KR910002167B1 - 구조화된 팩킹을 사용한 아르곤/산소 혼합물의 분리방법 - Google Patents

구조화된 팩킹을 사용한 아르곤/산소 혼합물의 분리방법 Download PDF

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Abstract

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Description

구조화된 팩킹을 사용한 아르곤/산소 혼합물의 분리방법
제1도는 아르곤 및 산소 생성물을 생성하는 일반적인 3개의 탑공기 분리 방법의 다이아그램이며,
제2도는 관계식에 의한 예측 값에 대한 총 기체상 물질 전달 계수를 플럿트화한 것이며,
제3도는 산소/아르곤 분리를 위해 밀도 감안 표면 기체속도에 대한 이론적 플레이트와 동일한 고도를 플럿트화한 것이다.
본 발명은 저온중류에 의해 질소, 산소 및 아르곤 함유 혼합물을 분리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 아르곤이 0.6-75부피%의 농도로 존재하는 경우 저온 증류시에 구조화된 팩킹을 사용하는 것에 관한 것이다.
공기를 저온 증류에 의해 구성 성분으로 분리하는 방법이 많이 있지만 이들의 대표적 예는 미합중국특허 제3,729,943호 ; 제4,533,375호 ; 제4,578,095 ; 제4,604,116호 ; : 제4,605,427호 : 제4,670,031호등에 교시되어 있다.
또한, 구조화된 또는 순서화된 팩킹의 예가 종래 기술에 공지되어 있지만 이들의 대표적 예는 미합중국특허 제4,128,684호 ; 제4,186,159호 ; 제4,296,050호 ; 제4,455,399호 ; 제4,497,751호 ; 제4,497,752호 ; 제4,497.753호에 교시되어 있다.
본 발명은 저온 증류에 의해 산소, 질소, 및 아르곤을 함유하는 혼합물(예,공기)을 분리하는 방법을 개선시킨 것에 관한 것이다. 이 개선된 방법은 하나이상의 탑을 갖는 증류탑 시스템의 특정 구역에서 산소, 아르곤, 질소를 함유하는 액상 스트림과 산소, 아르곤 및 질소를 함유하는 증기상 스트림을 친밀하게 접촉시켜 물질의 이동이 나타나며, 이로 인해 액체상 스트림은 산소로 풍부하게 되고 액체상 스트림으로부터 아르곤이 제거되며, 증기상 스트림은 아르곤으로 풍부하게 되고, 증기상 스트림으로부터 산소가 제거된다.
본 발명의 개선점은 아르곤 농도가 약 0.6-약 75부피% 범위인 증류탑 시스템 구역에 구조화된 팩킹을 이용하여 증기상 스트림과 액체상 스트림을 친밀하게 접촉시키고 이 구역에서 밀도 감안표면 기체의 속도가 1초당 0.06feet 이상인 방법을 수행하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한 질소를 함유하지 않는 혼합물을 분리하는데 적용된다.
본 발명은 또한 산소 및 아르곤 함유 혼합물을 분리하기 위해 적어도 하나의 증류탑을 갖는 저온 증류장치의 개선 방법으로서 아르곤 농도가 약 0.6-약 75부피%인 증류탑 시스템의 적어도 한 구역에 증류 트레이 대신에 구조화된 팩킹을 사용하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 저온 증류에 의해 산소, 질소 및 아르곤을 포함하는 혼합물(예로, 공기를) 분리하는 방법 및 장치의 개선에 관한 것이다. 본 발명은 또한 질소를 함유하지 않는 혼합물에 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 개선점은 아르곤 함량이 약 0.6-약 75부피%이고 밀도 감안 표면 기계 속도가 적어도 0.06ft/초인 증류탑 시스템의 적어도 한 구역에서 증류 트레이 대신 이 구조화된 팩킹을 사용하는 것에 관한 것이다.
예를 들면, 공기를 저온 분리하여 질소, 산소 및 아르곤 생성물을 생성하는 것은 3개의 탑 증류 시스템으로 통상 수행된다. 세개의 탑을 고압탑, 저압탑, 아르곤탑이라 부른다. 아르곤 및 산소를 분리하고 이들을 생성하는 공기분리의 예가 미합중국특허 제3,729,943호, 제4,533,375호 ; 제4,578,095 ; 제4,604,116호 ; 제4,605,427호 ; 제4,670,031호에 교시되어 있다. 산소 및 아르곤 생성물을 생성하는 일반적 공기 분리 방법의 흐름 시이트가 제1도에 도시되어 있다.
제1도를 보면, 저온에서 동결될 수 있는 불순물, 예로, 물 및 이산화탄소를 제거하고 냉각수 온도까지 냉각시킨 압축 공기를 라인(10)을 통채 열교환기(12)로 공급하고, 여기서 스트림의 이슬점 온도까지 냉각한다. 라인(14)에 있는 냉각되고, 압축되고, 불순물이 제거된 공기를 두부분으로 분리한다. 일차양을 라인(16)을 통해 고압탑(18)의 제일 낮은 부위에 공급한다. 라인(20)중의 이차양을 두개의 양으로 더 분리한다. 라인(21)를 통해 일차양을 아르곤 생성 증발기(94)로 공급하고 이차양을 생성물 증발기(22)에 공급하여 그곳에서 응축한 뒤 증발기(22)를 둘러싸는 용기중의 액체 산소(비등하는 것)를 제공하고 라인(24)를 통해 증발기(22)로부터 이동시킨다. 라인(24)중의 응축액체를 두개의 양으로 분리한다. 일차양은 장입물로서 라인(26)을 통해 고압탑(18)의 중간 부위에 공급하고, 라인(28)중의 이차양은 열교환기(30)중에서 준냉각시키고 J-T 발브(32)를 통과시켜 라인(34)를 통해 저압탑(36)의 중간 지정에 공급한다.
냉각 상태를 해소하기 위해 라인(40)을 통해 고압탑(18)로부터 상부류를 제거한 뒤 두개의 양으로 분리한다. 일차양을 주열교환기(12)에서 가열한 뒤 냉각하고 라인(44)을 통해 고압 질소 생성물로서 이를 분류한다. 이차양을 라인(46)을 통해 저압탑(36) 하단에 위치한 리보일러/응축기(48)에 공급하여, 여기에서 응축하고 라인(50)을 통해 이동시킨다. 응축된 순수한 질소 스트림을 세개의 양으로 분리한다. 일차양을 라인(52)을 통해 고압탑(8)의 상단에 공급하여 고압탑(18)에 환류물을 제공한다. 이차양을 라인(54)을 통해 액체 질소 생성물로서 분류하고, 라인(56)을 통해 이동시킨 삼차양을 열교환기(30)에서 준냉각하고, J-T 발브(58)를 통과시켜, 라인(60)을 통해 저압탑(36)의 상단에 공급하여 저압탑(36)의 상단 부위에 순수 질소 환류물을 제공한다.
고압탑(18)로부터 배출된 산소 농축액체 하부류는 라인(62)을 통해 이동된다. 이 스트림을 스트림(100, 이 스트림(100)은 아르곤 생성 증발기(94)를 통해 배출된 농축 공기 스트림이다)과 혼합하여 혼합된 산소농축 액체 스트림(64)을 생성한다. 이 혼합 액체 스트림을 열교환기(30)중에서 준냉각시기고, 두개의 준스트림으로 분리한다. 라인(66)의 일차 준스트림을 J-T 발브(68)를 통해 저압탑(36)의 상단-중간지점에 공급한다. 라인(70)의 이차 준스트림을 J-T 발브(71)를 통해 아르곤탑(72) 상단에 위치한 응축기(86)를 둘러싸고 있는 용기에 공급하여 응축기(86)에 공급되는 응축물을 제공한다. 상부층 기체를 라인(74)를 통해 용기의 상부양에서 게거하여, 이를 라인(76)을 통해 용기에서 이동시킨 액체와 혼합하여 혼합스트림(78)을 생성한다. 혼합 스트림(78)을 저압탑(36)의 중간지점으로 공급한다.
라인(80)을 통하여 저압탑의 하단-중간 위치로부터 사이드 스트림을 이동시키고 아르곤탑(72)의 하단지점에 공급한다. 아르곤탑(72)로부터 얻은 하단 액체를 사이드 스트림(80)과 동일한 위치에서 저압탑(36)으로 순환시켜 중간탑 환류물을 제공한다. 상부 아르곤은 라인(84)을 통해 아르곤탑(72)로부터 이동하고, 응축기(86)에서 응축하고, 두가지 양으로 분리한다. 일차양을 라인(90)을 통한 아르곤탑(72) 상단으로 순환시켜 아르곤탑(72)로 환류되게 한다. 이차양을 이동시켜 라인(92)을 통해 아르곤 생성 증발기(94)에 공급한다. 아르곤 기체 생성물은 라인(96)을 통해 생성물 증발기(94)로부터 이동하고, 아르곤 액체 생성물을 라인(98)을 통해 생성 증발기(94)로부터 이동한다.
하부의 액체 스트림은 저압탑(36, 리보일러/응축기(48)을 둘러싸고 있는 용기의 하단)으로부터 이동하고, 라인(102)을 통해 생성물 증발기(22)를 둘러싸고 있는 용기에 공급한다. 기체 산소 생성물을 라인(106)을 통해 생성물 증발기(22)를 둘러싸고 있는 용기의 상단으로부터 이동하고, 주열교환기(12)에서 가열하여 냉각물을 회수하고, 라인(108)을 통해 이것을 기체 산소 생성물로서 분류한다. 라인(104)을 통한 액체 산소생성물로서 생성물 증발기(22)를 둘러싸고 있는 용기의 하단부위로부터 액체 산소 생성물을 분류한다.
액체 사이드 스트림을 라인(110)을 통해 고압탑(18)의 중간지점으로부터 이동시킨다. 이 순수한 액체 측쇄 스트림을 열교환기(30)에서 준냉각하고, 압력을 감소시키고, 라인(112)을 통해 환류물로서 저압탑(36)의 상단 부위에 공급한다. 또한, 기체 측쇄 스트림을 라인(114)을 통해 고압탑(18)의 유사지점으로부터 이동시킨다. 냉각물을 회수하기 위해 이 측쇄 스트림을 주열교환기(12)에서 가열한 뒤 확장기(116)에서 확장하여 냉각물을 회수한다. 이 확장된 스트림은 스트림(118)이다.
기체성 측쇄 스트림을 라인(120)을 통해 저압탑(36)의 상단지점으로부터 이동하고 두개의 양으로 분리한다. 냉각 상태를 해소하기 위해 라인(122)의 일차양을 열교환기(12)에서 가열하고, 재활성화 기계로서 사용하고, 라인(124)를 통해 공정으로부터 분류한다. 재활성화 기계는 압축 원료 공기로부터 물 및 이산화탄소를 회수하는데 사용되는 분자체 흡수 유니트를 재활성화하는데 필요하다. 재활성화 기계가 불필요한 경우, 이 스트림(124)는 폐기물로서 대기중으로 배출된다. 냉각 상태를 해소하기 위해 라인(126)의 사이드 스트림의 이차양을 열교환기(30)중에서 가열하고 확장된 스트림(118)과 혼합하여 혼합스트림(130)을 생성한다. 잔류 냉각물을 해소하기 위해 이 혼합 스트림(130)을 열교환기(12)에서 가열하고 폐기물로서 라인(132)를 통해 배출한다.
마지막으로, 저압탑(36)으로부터 얻은 상부류를 라인(134)를 통해 이동시키고, 열교환기(30)에서 가열하여 냉각상태를 해소한다. 이렇게 가열된 라인(136)중의 상부류를 열교환기(12)에서 가열하여 잔여의 냉각물을 해소하고 라인(138)을 통해 저압 질소 생성물로서 분류한다.
상기 공정은 증류탑으로 증류 트레이를 갖는 탑을 이용한다. 사이클의 선택, 생성물 제조량, 상대적인 전력 및 비용에 따라 좌우될 수 있으나, 고압탑, 저압탑 및 아르곤탑의 일반적 이론적 트레이 값은 각각 50,70 및 40이다. 일반적으로, 특별히 설계된 증류 트레이가 탑내에서 분리 효과를 위해 사용된다. 일반적으로 증류 트레이는 4-8인치의 트레이 공간을 갖도록 설계된다. 대규모 공정시에, 체트레이가 일반적으로 사용된다. 구멍의 면적은 일반적으로 5-15%의 트레이 데크이다. 압력강하시에 진행도를 극대화하기 위해서 트레이는 각 트레이상에 다수의 전선을 갖도록 설계된다. 다수의 선 존재 때문에 액체의 감소는 효율도를 떨어뜨린다. 적합한 디자인에서는 일반적으로 분리시 이론 단수 한개당 1.5-3.0인치의 압력강하를 일으킨다.
이와 같이 이론적 단수 한개당 압력강하가 감소됨에 의해 유입공기 압축기에 필요로하는 배출압력을 감소시킬 수 있다. 이러한 효과는 고압탑 뿐아니라 저압탑에서 중요하다. 재가열스트림의 기포점이 적절히 감소되어 고압탑 상단에서 필요한 압력이 실질적으로 감소를 일으키기 때문이다.
이론 단수 한개당 증류 트레이 보다 낮은 압력강하에 의해 분리 가능한 증류장치는 공기의 저온분리에 필요한 실질적인 값을 갖는다.
저온산업에서 이론 단수 한개당 압력 강하를 감소시키는 하나의 방법은 증류 트레이 상의 개방 면적을 증가시키는 것이다. 개방 면적이 약 0.20 이상으로 증가하고, 표면속도가 적어서 적절한 트레이 공간에서 트레이가 넘치는 것을 막으면 실질적으로 위핑(weeping)이 일어난다. 이것은 탑 수행도의 상당한 저하를 가져온다.
본 발명의 해결점은 구조화된 또는 순서화된 팩킹을 사용하는 것이다. 구조화된 또는 순서화된 팩킹이라는 용어는 주흐름방향에 수직인 방향으로 액체 및/또는 증기 혼합을 촉진하는 팩킹을 의미한다. 순서화된 또는 구조화된 픽킹의 예가 미합중국 특허 제4,128,684호 ; 제4,186,159호 ; 제4,296,050호 ; 제4,455,339호 ; 제4,497.751호 ; 제4,497,752호 ; 제4,497,753호에 교시되어 있다. 이들 특허는 구조화된(순서화된)팩킹의 특정예들을 교시하였지만 본 발명은 이것들을 예시하지 않았다. 본 발명의 목적은 어느 하나의 구조화된 팩킹타입을 설명하는데 있지 않기 때문이다. 구조화된 팩킹의 모든 타입이 본 발명에 적용될 수 있는것으로 여겨진다. 이러한 팩킹 엘리먼트의 수행은 탄화수소 분리에 대해 공지되어 있지만 이들을 공기의 저온 분리에 사용한다는 것은 종래 기술에 없다.
공기의 저온분리를 위한 상업적 팩킹에 유용한 데이터가 없기 때문에 공기의 저온 분리에 있어 무작위적 또는 순서화된 팩킹을 사용하여 평가하기 위해서는 물질 전달 특성을 결정하기 위한 기계적 모델을 사용할 필요가 있다. 이러한 기계적 연관 관계는 R. E. Treybal, Mass Transfer Operation, Chapter 3등의 수많은 문헌에서 발견될 수 있다.
이러한 연관관계를 전개하기 위해서는 필요한 상수를 결정하기 위한 실험적 데이터가 요구된다. Treybal ref.에 기재된 일반적인 접근 방법에 따른 구조화된 팩킹의 물질전달 운동의 연관관계식은 다음과 같다.
Shg=α1Reg x1Scg y1
Sh1=α2Reg x2Sc1 y2
여기서 :
Figure kpo00001
여기서,
Re=Reynolds Number : 단위없음
Sc=Schmidt Number : 단위없음
Sh=Sherwood Number : 단위없음
dh=흐름의 특정규모
D=확산계수 : sq ft/sec
k=물질 전달 계수 : 1b-몰/(sec)(sq ft)(△ conc)
v=표면속도 : ft/sec
r=1유니트 나비당 질량흐름율 : 1b-질량/(ft)(sec)
μ=점도 : 1b-질량/(ft)(sec)
p=밀도 : 1b-질량/cu ft
g=증기상
1=액체상
상기 식에서α 1,α 2,x1,x2,y1및 y2는상수이고 특정시스템의 데이터의 수치적 회귀선으로부터 얻은 값이다. 총기체상 물질전달계수의 중간 값으로 k1및 kg값이 치환된다.
Figure kpo00002
상기 식에서
G=표면 증기 분자 유동률 : 1b-몰(sq ft)(sec)
ky=총 증기상 물질 전달 계수 : 1b-몰/(sec)(sq ft)(몰분율)
ky=kg(pg/Mg) : 1b-몰/(sec)(sq ft)(몰 분율)
kx=k1(p1/M1) : 1b-몰/(sec)(sq ft)(몰 분율)
L=표면 액체 분자 유동율 : 1b-몰/(sq ft)(sec)
m=평형라인의 기울기 : 단위없음
M=분자량 : 1b-질량/1b-몰,
상기 정의는 총 기체 전달 유니트의 고도를 계산하는 데도 사용된다.
Figure kpo00003
여기서
HtOG=총 기체 전달 유니트의 고도 : ft
a=팩킹 고정상의 표면적 : (sq ft)/(cu ft)
분리의 이론적 단계를 얻기 위해 필요한 팩킹의 최종 고도는 다음과 같이 계산될 수 있다.
HETP=HtOG/n(λ)/(λ-1)
여기서
HETP=이론적 플레이트에 상응하는 팩킹의 고도
λ = (m) (G) /L
본 접근 방법은 일반적으로 근거가 타당하므로 공정 조건의 광범위한 변화에 따른 수행도의 계산 및 특성을 변화시키는 시스템을 제공한다.
본 발명의 효과를 입증하고, 다른 시스템과의 비교 데이터를 제공하고, 저온 분리 적용시에 물질 전달에 대한 일반적인 기계적 접근 방법의 정당성을 입증하기 위해서 물질 전달 데이터를 산소/질소 및 산소/아르곤 분리시에 나타내었는데, 여기서 두가지 성분 분리 시스템에서 성분의 농도는 광범위하게 변화된다.
이러한 물질 전달 수행 데이터는 두개의 유사한 장치를 사용하면 얻어진다.
8인치 직경 탑인 일차 장치를 사용하여 산소/질소 데이터 및 산소/아르곤 분리 데이터 모두를 산출한다. 8인치 직경탑을 9ft의 구조화된 팩킹으로 팩킹한다. 이 장치는 노즐을 통해 탑의 상단에 액체를 유입하고, 팩킹의 상단 모든 층상에 분포시키고, 팩킹 매트릭스를 통하여 하부로 흐르게 하는 장치다. 팩킹된 상 하단을 통과하는 액체를 수거하고 탑으로부터 제거한다. 증기를 다른 노즐을 통해 탑에 유입하고 있는 파이프를 이용하여 분포시킨다. 증기는 탑의 상단에 있는 노즐을 통해 배출된다. 장치 작동시에(재순환 루프 모드시에) 탑의 상단 증기는 응축기로 직접 흐른다. 이 응측기는 액체 질소욕 내부에 44ft 길이의 코일이 감겨져있는 5개의 1인치 i.d.구리 튜브로 구성되어 있다. 이 질소욕의 압력은 응축온도 및 탑내의 압력을 조절한다. 응축기의 응축 증기를 액체로서 탑에 유입한다. 탑에 유입되는 증기는 전기적으로 가열된 썰모 사이폰리보일러의 탑 하단으로부터 제거된 액체를 가열함으로서 제공된다. 리보일러의 열 유입량을 변화시키면 증기가 생성되는 속도가 변화된다. 이러한 증기 생성 속도는 탑내의 증기 및 액체 생성물을 조절한다.
이차 장치는 질소/산소 분리 데이터를 산출하는데만 사용된다. 이 탑은 직경 5ft이고 구조화된 팩킹 9.33ft로 팩킹되었다. 일차 장치에서 처럼, 액체는 탑의 상단으로 들어가며 팩킹의 상단 대부분의 층상에 분포된다. 증기는 증기 분포기를 통과하는 팩킹 하단에 직접 들어간다. 액체 및 증기는 일차 장치와 동일한 방식으로 서로 향류 접촉한다. 이차 장치에서 흐름은 재순환되지 않는다. 포화된 증기 원료는 외부원료에 의해 공급된다. 액체 원료 공급 또한 장치 외부에서 행해진다. 이러한 흐름은 액체 원료 파이프 및 증기 출구 파이프에 있는 밸브에 의해 직접 조절된다.
산출된 데이터는 두개의 장치에 있어 실질적으로 동일하다.
첫번째로, 증기 및 액체 흐름을 조절하여 탑내의 바람직한 속도를 산출한다. 다음에, 설비장치가 안정된 상태의 작동에 도달할 때까지, 즉, 이러한 순도가 시간 변화에 따라 무변화될 때까지 상단 및 하단 증기순도를 모니터한다. 안정상태에 도달할시에, 상단 및 하단 증기 및 액체 조성을 분석한 뒤 조성을 기록한다. 탑을 유입하여 유출되는 모든 스트림의 유속 및 조성을 알면 다중 성분 증류 컴퓨터 시뮬레이숀을 수행할수 있다. 이 시뮬레이숀은 탑내의 이론적 단수를 결정한다. 이 수치를 총 팩킹된 고도로 나누면 HETP에 대한 데이터 값이 산출된다. 8인치 탑의 실제 분석 데이터를 제공하기 위해서 모든 실험을 ∼l.0의 L/G비에서 수행한다.
산출된 데이터를 평가하는데 있어서, 제2도는 상기의 연관 방정식에 의한 모든 기체상 물질 전달계수(Kg×a)을 측정 데이터와 비유한 것이다.
제2도의 데이터를 3그룹으로 나눈다 : 질소/산소, 여기서 산소 농도는 2vppm-50 부피%(네모로 표시됨) : 다량의 아르곤/산소, 여기서 아르곤 농도는 82.5-97부피%(원으로 표시) : 산소/아르곤(아르곤은 0.6-85부피%, 까만칠의 다이아몬드형으로 표시), 질소/산소 데이터는 30psia에서 작동하는 8인치 직경 탑 및 18psia에서 작동하는 5ft의 직경탑의 데이터를 모은 것이다. 이러한 데이터 조성을 질소중의 산소 50부피%-질소중의 산소 2vppm으로 변화하였다. 이러한 관계식은 상기 데이터를 근거로 하기 때문에 데이터의 일치는 기대했던 것처럼 상당히 좋다. 데이터 및 관계식을 일반적으로 ±10% 내의 오차가 있다. 우측의 상단부위의 몇지점은 10%를 초과한 값으로서 다량의 액체 및 증기 생산물 하에서 작동한 경우이다. 이 데이터는 두가지 이유에서 독특하다. 첫째는 액체의 속도가 큰 것은 분포기의 역량을 초과한다. 그러므로, 액체는 탑의 횡단면을 통해 적당히 분포되지 않는다. 이로 인해 팩킹된 탑에서의 수행도가 저하되었다. 두번째로, 액체 및 증기 속도가 크면 탑의 유출점 가까이에서 작동이 수행된다는 것을 나타낸다. 이것은 팩킹내의 액체의 재혼합, 인트레인먼트(entrainment), 고유의 부적합한 분포등과 같은 현상을 일으켰다. 이러한 요인 모두는 수행도의 저하를 가져온다. 유출점 가까이 팩킹된 탑의 작동은 일반적으로 수행되지 않는다. 그러므로, 연관 관계식은 생성물의 일반적인 작동 범위를 지배하는 기본적인 메카니즘을 기초로한 것이다. 그러므로, 범람점 가까이에 합치점의 부족은 이것과 함께 수반되는 문제점 이전에 연관 관계의 타당성을 지적한다. 또한, 연관 관계는 압력에서 ∼2로 변화, 탑 직경에서 7.5, 조성에서 광범위한 변화등에 따른 수행도를 정확히 예측한다.
아르곤/산소 데이터를 질소/산소 데이터 소량을 생성하는데 사용되었던 8인치 탑으로 측정한다. 이러한 데이터의 조성범위는 82.5-97부피%의 아르곤, 나머지 산소이다. 이들 데이터는 30psia에서 얻어졌다. 제2도에 표시된 데이터에서 볼 수 있는 것처럼, 이들 데이터는 연관 관계식과 매우 잘 일치한다. 이들 데이터는 질소/산소 데이터와 일치한다. 연관 관계식이 이들 데이터와 어긋나지 않기 때문에 완전한 일치는 연관식에서 사용된 기본적 메카니즘이 이들 데이터의 역량을 정확히 기술하는 것을 나타낸다.
제2도에 나타낸 데이터의 세가지 세트는 산소/아르곤 데이터이다. 이들 데이터는 산소 농축 범위 중에서 0.6-85부피%의 아르곤을 나타낸다. 이들 데이터는 질소/산소데이터 및 전술된 산소중에서 아르곤의 고농도에 사용된 8인치 탑에서 얻어졌다.
일반적으로, 데이터 수치의 대부분은 연관식의 기대된 값들 보다 10% 이상 높다. 또한, 데이터는 모든 다른 데이터 보다 구별되는 다른 기울기를 나타낸다. 이것은 또한 산소내 아르곤 농도 범위에서 물질의 전달 수행도를 증진시키는 부가 메카니즘이 있음을 나타낸다. 이러한 증진은 탑내의 생성물이 증가함에 따라 증가되는 것으로 여겨진다.
연관식 및 HETP의 계산식을 살펴보면, 질소-산소 시스템 데이터의 반영에 의해 후술되는 필요한 상수값을 나타낸다.
α 1= 0.0295α 2= 0.052
x1= 0.893 x2= 1.19
y3= 0.33 y2= 0.33
질소-산소 시스템 연관식으로부터 계산된 HETP 값은 10-12 인치이다.
82.5-97부피%의 아르곤 농도를 갖는 아르곤/산소 혼합물에서 얻은 부가적 데이터는 7.6-8.2 인치의 HETP 값을 산출하였다. 또 다시, 질소/산소 데이터를 기본으로 하는 연관식을 사용하여 얻은 예측값은 7.6-8.2 인치였다. 고농도의 아르곤 함량을 기준으로 한 질소/산소 연관식의 예측값의 일치는 기계적으로 근간이 되는 연관식이 일반적으로 적용되었음을 확실히 보여준다.
다수의 필요한 이론적 단계외에 HETP의 상기 값은 테스트된 구조화 팩킹의 사용이 트레이된 탑에서 얻을 수 있었던 것보다 고도가 증가된 탑을 필요로 함을 보여주었다. 이것은 통상의 저온 증류 트레이를 사용하는 탑과 비교해 볼때 비용의 증가를 초래한다.
또한, 아르곤 량이 85%와 0.6% 사이인 경우 아르곤으로부터 산소를 분리하는 테스트는 예기치 못했던 분리 수행도의 증가를 나타낸다. 예를 들면, 기대치(예측값)가 8.5인치일때 HETP는 6.8인치 정도로 낮다. 제3도는 산소/아르곤 데이터의 물질 전달의 놀라운 증가를 나타낸다. 제3도는 고농도의 산소 데이터에 있어서 Kv에 대한 HETP 데이터를 표시한 것이다. Kv는 탑에서 밀도 표면 기체 속도이고 다음식으로 나타난다.
Kv= Vg[pg/ (p1-pg)]0.5
여기서 Vg=표면 기체 속도 : ft/sec.
플러트화한 것은 연관식으로부터 게산된 예측 HETP이다. 이들 계산된 값은 모든 다른 저온 데이터를 기준으로 했을때 HETP에서 예측될 수 있는 값이었다. 플럿트에서 알 수 있듯이, 측정된 HETP 데이터 값은 0.06ft/sec 이상의 Kv값에서 예견된 값보다 상당히 낮았다. 사실상, 이 값은 Kv가 증가함에 따라 일반적으로 증가된다. 이러한 증가는 농도 범위에 대한 액체상 저항도에서의 설명할 수 없는 감소 또는 상호면적에서의 증가로 기인된다.
상술된 실험에서 알 수 있듯이, 두개의 아르곤/산소 데이터 셋트의 아르곤 농도 범위가 중복된다. 하나의 데이터 셋트에서, 아르곤 농도는 0.6-85부피%이면, 다른 곳에서는 82.5-97부피%이다. 일차 데이터 셋트에서, 구조화된 팩킹을 사용한 장점이 얻어진다 : 이러한 장점은 구조화된 팩킹에 필요한 고도가 증류 데이터의 고도와 비교되어 저압력 강하 잇점을 보유하면서 동일한 모든 분리를 행하는 것으로 기인된다. 두번째 데이터 셋트의 경우, 구조화된 팩킹을 사용한 고도는 상기와 동일한 분리시에 증류 트레이에 요구되었던 고도를 초과한다. 이러한 중복 지역을 다룰때는 실험 장치가 탑 중간 지점에서의 액체 및 증기상 조성을 정확히 분석하지 않기 때문인 것과, 팩킹된 탑에 의해 제공된 고도에서의 농도가 트레이 탑의 경우 단계식 보다는 연속식이기 수행되기 때문에 총 HETP만이 계산될 수 있다는 것은 중요하다. 적은 값의 HETP의 예기치 못했던 잇점이 더이상 나타나지 않는 경우 아르곤에서의 전달지점이 있는 것으로 생각된다. 이 전달은 75-85부피%의 아르곤중에 존재한다. 그러므로, 본 발명은 아르곤 농도가 0.6-75부피%의 아르곤인 경우 증류탑 시스템의 지역에서의 순서화된 (구조화된) 팩킹 사용을 제안한다. 이렇게 측정되어 예기치 못한 개선점은 약 0.06ft/sec 이상의 Kv값으로 나타난다. 0.06ft/sec 이하의 Kv값하에서 측정된 HETP 값은 예측값을 초과하지 않는다. 예측값이 데이터와 일치하기 때문에 연관식을 이용한 상수를 조정하려는 시도는 연관식으로 하여금 다른 시스템의 HETP 값을 예측하지 못하게 만들었다. 이것은 산소/아르곤 분리시에 75-0.6% 아르곤 조성범위에서 수행도가 상당히 증진되었음을 입증한 것이다.
관계식의 물질전달 현상을 예측하는데 실패한 다른 이유는 연관식을 푸는데 사용되는 시스템과는 실질적으로 다른 주요한 물리적 이동특성이 있는 시스템에 사용되는데 있다. 이 연관식이 실패한 것은 연관식을 형성하는데 사용되는 기본 데이터 이상의 외삽지역에 이용되기 때문이다. 그러므로, 이것이 저농도의 아르곤하에서 산소/아르곤에 적용된다면 산소의 기본적 물리 특성이 질소 또는 아르곤과 실질적으로 다름을 알수 있다. 표(1)에서, 질소, 산소 및 아르곤의 포화된 기체 및 액체의 물리적 특성이 리스트화되어 있다. 산소의 모든 수치는 질소 및 아르곤의 수치에 비교될 수 있다. 그러므로, 산소농축 조성의 연관식 오차를 일으키는 특성의 차이는 분명치 않다.
[표 1]
Figure kpo00004
표(2)는 단위없는 그룹의 수치 범위를 나타낸 것이다. (데이터의 서브셋트) 산소농축 데이터는 질소 농축 및 산소 농축 데이터 서브셋트 범위내에 있다. 그러므로, 산소-농축 데이터 서브셋트는 연관식의 범주내에 있다. 이것은 이러한 현상의 예기치 못한 특성을 지지한다.
[표 2]
Figure kpo00005
상기의 연관식 방법은 공기 저온 분리시에 8.5-12인치의 HETP 예측값을 지녔다. 산소/아르곤 분리가 일어나는 지역은 일반적으로 다수의 이론적 단수를 필요로하기 때문에, 상당한 자본이 본 방법 사용시에 순서화된 팩킹과 관련된다. 의심할 바도 없이 이러한 상당의 자본 요구는 증류탑의 산소 농축지역에서 순서팩킹 사용이 부족하기 때문인 것으로 여겨진다. 이러한 새로운 발전은 저온공기 분리 공법시에 아르곤 함량이 75% 이하인 지역에서의 증류 트레이와 비교될 수 있는 HETP 설계를 가능하게 한다. 이것은 순서화된 팩킹의 사용에 의해 비용을 감소시켜 감소된 압력강하로 인한 이점이 완전히 실현되도록 한다.
본 발명의 에너지 저축 이점을 입증하기 위해서, 탑 시스템내의 이론적 단계 하나당 압력강하가 감소됨으로서 저온공기 분리공법의 총 전력 소비가 개선되는 분석을 행했다. 이러한 분석을 위해 탑 시스템을 고압탑 및 저압탑-아르곤탑 혼합 시스템등의 2파트로 분해하였다. 고압탑에서 압력강하의 감소는 공기 압축기를 요구하는 공법의 배출압력을 감소시킨다. 이러한 지역에서 압력강하의 감소는 전력을 절약한다. 이유는 사이클에 필요한 고압탑이 100psia에서 작동하기 때문이다. 잘 설계된 트레이 고압탑의 압력강하는 2-3psia이다. 전력은 일반적으로 압력비의 로그에 반비례하기 때문에 고압탑에서 압력 강하의 총 제거량은 전력을 약 2.6%까지 감소시킬 수 있다.
하지만, 저압탑-아르곤탑 시스템에서 압력강하 감소량은 어떤사이클이 사용되느냐에 따라 약 6%의 전력절약을 가져올 수 있다. 이유는 2가지가 있다. 첫번째로는 고압탑에서 처럼 저압탑/아르곤탑 시스템에서의 수많은 이론적단계의 거의 2배로 존재한다는 것이다. 그러므로 이론단수 한개당 압력강하의 감소는 고압탑에서 보다 저압-아르곤탑 시스템에서 보다 큰 영향을 지닌다. 두번째로, 저압탑에서의 압력강하는 압력 및 리보일링 스트림의 버불지점을 직접 조절한다. 모든 생성물이 대기압 또는 이보다 높은 압력에서 배출되어야 하기 때문에 리보일링 스트림에서의 압력은 다음과 같다 :
Patm+△Pout+△PLPC=RR/B
여기서
△Pout=공법에 의해 유지되는 상부 생성물의 압력강하.
△PLPC=저압탑에서의 압력강하.
Patm=순환 대기압.
RR/B=리보일링 스트림압.
이러한 스트림이 고압탑에서 증기를 응축하여 리보일링 되기 때문에 이 스트림의 버블점과 온도는 열교환기 상단에서 응축 스트림의 이슬점에 근접한다. 그러므로, 고압탑 압력은 고압탑의 상단에서 증기가 상술된 이슬점에서 응축되는 압력으로 고정된다. 응축 스트림에서 압력과 이슬점과의 관계는 리보일링 스트림에서 압력 변화의 트리플링을 일으킨다.
저압탑의 하단에서 압력의 1psi 변화하고 고압탑에서는 압력이 약 3psi가 변화한다. 그러므로, 저압탑에서 압력강하의 감소에 의해 고압탑 압력을 감소시킨다. 다음 이것은 전력소비의 상당한 절감을 가져온다. 800TPD 고순도 산소 공법의 경우, 증류 트레이에서 이론적 단계 하나당 압력강하는 ∼0.07psi/단계이다. 실험에 의해 순서화된 팩킹은 평균 0.008psi/단계를 사용할 수 있음을 나타낸다. 이것은 8%의 전력 절감을 가져온다.
본 발명은 상술된 구체화에 의해 설명되지만 본 발명이 이것에 의해서만 제한되는 것은 아니며 후술되는 특허청구 범위의 영역을 벗어나지 않는 범주에서 수정과 변경이 가능하다.

Claims (5)

  1. 하나이상의 탑을 함유하는 증류탑 시스템에서 산소, 아르곤을 함유하는 액체상 스트림과 산소, 아르곤을 함유하는 증기상 스트림을 아르곤 농도가 약 0.6-약 75부피%의 범위인 증류탑 시스템의 하나이상의 구역에서 친밀히 접촉시켜 이에 따라 액체상 스트림이 산소로 풍부하게 되고 액체상 스트림으로부터 아르곤이 제거되며 증기상 스트림은 아르곤으로 풍부하게 되고 증기상 스트림으로부터 산소가 제거되는 물질 전달을 일으켜, 저온 증류에 의해 산소, 아르곤 함유의 혼합물을 분리하는 방법에 있어서, 상기 구역에서 구조화된 팩킹을 이용하여 액체 및 증기상 스트림을 친밀히 접촉시키고 또 이 구역에서의 밀도 감안 표면 기계속도가 1.8cm/sec(0.06ft/sec) 이상인 것을 특징으로 하는 산소, 아르곤 함유 혼합물의 분리방법.
  2. 제1항에 있어서, 분리되는 혼합물은 질소를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 분리되는 혼합물은 공기인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 증류탑 시스템은 고압탑, 저압탑 및 아르곤탑을 포함하며 상기 구역은 저압탑 내에 있는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 아르곤 농도를 갖는 하나이상의 구역이 있으며 모든 이들 구역은 구조화된 팩킹을 사용하고 상기 밀도 감안 표면 기체 속도에서 동작되는 방법.
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3840506A1 (de) * 1988-12-01 1990-06-07 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung
US5019144A (en) * 1990-01-23 1991-05-28 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system with hybrid argon column
JPH076736B2 (ja) * 1990-01-23 1995-01-30 ユニオン・カーバイド・インダストリアル・ガセズ・テクノロジー・コーポレイション ハイブリッド型アルゴン塔による極低温精留方法及び装置
US5076823A (en) * 1990-03-20 1991-12-31 Air Products And Chemicals, Inc. Process for cryogenic air separation
GB9008752D0 (en) * 1990-04-18 1990-06-13 Boc Group Plc Air separation
US5129932A (en) * 1990-06-12 1992-07-14 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic process for the separation of air to produce moderate pressure nitrogen
US5077978A (en) * 1990-06-12 1992-01-07 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic process for the separation of air to produce moderate pressure nitrogen
US5114452A (en) * 1990-06-27 1992-05-19 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system for producing elevated pressure product gas
US5098456A (en) * 1990-06-27 1992-03-24 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system with dual feed air side condensers
US5148680A (en) * 1990-06-27 1992-09-22 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system with dual product side condenser
US5108476A (en) * 1990-06-27 1992-04-28 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system with dual temperature feed turboexpansion
US5100448A (en) * 1990-07-20 1992-03-31 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Variable density structured packing cryogenic distillation system
US5159816A (en) * 1991-05-14 1992-11-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method of purifying argon through cryogenic adsorption
US5133790A (en) * 1991-06-24 1992-07-28 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic rectification method for producing refined argon
US5161380A (en) * 1991-08-12 1992-11-10 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic rectification system for enhanced argon production
FR2689223B1 (fr) † 1992-03-24 1994-05-06 Air Liquide Procede et installation de transfert de fluide en provenance d'une colonne de distillation, notamment d'air.
JPH06307762A (ja) * 1993-04-22 1994-11-01 Kobe Steel Ltd アルゴンの製造装置
DE4317916A1 (de) * 1993-05-28 1994-12-01 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Argon
DE4406051A1 (de) * 1994-02-24 1995-08-31 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von reinem Argon
US5396772A (en) * 1994-03-11 1995-03-14 The Boc Group, Inc. Atmospheric gas separation method
US5522224A (en) * 1994-08-15 1996-06-04 Praxair Technology, Inc. Model predictive control method for an air-separation system
JP3319174B2 (ja) 1994-09-19 2002-08-26 株式会社日立製作所 充填物及び空気分離装置
US5557951A (en) * 1995-03-24 1996-09-24 Praxair Technology, Inc. Process and apparatus for recovery and purification of argon from a cryogenic air separation unit
WO1997001068A1 (fr) * 1995-06-20 1997-01-09 Nippon Sanso Corporation Procede et appareil de separation de l'argon
US5644932A (en) * 1996-05-21 1997-07-08 Air Products And Chemicals, Inc. Use of structured packing in a multi-sectioned air seperation unit
US5857357A (en) * 1997-07-18 1999-01-12 Praxair Technology, Inc. Column configuration and method for argon production
US5921109A (en) * 1998-10-21 1999-07-13 Praxair Technology, Inc. Method for operating a cryogenic rectification column
US6357728B1 (en) 1999-03-15 2002-03-19 Air Products And Chemicals, Inc. Optimal corrugated structured packing
US6128922A (en) * 1999-05-21 2000-10-10 The Boc Group, Inc. Distillation method and column
CN110869687B (zh) 2017-05-16 2021-11-09 特伦斯·J·埃伯特 液化气体用装置和工艺

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3173778A (en) * 1961-01-05 1965-03-16 Air Prod & Chem Separation of gaseous mixtures including argon
US3254497A (en) * 1962-08-24 1966-06-07 Reed Roller Bit Co Prevention of solid hydrates in the liquefaction of natural gases
FR2041701B1 (ko) * 1969-05-05 1974-02-01 Air Liquide
US4128684A (en) * 1974-07-09 1978-12-05 Sulzer Brothers Limited Method of producing a packing and a packing layer made thereby
IT1034544B (it) * 1975-03-26 1979-10-10 Siad Procedimento ed impianto per il frazionamento dell aria con colon na a semplice rettifica
CH618006A5 (ko) * 1977-05-12 1980-06-30 Sulzer Ag
CH617357A5 (ko) * 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
EP0070915A1 (de) * 1981-07-30 1983-02-09 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Einbauelement für eine Vorrichtung für Stoff- und direkten Wärmeaustausch und Mischen
CH656321A5 (de) * 1981-07-30 1986-06-30 Sulzer Ag Einbauelement fuer eine vorrichtung fuer stoff- und/oder direkten waermeaustausch oder mischen.
CH653565A5 (de) * 1981-07-30 1986-01-15 Sulzer Ag Vorrichtung zum stoff- und/oder direkten waermeaustausch oder mischen.
CH653566A5 (de) * 1981-07-30 1986-01-15 Sulzer Ag Kolonne fuer stoff- und direkten waermeaustausch.
US4604116A (en) * 1982-09-13 1986-08-05 Erickson Donald C High pressure oxygen pumped LOX rectifier
US4605427A (en) * 1983-03-31 1986-08-12 Erickson Donald C Cryogenic triple-pressure air separation with LP-to-MP latent-heat-exchange
US4533375A (en) * 1983-08-12 1985-08-06 Erickson Donald C Cryogenic air separation with cold argon recycle
US4578095A (en) * 1984-08-20 1986-03-25 Erickson Donald C Low energy high purity oxygen plus argon
US4670031A (en) * 1985-04-29 1987-06-02 Erickson Donald C Increased argon recovery from air distillation
US4737177A (en) * 1986-08-01 1988-04-12 Erickson Donald C Air distillation improvements for high purity oxygen

Also Published As

Publication number Publication date
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US4836836A (en) 1989-06-06

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