KR930001208B1 - 공기로부터 저농도 산소 아르곤을 제조하는 방법 - Google Patents

공기로부터 저농도 산소 아르곤을 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR930001208B1
KR930001208B1 KR1019910001927A KR910001927A KR930001208B1 KR 930001208 B1 KR930001208 B1 KR 930001208B1 KR 1019910001927 A KR1019910001927 A KR 1019910001927A KR 910001927 A KR910001927 A KR 910001927A KR 930001208 B1 KR930001208 B1 KR 930001208B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
argon
column
crude
oxygen
sidearm
Prior art date
Application number
KR1019910001927A
Other languages
English (en)
Other versions
KR910015493A (ko
Inventor
애그로월 라케쉬
윈스턴 우드워드 도날드
Original Assignee
에어프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
윌리암 에프. 마쉬
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에어프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드, 윌리암 에프. 마쉬 filed Critical 에어프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
Publication of KR910015493A publication Critical patent/KR910015493A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR930001208B1 publication Critical patent/KR930001208B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04915—Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns
    • F25J3/04921—Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns within the same column
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04369—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of argon or argon enriched stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04678—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04709—Producing crude argon in a crude argon column as an auxiliary column system in at least a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/58—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being argon or crude argon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/10—Mathematical formulae, modeling, plot or curves; Design methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/902—Apparatus
    • Y10S62/905—Column
    • Y10S62/906—Packing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/923—Inert gas
    • Y10S62/924—Argon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/939—Partial feed stream expansion, air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

공기로부터 저농도 산소 아르곤을 제조하는 방법
제1도는 미정제 아르곤 생성물을 얻기 위한 극저온 공기분리방법의 개요도이다.
제2도는 아르곤 사이드암 컬럼의 패킹부분을 강조한 제1도의 극저온 공기분리방법의 개요도이다.
제3도는 아르곤회수율에 대한 아르곤 사이드암 컬럼상단부의 압력 효과를 보여주는 플롯이다.
제4도는 아르곤회수율에 대한 아르곤 사이드암 컬럼상단부에서 재가열기/응축장치를 통과한 미정제 액체 산소의 효과를 보여주는 플롯이다.
제5도는 아르곤 순도에 대한 아르곤 사이드암 컬럼속의 이론단수의 효과를 보여주는 플롯이다.
제6도는 낮은 산소함량을 가진 아르곤의 또다른 제조방법을 도시하는 개요도이다.
제7도는 제6도에 도시한 낮은 산소함량을 가진 아르곤의 제조방법의 변형예에 대한 개요도이다.
본 발명은 공기를 극저온증류에 의해 그것의 구성성분들로 분리하는 방법에 관한 것이다. 보다 엄밀히 말하면, 본 발명은 극저온 증류유니트의 냉각박스로부터 직접 미정제 아르곤을 제조하는 방법에 관한 것이다.
아르곤은 공기 및 NH3퍼즈(purge) 가스와 같은 소오스(source)로부터 회수할 수 있다. 대부분의 아르곤은 극저온의 공기분리유니트로부터 미정제 생성물로 제조될 수 있는데, 이것은 비교적 경제적이기 때문이다. 그러나 극저온의 공기분리유니트에 의해 제조되는 미정제 아르곤은 일반적으로 2 내지 5%의 산소농도를 포함하고 있는 반면에, 대부분의 아르곤 사용에 있어서는 거의 산소가 배제된 아르곤을 필요로 한다. 이러한 이유로 미정제 아르곤의 산소함량을 줄이기 위해 값비싼 다운스트림 제조법이 사용된다. 그것은 사용자들에게 집적 사용될 수 있고 또, 정제하기 위해 요구되는 과정을 최소화할 수 있도록 극저온 공기분리유니트로부터 적은 산소함량과 높은 회수율을 가지고 있는 아르곤 스트림을 직접 제조하기에 적합하다.
오래전부터, 대부분의 극저온의 공기분리유니트로는 공기로부터 아르곤을 회수하는 아르곤 사이드암 컬럼이 장착된 린데-타입(Linde-type)의 이중증류컬럼이 사용되어 왔다. [라티머, R.E., ″공기의 증류″에서 [화학기술의 진보, 63(2), 35-59[16 97]] 기술된 것을 참고로 함.] 제1도는 그 개요를 보여준다. 이산화탄소와 물을 제거한 압착된 공기스트림을 냉각시키고, 그것을 고압증류컬럼으로 주입한다. 이와 같이 한 증류 컬럼은 두개의 액체 스트림을 만드는데, 액체질소 스트림은 저압증류컬럼의 상단부에 대한 환류를 제공하고, 컬럼하부의 미정제 액체산소 스트림은 두부분으로 나뉘어진다. 한부분은 중간환류로서 저압컬럼에 주입되고, 다른 한부분은 아르곤 사이드암 컬럼의 위에 있는 재가열기/응축기속에서 증발되어서 상기 미정제 액체산소가 주입된 몇 트레이(tray)아래 저압컬럼에 주입된다. 상기 저압컬럼은 기체 질소 생성물, 산소 생성물 및 폐기질소스트림을 만든다. 아르곤이 풍부한(7~12% 아르곤) 증기 스트림은 상기의 증발된 미정제 산소공급점의 훨씬 아래 트레이인 저압 컬럼으로부터 회수되어서 상단부에 재가열기/응축기가 장착된 미정제 아르곤증류컬럼의 하부로 주입된다. 이 아르곤이 풍부한 스트림의 질소농도는 일반적으로 매우 낮다. (0.01 내지 0.1% 질소)상단부의 재가열기/응축기속의 미정제 액체산소 일부의 증발은 거의 전체적으로 아르곤 사이드 암 컬럼의 상단부로 발생하는 증기를 응축한다. 그 응축물은 컬럼을 통해 아래로 흐르게 하고, 그럼으로써 필요한 환류를 제공한다. 공기로부터 회수된 유용한 아르곤은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부로부터 나온 2-5%의 산소를 함유한 미정제 아르곤이다.
아르곤은 가치있는 생성물이므로, 저압부의 이론단수, 아르곤 사이드암 컬럼과 다양한 스트림의 플로우레이트(flowrate)값을 잘 조절하여 그것의 회수율을 최대로 하곤한다. 이런 이론단수의 최적화는 1930년대 초기이래 체트레이들이 극저온 공기분리유니트를 위한 체트레이였다는 사실과 함께 한다. 이런 체트레이들은 일정한 혼합능률 및 트레이당 압력저하를 갖는다. 이런 파라미터들의 비는 압력저하(△P)/이론단(또는 평형단)으로 나타낸다. 아르곤 사이드암 컬럼의 작동을 위해 유용한 전체압력저하는 그속에서 사용될 수 있는 이론단수에 제한을 둔다. 산소(α)에 관한 아르곤의 상대휘발성은 아르곤 사이드암 컬럼 하부에서는 약 1.5 이나 이 컬럼의 상부에서는 1.1에 불과하다. 이런 컬럼 상단에서의 낮은 (α)값은, 저농도 산소를 함유한 미정제 아르곤을 높은 회수율로 제조하기 어렵게 한다.
루헤만은 다음과 같이 기술하고 있다. ″우리는 높은 순도의 아르곤을 제조하는 것뿐아니라 높은 수득률을 얻어야 하는 것도 중요하다. 그러나, 유감스럽게도 이 두 요건은 상호 화합되어지지 않는다.″ (루헤만, M. ″기체의 분리″ 2판, pp 223, 옥스포드대학언론, 1949)이런 화합할 수 없는 두 요건은 오랫동안 극저온의 공기분리산업(증류컬럼속에 체트레이를 사용하는 산업)에서 문제시되어 왔다. ; 결과적으로는 산소의 저농도보다는 아르곤의 높은 수득률쪽을 대체로 택해왔다.
이 산소포함 아르곤(미정제 아르곤)은 촉매반응장치속에서 나중에 더 정제된다. 이런 정제의 첫단계에서, 미정제 아르곤을 수소와 혼합하고 물을 형성하기 위해 산소와 반응시키는 촉매장치를 통과시킨다.
최근, 체트레이를 사용하여 저농도산소의 미정제 아르곤 스트림을 제조하는 방법이 소련 특허명세서에 발표된 바 있다. (Belyakov V.P., et al SU 1416820-A, 1988)이 발명에서는 아르곤 사이드암 컬럼에서 유용한 전체 압력저하에 의해 제안된 이론단수를 두 지역에서 이 컬럼을 없앰으로써 극복한다. 이 컬럼의 첫번째 지역은 상부의 압력을 대기압으로 감소하기 위해 충분한 체트레이를 포함한다. 이 지역의 윗부분으로부터 나온 기체 스트림을 열교환기속에서 가온하고, 압착하고, 냉각시킨후 사이드암 컬럼의 두번째 영역하부로 주입시킨다. 두번째 영역하부에서 나오는 고농도산소 액체 스트림은 첫번째 영역의 상부로 가압하에서 재주입한다. 저농도산소의 아르곤 스트림이 두번째 영역의 상단으로부터 회수된다. 상기의 배열에 따른 문제는 그것이 열교환기와 압축기에 대해 더많은 자본을 필요로 한다는 것이다. 더구나, 압축기의 사용은 제조방법시의 전력의 소모를 증가시킨다.
본 발명은 미정제 아르곤을 제조하기 위한 극저온 증류의 공기분리방법에 대한 개선안이다. 그 방법에 있어서, 분리는 저압컬럼, 고압컬럼 및 아르곤 사이드암 컬럼을 포함한 다중 증류컬럼 시스템내에서 수행된다 : 미정제 아르곤 생성물은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에서 만들어지고 : 고압컬럼의 하부에서 제조되는 미정제 액체산소의 일부는 아르곤 사이드암 컬럼 상단에 위치한 재가열기/응축기내로 주입되어서 미정제 아르곤의 적어도 일부를 응축, 응결시키면서 아르곤 사이드암 컬럼에 대한 환류를 가능하게 하고 : 기체상 아르곤-산소를 포함한 사이드 스트림은 저압 컬럼의 중간위치에서 분리되어 정유(rectification)용 아르곤 사이드암 컬럼의 하부로 주입하고 : 아르곤 사이드암 컬럼내에서 액체상 및 기체상을 조밀하게 채워서 액체상 및 기체상으로 또 액체상 및 기체상으로부터 질량전이를 유효하게 한다. 아르곤 회수율을 최대로 하면서 아르곤 사이드암 컬럼으로부터 직접 0.5몰% 또는 0.5몰% 이하의 낮은 산소 농도를 함유한 아르곤을 제조하기 위한 본 개선안은 3단계를 포함한다. 먼저, 아르곤 회수율의 감소없이 특히 순수한 미정제 아르곤을 제조하기 위해, 최적수의 이론단을 장착한 아르곤 사이드암 컬럼을 사용한다. 둘째, 미정제 액체산소는 이슬점까지 미정제 액체산소의 최소유동량을 완전히 증발시키는데 필요한 이론적 최소유동량의 약 1.04 내지 1.36배의 비율로 고압컬럼의 하부에서 아르곤 사이드암 컬럼의 상단부에 위치한 재가열 응축기로 공급된다. 셋째, 미정제 액체산소의 양을 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 최소이론량의 1.04 내지 1.36배 범위내에 놓이도록, 아르곤 사이드암 컬럼을 조절하여 아르곤 사이드암 컬럼 상부의 압력을 얻는다.
이런 세번째 단계는 두가지 방법으로 수행될 수 있는데 바람직한 방법은 통상적인 체트레이와 압력저하의 조합에 의해 증기상과 액상사이의 촘촘한 결합 패킹 구조를 얻는데, 그 조합을 통한 압력저하로 아르곤 사이드암 컬럼의 상부압력을 얻는다. 이 상부압력은 미정제 액체산소의 양을 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 최소이론 유동량의 1.04 내지 1.36배 범위내에 놓인다.
또다른 방법은 아르곤 사이드암 컬럼속의 기체상 및 액상사이의 촘촘한 접촉을 저압 패킹구조 및 아르곤 사이드암으로 주입시킨 아르곤/산소의 압력을 감소시킴으로써 이룬다. 이런 저압 구조식 패킹 및 아르곤 사이드암 컬럼으로 주입되는 아르곤/산소 사이드 스트림의 압력의 감소를 결합시킴으로써 아르곤 사이드암 컬럼의 상부압력을 만들어 미정제 액체산소의 양을 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 최소이론 유동량의 1.04 내지 1.36배 범위내에 놓이게 한다.
본 발명은 질소, 산소 및 아르곤을 제조하기 위한 극저온의 공기증류의 개선된 제조방법이다. 일반적으로 이런 제조방법은 3단계 증류컬럼을 포함한 극저온증류 시스템을 사용한다 : 고압컬럼, 저압컬럼 및 아르곤 사이드암 컬럼은 컬럼내부의 기체상과 액체상사이의 밀접한 접속을 이루기위해 통상적인 트레이를 사용한다.
본 발명의 이해를 돕기위해, 배경의 기술지식을 알아두는 것이 중요하다. 예로 세개의 컬럼을 사용하여 질소, 산소 및 아르곤 생성물을 얻는 극저온 공기분리의 전형적인 제조방법은 제1도에서 나타내고 있다. 제1도를 참조하면서, 라인(101)을 통해 깨끗한 압착된 공기스트림이 그 공정내로 공급된다. 그후, 이 깨끗한 압착된 공기스트림은 각각 라인(103)과 (171)의 두 부분으로 나뉘어진다. 그 첫번째 부분은 열교환기(10 5)에서 냉각되고 라인(103)을 통하여 고압증류컬럼(107)로 공급되어 질소가 풍부한 공기는 위로, 미정제 액체산소는 바닥으로 증류되어진다. 질소가 풍부한 윗부분은 라인 (109)을 통해 고압증류컬럼(107)로부터 제거되어져서 두개의 서브스트림 라인(111)과 (113)으로 나뉘어진다. 라인(111)속의 첫번째 서브 스트림은 열교환기(105)내부에서 가온되고 고압질소 생성물로서 라인(112)를 통해 제거된다. 라인(113)속의 두번째 서브스트림은 저압증류컬럼(119)의 하부 액체 폐유통의 속에 위치한 재가열기/응축기(115)내에서 응축된다. 그리고 라인(121)을 통해 재가열기/응축기(115)로부터 이동된후 2개로 나뉘어진다. 첫부분은 라인(123)을 통해 고압증류컬럼(107)의 상부로 돌아가서 환류를 제공한다. : 라인(125)속의 두번째 부분은 열교환기(127)내에서 차냉각되고, 압력을 감소시키고, 환류를 위해 고압증류컬럼(119)의 상부로 공급된다.
고압증류컬럼(107)로부터, 바닥의 미정제 액체산소는 라인(129)를 통해 이동되어서 열교환기(127)속에서 차냉각되고, 라인(130)과 (131)로 각각 분리된다. 첫번째 라인(130)은 감압된후 분별을 위한 미정제 액체산소의 환류로서 저압증류컬럼(11 9)의 상-중간위치로 주입된다. 라인(131)내의 두번째 부분은 감압후, 아르곤 사이드암 증류컬럼(135) 윗부분의 미정제 아르곤증기와 열교환시켜서 부분적으로 증발시킨다. 그 증발된 부분을 라인(137)을 통해 감압하고 저압증류컬럼(119)의 중간위치로 분별을 위해 공급된다. 그 액체부분은 라인(139)를 통해 분별을 위한 저압증류컬럼(119)의 중간부로 공급된다. 아르곤-산소를 포함한 사이드스트림은 저압증류컬럼(119)의 더낮은 중간부로부터 라인(141)을 통하여 미정제 아르곤의 위쪽 스트림과 아래쪽 액체로서의 정유를 위해 아르곤 사이드암 증류컬럼(135)로 이동된후, 라인(143)을 통해 저압증류컬럼(119)로 재순환된다. 윗쪽의 미정제 아르곤 스트림은 라인(145)를 통하여 아르곤 사이드암 증류컬럼(135)로부터 이동된후 : 라인(147)을 통해 미정제 기체 아르곤 생성물의 스트림을 제거한후, 재가열기/응축기(133)으로 공급되어져서, 차냉각된 고압증류컬럼, 미정제 액체산소 하부의 두번째 부분에서 응축되어진다. 응축된 미정제 아르곤은 라인(144)를 통해 아르곤 사이드암 증류컬럼(135)에로 들어간다. 임의로, 미정제 액체 아르곤은 라인(144)의 부분으로서 제거될 수 있다.
주입공기의 두번째, 라인(171)내의 부분은 압축기(173)내에서 압축되고 열교환기(105)에서 냉각되고 팽창기(175)내에서 팽창되어서 냉동되어지고 라인(177)을 통해 저압증류컬럼(119)의 상-중간부로 주입된다.
또한, 저압증류컬럼(119)로 가는 공급물로서, 한 사이드 스트림이 고압증류컬럼(107)의 중간위치로부터 라인(151)을 통하여 이동되어서 (127)열교환기에서 냉각되고 감압후, 첨가환류로서, 저압증류컬럼(119)의 상부위치로 공급된다.
상기 사이클을 완결하기 위해, (161)라인을 통해, 저압증류컬럼(119)의 상단으로부터 저압의 고농도질소를 함유한 윗부분이 이동되고 열교환기(127)과 (105)속의 냉동을 회수하기 위해 가온되고 라인(163)을 통해 저압질소 생성물로서 상기 공정으로부터 제거된다. 고농도산소증기 스트림은 라인(165)를 통하여 재가열기/응축기(115)위의 저압증류컬럼(119)의 증기 공간으로부터 이동되어서, 열교환기(105)와 (127)에서 냉기가 회수되도록 가온된후 라인(163)을 통해 저압 질소 생성물로서 상기 공정으로부터 제거된다. 마침내 상부증기 스트림은 열교환기(127) 및 (105)내에 냉기가 회수되도록 가온하고나서 라인(169)을 통해 폐기물로서 상기 공정으로부터 배출된다.
아르곤 회수율을 최대로 하면서 아르곤 사이드암 컬럼으로부터 직접 저농도 산소함량의 아르곤 제조의 본개선안은 다음 단계들을 포함한다 : 첫째로, 아르곤 회수율의 감소없이 0.5몰% 또는 그 이하의 산소 농도를 함유한 아르곤을 제조하기 위해 최적수의 이론단을 장착한 아르곤 사이드암 컬럼을 사용한다. 이 최적 이론단수는 통상적으로 사용된 수보다 더 크다 : 일반적으로 30 내지 50이다.
둘째로, 미정제 액체산소를 고압컬럼의 하부로부터, 미정제 액체산소의 이론적 최소유동량의 약 1.04 내지 1.36배의 비율로 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 주입한다. 이런 이론적 최소의 미정제 액체 아르곤의 유동량은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에서 재가열기/응축기로 가는 미정제 액체산소의 유동량으로 정의되었으며 이것은 아르곤 스트림을 응축함으로써 완전히 증발되어지고 그것의 이슬점에서는 증기스트림으로써 재가열기/응축기에 남는다. 이런 재가열기/응축기로의 미정제 액체산소의 공급율은 저압증류컬럼의 상부-중간위치로 직접 주입되는 고압증류컬럼으로부터의 미정제 액체산소의 분량을 최적화한다. 저압증류컬럼으로의 직접적인 공급은 불순한 환류로서 작용하여 아르곤 사이드암 컬럼중 아르곤 회수율을 떨어뜨리지 않고 저압증류컬럼으로부터 아르곤 사이드암 컬럼으로의 아르곤 회수율을 증가시킨다.
세째, 미정제 액체산소의 유동량을 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 최소이론량의 1.04 내지 1.36배 범위에 놓이도록 아르곤 사이드암 컬럼을 조절하여 아르곤 사이드암 컬럼 상부의 압력을 얻는데, 이 세번째 단계는 두가지 방법으로 수행될 수 있다. 바람직한 방법은 통상적인 체트레이와 압력저하에 의해 증기상과 액상사이의 촘촘한 결합패킹구조를 얻는데, 그 조합을 통한 압력저하로 아르곤 사이드암 컬럼의 상부압력을 얻어서 사이드암 컬럼의 상단에 위치한 재가열기/응축기로의 미정제 액체산소의 유동량이 그것의 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 최소이론 유동량의 1.04 내지 1.36배의 범위내에 놓인다. 또다른 방법은 아르곤 사이드암 컬럼의 기체상 및 액상의 촘촘한 접촉을 저압, 전체 아르곤 사이드암 컬럼내의 패킹구조 및 아르곤 사이드암 컬럼으로 공급하는 압력저하를 사용하여 패킹에 대한 압력저하와 컬럼공급의 압력 감소가 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에서의 압력을 이루게하여서 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로의 미정제 아르곤의 유동량을 그것의 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 최소이동량의 1.04 내지 1.36배 범위내에 놓이게 한다.
뒤에 언급될 것은 아르곤 회수율의 현저한 감소없이 낮은 산소농도를 가진 미정제 아르곤의 제조이 있어서의 개선안을 이들 단계들이 포함한다는 것이다. 이런 성과는 미정제 아르곤에 있어 산소농도를 감소시킴으로써 아르곤 회수율의 현저한 감소를 보이는 현재 공업 여건을 혁신하는 것이다. 본 발명의 실시태양은 제2도에 나와 있으며 이것은 제1도와 거의 동일하나, 빗금친 부분은 통상적인 체트레이와 저압강하의 결합을 나타내며 아르곤 사이드암 증류컬럼(135)내의 패킹구조도 나타낸다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위해, ″저압강화, 패킹구조″라는 말은 주유동 방향에 수직인 방향으로 액체 및/또는 증기혼합을 촉진시키는 패킹 및 그럼으로해서 유동방향에 있어서 유니트길이당 전체의 작은 압력저하를 갖는다는 것을 의미한다. 구조적으로 패킹된 실시예들은 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 다른 것들에 비해 패킹된 구조들을 선호하는 것이 본 발명의 의도는 아니라는 것을 명심해야 할 것이다.
다음예들은 본 발명의 효능을 설명해줄 것이다.
[실시예]
[실시예 1]
제1도에서 보여지는 제조법은 전체 3개의 증류컬럼속에 통상적인 체트레이들을 사용하는 것을 나타낸 것이다. 이 모형은 오직 기체 생성물만이 제조되어질 것이라는 것을 가정한다. 액체 생성물은 제조되지 않을 것이다. 저압컬럼의 상부에서 나오는 기체질소는 14.7psia의 대기압에 가까운 16psia의 냉각박스에서 회수될 것이다. 기체산소와 기체 미정제 아르곤의 회수율은 냉각박스로 공기유동을 공급하기 위해 최대화되어질 것이다. 약 공급공기의 14%는 압착된 공급공기로부터 H2O와 CO2를 제거하기 위해 앞말단에 사용된 흡착제를 재생시키기 위한 질소를 많이 함유한 폐기 스트림으로서 제조되어진다.
공급공기의 일부는 냉각박스로 냉각물을 공급하는데 사용되는 터빈에 의해 작동되는 부우스터내에 압착되고, 냉각수와 함께 냉각된 후, 냉각박스에서 주된 열교환기로 공급되어진다. 증류컬럼내의 주어진 이론단수에 대해, 이 기술은 팽창된 공기가 팽창이전에 부우스트(boost)되지 않았던 통상적인 방법에 비하면 아르곤의 회수율을 향상시켰음이 알려진다.
세개의 증류컬럼내에서 전형적인 이론단의 수를 사용한다. 이론단의 100%로 이 명세서에서 정의한, 이 실시예에 대한 아르곤 사이드암 컬럼속의 이론단수는 실제로 44개이다. 아르곤 사이드암 컬럼상단의 재가열기/응축기로 주입된 미정제 액체산소의 양은 끓는 유동상과 응축하는 스트림 사이의 최소 온도차(△T)가 2.7℉가 되도록 조절한다.
이 모형은 형상화된 공정으로부터 생성되어지는 미정제 아르곤 생성물이 2.5%의 산소농도와 92.2%의 아르곤 회수율을 가져왔다는 것을 보여준다. 아르곤 회수율은 미정제 아르곤 생성물속에 포함되어지는 증류컬럼으로 가는 공급공기속의 아르곤의 %로 정의한다.
[실시예 2]
더 구체저인, 상기 산소농도의 반을 포함한 미정제 아르곤 스트림을 생성하는 것이 실시예 1의 경우와 유사하게 모형화되었다. 체트레이 형태의 이론단은 실시예 1에서와 같이 전체 3개의 증류컬럼을 보유한다. 이 모형은 1.25%의 산소농도를 가진 미정제 아르곤 생성물을 만드나, 아르곤 회수율이 80.5%로 떨어진다는 것을 보여준다.
[실시예 3]
실시예 2의 제조방법을 사용하는 문제점중의 하나는 아르곤 사이드암 컬럼상단의 근처에서 산소(α)에 관한 아르곤의 상대 휘발성이 약 1.1이라는 것이고 이것은 회수율의 큰 손실없이 미정제 아르곤에서의 산소농도를 감소시키는 것을 어렵게 한다는 것이다. 증류에 관한 참고문헌을 보면, 증류컬럼속의 이론단수를 증가함으로써 더좋은 회수율과 생성물 순도를 얻을 수 있다고 기술하고 있다. 그러므로 아르곤 회수율을 증가시키고, 저농도 산소 아르곤을 만들기 위해 아르곤 사이드암 컬럼내의 이론단수를 증가시키는 것은 매우 논리적인 것이다. 이런 목적으로, 실시예 1의 저압 및 고압 컬럼내에 같은 수의 체트리에를 가지는 모형을 제시하였으나, 아르곤 사이드암 컬럼의 체트레이수를 48% 증가시킴으로써, 결과적으로 아르곤 사이드암 컬럼내의 이론단수는 65개가 된다. 이때 산소와 아르곤의 회수율은 최대화될 것이다.
이런 모형의 결과, 0.5% 산소를 함유한 미정제 기체 아르곤 생성물은 91.3%의 아르곤 회수율로 생성되어질 것이다. 이런 아르곤 회수율은 실시예 1에서 얻어진 92.2%보다 더 낮은 것이라는 것에 주목해야 할 것이다.
추가로, 실시예 1에 배교해볼때, 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에서 재가열기/응축기로 주입되는 미정제 액체산소의 양은 지금이 훨씬 더 높다(실시예 1의 33몰 대 51.2몰)
이 증가는 응축유체의 압력이 실시예 1의 16.84psia 보다 더 낮은 14.7psia라는 사실에 기인한다. 이런 두가지 예어서, 아르곤 사이드암 컬럼의 하부에서의 압력은 같으나, 이 실시예의 체트레이의 더 큰 수는 이 컬럼 상부에서의 압력감소를 일으킨다. 이런 응축유체의 더 낮은 압력은 재가열기/응축기속의 끓는 유체의 온도 또한 더 낮은 것을 필요로 한다. 이 요구는 재가열기/응축기의 끓는 쪽에 미정제 액체산소의 유동량을 증가시킴으로써 이루어진다. 재가열기/응축기로 배출되는 액체분류를 이 재가열기/응축기로 주입되는 미정제 액체산소와 함께 증가시킨다. 이것은 낮은 끓는 온도를 야기시킨다.
더 많은 논쟁에 있어서, 비록 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에서 허용될 수 있다하더라도, 더 많은 트레이들이 미정제 아르곤의 산소농도를 감소시키기 위해 이 컬럼에 첨가될 수는 없다. 왜냐하면, 실제로 고압컬럼의 하부로부터 나온 모든 미정제 액체산소는 이미 사용되어졌고, 그러므로 끓는 유체의 온도를 더이상 감소시키는 것은 거의 불가능하기 때문이다. 그러므로, 제1도에서 만들어진 장치로 체트레이를 사용하여 0.5% 이하로 미정제 아르곤에서의 산소농도를 줄인다면, 실시예 2에서와 유사한 회수율의 엄격한 저하가 따라온다. 사실, 이 컬럼으로부터 0.2%의 산소함유 아르곤을 생산하는 작용은 52.7%로 아르곤 회수율을 감소시킨다.
[실시예 4]
실시예 3의 모형은 저압강하 구조 패킹으로 대치된 아르곤 사이드암 컬럼속의 모든 체트레이들을 가지고 반복한다. 제2도를 보라. 그래서 모든 이론단 148%는 지금 구조적 패킹되어 있다(패킹으로서 이론단수는 실제 65개). 패킹구조들은 저압강하를 하므로, 합리적 압력저하는 저압 컬럼으로 부터 아르곤 사이드암 컬럼으로 이동하는 증기를 함유한 선주입 아르곤속의 밸브를 건너면서 일어난다. 그래서 아르곤 사이드암 컬럼상부 압력은 16.4psia 이다.
그러한 모형은 0.5% 산소를 함유한 미정제 기체 아르곤 생성물을 91.2%의 아르곤 회수율로 제조할 수 있다는 것을 보여준다 : 이것은 실시예1과 같다.
그래서, 미정제 아르곤 생성물속의 산소농도를 감소시키기 위해 대체로 아르곤 회수율을 희생해야 한다는 통상적인 지식은 틀린것이 된다.
[실시예 5]
실시예 4의 방법을 유사하게 반복하여 아르곤 사이드암 컬럼의 상부압력을 15psia 내지 20psia까지 변형시킨다.
추가로, 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에 있는 재가열기/응축기로의 미정제 액체산소의 공급율의 효과를 조사한다. 다양한 경우의 아르곤 사이드암 컬럼 상단에서의 압력에 대한 아르곤 회수율은 제3도에서 보여진다. 다양한 경우의 아르곤 사이드암 컬럼 상부에서 재가열기/응축기로 주입되는 미정제 액체산소에 대한 아르곤 회수율은 그것의 이슬점까지 완전히 증발시키기 위해 요구되는 미정제 액체산소의 이론적 최소량에 대한 응축기로 주입되는 실제 미정제 액체산소의 비로 보고되는데, 제4도에서 보여진다. 제4도에서, 서술된 이전의 비율은 Ψ으로 표시된다. 제3도와 제4도에서, 나타내진 않았지만 모든 곡선에서 보여지는 사이드암 컬럼 상부의 재가열기/응축기를 통한 △T는 2.75℉이다. 패킹구조를 이용함으로써 두가지 방법으로 아르곤 사이드암 컬럼 상부의 압력을 변화시킬 수 있다.
·저압 컬럼으로 부터 아르곤 사이드암 컬럼으로의 스트림을 포함한 라인 공급 아르곤속의 밸브를 지나서 압력저하를 변화시킨다. 이 밸브를 건넌 더높은 압력저하는 아르곤 사이드암 컬럼상부의 더큰 압력저하를 낳는다.
·이 밸브를 건너 최소의 압력저하를 취하고 그러나 패킹구조와 함께 아르곤 사이드암 컬럼속의 몇개의 체트레이를 사용하여라. 이 체트레이들의 사용은 아르곤 회수율을 최대로 하기위해 필요한 여분의 압력저하를 제공할 것이다. 체트레이들은 아르곤 사이드암 컬럼속의 어디에서나 사용될 수 있으나, 컬럼의 하부에서 더 선호한다. 일반적으로 이론단에 대한 체트레이의 비용은 패킹구조 보다 싸다. 그래서, 이런 혼성 컬럼은 사용할수 있을때마다. 매우 선호될 것이다. 제3도에서 보여준 결과는 최대 아르곤 회수율이 아르곤 사이드암 컬럼의 상부 압력에서 존재한다는 것을 보여주므로 매우 흥미롭다. 이 곡선의 성질은 저압컬럼의 압력함수이다. 저압컬럼이 증가된 압력에서 사용된다면, 아르곤 사이드암 컬럼의 상부압력은 따라서 최대로 활용될 것이다.
일반적으로, 증류 컬럼내의 압력이 낮을때, 압력의 감소는 구성 성분의 상대적 휘발성(α)을 감소시킨다는 사실로 인해 더좋은 분리를 기대한다. 그러나 제3도에서 실시예3에 대한 아르곤의 회수율은 모든 체트레이가 다 사용됐는데도(아르곤 사이드암 컬럼 상부의 압력이 15psia), 적어도 아르곤 사이드암 컬럼의 일부가 저압강화 패킹구조로 패킹된 경우보다 더 낮다.
또한, 제4도에서 보여지는 결과는 재가열기/응축기로 흐르는 최적실제 미정제 액체산소량이 존재한다는 것을 보여주기 때문에 흥미롭다. 제4도에서, 아르곤 사이드암 컬럼 재가열기/압축기로의 미정제 액체 산소량은 그것의 이슬점까지 완전히 증발시키기 위해 필요한 미정제 액체산소의 이론 최소량에 대한 응축기로 주입되는 실제 미정제 액체 산소의 비로서 알려졌다. 이 비율은 재가열기/응축기내에서 미정제 액체산소가 과열될때, 1.0이하이다.
이 숫자가 보여주는 것은 특정 재가열기/응축기기의 △T에 대해, 순도와 이론단수에 관계없이, 최대 아르곤 회수율은 아르곤 사이드 컬럼의 상부에서의 압력범위 이내에서 결정되며, 이론적 미정제 액체 산소공급물 속도에 실제적인 비이다. 놀랍게도 이 비는 재가열기/응축기의 △T에 관계없이 같은 범위내에서 일어난다. 이것은 약 1.04 내지 1.36이다.
그래서, 아르곤 사이드암 컬럼의 부분에서 저압의, 패킹구조를 사용함으로써 컬럼속의 단수를 증가시켜서 더높은 아르곤 순도를 달성할뿐 아니라, 컬럼상단의 압력을 조절할수 있어서, 아르곤 회수율을 최대로 할수 있다.
[실시예 6]
이 예에서는, 저압 및 고압컬럼의 이론단수를 전예와 같이 하고, 아르곤 사이드암 컬럼속 이론단수를 넓은 범위내에서 증가시켜서 그 결과를 제5도에 나타내고 있다.
이론단수의 증가는 저압강화, 패킹구조가 이 컬럼부에서 사용되어질때만 가능하다. 이것은 저압컬럼(저압 기체 질소 및/또는 질소가 풍부한 페기스트림 압력)으로 부터의 생성물의 주어진 압력에 대해, 저압컬럼속의 트레이의 상수는 저압 컬럼으로부터 배출된 스트림을 포함한 아르곤의 어떤 범위의 압력에 고정되어져서 더이상의 분리를 위한 아르곤 사이드암 컬럼의 바닥에 주입되어진다는 사실에 기인한다. 이론단에 대한 통상적인 압력저하에 사용되는 체트레이의 수는 그러므로, 아르곤 사이드암 컬럼으로 주입되는 스트림의 압력과 대기압 사이의 전체 압력차에 의해 제한된다는 것은 대기압 이하에서 작동하는 극저온 증류컬럼을 갖는것은 바람직하지 않기 때문이다. 그러므로 아르곤 사이드암 컬럼 상단에서의 가장 낮은 압력은 대기압이다. 이 명세서의 경우, 이 제한은 148%의 이론단을 가진 실시예3에서 포함하고 있다. 그러므로, 더큰 이론단수를 가진 통상적인 경우, 적어도 약간의 패킹이 아르곤 사이드암 컬럼에서 사용되어져야 할 것이다.
아르곤 사이드암 컬럼 상단에서 진공이 허용된다 하더라도 실시예 3,4 및 5는 그것이 몇몇 패킹을 사용하기 위해 이익이 되고 적당한 값으로 아르곤 사이드암 컬럼 상단에서의 압력을 유지한다는 것을 명백히 보여준다. 덧붙여서, 실시예3의 거의 모든 미정제 액체산소는 고압컬럼 상부로 부터 사이드암 컬럼 상부의 재가열기/응축기로 주입되어져서 응축유체와 끓는유체 사이의 요구되는 온도차와 접하게 된다. : 응축유체의 온도의 더이상의 감소는 (더 낮은 압력으로 인한) 바람직한 온도차와 접하는 것을 거의 불가능하게 할 것이다. 이 어려움은 아르곤 사이드암 컬럼내의 패킹구조를 사용함으로써 쉽게 극복되어 진다.
제5도에서 이론단수가 증가함에 따라, 아르곤 회수율은 약 94%로 일정하게 유지되고, 아르곤 순도도 증가된다(산소농도 감소). 약 364% 이론단을(실제 160) 사용함으로 해서, 아르곤 사이드암 컬럼에서 나오는 아르곤의 산소농도는 약 4.5ppm으로 떨어진다. 단수를 증가시켜서, 그것을 0.1ppm만큼 떨어뜨릴 수 있다 (500%의 이론단이고 실제는 220개의 이론단수).
이런 결과들은 정말 놀라운 것이다. 극저온의 증류에 의한 아르곤 스트림내의 이런 낮은 산소농도는 이제껏 들어본적이 없으며, 거의 아르곤 생성물이다. 이것은 수소를 가지고 촉매반응에 의해 아르곤 스트림내의 산소를 제거하는데 거의 사용되어왔던 디옥소 또는 게터와 같은 가온 말단장치를 제거하고/또는 최소화 시킨다.
패킹의 형태로 이론단수를 증가시킴으로써 아르곤 사이드암 컬럼은 더 길어진다. 이 컬럼은 저압컬럼 옆에 계속 위치할 수 있어서 이 컬럼을 이동하는 액체는 중력에 의해 저압 컬럼으로 공급된다. 이것은 냉각박수를 더 길게한다. 임의로, 냉각박스의 높이를 더 증가시키지 않도록 아르곤 사이드암 컬럼을 내려달 수 있다. 이 컬럼 하부를 통과하는 액체는 저압 컬럼으로 다시 주입되어질 수 있다.
[실시예 7]
패킹 대신 모든 체트레이를 사용함으로써 아르곤 스트림속의 산소의 더낮은 농도를 얻는 시도로, 제1도 및 Belyakov, et al.의 과정에 대한 대안으로서, 새로운 제조법이 개발되었다. 이 개발된 변화는 제6도에서 보여진다. 이 그림은 라인(502)의 질소를 함유한 증기는 저압컬럼(119)로 부터 이동되어지고, 열교환기(504)에서 가온되고, 압축기(5 06)을 사용하여 압력을 부우스트하고 냉각하여서 라인(508)을 통해 하부위치의 아르곤 사이드암 증류컬럼(119)로 공급시켜진다는 것을 제외하면, 제1도의 것과 유사하다. 비록 Belyakov, et. al.은 실제 모형에서 사이드암 컬럼 상단부의 최적 압력을 나타내지 않았지만, 부우스팅의 양이 커서, 아르곤 사이드암 컬럼 상부의 압력은 이 명세서의 앞에서 지적한 최적 압력이다.
부우스터는 찬압축기 일수 있으며, 그래서 저압 컬럼으로 부터 나온 아르곤 함유 스트림은 차게 냉각될수 있다는 것은 주목할만하다. 이것은 가온한 후, 이 스트림을 냉각하는 열교환기에 대한 요구를 대신할 수 있다. 그 찬 압축기는 특히 아르곤 사이드암 컬럼으로 부터 나온 아르곤 생성물 스트림의 산소농도가 충분히 낮은 값으로 감소될 필요가 없을때 더 유용하다. 이것은 컬럼상의 추가 트레이수를 감소시킬 것이다. 그러므로 추가 체트레이의 압력저하를 극복하기 위해 찬 압축기를 통과할때, 약간 압력을 증가시킬 수 있다. 이경우, 찬 압축기속의 에너지의 소량의 소모는 전체 공정에 별영향을 주지 않는다.
패킹을 사용하여 이런 공정의 유사한 것을 수행한다.
182% 이론단을 사용하여 수행함으로써 2000ppm 산소(0.2%산소)를 함유한 아르곤 스트림을 생성한다. 체트레이가 제6도의 공정의 아르곤 사이드암 컬럼내에서 사용되어질때, 아르곤 회수율은 제1도의 상응하는 컬럼속에 사용된 패킹의 경우보다 더 약간낮다. 더구나, 부우스터로 인한 전력의 증가를 가져온다. 부우스터내의 전력소모는 주 공기압축기에 사용되는 전력의 3.3%이다.
이 전력소모는 더 저농도 산소를 포함한 아르곤의 제조될때는 빠르게 증가할 것이다. 1.3ppm 산소의 포함을 위해, 제6도의 제조법속의 부우스터는 주 공기압축기에서 사용되는 전력의 9.3%를 소모한다. 그러나, 패킹구조를 사용한다면 추가적인 전력소모를 없앨수 있다.
아르곤 사이드암 컬럼내의 패킹수조는 여분의 장치나 전력의 사용없이도 저농도 산소 아르곤의 생산을 가능하게 한다.
[실시예 8]
아르곤 사이드암 컬럼내에 체트레이를 사용하는 제6도의 제조법은 아르곤 회수율을 조금더 떨어뜨린다. 한가지 시도가 이런 아르곤 회수율을 증가시키기 위해 이루어졌는데 그 결과는 제7도에서 보여진다. 아르곤 사이드암 컬럼 하부의 액체 스트림은 지금 분리기속에서 빠져나오고 있으며 이 분리기에서 나온 증기는 아르곤 사이드암 컬럼으로 공급되는 저압 컬럼으로 부터 증기와 함께 혼합됨으로써 아르곤 사이드암 컬럼으로 다시 순환된다. 이때의 아르곤 회수율은 패킹구조를 가진 경우와 거의 같으나, 증분의 전력소모는 여전하다.
Belyakov. et. al.에 의해 제안된 발명을 포함한 이 명세서(및 패킹사용의 주발명을 위한 비교예로 사용됨)에서 제시된 제7도에 제조법을 비교하는 것은 더 흥미롭다. 양 발명은 극저온 증류에 의한 저농도 산소를 함유하는 아르곤을 얻기위해 체트레이와 여분의 압축기를 사용한다. 두 제조법에 의한 아르곤 회수율은 거의 같을 것이다. 그러나 제7도의 제조법에 의한 전력소모는 현저히 낮다. Belyakov, et al의 방법에 의해 2000ppm 산소를 함유한 아르곤의 제조의 계산치는 제7도의 공정에 대한 3.3%에 비교하여 주공기 압축기 전력의 4.3%로 부우스터에 의한 전력소모를 갖는다. 그러므로 Belyakov, et al.의 제조법은 아르곤 생산의 증가도없이 1%의 전력이 더 소모된다.
이것은 또한 아르곤내의 산소함량의 약 1.5ppm인 경우에도 적용된다. Belyako v, et al의 방법은 에너지 소모에 있어서의 증가와 더불어, 아르곤 사이드암 컬럼을 2개 분쇄하므로 여분의 공급 분배기를 필요로 한다(feed distributor).
상기의 예들은 모두 아르곤 사이드암 컬럼내의 저압강화, 패킹 구조의 세심한 사용은 저농도 산소농도를 가진 냉각박스로 부터의 아르곤 스트림 생산을 일으키는 것을 뚜렷히 보여준다. 이것은 아르곤 회수율의 손실 또는 증분의 전력을 필요로 하지않고 이루어진다.
비록 모든예들이 기체 생성물만을 제공했지만, 이 개념은 생성물의 성질에 관계없이, 어떤 극저온의 공기분리장치(ASU)에도 적용될 수 있다. 그러므로 그것은 액체질소, 액체산소, 액체미정제 아르곤 및/또는 기체 생성물에도 적용될 수 있다.
상기 예들에서, 체트레이들은 저압 및 고압컬럼에서 사용되어졌다. 또한, 본 발명은 이들 컬럼중의 한개 또는 두개다가 적어도 저압강하 패킹으로 부분적으로 충진되어져 있는 경우에도 적용될 수 있다. 예를들면, 저압컬럼의 한개 또는 그 이상의 부분들은 패킹구조로 이루어질 수 있다. 몇몇 경우에는, 저압컬럼의 모든 부분을 패킹 시킨것보다, 아르곤 사이드암 컬럼에 대한 공급물위의 저압컬럼의 적어도 한부분에만 체트레이를 사용하는 것이 더 적절하다. 이것은 사이드암 컬럼으로 가는 공급물의 압력을 더 높게해주고, 아르곤 사이드암 컬럼의 이론단수를 더증가시킴으로써 상대적으로 순수한 아르곤을 얻을 수 있다. 체트레이를 사용하는 저압컬럼속의 가장 최적 부분은 아르곤 사이드암 컬럼상부의 재가열기/응축기로 부터 공급물과 아르곤 사이드암 컬럼을 공급하는 사이드 드로우의 사이는 부분이다. 그리고 저압컬럼속 그 부분의 나머지는 패킹구조로 충전되어 있을수 있다.
상기 예들에서 토론한 바대로, 아르곤 사이드암 컬럼속의 체트레이와 패킹구조의 결합은 아르곤 사이드암 컬럼상부에 최적압력을 제공할 수 있다. 이것은 또한 이론단에 대한 패킹구조 비용이 체트레이에 대한 상응하는 비용보다 약간 높기때문에 경제적으로 바람직하다.
본 발명의 잇점중 하나는 낮거나 무시해도 좋은 산소농도를 포함한 아르곤을 생산한다는 것이다. 이것은 전통적인 아르곤 생성 시스템 극저온흡착, 화학흡수, 게터 등으로 가능하지 않은 산소제거 방법을 가진 본 시스템의 완성을 허용한다.
산소에 관한 아르곤의 상대 휘발도는 아르곤 사이드암 컬럼의 상단부에서 겨우 1.1이라는 것은 이미 토의 되었다. 이 상대 휘발도의 낮은 값으로 인해, 이론단의 큰수 또는 조화를 이루는 L/V 값들이 저농도 산소 아르곤을 제조하기 위해 필요되어진다. L/V값이 증가함에 따라, 증기공급물의 분율로서 더욱많은 액체들이 아르곤 사이드암 컬럼의 하부로 부터 떠나서, 아르곤 회수율은 감소된다. 반면에, 저압 컬럼속의 트레이의 고정수와 정박기체 질소/폐기물의 고정된 압력에 대해 아르곤 사이드암 컬럼내에 사용될 수 있는 체트레이수들의 최대한계가 존재한다.
아르곤 사이드암 컬럼속의 체트레이수는 그 컬럼 상부에서 가능한 최소압력에 의해 제한을 받는다. 체트레이수의 증가는 아르곤 사이드암 컬럼 상단에서의 진공, 및 그 컬럼의 상단 재가열기/응축기속의 응축유체와 증발하는 미정제 액체산소 사이의 실제온도차보다 낮은 온도차 및, 이 재가열기/응축기내의 아르곤 동결가능성을 준다. 이 세가지 영향을 바람직하지 않으며 저농도 산소 미정제 아르곤을 회수하기 위한 아르곤 사이드암 컬럼내에 사용될 수 있는 체트레이들의 최대수를 제한한다.
더 나아가, 아르곤 사이드암 컬럼내의 체트레이수가 증가될 수 있는 경우인 실시에 1과 3에서 조차, 미정제 아르곤의 산소농도를 감소시키는 노력은 회수율에 있어서의 감소를 일으킨다. 이 결과는 아르곤 사이드암 컬럼내의 체트레이가 증가됨에 따라, 압력 및 응축 아르곤의 온도가 감소한다는 것을 보여주며, 응축을 위한 더낮은 온도를 제공하기 위해 상부 재가열기/응축기 속으로 주입되는 미정제 액체 산소를 증가시키는 것이 필요하다는 것을 보여준다. 이것은 몇가지 점에 있어서 아르곤 회수율에 대한 반대효과를 가지는데, 즉, 저압 컬럼으로 가는 최적의 미정제 액체 산소가 있고, 이 공급물이 감소됨에 따라 아르곤 회수율도 감소한다는 것이다. 결과적으로, 저압 컬럼속의 체트레이의 고정수에 대한, 아르곤 사이드암 컬럼속의 체트레이의 최적수가 있어서 아르곤 회수율의 최대를 준다. 체트레이수를 증가시킴으로써 미정제 아르곤의 산소함량을 줄이려는 시도는 반드시 아르곤 회수율의 감소를 가져온다.
임의로, 아르곤 사이드암 컬럼내의 체트레이수는 저압컬럼 아르곤 지역에의 체트레이수를 증가시킴으로써 증가시킬 수 있으며 아르곤 사이드암 상부에서의 압력증가를 일으킨다.
이것은 저압컬럼 하부의 압력증가를 일으키며, 낮은 아르곤 회수율에 기여하는 저압컬럼 하부의 산소/아르곤 분리에 관한 역효과를 가져온다(더 나아가, 또한 저압컬럼으로의 환류에 유용한 고압 액체질소의 순도와 압력을 증가시킨다. 이것은 다시 아르곤 회수율에 큰 영향을 준다). 이런 이유로, 최적 체트레이수가 존재하고, 미정제 아르곤의 산소함량을 줄이기 위한 체트레이수를 증가시키는 시도는 회수율의 일반적 저하를 가져온다.
임의로, 제6도와 7도에서 보여지는 배치가 아르곤 사이드암 컬럼내부의 체트레이수를 증가시키는데 사용되어 진다면, 실제적인 경비와 에너지 부담을 초래할 것이다. 이런 배치속에는 추가적 장치가 사용되고 주공기압축 에너지의 10%까지 초과 에너지로 소모될것이다.
반면, 저압강하 패킹구조의 사용은 상기 제한없이도 아르곤 사이드암 컬럼속의 이론단수를 증가시킨다. 이것은 아르곤 회수율의 손실이 거이없이 훨씬 산소농도가 낮은 아르곤을 제조한다. 더구나, 실시예5에서 보여지는 패킹구조의 사용은 아르곤 회수율을 최대화 하기위한 상부 아르곤 사이드암 컬럼의 압력을 조절할 수 있다.
본 발명의 것은 특정한 실시태양을 기술하였다. 이 실시태양은 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명 범위는 다음 특허청구의 범위로 확실히 한다.

Claims (3)

  1. 고압컬럼, 저압컬럼 및 아르곤 사이드암 컬럼을 포함한 다중증류 컬럼 시트템에서 분리가 수행되고 ; 미정제 아르곤 생성물은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에서 제조되며 ; 고압 컬럼의 하부에서 제조되는 미정제 액체산소중 적어도 일부분은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 공급하여 미정제 아르곤의 적어도 일부분이 응축되도록 냉긱시킴으로써, 아르곤 사이드암 컬럼이 환류되도록 하고 ; 기체상의 아르곤-산소 혼합사이드 스트림을 저압컬럼의 중간위치로 부터 분리해내어 정유를 위해 아르곤 사이드암 컬럼의 하부로 공급하며 ; 상기 아르곤 사이드암 컬럼내부에서, 액상과 기체상간에 질량전이가 이루어지도록 기체상과 액체상을 충분히 접촉시키는, 극저온증류에 의해 공기를 분리하여 미정제 아르곤 생성물을 제조하는 방법에 있어서, 아르곤 회수율이 최대인 반면 아르곤 사이드암 컬럼으로 부터 직접 약 0.5몰% 이하의 낮은산소 함량을 갖는 아르곤을 제조하기 위해서, (a) 아르곤 회수율의 감소없이 특정한 미정제 아르곤 생성물을 제조하는데 필요한 최적수의 이론단을 갖는 아르곤 사이드암 컬럼을 사용하고, (b) 미정제 액체산소를 고압컬럼의 하부로부터 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 상기 미정제 액체 산소의 최소유동량을 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 이론적인 미정제 액체산소의 최소유동량의 약 1.04 내지 1.36배의 비로 공급시키고, (c) 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 미정제 액체 산소의 유동량이 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 이론적인 미정제 액체산소의 최소유동량의 약 1.04 내지 1.36배의 범위에 포함되도록 아르곤 사이드암 컬럼 상부에서의 일정 압력을 얻기 위해서 아르곤 사이드암 컬럼을 작동시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  2. 고압컬럼, 저압컬럼 및 아르곤 사이드암 컬럼을 포함한 다중증류 컬럼 시스템에서 분리가 수행되고 ; 미정제 아르곤 생성물은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에서 제조되며 ; 고압 컬럼의 하부에서 제조되는 미정제 액체 산소중 적어도 일부분은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 공급하여 미정제 아르곤의 적어도 일부분이 응축되도록 냉각시킴으로써, 아르곤 사이드암 컬럼이 환류되도록 하고 ; 기체상의 아르곤-산소 혼합사이드 스트림을 저압컬럼의 중간위치로부터 분리해내어 정유를 위해 아르곤 사이드암 컬럼의 하부로 공급하며 ; 상기 아르곤 사이드암 컬럼내부에서, 액상과 기체상간에 질량전이가 이루어지도록 지체상과 액체상을 충분히 접촉시키는, 극저온증류에 의해 공기를 분리하여 미정제 아르곤 생성물을 제조하는 방법에 있어서, 아르곤 회수율이 최대인 반면, 아르곤 사이드암 컬럼으로부터 직접 낮은 산소 함량을 갖는 아르곤을 제조하기 위해서, (a) 아르곤 회수율의 감소없이 특정한 미정제 아르곤 생성물을 제조하는데 필요한 최적수의 이론단을 갖는 아르곤 사이드암 컬럼을 사용하고, (b) 미정제 액체산소를 고압컬럼의 하부로부터 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 상기 미정제 액체 산소의 최소유동량을 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 이론적인 미정제 액체산소의 최소유동량의 약 1.04 내지 1.36배의 비로 공급시키고, (c) 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 미정제 액체 산소의 유동량이 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 이론적인 미정제 액체산소의 최소유동량의 약 1.04 내지 1.36배의 범위에 포함되도록 종래의 체트레이 및 저압강하, 패킹구조의 결합을 통한 압력저하에 의해 아르곤 사이드암 컬럼상단의 일정압력을 얻기 위해서, 상기결합을 이용하여 아르곤 사이드암 컬럼속의 증기상과 액체상간에 충분히 접촉이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 고압컬럼, 저압컬럼 및 아르곤 사이드암 컬럼을 포함한 다중증류 컬럼 시스템에서 분리가 수행되고 ; 미정제 아르곤 생성물은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에서 제조되며 ; 고압 컬럼의 하부에서 제조되는 미정제 액체 산소중 적어도 일부분은 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 공급하여 미정제 아르곤의 적어도 일부분이 응축되도록 냉각시킴으로써, 아르곤 사이드암 컬럼이 환류되도록하고 ; 기체상의 아르곤-산소 혼합 사이드 스트림을 저압컬럼의 중간 위치로부터 분리해내어 정유를 위해 아르곤 사이드암 컬럼의 하부로 공급하며 ; 상기 아르곤 사이드암 컬럼내부에서, 액상과 기체상간에 질량전이가 이루어지도록 기체상과 액체상을 충분히 접촉시키는, 극저온 증류에 의해 공기를 분리하여 미정제 아르곤 생성물을 제조하는 방법에 있어서, 아르곤 회수율이 최대인 반면 아르곤 사이드암 컬럼으로부터 직접 낮은 산소 함량을 갖는 아르곤을 제조하기 위해서, (a) 아르곤 회수율의 감소없이 특정한 미정제 아르곤 생성물을 제조하는데 필요한 최적수의 이론단을 갖는 아르곤 사이드암 컬럼을 사용하고, (b) 미정제 액체산소를 고압컬럼의 하부로부터 아르곤 사이드암 컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 상기 미정제 액체 산소의 최소유동량을 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 이론적인 미정제 액체산소의 최소유동량의 약 1.04 내지 1.36배의 비로 공급시키고, (c) 사이드암컬럼의 상부에 위치한 재가열기/응축기로 미정제 액체 산소의 유동량이 이슬점까지 완전히 증발시키는데 필요한 이론적인 미정제 액체 산소의 최소유동량의 약 1.04 내지 1.36배의 범위에 포함되도록, 아르곤 사이드암 컬럼으로 공급되는 아르곤/산소 사이드 스트림의 압력감소와 저압, 패킹구조의 결합에 의해 아르곤 사이드암 컬럼상부의 일정압력을 얻기 위해서, 아르곤 사이드암 컬럼으로 공급되는 아르곤/산소의 압력감소와 저압, 패킹구조를 사용하여 아르곤 사이드암 컬럼속의 증기상과 액체상간에 충분한 접촉이 이루어지도록 하는 것을 특징으로하는 제조방법.
KR1019910001927A 1990-02-02 1991-02-02 공기로부터 저농도 산소 아르곤을 제조하는 방법 KR930001208B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US474431 1990-02-02
US07/474,431 US4994098A (en) 1990-02-02 1990-02-02 Production of oxygen-lean argon from air

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR910015493A KR910015493A (ko) 1991-09-30
KR930001208B1 true KR930001208B1 (ko) 1993-02-22

Family

ID=23883504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019910001927A KR930001208B1 (ko) 1990-02-02 1991-02-02 공기로부터 저농도 산소 아르곤을 제조하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4994098A (ko)
EP (1) EP0446593B1 (ko)
JP (1) JP2597521B2 (ko)
KR (1) KR930001208B1 (ko)
CA (1) CA2035050C (ko)
DE (1) DE69111099T2 (ko)
ES (1) ES2077085T3 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US5197296A (en) * 1992-01-21 1993-03-30 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing elevated pressure product
US5351492A (en) * 1992-09-23 1994-10-04 Air Products And Chemicals, Inc. Distillation strategies for the production of carbon monoxide-free nitrogen
US5365741A (en) * 1993-05-13 1994-11-22 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with liquid oxygen boiler
FR2716816B1 (fr) * 1994-03-02 1996-05-03 Air Liquide Procédé de redémarrage d'une colonne auxiliaire de séparation argon/oxygène par distillation, et installation correspondante.
US5396772A (en) * 1994-03-11 1995-03-14 The Boc Group, Inc. Atmospheric gas separation method
FR2718518B1 (fr) * 1994-04-12 1996-05-03 Air Liquide Procédé et installation pour la production de l'oxygène par distillation de l'air.
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
US5799508A (en) * 1996-03-21 1998-09-01 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system with split kettle liquid
US5682767A (en) * 1996-11-18 1997-11-04 Air Liquide Process And Construction Argon production
US5847249A (en) * 1997-07-28 1998-12-08 Catalytic Distillation Technologies Apparatus and process for catalytic distillations
US20060106421A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-18 Clifford Teoh Expansible neck bridge
US8479535B2 (en) * 2008-09-22 2013-07-09 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for producing high purity oxygen
US20130019634A1 (en) * 2011-07-18 2013-01-24 Henry Edward Howard Air separation method and apparatus
US20180087835A1 (en) 2016-09-26 2018-03-29 Air Products And Chemicals, Inc. Exchange Column With Corrugated Structured Packing And Method For Use Thereof
EP3299086A1 (en) 2016-09-26 2018-03-28 Air Products And Chemicals, Inc. Exchange column with corrugated structured packing and method for use thereof
FR3102548B1 (fr) * 2019-10-24 2023-03-10 Air Liquide Procédé et appareil de séparation d’air par distillation cryogénique

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3127260A (en) * 1964-03-31 Separation of air into nitrogen
US3079759A (en) * 1961-03-22 1963-03-05 Air Prod & Chem Separation of gaseous mixtures
FR2041701B1 (ko) * 1969-05-05 1974-02-01 Air Liquide
US4137056A (en) * 1974-04-26 1979-01-30 Golovko Georgy A Process for low-temperature separation of air
JPS6239529U (ko) * 1985-08-28 1987-03-09
SU1416820A1 (ru) * 1986-12-12 1988-08-15 Предприятие П/Я А-3605 Способ получени чистого аргона
JPS63249506A (ja) * 1987-04-03 1988-10-17 大前　敏文 噴水式歯ブラシ
US4871382A (en) * 1987-12-14 1989-10-03 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process using packed columns for oxygen and argon recovery
DE3840506A1 (de) * 1988-12-01 1990-06-07 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung

Also Published As

Publication number Publication date
DE69111099T2 (de) 1995-12-21
EP0446593A1 (en) 1991-09-18
DE69111099D1 (de) 1995-08-17
KR910015493A (ko) 1991-09-30
ES2077085T3 (es) 1995-11-16
CA2035050A1 (en) 1991-08-03
CA2035050C (en) 1994-04-19
EP0446593B1 (en) 1995-07-12
JPH04222380A (ja) 1992-08-12
US4994098A (en) 1991-02-19
JP2597521B2 (ja) 1997-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930001208B1 (ko) 공기로부터 저농도 산소 아르곤을 제조하는 방법
CN112005067B (zh) 用于从产氮低温空气分离单元增强回收氩和氧的系统和方法
US4962646A (en) Air separation
EP0454327B2 (en) Air separation
KR102438959B1 (ko) 질소 생성 극저온 공기 분리 유닛으로부터의 아르곤 및 산소의 향상된 회수율을 위한 시스템 및 방법
EP0384688B2 (en) Air separation
US5577394A (en) Air separation
KR102258573B1 (ko) 질소 생성 극저온 공기 분리 유닛으로부터의 아르곤 및 산소의 향상된 회수율을 위한 시스템 및 방법
EP0684438B1 (en) Air separation
US5485729A (en) Air separation
EP0694744B1 (en) Air separation
US5934104A (en) Multiple column nitrogen generators with oxygen coproduction
JPH0731004B2 (ja) 空気蒸留方法及びプラント
US5513497A (en) Separation of fluid mixtures in multiple distillation columns
KR960010365B1 (ko) 다중-성분 흐름의 분리 방법
JPH08271141A (ja) 空気の分離
US5197296A (en) Cryogenic rectification system for producing elevated pressure product
JPS61122479A (ja) 窒素製造方法
JP2000310481A (ja) 極低温空気分離方法及び設備
US6305191B1 (en) Separation of air
JP2636949B2 (ja) 改良された窒素発生器
JPH11316080A (ja) 超高純度窒素及び超高純度酸素を生成するための極低温精製方法及び装置
JPH11325717A (ja) 空気の分離
JPH074833A (ja) 空気の分離
KR19990082696A (ko) 액체공기가연속공급되는극저온정류시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 19971230

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee