할을 한다. 분할벽 아르곤 제거 칼럼 배열 내의 물질 전달 접촉 요소는 트레이 또는 다른 패킹일 수 있다.
생성되는 아르곤-풍부 증기 오버헤드 스트림은 이어서 바람직하게는 저압 칼럼의 구조 내에 또한 바람직하게 배치되는 아르곤 응축기로 지향되며, 여기서 아르곤-풍부 증기 오버헤드 스트림의 전부 또는 일부가 미정제 액체 아르곤 스트림으로 응축된다. 미정제 액체 아르곤 스트림의 제1 부분은 구분된 아르곤 제거 구획을 위한 아르곤-풍부 환류 스트림으로서 사용되고, 미정제 액체 아르곤의 나머지 부분은 공기 분리 유닛(300)과 작동 가능하게 결합된 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼(450)으로 지향된다. 도시된 실시 형태에서, 아르곤-풍부 환류 스트림은 구분된 구획의 최상부 부분으로 다시 지향되고 하강하는 아르곤 액상을 개시하는 데, 이는 상승 아르곤 및 산소 함유 증기 공급물과 접촉한다. 일부 실시 형태에서, 아르곤-풍부 증기 오버헤드 스트림의 일부는 방향전환되고 주요 열 교환기로 지향되어 냉각을 회복하거나, 아르곤-풍부 증기 오버헤드 스트림의 일부는 단순히 폐기물 스트림으로서 제거될 수 있다.
예시된 실시 형태에서, 구분된 아르곤 제거 구획의 높이는 바람직하게는 약 15개 내지 40개의 분리 단, 더욱 바람직하게는 20개 내지 30개의 분리 단을 수용하도록 제한된다. 그러한 제한된 수의 분리 단은 극저온 공기 분리 유닛의 산소 회수를 개선하는 데 필요한 아르곤 제거에는 충분하지만, 구분된 아르곤 제거 구획에서 빠져나가는 아르곤 제거 증기 스트림의 얻어지는 순도는 약 4% 내지 25% 산소, 더욱 바람직하게는 10% 내지 15% 산소로 비교적 낮고, 질소 불순물은 최대 1%이다.
아르곤 응축기는 바람직하게는 관류형(once-through) 응축기로서 구성되고, 아르곤 제거 칼럼을 형성하는 저압 칼럼 구조의 분할벽 배열 바로 위에서, 저압 칼럼의 내부에 배치된다. 이러한 위치의 아르곤 응축기는 케틀 액체 및 증기를 위한 자연적인 공급 지점, 및 아르곤 오버헤드 증기를 응축시키는 자연적인 지점이다. 그 결과, 이러한 위치는 배관(piping)을 최소화하고 2상 부분 비등 케틀 스트림을 위한 분리기 용기가 필요하지 않도록 아르곤 응축기를 하우징하기 위한 이상적인 위치이다. 대안적으로, 아르곤 응축기는 저압 칼럼의 외부에 또는 저압 칼럼의 최상부 부분에 배치될 수 있지만, 추가적인 배관이 요구될 수 있다.
공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브는 상이한 유형의 다수의 극저온 공기 분리 유닛을 이용할 수 있고, 상이한 공기 분리 유닛은 공기 분리 사이클 또는 공정을 중복하도록 구성될 필요가 없다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 하나의 극저온 공기 분리 유닛은 고압, 고순도 질소 스트림을 전달하도록 설계될 수 있는 반면, 또 다른 극저온 공기 분리 유닛은 산소 생성만을 위해 설계될 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시 형태에 관하여 기술되었지만, 당업자가 생각할 수 있을 바와 같이, 다수의 변경, 부가 및 생략이 첨부된 청구범위에 개시된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.

Claims (10)

  1. 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브로서,
    제1 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림을 수용하고 제1 산소 생성물 스트림, 제1 질소 스트림, 및 제1 아르곤 제거 스트림, 및 제1 미정제 액체 아르곤 스트림을 생성하도록 구성된 제1 증류 칼럼 시스템을 갖는 제1 공기 분리 유닛;
    제2 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림을 수용하고 제2 산소 생성물 스트림, 제2 질소 스트림, 및 아르곤-산소 풍부 증기 스트림을 생성하도록 구성된 제2 증류 칼럼 시스템을 갖는 제2 공기 분리 유닛;
    하나 이상의 아르곤 칼럼, 아르곤 응축기, 및 산소 펌프를 갖는 아르곤 슈퍼스테이지식(superstaged) 또는 초-슈퍼스테이지식(ultra-superstaged) 칼럼 배열을 포함하며;
    상기 하나 이상의 아르곤 칼럼은 상기 아르곤 칼럼의 하부에 근접한 위치의 상기 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼의 중간 위치로부터의 상기 아르곤-산소 풍부 증기 스트림, 상기 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 중간 위치의 상기 제1 공기 분리 유닛으로부터의 상기 제1 미정제 액체 아르곤 스트림의 일부, 및 상기 아르곤 응축기로부터의 환류 스트림을 수용하도록 구성되고, 상기 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼은 상기 아르곤 칼럼의 상부에 근접한 아르곤 풍부 증기 스트림 및 상기 아르곤 칼럼의 하부에 근접한 액체 산소 스트림을 생성하도록 추가로 구성되고;
    상기 아르곤 응축기는 상기 제2 증류 칼럼 시스템으로부터 취해지거나 상기 제1 증류 칼럼 시스템으로부터 취해진 응축 스트림과의 간접 열 교환을 통해 상기 아르곤 증기 스트림의 제1 부분을 응축시켜 상기 환류 스트림을 형성하도록 구성되고;
    상기 액체 산소 스트림은 상기 산소 펌프를 통해 상기 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼으로 펌핑되고;
    상기 아르곤 증기 스트림의 제2 부분은 상기 아르곤 칼럼 배열이 아르곤 초-슈퍼스테이지식 칼럼 배열인 경우 아르곤 생성물 스트림으로 취해지거나 상기 아르곤 칼럼 배열이 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼 배열인 경우 고비(high ratio) 칼럼에서 추가 정화되도록 아르곤-질소 스트림으로 취해지는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 증류 칼럼 시스템은 상기 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼의 쉘 내에 배치된 아르곤-산소 증류 칼럼 구획 및 산소-질소 증류 칼럼 구획을 갖는 분할벽(divided wall) 칼럼 배열을 추가로 포함하는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 아르곤 응축기는 상기 아르곤-산소 증류 칼럼 구획보다 위의 위치에서 상기 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼에 배치되는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 증류 칼럼 시스템은 상기 제1 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼의 쉘 내에 배치된 아르곤-산소 증류 칼럼 구획 및 산소-질소 증류 칼럼 구획을 갖는 분할벽 칼럼 배열을 추가로 포함하는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 증류 칼럼 시스템은 상기 아르곤-산소 증류 칼럼 구획보다 위의 위치에서 상기 제1 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼에 배치된 아르곤 응축기를 추가로 포함하고, 상기 아르곤-산소 증류 칼럼 구획에서의 상승 아르곤-풍부 증기의 제1 부분은 상기 제1 증류 칼럼 시스템 내로부터의 산소-풍부 스트림에 대항하여 상기 아르곤 응축기에서 응축되고, 상기 아르곤-산소 증류 칼럼 구획에서의 상승 아르곤-풍부 증기의 제2 부분은 상기 아르곤 제거 스트림을 형성하는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  6. 제1항에 있어서, 제3 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림을 수용하고 제3 산소 생성물 스트림, 제3 질소 스트림, 제3 아르곤 제거 스트림, 및 제2 미정제 액체 아르곤 스트림을 생성하도록 구성된 제3 증류 칼럼 시스템을 갖는 제3 공기 분리 유닛을 추가로 포함하며, 상기 제2 미정제 액체 아르곤 스트림의 일부는 또한 상기 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼에 도입되는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제3 증류 칼럼 시스템은 상기 제3 상기 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼의 쉘 내에 배치된 아르곤-산소 증류 칼럼 구획 및 산소-질소 증류 칼럼 구획을 갖는 분할벽 칼럼 배열을 추가로 포함하는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  8. 제7항에 있어서, 제3 아르곤 응축기가 상기 아르곤-산소 증류 칼럼 구획보다 위의 위치에서 제3 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼에 배치되고, 상기 제3 증류 칼럼 시스템의 아르곤-산소 증류 칼럼 구획에서의 상승 아르곤-풍부 증기의 제1 부분은 상기 제3 증류 칼럼 시스템 내로부터의 산소-풍부 스트림에 대항하여 상기 제3 아르곤 응축기에서 응축되고, 상기 제3 증류 칼럼 시스템의 아르곤-산소 증류 칼럼 구획에서의 상승 아르곤-풍부 증기의 제2 부분은 상기 제3 아르곤 제거 스트림을 형성하는, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 증류 칼럼 시스템은 상기 제3 증류 칼럼 시스템과 동일한 설계인 것인, 아르곤 생성 공기 분리 엔클레이브.
  10. 공기 분리 엔클레이브에서의 아르곤 생성 방법으로서,
    제1 증류 칼럼 시스템을 갖는 제1 공기 분리 유닛에서 분별 증류를 통해 제1 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림으로부터 제1 산소 생성물 스트림, 제1 질소 스트림, 제1 아르곤 제거 스트림, 및 제1 미정제 액체 아르곤 스트림을 생성하는 단계;
    제2 증류 칼럼 시스템을 갖는 제2 공기 분리 유닛에서 분별 증류를 통해 제2 정제, 냉각 및 압축된 공급 공기 스트림으로부터 제2 산소 생성물 스트림, 제2 질소 스트림, 및 아르곤-산소 풍부 증기 스트림을 생성하는 단계;
    상기 아르곤-산소 풍부 증기 스트림을 상기 제2 증류 칼럼 시스템으로부터 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 하부에 근접한 위치로 지향시키는 단계;
    상기 제1 미정제 액체 아르곤 스트림의 일부를 상기 제1 공기 분리 유닛으로부터 상기 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 중간 위치로 지향시키는 단계;
    아르곤 환류 스트림을 사용하여 상기 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼에서 산소 및 아르곤을 분리하여 상기 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 상부에 근접한 아르곤 오버헤드 및 상기 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼의 하부에서의 액체 산소를 생성하는 단계;
    상기 제2 증류 칼럼 시스템으로부터 취해진 또는 상기 제1 증류 칼럼 시스템으로부터 취해진 응축 스트림과의 간접 열 교환을 통해 상기 아르곤 오버헤드의 제1 부분을 응축시켜 상기 아르곤 환류 스트림을 형성하는 단계;
    상기 액체 산소를 상기 아르곤 슈퍼스테이지식 칼럼으로부터 상기 제2 증류 칼럼 시스템의 저압 칼럼의 중간 위치로 펌핑하는 단계; 및
    아르곤 생성물로서 상기 아르곤 오버헤드 스트림의 제2 부분을 취하는 단계를 포함하는, 공기 분리 엔클레이브에서의 아르곤 생성 방법.
KR1020217042071A 2019-10-17 2020-08-19 다수의 극저온 공기 분리 유닛을 갖는 공기 분리 플랜트 설비 또는 엔클레이브에서의 아르곤 생성을 위한 시스템 및 방법 KR20220012906A (ko)

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