KR930001593B1 - 수소가 없는 고비등 합성 기체성분을 회수하는 방법 - Google Patents

수소가 없는 고비등 합성 기체성분을 회수하는 방법 Download PDF

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Abstract

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Description

수소가 없는 고비등 합성 기체성분을 회수하는 방법
제1도는 공급물이 암모니아 합성 정화기체로부터 얻어진 것이고, 고비등 합성기체성분이 질소인 본 발명에 따른 방법의 바람직한 한 구체예의 개략적 흐름도.
제2도는 공급물이 메탄올이나 옥소공정합성기체 흐름으로부터 얻어진 것이고 고비등 합성기체성분이 일산화탄소인 본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 구체예의 개략적 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21, 22, 23 : 열교환기 25 : 상분리기
30 : 스트리핑 탑(stripping column) 34, 37 : 분별증류탑
38 : 열교환분리기 43 : 터보팽창기
121, 122, 123 : 열교환기 133 : 상분리기
140 : 스트리핑 탑 143 : 증류탑
154, 155 : 터보팽창기
본 발명은 일반적으로는 합성기체성분들중의 한 성분이 수소인 합성기체성분들의 회수에 관한것으로서 더 상세하게는 실제상 수소가 없는 고비등 합성 기체성분을 회수하는 벙법에 관한 것이다.
수소 및 고비등 화합물은 유용한 화학적 화합물들의 형성을 위해 합성기체성분으로 자주 사용된다. 예를들어, 3 : 1의 몰비로 수소와 질소 성분을 갖는 합성기체는 암모니아를 형성하기 위해 이용된다.
또다른 실례는 2 : 1의 몰비로 수소와 일탄화탄소 성분을 갖는 합성기체가 있으며 이것은 메탄올을 형성하기 위해 사용된다. 또한 그밖의 실례는 1 : 1의 몰비로 수소와 일산화탄소 성분을 갖는 합성기체가 있으며 이것은 C4와 더 중질의 알콜 및 알데히드를 형성하기 위해 옥소공정에 이용된다.
대부분의 경우에 있어서 합성기체성분은 탄화수소, 특히 천연가스의 증기 개질에 의해 생성된다. 증기개질공정에 있어서의 메탄전환은 낮은 퍼센테이지 수준의 메탄이 합성기체중에 불순물로 남아있을 정도로 불충분하다. 그밖에 암모니아 합성기체의 생성은 제2의 개질 단계를 이용하는데, 그 제2의 개질 단계에서 공기는 제어방식으로 도입되어 필요량의 질소를 공급한다. 산소는 추가의 합성기체를 산출하는 잔류 탄화수소의 부분적 산화에 의해 소비된다.
그렇지만, 공기중의 알곤성분은 암모니아 합성기체중에 불순물로 남아있다.
암모니아 합성공정에 있어서, 새로운 합성기체는 재순환 루우프에 부가되어 암모니아 합성반응기를 통하여 재순환한다.
반응기의 생성물 측부로부터의 비반응 성분들은 암모니아 생성물로부터 분리되어, 그 흐름을 냉각함에 의해서 응축되고, 새로운 합성기체와 함께 반응기를 통해 재순환한다. 불활성 성분, 특히 메탄 및 아르곤은 재순환 루우프내에 축적된다. 이와같은 축적을 제한하기 위하여, 보통 연속적 정화분획이 재순환 루우프로부터 반출되어 절대량의 불활성 성분들을 제거한다. 그 양은 새로운 합성기체에 의해 루우프내로 들어갔던 양과 같다. 비반응 합성기체성분을 재순환이나 기타의 사용을 위해서 이같은 정화 흐름으로부터 회수하는 것을 바람직하다. 또한, 불순물들을 정화기체 흐름으로부터 추가 생성물로 회수하는 것이 바람직하다.
메탄올 또는 옥소공정은 수소나 메탄올의 비교적 순수한 출처를 필요로하는 다른 공정들과 함께 자주 사용된다. 설비의 전체 수소 및 일산화탄소 필요량을 충족시키기 위하여 올바른 전체 조성의 충분한 합성기체를 생성하는 것이 종종 바람직하다. 이어서 그 기체중의 일부는 순수한 성분 생성물들을 회수하기 위하여 처리될 것이다. 나머지 합성기체분획(들)중의 수소 대 일산화탄소 비율은 필요에 따라 다수 흐름들의 적절한 배합에 의해서 조절될 수 있다.
저온 처리공정은 합성기체흐름으로부터 성분들의 회수를 위해 여태까지 이용되어온 한 방법이다. 저온공정은 흐름중의 잔류물로 부터 수소부화 증기분획을 분리하는 제1부분 응축단계를 이용한다. 이 단계에 의해 생성될 수 있는 수소의 순도는 제한되는데, 그 이유는 고비등 합성기체 성분의 완전 축합에 필요한 낮은 온도가 응축된 분획의 빙결의 결과하기 때문이다. 그렇지만, 고순도의 수소가 필요하다면, 추가의 처리방법이 이용되어야 한다. 압력 진동흡착법이 그와같이 방법의 일례이다.
부분적 응축단계에 의해 생성되는 응축물을 하나 또는 그 이상의 저온 증류탑 중에서 더욱더 처리되어 고비등 합성기체성분과 더 중질의 불순물 분획(들)로 분리될 수 있다. 그렇지만, 통상의 회수방법들은 흐름내에 충분한 수소가 존재하지 않고는 고비등 합성기체성분을 회수할 수 없다. 그 이유는 수소가 수소부화 증기 생성물의 존재하에 형성되는 응축물내에서 충분한 용해도를 가지기 때문이다. 이와같은 수소오염은 고비등 합성기체성분이 합성기체 반응을 위해 재순환되는 경우에는 문제가 될 수 없지만, 매우 고순도를 필요로 하는 사용, 그리고 특히 수소의 존재에 대해 민감하게되는 사용에 있어서 회수된 고비등 합성기체성분을 이용하는 것이 요망되는 경우에는 문제가 될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 수소함유 합성기체흐름으로부터 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분을 회수하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 설명을 읽어봄으로써 당업자에게 명백해질 상기의 목적 및 기타의 목적들은 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분의 회수방법에 의해 달성되며, 그 방법은 아래의 단계들로 이루어진다.
(A) 수소, 고비등 합성기체성분, 그리고 중질의 분획(들)로 구성되는 공급물을 제공하는 단계.
(B) 그 공급물을 부분적으로 응축하여 수소 부화증기와 수소함유 액체를 생성하는 단계.
(C) 최소한 두개의 평형단들을 갖는 스트리핑 탑내에 상기의 수소 함유액체를 도입하고, 그 스트리핑 탑내의 모든 평형단을 통해 상향흐름 증기에 반향하게 그 액체를 하향하게 흐르게 하는 단계.
(D) 하향흐름 액체와 상향 흐름 증기를 접속시켜 수소를 스트리핑 하여 실제상 수소가 없는 유기체를 생성하는 단계.
(E) 실제상 수소가 없는 그 유체를 최소한 하나의 저온 분별 증류탑내로 도입하는 단계.
(F) 실제상 수소가 없는 그 유체를 상기의 탑(들)내에서 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분과 중질의 분획(들)로 분리하는 단계, 그리고
(G) 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분 생성물을 회수하는 단계.
여기서 사용되는 것으로, "고비등 합성기체성분"은 수소에 비해 더 높은 비등점을 갖는 합성기체성분을 의미한다. 이와같은 성분의 예로는 질소와 일산화탄소가 있다.
여기서 사용된 것으로, 용어 "분별증류탑"은 탑내에 설치된 일련의 수직으로 배열된 트레이나 플레이트들 상에서 또는 그렇지 않으면 그 탑을 채우고 있는 충진부재들 상에서 증기상과 액체상의 접촉에 의해서와 같이, 유체 혼합물의 분리를 달성하기 위하여 액체상과 증기상 향류 접촉하는 증류 또는 분류탑 또는 영역, 즉 접촉탑 또는 영역을 의미한다. 증류탑들의 더욱더 상세한 설명에 대하여는 다음 문헌[Chemical Engineers' Handbook, 5판, R. H. Perry 및 C. H. Chilton 발행, MeGraw-Hill Company 발행, New York 소재, 제13장, B. D. Smith 등의 "증류"편, 13장 3페이지 The Continuous Distillation Process]을 참조하자.
여기서 사용된 것으로, 용어"간접열교환"이란 유체 서로간의 물리적 접촉이나 혼합이 없이 두 유체흐름이 열교환 관계에 있는 것을 의미한다.
여기서 사용된 것으로, 용어"트레이"는 평형단면을 의미하지 않는 접촉단을 의미하는 것으로서 하나의 트레이에 해당하는 분리용량을 갖는 패킹과 같은 다른 접촉장치를 의미할 수도 있다.
여기서 사용된 것으로, 용어 "평형단"이란 그 단을 떠나는 증기와 액체가 물질전달평형에 있도록 하는 증기-액체 접촉단을 의미하며, 예를들어 100% 효율을 갖는 트레이 또는 하나의 이론단에 해당하는 높이(HETP)를 갖는 패킹 부재를 의미한다.
여기서 사용된 것으로 용어"스트리핑 탑"이란 액체내에서 증기내로 수소와 같은 휘발성 성분의 분리를 달성하기 위해 액체 하향흐름에 대해 충분한 증기 상향흐름으로 조작된 접촉탑이나 영역을 의미한다. 여기서, 수소와 같은 휘발성 성분은 상향될수록 더 풍부하다.
본 발명은 하나 또는 그 이상의 더 중질의 분획을 또한 함유하는 합성기체흐름으로부터 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체의 회수를 가리킨다.
본 발명의 방법이 사용을 찾게될 하나의 상업상 중요한 실례는 암모니아 합성 재순환 루우프로부터의 정화가스로부터의 질소의 회수이다. 암모니아의 합성에 있어서, 수소와 질소 합성기체 성분들은 반응하여 암모니아를 형성한다.
3H2＋N2→2NH3
응축에 의하여 암모니아가 회수된 후, 비반응 수소와 질소를 함유하는 그 나머지 흐름은 새로운 합성기체와 결합하여 반응기를 통해 재순환된다. 또한, 그 흐름은 메탄과 알곤분획을 함유하고 있으며 이것들은 새로운 합성기체와 함께 도입되고 반응기내에서는 불활성이다. 뿐만 아니라 그 흐름은 잔류의 미반응 암모니아도 함유한다.
메탄 및 알곤은 재순환 루우프에 축적되며 이들은 반드시 정화되어야 한다. 정화 분획의 제거는 그 정화 기체가 더욱더 처리되지 않은 한은 합성기체 성분들의 손실을 초래한다.
본 발명의 방법이 사용을 찾게될 또다른 상업상 중요한 실례는 메탄올의 합성을 위해 생성되는 합성기체 반응흐름분획으로 부터 순수한 일산화탄소의 회수이다. 이러한 합성에 있어서, 수소와 일산화탄소 합성기체 성분들은 반응하여 메탄올을 형성한다.
2H2＋CO→CH3OH
메탄올 합성기체흐름은 2 : 1 의 몰비로 수소와 일산화탄소를 함유하며 합성기체를 생성하는 증기 개질공정에서 메탄의 불완전한 전환의 결과로서 더 중질의 분획으로 메탄을 함유한다.
48 내지 85%의 수소, 10 내지 48%의 고비등 합성기체성분, 그리고 1 내지 34%의 하나 또는 그 이상의 중질분획으로 이루어지는 공급물 흐름은 냉각되고 부분적으로 응축되어 수소부화 증기와 수소 함유 액체를 생성한다. 그 공급물 흐름은 높여진 압력, 바람직하게는 최소한 10atm의 압력에 있다. 84 내지 97%의 농도를 일반적으로 갖는 수소부화증기는 공정으로부터 제거되어 생성물 수소로 회수될 것이다.
고비응 합성기체성분 및 중질분획(들)도 함유하고 있는 수소 함유 액체는 최소한 두 개의 평형단을 갖고 있으며, 1.2 내지 8atm, 바람직하게는 1,5 내지 3atm의 압력에서 조작하는 스트리핑탑에 도입된다. 바람직하게 그 스트리핑 탑은 2 내지 5개의 평형단을 갖고 있다. 그 액체는 모든 평형단을 통해 상향흐름증기에 대하여 하향하게 흐른다. 그 상향흐름증기는 어떤 적절한 공급원으로부터 나온 것일 것이다. 한가지 특히 바람직한 공급원은 이후에 더 자세히 설명되는 바와같이 하류저온 증류로부터 얻은 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분이다. 상향흐름 증기의 또다른 출처는 스트리핑 탑의 바닥부에 있는 재비등중인 액체일수 있다. 또한 그 상향흐름 증기의 또다른 출처는 분별증류탑(들)을 재비등하기 위해 사용된 수소 없는 유체로 이루어진다.
스트리핑탑은 트레이나 패킹을 함유할 수 있다. 상향흐름 증기에 대하여 액체흐름이 하향하게 흐름에 따라, 그 액체내의 수소는 상향중인 증기내로 스트리핑된다. 바람직한 구체예에 있어서, 수소 함유 액체는 스트리핑 탑내로 도입되기에 앞서 압력이 감소된다.
이것은 탑내에서의 수소 스트리핑 효율을 상승시켜준다.
스트리핑 조작은 탑의 밖으로 배출되어 회수될 수소함유 증기와 실제상 수소가 없는 유체를 생성한다. 바람직하게, 실제상 수소가 없는 유체가 나중에 스트리핑 탑으로부터 얻어지고 가열되어 부분적으로 기화되는 액체이며, 이 액체는 탑의 중간지점에서 저온 분별증류탑에 도입된다. 바람직하게는, 실제상 수소가 없는 유체의 가열 및 부분적 기화는 냉각중인 공급물과의 간점 열교환에 의해 수행된다. 실제상 수소가 없는 그 유체는 최소한 하나의 분별 증류탑에 도입된다. 적당한 분별증류탑 장치에는 단일탑, 일련으로 배열된 둘 또는 그 이상의 탑, 그리고 고압탑과 저압탑이 열교환 관계에 있는 이중탑이 있다.
분별 증류탑(들)안에서 실제상 수소가 없는 유체는 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분과 하나이상의 중질분획으로 분리된다. 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분은 많아야 약 100ppm의 수소를 함유하는 생성물로 회수된다. 일반적으로 생성물 합성기체성분은 30ppm이내의 수소를 가질 것이다. 바람직하다면, 중질 분획(들)도 분별증류 탑에서 회수될 수 있다.
앞서 지적한 바와같이, 본 발명의 특히 바람직한 구체예는 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분중의 일부를 스트리핑탑에 도입하여 이것을 스트리핑 탑내의 상향흐름 증기로 사용하는 것을 포함한다. 본 발명의 바람직한 구체예가 이용될때, 스트리핑탑에 도입된 증기는 증류탑(들)에서 생성된 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분중의 5 내지 30%로 이루어진다.
실제상 소수가 없는 고비등 합성기체 성분은 분별증류탑(들)에서 증기로 얻어지며, 그리고 액화될 수 있거나 액체로 회수될 수 있다.
제1도는 실제상 수소가 없는 질소 합성기체성분의 회수를 위한 본 발명에 따른 방법의 일례를 예시하다.
이제 제1도를 살펴보면, 50 내지 60%의 수소, 16 내지 22%의 질소, 그리고 12 내지 24%의 알곤과 메탄으로 이루어지며 40 내지 80atm의 압력 범위에 있는 공급물 흐름(1)은 열교환기(21), (22) 및 (23)을 통과하여 귀환 흐름들과의 간접열교환에 의해서 냉각되고 부분적으로 응축되어 흐름(24)로서 열교환기(23)에서 방출된다. 부분적으로 응축된 흐름(24)는 상분리기(25)에 들어가서 그곳에서 수소부화증기와 수소 함유액체로 분리된다. 그 수소부화 증기는 상분리기(25)로부터 흐름(26)으로 방출되어 열교환기(23), (22) 그리고 (21)을 통과하여 가온되고 (21)로부터 제거된후, 원한다면, 약 88 내지 95몰%의 수소를 함유하는 수소흐름(2)로 회수된다.
수소함유 액체는 상분리기(25)에서 흐름(3)으로 제거되어, 밸브(27)을 통과하여 8atm 이하의 압력으로 압력이 감소된 후 스트리핑탑(30)에 흐름(31)로 도입된다.
스트리핑탑(30)은 3개의 평형단을 함유하며 약 25의 평방인치당 파운드 절대압력(psia)에서 조작한다. 액체(31)은 각각의 평형단을 통해 상향흐름 증기에 대하여 하향하게 흐른다.
수소는 상향흐름 증기내로 스트리핑되고 탑(30)으로부터 흐름(32)로 제거되어 열교환기(22) 및 (21)을 통과하여 가온된후, 흐름(33)으로 공정의 밖으로 배출된다. 수소가 없는 액체는 스트리핑탑(30)에서 흐름(5)로 제거되고, 가온되고 열교환기(23)에서 냉각 공급물에 대하여 부분적으로 응축되어 분별증류탑(34)에 도입되어 그곳에서 실제상 수소가 없는 질소 증기와 알곤 및 메탄 부화액체로 분리된다. 질소증기는 흐름(6)으로 탑(34)에서 제거된다. 흐름(6)은 열교환기(23), (22) 및 (21)을 통과하여 가온되고 실제상 수소가 없는 질소 생성물(10)으로 회수된다. 아르곤-메탄액체는 흐름(7)로서 탑(34)의 밖으로 배출된후 분별증류탑(37)에 도입되어 이곳에서 아르곤 부화 증기와 메탄부화액체로 분리된다.
바람직하게, 탑(34) 및 (37)둘 모두는 2atm 이하의 압력에서 조작한다.
메탄부화액체는 흐름(9)로 탑(37)의 밖으로 배출되어 스트리핑 탑(30)으로부터의 탑상 증기(32)와 결합되고, 열교환기(21) 및 (22)를 통과하여 가온된후 흐름(33)으로 공정밖으로 배출된다. 알곤 부화 증기는 흐름(8)로 탑(37)에서 제거되고 열교환분리기(38)에서 액체 질소에 대하여 통과하여 응축된다. 일부분(39)는 환류로서 탑(37)에 귀환되고 또 다른 부분(40)은 공정밖으로 배출되어 액체알곤 생성물로 회수된다.
증류탑 15 내지 30atm의 압력을 갖는 고압질소(11)에 의하여 구동된다. 흐름(11)은 열교환기(21)을 통하여 냉각되고 부분(41)은 터보팽창기(42)를 통과하여 팽창되어 공정을 위한 냉각을 전개한다. 냉각팽창흐름(43)은 터보팽창기(43)으로부터 방출된후, 열교환기(23), (22) 및 (21)을 통과하여 가온되면서 유입 공급물을 냉각하고, 실제상 수소가 없는 질소흐름(10)으로 회수된다. 흐름(11)중의 나머지(44)는 열교환기(22)를 통과하여 더욱더 냉각되고 두부분(45)와 (46)으로 분리된다. 흐름(45)는 탑(34)의 바닥부를 재비등시키고 흐름(46)은 탑(37)의 바닥부를 재비등 시킨다. 이어서 흐름(45)와 (46)은 흐름(12)로 다시 합쳐져서 열교환기(23)을 통과하여 냉각된다. 제1부분(13)은 액체질소로 회수되는 한편, 제2부분(48)은 밸브(49)를 통해 팽창되고 부분적으로 기화된후 열교환분리기(38)에서 분리된다. 분리기(38)로 부터의 증기(50)중의 일부는 흐름(4)로 배출되어 스트리핑탑(30)에 상향흐름증기로 도입된다. 부분(4)은 흐름(50)중에 15 내지 40%로 구성된다. 흐름(50)중의 그 나머지(35)는 탑(34)로부터의 흐름(6) 및 터보팽창기(42)로부터의 흐름(43)과 결합되어, 열교환기(23), (22) 및 (21)을 통과하여 가온되면서 유입공급물을 냉각하고, 수소가 실제상 없는 질소생성물 흐름(10)으로 회수된다. 분리기(38)로부터 액체(51)은 환류로서 탑(34)에 도입된다.
제1도에 예시된 본 발명에 따른 방법의 구체예에 컴퓨터 시뮬레이션을 수행했고 그 결과들을 다음 ＜표 Ⅰ＞에 기록하였다.
＜표 Ⅰ＞에서의 흐름번호들은 제1도의 흐름번호들에 해당한다.
압력은 atm으로, 온도는 °K으로, 유량은 1b.mole/hr로, 그리고 조성은 몰 %로 기록된다.
[표 Ⅰ]
Figure kpo00001
제2도는 실제상 수소가 없는 일산화탄소 합성기체성분의 회수를 위한 본 발명에 다른 방법의 또 다른 실예를 예시한다.
이제 제2도를 살펴보면, 48 내지 85%의 수소, 10 내지 48%의 일산화탄소 및 1 내지 5%의 메탄으로 이루어지며 10 내지 30atm의 압력 범위에 있는 공급물흐름(101)은 열교환기(121) 및 (122)를 통과하여 귀환흐름과의 간접열교환에 의해 냉각되고 부분적으로 응축된다. 또한, 공급물 흐름(101)은 생산물 일산화탄소와 함께 공정으로부터 제거되는 약간의 질소도 함유한다. 공급물중의 일부분(131)은 열교환기(123)에서 재비등 증류탑 바닥부에 대하여 냉각되고 공급물 흐름에 귀환된다. 부분적으로 응축된 흐름(132)는 상분리기(133)에 도입되어 그곳에서 수소부화 증기와 수소함유액체로 분리된다.
그 수소부화증기는 흐름(134)로서 분리기(133)에서 제거되어, 열교환기(122) 및 (121)을 통과하여 가온되고, 필요하다면 84 내지 97몰%의 수소를 함유하는 수소흐름(102)로 회수된다. 순수한 수소생성물이 요구된다면, 흐름(102)는 예컨대 압력진동흡착에 의하여 더욱더 처리될 수 있다. 수소부화증기의 일부분(135)는, 아래에 기재된 바와같이 열교환기(122) 및 (121)을 통과하여 가온되고 흐름(137)로서 시스템의 밖으로 배출되는 흐름(107)과 결합되기에 앞서 밸브(136)을 통해 저압으로 조절될 수 있다. 수소 함유액체는 흐름(103)으로 상분리기(133)에서 제거되어, 밸브(138)을 통과하여 6atm 이하의 압력으로 압력이 감소되고, 스트리핑탑(140)에 흐름(139)로 도입된다.
스트리핑탑(140)은 3개의 평형단을 갖고 있으며 약 25psia의 압력으로 조작된다. 액체(139)는 각각의 평형단을 통해 상향흐름 증기에 대하여 하향하게 흐른다. 수소는 상향흐름 증기내로 스트리핑 되고, 그 증기는 흐름(141)로 탑(104)에서 제거되어, 열교환기(122) 및 (128)을 통과하여 가온되고 흐름(142)로 공정의 밖으로 배출된다.
수소가 없는 유체는 흐름(105)로 스트리핑탑(140)에서 제거되고, 열교환기(122)를 통과하여 가온되고 부분적으로 응축되어 분별 증류탑(143)에 도입되어 그곳에서 실제상 수소가 없는 일산화탄소증기와 메탄부화액체로 분리된다. 그 일산화탄소증기는 탑(143)에서 흐름(106)으로 제거되고 열교환기(122) 및 (121)을 통과하여 가온되고 이 열교환기(121)로부터 흐름(144)로 방출된다. 이같은 바람직한 일산화탄소 회수 구체예에 있어서, 생산물 흐름(144)중의 일부는 공정에 다시 이용된다. 이같은 구체예에 있어서, 흐름(144)는 10 내지 30atm의 압력으로 압축기(145)에서 압축된다. 압축된 흐름(146)중의 일부는 실제상 수소가 없는 일산화탄소 생성물로 회수된다. 부분(108)은 흐름(146)중의 70 내지 85%로 구성된다. 흐름(146)의 또 다른 부분(109)는 열교환기(121)을 통과하여 냉각되고 부분(147)과 (110)으로 분할된다. 부분(147)은 밸브(148)을 통하여 저압으로 조절되고 스트리핑탑(140)에 도입되어 그곳의 상향흐름 증기내에 스트리핑된다. 부분(147)은 흐름(146)의 5 내지 15%의 것으로 이루어진다. 부분(110)은 열교환기(122)를 통과하여 더욱더 냉각되고 밸브(149)를 통해 저압으로 조절되고 증류탑(143)에 환류로 도입된다. 부분(110)은 흐름(146)의 15 내지 20%의 것으로 이루어진다. 증류탑(143)은 2atm 이하의 압력에서 조작된다. 탑저의 메탄부화액체는 흐름(152)로 탑(143)에서 제거되고 열교환기(123)에서 냉각공급물에 대하여 부분적으로 기화된다.
두 상흐름(150)은 상분리기(151)에 도입되어 그곳에서 증류탑(143)으로 귀환을 위한 증기(157)과 액체(107)로 분리되며, 이 액체(107)은 흐름(135)와 결합되고, 열교환기(122) 및 (121)을 통과하여 가온되고 배출되어 메탄부화흐름(137)로 회수된다.
공정을 위한 냉동은 수소부화증기의 일부분(153)을 터보팽창기(154) 및 (155)에 통과시켜 팽창시키고 이 팽창된 흐름(156)을 열교환기(122) 및 (121)에 통과시켜 가온하면서 유입공급물을 냉각함으로써 전개된다.
이래서, 가온 팽창된 흐름은 흐름(142)로서 시스템으로부터 제거될 수 있다. 흐름(142)는 거기에 함유된 수소 및 일산화탄소를 생성물로 회수하기위해 압축되어 공급흐름에 귀환 될 수 있다.
제2도에 예시된 본 발명에 따른 방법의 구체예에 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 그 결과들을 ＜표 Ⅱ＞에 기록했다. ＜표 Ⅱ＞에서의 흐름번호들은 제2도의 것들에 해당하고 압력, 온도, 유속 및 조성은 ＜표 Ⅰ＞에서와 동일한 단위로 취해진다.
[표 Ⅱ]
Figure kpo00002
이제 본 발명의 방법을 사용하면, 수소 오염물이 실제상 없는 미반응 고비등 합성기체 성분을 효과적이고도 효율적으로 회수할 수 있다.
비록 본 발명의 방법이 두개의 바람직한 구체예들을 기준으로 상세히 설명되어졌지만, 당업자는 본 발명의 특허청구의 범위내에서 기타의 구체예들이 있게 된다는 것을 이해할 수 있다.

Claims (20)

  1. 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분을 회수하는 방법에 있어서, (A) 수소, 고비등 합성기체성분, 그리고 중질분획(들)로 이루어지는 공급물을 제공하는 단계, (B) 공급물을 부분적으로 응축하여 수소부화 증기와 수소함유 액체를 생성하는 단계, (C) 최소한 두개의 평형단을 갖는 스트리핑 탑내에 상기의 수소함유 액체를 도입하고, 그 스트리핑 탑내의 모든 평형단을 통해 상향흐름 증기에 반향하게 그 액체를 하향하게 흐르도록 하는 단계, (D) 하향흐름 액체와 상향흐름 증기를 접촉시켜 수소를 스트리핑하고 실제상 수소가 없는 유체를 생성하는 단계, (E) 실제상 수소가 없는 그 유체를 최소한 하나의 저온 분별 증류탑내로 도입하는 단계, (F) 실제상 수소가 없는 그 유체를 상기의 탑(들)내에서 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체 성분과 중질분획(들)로 분리하는 단계, 그리고 (G) 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분 생성물을 회수하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 공급물이 48 내지 85%몰의 수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 고비등 합성기체성분이 질소인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 중질 분획이 알곤과 메탄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 고비등 합성기체성분이 일산화탄소인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 중질분획이 메탄인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 수소함유 액체가 스트리핑탑으로의 도입에 앞서 압력이 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 스트리핑탑내에서의 상향흐름 증기 중의 최소한 일부는 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체 성분인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 스트리핑 탑내에서의 상향 흐름증기 중의 최소한 일부는 스트리핑 탑의 바닥부를 재비등시킨것임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 스트리핑 탑내에서의 상향흐름 증기중의 최소한 일부는 분별증류탑(들)을 재비등하기 위해 이용된 실제상 수소가 없는 유체로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 단일 분별증류탑이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 최소한 두개의 분별증류탑이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 실제상 수소가 없는 고비등 합성 기체성분은 100ppm이내의 수소를 함유하는 것임을 특징으로 하는 제1항의 방법.
  14. 최소한 일부의 수소 부화증기를 회수하는 단계를 더욱더 포함되는 것을 특징으로 하는 제1항의 방법.
  15. 최소한 일부의 중질 분획(들)을 회수하는 단계를 더욱더 포함되는 것을 특징으로 하는 제1항의 방법.
  16. 실제상 수소가 없는 합성기체성분을 최소한 하나의 분별증류탑을 위한 액체 환류로 이용하는 단계가 더욱더 포함되는 것을 특징으로 하는 제1항의 방법.
  17. 제1항에 있어서, 실제상 수소가 없는 합성기체상 유체는 증류탑(들)내로의 도입에 앞서 냉각중인 공급물과의 간접 열교환에 의해 가온되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기의 가온은 실제상 수소가 없는 합성기체상 유체의 부분적 기화를 가져오는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제8항에 있어서, 증류탑(들)에서 생성된 실제상 수소가 없는 고비등 합성기체성분중의 5 내지 30%가 스트리핑 탑내의 상향흐름 증기로 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항에 있어서, 스트리핑 탑이 2개 내지 5개의 평형단을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
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