KR20230148495A - 저순도 일산화탄소의 정제방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

저순도 일산화탄소의 정제방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 극저온 증류의 열 공급 및 냉각을 위한 매체로 질소를 사용하는 극저온 증류를 이용하여 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

저순도 일산화탄소의 정제방법 및 이를 위한 장치{Method for purifying low-purity carbon monoxide and apparatus therefor}
본 발명은, 수소, 질소, 산소, 메탄, 이산화탄소를 포함하는 저순도 일산화탄소를 고순도로 정제하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 극저온 증류를 통한 일산화탄소의 정제방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
일산화탄소는 아세트산, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 포름산, 아크릴산, 포스겐 등 다양한 고부가가치 화학물질의 원료로 사용될 수도 있을 뿐만 아니라, 다양한 기초 또는 정밀화학물질의 원료가 될 수 있다.
또한, 일산화탄소는 다양한 산업에서 원료물질 및 연료로 사용되며, 고체산화물 연료전지에서 사용될 경우 높은 전력 밀도 및 장시간 안정한 성능을 나타내기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 최근에는, 실리콘 반도체 제조 공정의 클리닝·에칭용의 가스로서 99.995% 정도의 고순도 일산화탄소가 사용되고 있다.
이러한 일산화탄소의 연료전지 분야 및 반도체 분야의 사용으로 고순도 일산화탄소의 중요성이 대두되고 있다.
한편, 저순도 일산화탄소는, 수소, 산소, 질소, 메탄, 이산화탄소 등을 포함하고 있으며 이들 불순물을 제거함으로써 고순도 일산화탄소를 얻고 있다.
미정제 일산화탄소로부터 고순도 일산화탄소를 얻기 위한 정제방법으로서는, 흡착, 증류 등의 수단에 의해 불순물을 제거하는 방법이 알려져 있으며, 예를 들어 일산화탄소의 부분 응축 또는 액체 메탄을 사용한 스크러빙(scrubbing)과 같은 극저온 정제방법이 잘 알려진 기술이다(특허문헌 1, 2).
그러나 상기 일산화탄소의 부분 응축의 극저온 정제방법은 일산화탄소의 부분 응축에 온도의 조절이 쉽지 않다. 또한, 액체 메탄을 사용한 스크러빙(scrubbing)의 극저온 정제방법은 별도의 메탄 스크러빙탑을 필요로 하여 일산화탄소 가스 정제 장치가 커지는 단점이 있을 뿐만 아니라, 냉매로서 분리된 액상의 일산화탄소를 사용함에 따라 고순도 일산화탄소의 수율이 낮아진다.
이에 따라 일산화탄소의 정제 장치가 간단하면서도, 효율적으로 99.999% 이상의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 방법에 관한 기술이 요구되고 있는 실정이다.
US 6,266,976 B1(2001.07.31. 공고) KR 10-2020-0135805(2020. 12. 03. 공개)
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 극저온 증류의 열 공급 및 냉각을 위한 매체로 질소를 사용하는 극저온 증류를 이용하여 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 명세서, 도면 및 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 일산화탄소의 정제방법은
1) 원료 저장 탱크(1)로부터 공급되는 저순도 일산화탄소를 냉각하는 제1 단계;
2) 상기 냉각된 저순도 일산화탄소의 정제를 위한 증류탑으로 유입되기 전, 원료 액화기를 통해 저순도 일산화탄소를 극저온으로 액화하는 제2 단계;
3) 상기 냉각 및 액화된 저순도 일산화탄소는 1차 증류탑(8)으로 유입되어, 일산화탄소보다 비점이 높은 불순물을 상기 1차 증류탑 하부로 제거하는 저순도 일산화탄소를 1차로 극저온 증류 정제하는 제3 단계;
4) 상기 1차 증류탑의 상부 흐름으로 2차 증류탑(11)의 원료로 유입된 저순도 일산화탄소에서 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물을 상부로 제거하는 저순도 일산화탄소를 2차로 극저온 증류 정제하는 제4 단계; 및
5) 상기 2차로 정제된 일산화탄소는 상기 2차 증류탑의 하부에서 고순도의 일산화탄소를 제품 저장 탱크(14)에 액상으로 회수하는 제5 단계;를 포함한다.
상기 제5 단계에 추가하여 6) 상기 제5 단계의 회수한 액상의 일산화탄소를 기화하는 단계:를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명 일산화탄소의 정제방법을 위한 장치는
- 일산화탄소의 원료 저장 탱크(1);
- 원료 냉각기(3);
- 일원 냉동기(4);
- 원료 액화기(6);
- 1차 증류탑(8);
- 2차 증류탑(11);
- 정제된 고순도 일산화탄소 가스 제품 저장 탱크(14);
- 단열재로 이루어진 cold box(18);
- 질소기체 압축 공정 유니트(19);
- 액화질소탱크(21);
- 질소기체 압축기(24);
- 1차 질소기체 냉각기(26);
- 2차 질소기체 냉각기(28);
- 이원 냉동기(30);
- 3차 질소기체 냉각기(34);
- 기-액 상분리기(38);
- 정제된 고순도 일산화탄소 대용량 저장탱크(56);
- 액체 일산화탄소 증발기(57)
- 일산화탄소의 흐름을 위한 관; 및
- 질소 냉매의 흐름을 위한 관;등을 포함한다.
상기 구성 중 일산화탄소의 원료 저장 탱크(1); 원료 냉각기(3); 일원 냉동기(4); 원료 액화기(6); 1차 증류탑(8); 2차 증류탑(11); 정제된 고순도 일산화탄소 제품 저장 탱크(14); 단열재로 이루어진 cold box(18); 기-액 상분리기(38); 정제된 고순도 일산화탄소 대용량 저장탱크(56); 액체 일산화탄소 증발기(57); 및 일산화탄소의 흐름을 위한 관(a);등은 일산화탄소의 정제를 위한 일산화탄소 흐름에 관여하는 구성이며,
상기 질소기체 압축 공정 유니트(19); 액화질소탱크(21); 질소기체 압축기(24); 1차 질소기체 냉각기(26); 2차 질소기체 냉각기(28); 이원 냉동기(30); 3차 질소기체 냉각기(34); 질소 냉매의 흐름을 위한 관(b); 등은 일산화탄소의 정제방법에 이용되는 극저온 증류의 열 공급 및 냉각을 위한 질소 냉동 사이클의 질소 냉매 흐름에 관여하는 구성이다.
한편, 상기 일산화탄소의 정제방법 및 이를 위한 장치에서 사용되는 상기 일산화탄소는 수소, 질소, 산소, 메탄, 이산화탄소를 포함하는 저순도 일산화탄소일 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일산화탄소의 정제방법 및 이를 위한 장치에 의하면, 저순도의 일산화탄소를 99.999% 이상, 바람직하게는 99.9995% 이상의 고순도 일산화탄소로 비교적 간단히 용이하게 정제할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명 일산화탄소의 정제방법의 공정흐름도 중 특히 일산화탄소 흐름도 및 EG 수용액 또는 에탄올 수용액의 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명 일산화탄소의 정제방법의 공정흐름도 중 특히 극저온 증류에 필요한 냉매와 열매를 제공하는 냉동 사이클의 질소 냉매의 흐름도 및 EG 수용액 또는 에탄올 수용액의 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3은 상기 도 2의 질소 냉동 사이클 중 질소기체의 압축 및 냉각 과정에 관한 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명 일산화탄소의 정제방법의 공정흐름도 중 특히 정제된 고순도의 일산화탄소를 액상 형태의 제품으로 대량 저장하는 경우에 관한 공정흐름도이다.
도 5는 본 발명 일산화탄소의 정제방법의 공정흐름도 중 특히 정제된 고순도의 일산화탄소를 가스 형태의 제품으로 공급하는 경우에 관한 공정흐름도이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
하기에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 태양은, 수소, 질소, 산소, 메탄, 이산화탄소를 포함하는 저순도 일산화탄소를 극저온 증류를 통해 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법에 관한 것이며, 하기의 단계를 포함한다(도 1 참조).
1) 원료 저장 탱크(1)로부터 공급되는 저순도 일산화탄소를 냉각하는 제1 단계;
2) 상기 냉각된 저순도 일산화탄소의 정제를 위한 증류탑으로 유입되기 전, 원료 액화기를 통해 저순도 일산화탄소를 극저온으로 액화하는 제2 단계;
3) 상기 냉각 및 액화된 저순도 일산화탄소는 1차 증류탑(8)으로 유입되어, 일산화탄소보다 비점이 높은 불순물을 상기 1차 증류탑 하부로 제거하는 저순도 일산화탄소를 1차로 극저온 증류 정제하는 제3 단계;
4) 상기 1차 증류탑의 상부 흐름으로 2차 증류탑(11)의 원료로 유입된 저순도 일산화탄소에서 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물을 상부로 제거하는 저순도 일산화탄소를 2차로 극저온 증류 정제하는 제4 단계; 및
5) 상기 2차로 정제된 일산화탄소는 상기 2차 증류탑의 하부에서 고순도의 일산화탄소를 제품 저장 탱크(14)에 액상으로 회수하는 제5 단계;를 포함한다.
상기 제5 단계에 추가하여 6) 상기 제5 단계의 회수한 액상의 일산화탄소를 기화하는 단계:를 포함할 수 있다.
상기 저순도 일산화탄소의 냉각에 관한 제1 단계는 구체적으로, 원료 저장 탱크(1)로부터 나오는 수소, 질소, 산소, 메탄, 이산화탄소를 포함하는 저순도 일산화탄소가 원료 냉각기(3)로 유입되어 -40℃ 내지 -15℃로 냉각이 이루어지는 단계이다. 상기 냉각의 제1 단계는 하기 제2 단계의 저순도 일산화탄소의 액화를 위한 준비단계이다.
상기 원료 냉각기(3)의 냉매는 일원 냉동기(4)로부터 공급되며, 냉매는 에틸렌글리콜 수용액 또는 에탄올 등일 수 있다.
상기 냉각된 저순도 일산화탄소의 극저온으로의 액화에 관한 제2 단계는 구체적으로는 하기와 같이 공정이 이루어질 수 있다.
상기 냉각된 저순도 일산화탄소는 원료 액화기(6)를 통해 약 16 bar 내지 6 bar의 압력에서 약 -155℃ 내지 -170℃로 냉각되면서 액체 상태인 액화가 이루어진다. 상기 원료 액화기(6)에 공급되는 냉매는 약 -175℃ 내지 -180℃의 액체질소이며, 이 액체질소(44)는 질소 냉동 사이클 시스템의 기-액 상분리기(38)에서 기체질소와 분리된 액체질소로서 질소 냉동 사이클에 의하여 공급된다(도 2 참조).
상기의 질소 냉동 사이클 시스템은 질소를 대부분 재순환하여 사용하며, 일부 공정 중 소모되는 질소만 액화질소탱크(21)로부터 보충되는 것이 특징이다(도 3 참조).
상기 질소 냉동 사이클 시스템은 하기에서 구체적으로 설명한다.
상기 액화된 저순도 일산화탄소의 1차 정제에 관한 제3 단계에서는 상기 제2 단계의 액화된 저순도 일산화탄소가 1차 증류탑(8)으로 유입된 후, 상기 1차 증류탑(8)에서의 극저온 증류에 의해 저순도 일산화탄소에 포함된 불순물 중 일산화탄소보다 비점이 높은 불순물들은 1차 증류탑 하부 흐름(9)으로 제거되고, 상기의 불순물이 제거된 나머지의 저순도 일산화탄소는 1차 증류탑 상부 흐름(10)으로서 2차 증류탑(11)의 원료로 유입된다.
구체적으로 상기 1차 증류탑(8)에서의 극저온 증류는 질소 냉동 사이클 시스템의 3차 질소기체 냉각기(34)를 통과하여 약 30 bar 내지 34 bar의 압력의 약 -140℃ 내지 -148℃로 냉각된 질소기체가 질소 냉동 사이클에 의하여 1차 증류탑(8)의 하부인 1차 증류탑 재가열기(reboiler, 8R)에 열매체(35)로 공급되어 이루어진다. 즉, 1차 증류탑(8)의 상부인 1차 증류탑 응축기(8C)로부터 액화되어 내려오는 차가운 일산화탄소와 1차 증류탑 재가열기(reboiler, 8R)에 유입되는 열매체(35)로서의 질소기체 간에 간접 열교환이 이루어지고, 이로 인하여 1차 증류탑 재가열기(8R)에 있는 상기 액상의 일산화탄소는 연속적으로 기화가 되어서 1차 증류탑 상부로 흐르게 되며, 기화된 일산화탄소와 상부에서 내려오는 액상의 일산화탄소가 증류탑(8)에 충진된 충진제를 통해서 기-액의 물질전달이 일어나면서 통상적인 증류 공정이 이루어지는 것이다.
상기 1차 증류탑(8)에서의 극저온 증류의 결과로 일산화탄소보다 비점이 높은 불순물들은 액화되어 1차 증류탑 하부 흐름(9)으로 제거되고, 상기의 불순물이 제거된 나머지의 저순도 일산화탄소, 즉 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물을 포함하는 액상의 저순도 일산화탄소는 1차 증류탑 상부 흐름(10)으로 2차 증류탑(11)에 원료로서 유입된다.
상기 일산화탄소보다 비점이 높은 불순물들은 메탄, 산소, 이산화탄소 등이며, 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물들은 수소, 질소 등이다.
상기 1차 정제된 저순도 일산화탄소의 2차 정제에 관한 제4 단계는 1차 정제의 결과로 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물만을 포함하는 액상의 저순도 일산화탄소에서 2차 증류탑(11)에서의 극저온 증류를 이용하여 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물을 제거하는 단계이다.
상기 2차 증류탑(11)에서의 극저온 증류는 질소 냉동 사이클 시스템의 3차 질소기체 냉각기(34)를 통과하여 약 30 bar 내지 34 bar의 압력의 -140℃ 내지 -148℃로 냉각된 질소기체(39)가 열매체로서 질소 냉동 사이클에 의하여 2차 증류탑(11)의 하부인 2차 증류탑 재가열기(reboiler, 11R)에 공급되어 이루어진다. 상기 2차 증류탑(11)에서의 극저온 증류는 2차 증류탑 재가열기(reboiler, 11R)에 의하여 기화된 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물과 2차 증류탑(11)의 상부인 2차 증류탑 응축기(condenser, 11C)에서 내려오는 액상의 일산화탄소가 기-액의 물질전달이 일어나면서 증류 공정이 이루어지는 것이다.
상기 2차 증류탑(11)에서의 극저온 증류의 결과로 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물들은 2차 증류탑 상부 기상 흐름(12)으로 제거된다.
상기 제5 단계는, 상기 제4 단계의 2차 증류탑 상부 흐름(12)으로 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물들이 기화로 제거된 후, 상기 2차 증류탑의 하부 흐름(13)으로 상기 불순물이 제거된 일산화탄소를 액상으로 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)로 유입 회수하는 단계이다.
상기 2차 증류탑 하부 흐름(13)의 일산화탄소는 약 99.999% 이상의 고순도, 바람직하게는 99.9995% 이상의 고순도 일산화탄소이며, 액상 형태이다.
상기 고순도 일산화탄소가 유입된 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)에는 필요에 따라 그 탱크 상부에 일산화탄소 제품 저장 탱크 상부 재액화기(14C)를 구비 할 수 있다. 상기 재액화기(14C)는 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)에 저장된 액체의 일산화탄소가 외부의 열에 의하여 기화된 증발가스(Boil-off gas, BOG)의 일산화탄소를 재액화하기 위한 것이다. 즉, 통상적으로 일산화탄소의 액화온도는 4 bar의 압력에서 -176℃의 극저온이므로, 일산화탄소는 4 bar의 압력에서 -176℃ 보다 높으면 쉽게 증발된다. 상기 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)의 경우 단열 처리가 되어 있지만, 외부의 열이 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)에 지속적으로 전달되므로, 저장과정에서 일산화탄소가 일산화탄소 제품 저장 탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생하여 이를 액화하는 것이다.
상기 재액화기(14C)에는 질소 냉동 사이클 시스템의 기-액 상분리기(38)에서 분리된 액체질소가 질소 냉동 사이클에 의하여 공급된다(도 2 참조). 상기 재액화기(14C)에 공급된 액체질소의 일부는 기체 형태로 외부로 배출될 수 있다.
상기 재액화기(14C)에 의하여도 액화되지 못한 기체의 일산화탄소는 기체 흐름(15)으로 다시 2차 증류탑으로 주입되어 재증류가 이루어진다.
한편, 이러한 2차 증류탑으로의 주입에 의한 재증류는 재액화기로 유입되는 질소 냉매의 양을 임의적으로 조절하는 것에 의하여 발생할 수도 있으며, 이는 2차 증류탑에서의 추가적인 재증류에 의한 일산화탄소의 정제효과를 더욱 높이기 위한 것이다.
또한, 상기와 같은 2차 증류탑에서의 추가적인 재증류에 의한 일산화탄소의 정제효과를 위하여는 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)의 일부 액체 일산화탄소도 cold box(18)외부에 있는 배관에서 기화되어 밸브(14V)를 거쳐 상기 기체 흐름(15)으로 합해져서 2차 증류탑으로 주입되어 재증류될 수 있다. 상기 기화가 일어나는 배관은 그 형태를 꼬불꼬불 형태로 취할 수 있다. 이는 초저온으로 인해 배관 길이가 줄어들면서 배관에 crack이 생기는 것을 방지하고, 또한 액상 일산화탄소가 상기 cold box 외부의 상온의 외부 열에 의해 기화되도록, 즉 기화기처럼 단위 부피 내에서 배관의 열전달 면적(길이)을 높게 하여 배관의 열전달을 높이는 효과를 발생시키기 위한 것이다.
상기 제1 단계 내지 제5 단계를 포함하는 본 발명의 일산화탄소의 정제방법은, 또한 상기 저순도 일산화탄소의 정제를 위한 제1 단계의 저순도 일산화탄소로부터 제5 단계의 고순도 일산화탄소의 흐름을 위하여 상기 각 단계 구성장치의 압력 차이를 이용할 수 있다. 즉 제1 단계의 구성장치인 원료 저장 탱크(1)의 압력을 가장 높게 하고 제5 단계의 제품 저장 탱크(14)의 압력을 가장 낮게 설정할 수 있다.
예를 들어 16 bar 내지 6 bar의 원료 저장 탱크(1) → 9 bar 내지 6 bar의 1차 증류탑(8) → 8 bar 내지 5 bar의 2차 증류탑(11) → 6 bar 내지 4.5 bar의 제품 저장 탱크(14)와 같이 설정하여 운영할 수 있다.
상기 예시의 압력의 크기는 원료 저장 탱크(1) > 1차 증류탑(8) > 2차 증류탑(11) > 제품 저장 탱크(14) 이다.
이와 같이 본 발명의 일산화탄소의 정제방법은 상기와 같이 1차 증류탑에서 일산화탄소보다 비점이 높은 불순물을 제거하고, 2차 증류탑에서는 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물을 제거함으로써, 비교적 간편하면서도 용이하게 99.999% 이상, 바람직하게는 99.9995% 이상의 고순도 일산화탄소를 액상으로 얻을 수 있는 장점을 가진다.
그리고 상기의 제1 단계 내지 제5 단계 중 제2 단계 내지 제5 단계는 극저온 상태에서 진행되므로 열의 출입을 막기 위한 단열재로 이루어진 cold box(18) 내에서 이루어진다.
한편, 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)에 저장된 고순도 일산화탄소는 필요에 따라 고순도 일산화탄소의 액상 흐름(17-1)으로 대용량 제품 저장탱크(56)에 대용량으로 저장할 수 있다. 이때 상기 대용량 제품 저장탱크(56)에서 발생하는 증발가스(Boil-off gas, BOG)의 일산화탄소를 재액화하기 위하여 액체질소흐름(55)으로 액체질소가 공급될 수 있다(도 4 참조). 상기 액체질소는 질소 냉동 사이클 시스템의 기-액 상분리기(38)에서 분리된 액체질소로서 질소 냉동 사이클에 의하여 공급된다(도 2 참조).
상기 대용량 제품 저장탱크(56)에서 발생되는 일산화탄소의 증발가스(BOG)는 2차 증류탑(11) 하부로 재순환되고, 이러한 재순환은 제품 회수율과 순도를 증가시키는 장점이 있다.
또한, 상기 정제된 고순도 일산화탄소는 가스 형태의 제품으로 공급할 수 있으며, 이를 위하여 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)의 액상의 고순도 일산화탄소는 액체흐름(17)으로 액체 일산화탄소 증발기(57)를 거쳐 기체화될 수 있다(도 5 참조).
상기 액체 일산화탄소 증발기(57)는 원료 냉각기(3)과 원료 액화기(6)의 사이에 위치할 수 있으며, 상기 원료 냉각기(3)에 의하여 -40℃ 내지 -15℃로 냉각된 저순도 일산화탄소가 통과하는 곳이다. 따라서 상기 액체흐름(17)의 액상의 고순도 일산화탄소는 액체 일산화탄소 증발기(57)를 통과하면서 -40℃ 내지 -15℃로 냉각된 저순도 일산화탄소와 열교환이 이루어진다. 상기 열교환의 결과로 상기 액상의 고순도 일산화탄소는 기상으로 상 변이가 일어나게 되며, 상기 저순도의 일산화탄소의 원료는 더욱 온도가 낮아져 원료 액화기(6)에서 액화가 유리해지는 효과를 나타내게 된다.
한편, 본 발명 저순도 일산화탄소의 정제방법에 포함되는 상기 제1 단계 내지 제5 단계의 각 단계, 및 상기 제1 단계 내지 제5 단계 이후의 고순도 액상 일산화탄소의 대용량 저장과 기상화를 위하여 열 공급 및 냉각이 필요하다. 이러한 열 공급 및 냉각에는 질소 매체를 이용한다.
이하에서는 도 2 및 3을 참조하여 본 발명 저순도 일산화탄소의 정제방법에 사용되는 열 공급 및 냉각을 위한 질소 매체의 질소 냉동 사이클 시스템(N2 refrigeration cycle system)에 대하여 설명하기로 한다.
상기 질소 매체와 관련한 질소 냉동 사이클 시스템의 질소 냉동 사이클은 질소의 i) 압축 단계, ii) 냉각 및 액화 단계, iii) 팽창 단계, 및 iv) 증발 단계를 포함하여 운전된다.
i) 압축 단계
질소 냉동 사이클의 질소는 하나의 기체상태(54)로 “질소기체 압축 공정 유니트(19)”로 유입된다(도 2 및 3의 19 참조). 이때 질소기체의 온도는 -60℃ 내지 -80℃이고, 바람직하게는 -65℃ 내지 -75℃이며, 압력은 1.3 bar 내지 3.5 bar이고, 바람직하게는 1.5 bar 내지 3 bar이다.
상기 질소기체(54)는 1차 질소기체 냉각기(26)에서 하기의 압축된 질소기체(25)와의 열교환으로 15℃ 내지 40℃가 된다. 이때 사용되는 1차 질소기체 냉각기(26)는 브레이징 판형 열교환기 등 고효율 열교환기가 될 수 있다.
상기 1차 질소기체 냉각기를 통과한 질소기체(도 3의 20 참조)는 보충되는 질소기체(22)와 합해져서 질소기체 압축기(24)로 유입된다(도 3의 24 참조). 이때 보충되는 질소기체(22)는 공정 중에 외부로 소모되는 질소의 양 만큼 보충되며, 액화질소탱크(21)로부터 공급된다. 이때 보충되는 질소의 양은 전체 질소의 양 대비 5% 미만이다.
상기 압축기(24)는 하나 이상의 압축 실린더; 및 압축되면서 온도가 상승한 질소가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기;를 포함할 수 있으며, 즉 필요에 따라서 복수개의 압축 실린더와 복수개의 중간 냉각기를 포함하는 다단 압축기가 활용될 수 있는 것이다.
상기 압축기(24)를 통과한 질소기체는 30 bar 내지 34 bar 정도의 고압으로 압축된다(도 3의 25 참조). 상기 압축기(24)는 압축에 필요한 소요동력을 줄이기 위해 하나 이상의 압축 실린더, 및 압축되면서 온도가 상승한 질소기체를 냉각시키기 위해 각 단의 압축 실린더 후단에 하나 이상의 중간 냉각기를 포함할 수 있다.
ii) 냉각 및 액화 단계
상기 압축된 질소기체(25)는 1차 질소기체 냉각기(26)를 통해 “압축공정유니트”(19)으로 유입되는 질소기체(54)와 열교환을 통해 30 bar 내지 34 bar의 압력으로 35℃ 내지 45℃의 온도로 냉각되어 흐른다(도 3의 27 참조). 상기 질소기체(28)는 2차 질소기체 냉각기(28)에서 -60℃ 내지 -80℃의 냉매(29)와 열교환을 통해 -65℃ 내지 -75℃로 냉각되어 흐른다(도 2 및 3의 31 참조). 상기 냉매는 이원 냉동기(two stage cascade refrigerating cycle)(30)를 통해 공급되며, 냉매는 R404a, 및/또는 R23일 수 있다.
상기와 같이 압축된 질소기체(25)의 냉각을 위하여 별도의 이원 냉동기를 통한 이원 냉동 공정을 적용함으로써 질소기체의 냉각에 필요한 냉열을 추가적으로 공급할 수 있어 공정운전에 필요한 양의 질소기체를 냉각 및 액화하는데 용이하게 하게 장점을 가진다. 이때 만약 냉열을 추가적으로 공급하지 않는다면, 원하는 양만큼의 질소 냉매를 액화하는 것이 불가능해질 수 있다.
상기의 압축 및 냉각된 질소기체(31)는 1차 증류탑(8)의 하부인 1차 증류탑 재가열기(reboiler, 8R), 및 2차 증류탑(11)의 하부인 2차 증류탑 재가열기(reboiler, 11R)의 열매체로서 공급하기 위해 두 개의 흐름(도 2의 32, 33 참조)으로 분리되어 흐른다. 상기 두 개의 흐름의 질소기체(32, 33)는 3차 질소기체 냉각기(34)에서 -170℃ 내지 -185℃의 질소기체(도 2의 53 참조)와 열 교환을 통해 -140℃ 내지 -148℃의 온도로 냉각된다. 이때 사용되는 열교환기(34)는 브레이징 판형 열교환기 등 고효율 열교환기가 될 수 있다.
상기 질소기체(53)는 본 발명의 정제방법의 공정에 필요한 냉열을 공급하고 회수되는 질소기체들(도 2의 42, 45, 50, 52)이 하나의 질소기체(53)의 흐름으로 모아진 것이다.
상기 두 개의 흐름의 질소기체(32, 33)는 상기 3차 질소기체 냉각기(34)를 통과하여 각각 약 30 bar 내지 34 bar 압력에서 -140℃ 내지 -148℃의 온도로 냉각된 2개의 질소기체(도 2의 35, 39 참조)로 흐른다.
상기 냉각된 질소기체(35)는 1차 증류탑(8)의 하부 가열기(8R)의 열매체로서 공급된다. 상기 열매체로서 공급된 냉각된 질소기체(35)는 1차 증류탑의 상부 응축기(8C)로부터 액화되어 내려오는 차가운 일산화탄소와의 간접 열교환을 하게 된다. 상기 1차 증류탑의 상부 응축기(8C)로부터 액화되어 내려오는 차가운 일산화탄소는 원료 액화기(6)을 통과하여 액화 후 1차 증류탑에 공급된 저순도의 일산화탄소 일부이다.
상기의 열교환으로 1차 증류탑에 공급되어 1차 증류탑의 하부 가열기(8R)에 있는 일산화탄소는 연속적으로 기화가 되어서 1차 증류탑의 상부로 흐르게 되고, 이 기화된 일산화탄소는 1차 증류탑의 상부로부터 내려오는 액상의 일산화탄소와 물질전달이 일어나면서 증류 공정, 즉 극저온 증류가 이루어진다. 이때 물질전달 효과를 높이기 위해 부피 면적이 높은 고효율의 팩킹(packing; 구조화된 팩킹 및/또는 무작위 팩킹)이나 트레이(tray; 버블캡 및/또는 체 트레이)를 사용할 수 있다.
한편, 1차 증류탑의 하부 가열기(8R)에 유입된 열매체의 질소기체(35)는 상기와 같이 차가운 일산화탄소와 열교환을 통한 냉각 및 상변화로 액체의 질소가 되어 흐른다(도 2의 36 참조).
또한, 상기 압력 30 bar 내지 34 bar 및 온도 -140℃ 내지 -148℃의 냉각된 2개의 질소기체(도 2의 35, 39 참조) 중 나머지 1개의 질소기체(39)는 2차 증류탑(11)의 하부 가열기(11R)의 열매체로 공급된다. 상기 1차 증류탑에서와 마찬가지로 상기 질소기체(39)는 2차 증류탑(11)의 상부 응축기(11C)로부터 액화되어 내려오는 차가운 일산화탄소와 열교환을 통해 냉각 및 상 변이가 일어나면서 액체질소가 되어 흐른다(도2의 40 참조).
iii) 팽창 단계
상기 액체질소(36)는 줄-톰슨 밸브(37)을 통해 압력과 함께 온도가 낮아지게 된다. 이때 압력은 30 bar 내지 34 bar에서 8 bar 내지 3 bar로 감압되며, 온도는 -140℃ 내지 -148℃에서 -170℃ 내지 -185℃로 냉각된다. 이러한 감압 및 냉각은, 줄-톰슨 밸브(37)에 의하여 압축한 기체가 단열된 좁은 구멍으로 분출됨으로써 온도가 변화되는 효과인 줄-톰슨효과(Joule-Thomson effect)의 결과이다. 상기 줄-톰슨 밸브(37)를 이용한 줄-톰슨효과(Joule-Thomson effect , -效果)는 본 발명의 질소 냉동 사이클의 질소 냉매 온도를 더 낮추는 효과를 나타낸다.
상기의 줄-톰슨 밸브(37)을 통하여 팽창된 액체질소(36-1)는 상기 팽창으로 인하여 부분적으로 기화되어 액체질소와 질소기체의 2상 상태가 되어 기-액 상분리기(38)로 유입된다.
또한, 상기 액체질소(40)도 줄-톰슨 밸브(41)를 통해 상기 줄-톰슨 밸브(37)에서와 같이 압력과 온도가 낮아지게 되고, 팽창된 액체질소는 부분적으로 기화되어 액체질소와 질소기체의 2상 상태가 되어 기-액 상분리기(38)로 유입된다.
iv) 증발 단계
상기의 2개의 액체질소(36, 40)로부터 기인한 2상의 질소냉매는 기-액 상분리기(38), 즉 세퍼레이터(seperator)에서 액체질소의 냉매(43)와 기체질소의 냉매(42)로 분리된다. 상기 기체질소의 냉매(42)는 냉열을 공급하고 회수되는 기체질소들(도 2의 45, 50, 52 참조)과 함께 3차 질소기체 냉각기(34)로 보내진다. 상기 액체질소의 냉매(43)의 일부는 저순도 일산화탄소의 액화를 위한 원료 액화기(6)의 냉매로 사용되기 위하여 원료 액화기(6)로 흐르며(도 2의 44 참조), 또 다른 일부는 고순도 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)에서 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)를 재액화하기 위한 재액화기(14C)의 냉매로 사용되기 위하여 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)로 흐른다(도 2의 46 참조).
그리고 기-액 상분리기(38)에서 분리된 액체질소의 냉매(43)의 대부분은 1차 증류탑의 상부 냉각기(8C) 및 2차 증류탑의 상부 냉각기(11C)의 냉매로 사용된다.
상기와 같은 액체질소의 냉매들(44, 46, 49, 51)은 상기 냉매들이 공급되는 곳인 열교환기의 역할을 하는 곳(6, 14C, 8C, 11C)에서 주로 잠열(증발열)과 일부 현열을 통해 냉열을 제공한다. 상기 잠열 만큼의 열을 제공한 일부의 액체질소는 상기 열교환기의 역할을 하는 곳(6, 14C, 8C, 11C)을 통과하면서 기체상태로 상변이가 일어나며, 상기 14C를 통과한 질소기체는 외부로 배출된다(47). 이러한 외부로 배출되는 질소기체는 압축공정유니트(19)에 포함된 액체질소탱크에서 보충되며, 그 양은 전체 질소량(부피)의 5% 미만이다.
상기와 같이 정제방법의 각 공정에 필요한 냉열을 공급하고 회수되는 질소기체들(42, 45, 50, 52)은 하나의 질소기체(도 2의 53 참조)로 합해진 후, 다시 3차 질소기체 냉각기(34)로 유입되고, 이 유입된 질소기체는 상기 i) 압축 단계의 “질소기체 압축 공정 유니트(19)”로 유입되는 질소기체(54)이고, 이로써 하나의 질소 냉동 사이클이 완성되는 것이다.
상기와 같이 질소 냉동 사이클(N2 refrigeration cycle) 시스템은 본 발명 저순도 일산화탄소의 정제방법에 필요한 열 공급 및 냉각을 위하여 매체로서 질소를 사용하는 것이며, 상기 열 공급 및 냉각은 질소의 2개의 상, 즉 액체 및 기체상 간의 상 변이를 이용하는 것이다.
특히 질소 냉동 사이클(N2 refrigeration cycle)에서 액체 및 기체상의 질소는 각각 냉매 및 열매로서 사용되며, 각각의 사용은 아래와 같다.
- 1차 증류탑(8)의 재가열기(reboiler, 8R)의 열매 (질소기체)
- 1차 증류탑(8)의 응축기(condenser, 8C)의 냉매 (액체질소)
- 2차 증류탑(11)의 재가열기(reboiler, 11R)의 열매 (질소기체)
- 2차 증류탑(11)의 응축기(condenser, 11C)의 냉매 (액체질소)
- 원료 액화기(liquefier, 6)의 냉매 (액체질소)
- 제품 저장 탱크(14) 상부 재액화기(14C)의 냉매 (액체질소)
본 발명의 또 다른 태양은 본 발명 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법을 위한 장치를 제공하는 것이며, 상기 장치는
- 일산화탄소의 원료 저장 탱크(1);
- 원료 냉각기(3);
- 일원 냉동기(4);
- 원료 액화기(6);
- 1차 증류탑(8);
- 2차 증류탑(11);
- 정제된 고순도 일산화탄소 가스 제품 저장 탱크(14);
- 단열재로 이루어진 cold box(18);
- 질소기체 압축 공정 유니트(19);
- 액화질소탱크(21);
- 질소기체 압축기(24);
- 1차 질소기체 냉각기(26);
- 2차 질소기체 냉각기(28);
- 이원 냉동기(30);
- 3차 질소기체 냉각기(34);
- 기-액 상분리기(38);
- 정제된 고순도 일산화탄소 대용량 저장탱크(56);
- 액체 일산화탄소 증발기(57)
- 일산화탄소의 흐름을 위한 관; 및
- 질소 냉매의 흐름을 위한 관;등을 포함한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
1. 원료 저장 탱크
2. 일산화탄소 혼합 가스 흐름
3. 원료 냉각기
4. 일원 냉동기
5. 냉각된 일산화탄소 혼합 가스 흐름:
6. 원료 액화기
7. 액화된 원료
8. 1차 증류탑
- 1차 증류탑 재가열기(reboiler, 8R)
- 1차 증류탑(8)의 응축기(condenser, 8C)
9. 1차 증류탑의 하부 흐름(CO보다 비점이 높은 불순물의 배출흐름)
10. 1차 증류탑의 상부 흐름(1차 정제된 CO의 흐름)
11. 2차 증류탑
- 2차 증류탑(11)의 재가열기(reboiler, 11R)
- 2차 증류탑(11)의 응축기(condenser, 11C)
12. 2차 증류탑의 상부흐름(CO 보다 비점이 낮은 불순물의 배출흐름)
13. 2차 증류탑의 하부흐름(2차 정제된 CO의 흐름)
14. 일산화탄소 제품 저장 탱크
14C. 일산화탄소 제품 저장 탱크 상부 재액화기
14V. 압력 조절 밸브
15. 일산화탄소 제품 저장 탱크의 일부 일산화탄소 액체 흐름으로서 밸브(14V)를 거쳐 2차 증류탑으로 주입되어 재증류
16. 대용량 제품 저장탱크(56) 내에 증발되는 일산화탄소기체 흐름(Boil-Off Gas, BOG)으로 2차 증류탑으로 주입되어 재증류
17. 제품저장탱크(14)에서 대용량 제품 저장탱크(56)로 이동하는 CO 흐름
17-1. 상기 14의 일산화탄소 제품저장탱크에 저장된 액체 CO를 기체상태(54)로 공급할 수 있도록 14의 일산화탄소 제품 저장 탱크로부터 57의 액체 일산화탄소 증발기로 공급되는 액체 CO 흐름
18. 단열재로 이루어진 cold box
19. 질소기체 압축 공정 유니트
20. 1차 질소기체 냉각기(26)를 거친 압축공정으로의 질소기체 흐름
21. 액화질소탱크
22. 보충되는 질소기체
23. 1차 질소기체 냉각기(26)를 거친 질소기체와 보충되는 질소기체의 혼합 질소기체의 압축공정으로의 유입가스 흐름
24. 하나 이상의 압축 실린더와 하나 이상의 중간 냉각기를 포함하는 압축기
25. 압축기(24)를 거쳐 압축된 질소기체 흐름
26. 1차 질소기체 냉각기
27. 압축공정을 거쳐 압축된 질소기체 흐름(25)이 1차 질소기체 냉각기(26)에서 열교환된 질소기체 흐름
28. 2차 질소기체 냉각기
29. 냉매(R404a, R23 등)
30. 2차 질소기체 냉각기(28)로 냉매(28)를 연속으로 냉각 및 순환시키는 이원 냉동기
31. 2차 질소기체 냉각기(28)를 거쳐 냉각된 질소기체 흐름
32. 1차 증류탑 재가열기(reboiler, 8R)의 열 매체로 공급되기 위하여 34의 3차 질소기체 냉각기로 향하는 질소기체 흐름
33. 2차 증류탑 재가열기(reboiler, 11R)의 열 매체로 공급되기 위하여 34의 3차 질소기체 냉각기로 향하는 질소기체 흐름
34. 3차 질소기체 냉각기 (잠열을 통해 공정에 필요한 냉열을 공급하고 -170℃ 내지 -185℃로 회수되는 질소기체 흐름을 이용하여 압축된 질소기체를 냉각하기 위한 브레이징 판형 열교환기 등 고효율 열교환기)
35. 3차 질소기체 냉각기(34)를 통과한 32의 질소기체 흐름으로 1차 증류탑 재가열기(reboiler, 8R)의 열 매체로서 공급되는 질소기체 흐름
36. 가열기(8R)에 유입된 열매체의 질소기체 흐름(35)이 1차 증류탑 재가열기(reboiler, 8R)에서 냉각된 일산화탄소와 간접 열교환을 통해 냉각 및 상변화(기체에서 액체로)가 일어난 후의 액체질소 흐름
37. 줄-톰슨 밸브(37)
38. 기-액 상분리기
39. 34의 3차 질소기체 냉각기를 통과한 34의 질소기체 흐름으로 2차 증류탑 재가열기(reboiler, 11R)의 열 매체로서 공급되는 질소기체 흐름
40. 가열기(11R)에 유입된 열매체의 질소기체 흐름(39)이 2차 증류탑 상부 응축기(11C)로 부터 액화되서 내려오는 차가운 일산화탄소와 열교환을 통해 냉각 및 상변화(기체에서 액체로)가 일어난 후의 액체질소흐름
41. 줄-톰슨 밸브
42. 기-액 상분리기(38)에서 분리된 질소기체 흐름
43. 기-액 상분리기(38)에서 분리된 액체질소 흐름
44. 상기 43의 액체질소의 일부를 원료 액화기(6)의 냉매로 공급하는 액체질소흐름
45. 원료 액화기(6, 액체질소)로부터 발생한 질소기체 흐름(45)
46. 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)에서 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)를 재액화하기 위한 재액화기(14C)의 냉매로 사용하기 위하여 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)로 상기 43의 액체질소가 공급되는 액체질소 흐름
47. 재액화기(14C)의 냉매로 공급된 액체질소 흐름(46)이 잠열을 통해 증발 가스를 재액화하기 위한 냉열을 공급한 후 cold box(18) 외부로 배출되는 질소기체 흐름
48. 1차 증류탑(8)의 응축기(8C) 및 2차 증류탑(11)의 응축기(condenser, 11C)의 냉매로 사용되기 위하여 1차 증류탑(8)의 응축기(8C) 및 2차 증류탑(11)의 응축기(condenser, 11C)로 공급되는 상기 43의 액체질소 흐름
49. 상기 48의 액체질소흐름 중 1차 증류탑(8)의 응축기(8C)로 공급되는 상기 43의 액체질소흐름
50. 1차 증류탑(8)의 응축기(condenser, 8C)를 거친 질소기체 흐름(50)
51. 상기 48의 액체질소 흐름 중 2차 증류탑(8)의 응축기(11C)로 공급되는 상기 43의 액체질소 흐름
52. 2차 증류탑(11)의 응축기(condenser, 11C)를 거친 질소기체 흐름(52)
53. ① 원료 액화기(6, 액체질소)로부터 발생한 질소기체 흐름(45); ② 기-액 상분리기(38)로부터 분리된 질소기체 흐름(42); ③ 1차 증류탑(8)의 응축기(condenser, 8C)를 거친 질소기체 흐름(50); 및 ④ 2차 증류탑(11)의 응축기(condenser, 11C)를 거친 질소기체 흐름(52);이 합해진 질소기체 흐름으로서, 3차 질소기체 냉각기(34)로 이동
54. CO 제품을 가스 형태로 생산하는 흐름
55. 대용량 제품 저장탱크(56) 내부 증발 가스(BOG) 냉각을 위하여 대용량 저장탱크(주변)으로 공급되는 상기 43의 액체질소가 공급되는 액체질소 흐름
56. 대용량 제품 저장탱크
57. 액체 일산화탄소 증발기

Claims (22)

1) 원료 저장 탱크(1)로부터 공급되는 저순도 일산화탄소를 냉각하는 제1 단계;
2) 상기 냉각된 저순도 일산화탄소의 정제를 위한 증류탑으로 유입되기 전, 원료 액화기(6)를 통해 저순도 일산화탄소를 극저온으로 액화하는 제2 단계;
3) 상기 냉각 및 액화된 저순도 일산화탄소는 1차 증류탑(8)으로 유입되어, 일산화탄소보다 비점이 높은 불순물을 상기 1차 증류탑 하부로 제거하는 저순도 일산화탄소를 1차로 극저온 증류 정제하는 제3 단계;
4) 상기 1차 증류탑의 상부 흐름으로 2차 증류탑(11)의 원료로 유입된 저순도 일산화탄소에서 일산화탄소보다 비점이 낮은 불순물을 상부로 제거하는 저순도 일산화탄소를 2차로 극저온 증류 정제하는 제4 단계; 및
5) 상기 2차로 정제된 일산화탄소는 상기 2차 증류탑의 하부에서 고순도의 일산화탄소를 제품 저장 탱크(14)에 액상으로 회수하는 제5 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제1항에 있어서,
6) 상기 제5 단계의 회수한 액상의 일산화탄소를 기화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제1항에 있어서,
상기 저순도 일산화탄소는 수소, 질소, 산소, 메탄, 이산화탄소를 불순물로 포함하는 것이며, 상기 2차 정제된 고순도의 일산화탄소는 99.999% 이상의 순도인 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제1항에 있어서,
상기 제1차 및 제2차 극저온 증류의 열 공급 및 냉각을 위한 매체로서 질소를 사용하는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제4항에 있어서,
상기 질소는, 질소의 압축 단계, 냉각 및 액화 단계, 팽창 단계, 증발단계를 포함하는 질소 냉동 사이클 시스템(N2 refrigeration cycle system)을 통하여 상기 질소의 전체 중 95% 이상은 재순환되어 사용되며, 질소 전체의 5% 미만은 보충되는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제1항에 있어서,
상기 제1 단계의 일산화탄소는 원료 냉각기(3)로 유입되어 -40℃ 내지 -15℃로 냉각되며, 상기 원료 냉각기(3)에는 일원 냉동기(4)로부터 에틸렌글리콜 수용액 또는 에탄올의 냉매가 공급되는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제1항에 있어서,
상기 제2 단계의 원료 액화기(6)를 통해 극저온으로 액화한 저순도 일산화탄소는 16 bar 내지 6 bar의 압력에서 약 -150℃ 내지 -170℃로 냉각되는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제7항에 있어서,
상기 액화기(6)에는 기-액 상분리기(38)에서 분리된 -170℃ 내지 -185℃의 액체질소가 질소 냉동 사이클에 의하여 공급되는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제4항에 있어서,
상기 제1차 및 제2차 극저온 증류에 이용되는 질소는 30 bar 내지 34 bar의 압력의 -140℃ 내지 -148℃로 냉각된 질소기체인 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제1항에 있어서,
상기 제5 단계의 제품 저장 탱크(14)에는 상기 제품 저장 탱크(14)에서 발생되는 일산화탄소의 증발가스 중 재액화되지 않은 일산화탄소 기체는기체 흐름(15)으로 다시 2차 증류탑으로 주입되어 재증류가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제10항에 있어서,
상기 재증류는 일산화탄소의 정제효과를 더욱 높이기 위하여 사용될 수 있으며, 이때 재증류를 위한 일산화탄소 기체의 양은 임의 조절이 가능하며, 상기 임의 조절은 재액화를 위한 액체질소의 공급량을 조절에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제1항에 있어서,
상기 제1 단계의 저순도 일산화탄소로부터 제5 단계의 고순도 일산화탄소의 흐름을 위하여 상기 각 단계 구성장치인 원료 저장 탱크(1), 1차 증류탑(8), 2차 증류탑(11), 제품 저장 탱크(14)의 압력 차이를 이용할 수 있으며, 상기 압력의 크기는 원료 저장 탱크(1) > 1차 증류탑(8) > 2차 증류탑(11) > 제품 저장 탱크(14) 인 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제1항에 있어서,
상기 제2 단계 내지 제5 단계는 극저온 상태에서 진행되므로 열의 출입을 막기 위한 단열재로 이루어진 cold box(18) 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제5항에 있어서,
상기 질소의 압축 단계는 1.3 bar 내지 3.5 bar의 질소기체(54)가 질소기체 압축 공정 유니트(19)의 압축기(24)를 거쳐 30 bar 내지 34 bar 고압의 질소기체로 압축되는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제14항에 있어서,
상기 압축기(24)는 하나 이상의 압축 실린더 및 압축되면서 온도가 상승한 질소기체를 냉각시키기 위해 각 단의 압축 실린더 후단에 하나 이상의 중간 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제5항에 있어서,
상기 질소의 냉각 및 액화 단계는, 질소기체 압축 공정 유니트(19)의 2차 질소기체 냉각기(28)를 거쳐 -60℃ 내지 -80℃의 냉매(29)와 열교환을 통해 -65℃ 내지 -75℃로 냉각된 후, 3차 질소기체 냉각기(34)에서 -170℃ 내지 -185℃의 질소기체(53)와 열 교환을 통해 -140℃ 내지 -148℃의 온도로 냉각되고, 이 냉각된 질소기체는 1차 증류탑의 하부 가열기(8R) 및 2차 증류탑(11)의 하부 가열기(11R)의 열매체로 공급되어 각각 1차 증류탑의 상부 응축기(8C) 및 2차 증류탑(11)의 상부 응축기(11C)로부터 액화되어 내려오는 차가운 일산화탄소와 열교환을 통해 냉각 및 상 변이가 일어나면서 액체질소화되는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제16항에 있어서,
상기 냉매(29)는 이원 냉동기(two stage cascade refrigerating cycle)(30)를 통해 공급되고, 또한 상기 냉매는 R404a, 및/또는 R23인 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제5항에 있어서,
상기 질소의 팽창 단계는, 줄-톰슨 밸브(37, 41)을 통해 액체질소의 압력과 함께 온도가 낮아지는 단계로서,
상기 압력은 30 bar 내지 34 bar에서 8 bar 내지 3 bar로 감압되며, 상기 온도는 -140℃ 내지 -148℃에서 -170℃ 내지 -185℃로 냉각되고,
상기 팽창 단계를 거친 팽창된 액체질소는 부분적으로 기화되어 액체질소와 기체질소의 2상 상태가 되어 기-액 상분리기(38)로 유입되는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
제5항에 있어서,
상기 질소의 증발 단계는 상기 기-액 상분리기(38) 중 기체질소(42)는 상기 압축 단계에서 압축된 질소기체를 냉각하기 위하여 상기 질소의 냉각 및 액화 단계의 3차 질소기체 냉각기(34)에 공급되며,
상기 액체질소는 i) 원료 액화기(6)의 냉매로 사용되기 위하여 원료 액화기(6)로 주입되고, ii) 고순도 일산화탄소 제품 저장 탱크(14)에서 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)를 재액화하기 위한 재액화기(14C)의 냉매로 사용되며, 또한 iii) 1차 증류탑의 상부 냉각기(8C) 및 2차 증류탑의 상부 냉각기(11C)의 냉매로 사용되는 것을 특징으로 하는, 저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법
- 일산화탄소의 원료 저장 탱크(1);
- 원료 냉각기(3);
- 일원 냉동기(4);
- 원료 액화기(6);
- 1차 증류탑(8);
- 2차 증류탑(11);
- 정제된 고순도 일산화탄소 가스 제품 저장 탱크(14);
- 단열재로 이루어진 cold box(18);
- 질소기체 압축 공정 유니트(19);
- 액화질소탱크(21);
- 질소기체 압축기(24);
- 1차 질소기체 냉각기(26);
- 2차 질소기체 냉각기(28);
- 이원 냉동기(30);
- 3차 질소기체 냉각기(34);
- 기-액 상분리기(38);
- 정제된 고순도 일산화탄소 대용량 저장탱크(56);
- 액체 일산화탄소 증발기(57)
- 일산화탄소의 흐름을 위한 관; 및
- 질소 냉매의 흐름을 위한 관;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
저순도의 일산화탄소를 고순도로 정제하는 일산화탄소의 정제방법을 위한 장치
제1항 내지 제19항의 방법 중 어느 하나를 이용하여 정제된 일산화탄소
제20항의 장치를 이용하여 정제된 일산화탄소
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6266976B1 (en) 2000-06-26 2001-07-31 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic H2 and carbon monoxide production with an impure carbon monoxide expander
KR20200135805A (ko) 2018-03-21 2020-12-03 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 극저온 증류에 의해 합성 가스를 분리시키기 위한 방법 및 장치

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