KR960003274B1 - 혼성아르곤컬럼을 갖는 저온공기분리시스템 - Google Patents

혼성아르곤컬럼을 갖는 저온공기분리시스템 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

혼성아르곤컬럼을 갖는 저온공기분리시스템
제1도는 메인컬럼시스템이 이중컬럼으로 이루어진 본 발명의 장치 및 방법의 한 바람직한 구현예의 개략적인 흐름도.
제2도는 아르곤컬럼 높이에 대한 아르곤컬럼 압력프로필의 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 필터 4 : 압축기
6 : 정화기 8 : 열교환기
10 : 제1컬럼 12 : 메인응축기
13 : 제2컬럼 17 : 아르곤컬럼 상부 응축기
27 : 아르곤컬럼 30 : 분리기
41 : 터어빈 44,45 : 단
43,46 : 패킹
본 발명은 산소, 질소 및 아르곤으로 이루어진 공급물을 산소강화물, 질소강화물 및 아르곤강화물성분들로 분리하는 저온정류방법(cryogenic rectification)에 관한 것이다.
산소, 질소 및 아르곤으로 이루어진 혼합물, 즉 공기의 분기를 위해 통상 사용되는 상업적 시스템은 저온 정류방법이다. 분리는 상승된 공급압력에 의해 행해지고, 일반적으로 이는 공급물을 컬럼시스템에 도입하기전에 압축기에 압축시켜 달성된다. 분리는 대류 접촉된 액체 및 증기를 컬럼을 통해 증기 액체 접촉 엘레멘트에 통과시켜 수행되고, 이에 의해 더 휘발성인 성분들은 액체에서 증기로 통과되고, 덜 휘발성인 성분들은 증기를 통해 액체로 통과된다. 증기가 컬럼위로 진행될때 이것은 점차 더 휘발성인 강화물이 되고, 액체가 컬럼아래로 진행될때 이것은 점차 덜 휘발성인 성분의 강화물이 된다. 일반적으로 저온분리는 공급물을 질소강화 및 산소강화 성분들로 분리하는 적어도 하나의 컬럼으로 이루어진 메인컬럼시스템(main column system)에서 및 메인컬럼시스템에서 나온 공급물을 아르곤-강화물 및 산소강화물 성분들로 분리하는 보조아르곤컬럼에서 수행된다.
공급압축기를 작동시켜 분리를 수행하는 전력은 분리의 주 조작비용이다. 시스템내의 압력강하는 증가된 공급압력의 필요성을 이끄는 공급압축이 요구된다. 따라서 공급압축 필요성을 감소시킬 수 있는 낮은 압력 강하를 갖는 저온정류를 조작하는 것이 바람직하다. 이외에도 컬럼내의 압력 레벨이 낮을수록 성분들간의 상대휘발성은 더 높다. 컬럼내 성분들간의 상대 휘발성이 높을수록 분리는 더 쉬워져서, 아르곤, 산소 및 질소 생성물의 회수를 증가시킨다.
아르곤컬럼의 조작에 있어서, 비교적 높은 아르곤 함량을 갖는 증기흐름을 메인 컬럼 시스템으로부터 취하고 아르곤컬럼에 통과시켜 점차 아르곤 강화물이 되게 한다. 아르곤 조생성물은 아르곤컬럼의 상층부에서 회수한다. 아르곤컬럼 공급물과 아르곤 조생성물간의 압력편차로 인하여 증기는 아르곤컬럼의 윗쪽으로 흐른다. 아르곤컬럼 공급물의 압력은 증기 증발점에서 메인 컬럼 조건에 의해 결정된다. 낮은 압력에서 아르곤컬럼의 조작은 낮은 압력을 어떻게 달성하는 것과는 관계없이 압력을 낮게하는 방법상의 2가지 조건을 필요로 한다. 하나는 공기가 시스템으로 누출되어 들어가는 것을 방지하기 위해 아르곤컬럼의 상부에서의 저대기압을 피하여야 한다는 것이다. 또다른 하나는 아르곤컬럼 상부의 응축기에 대한 온도차와 관련한다. 또한 아르곤컬럼 상부의 낮은 압력은 낮은 온도를 결과하여 응축 아르곤과 아르곤 응축기내의 끓는 케틀액체간의 온도차는 감소된다. 약 0.7°K의 최소 온도차는 응축기의 효과적인 조작에 필수적이다. 아르곤컬럼 압력이 밸브를 사용하여 감소될때, 메인컬럼으로 회송되어야 하는 아르곤컬럼 하부의 액체는 회송점에서 메인컬럼내 압력보다 더 낮은 압력에 놓여지는 특정 단점이 나타난다. 따라서 아르곤컬럼의 높이를 상승시키거나 또는 펌핑에 의한 액체의 재가압이 필요하다. 이러한 재가압은 비경제적이고 시스템을 비효율적으로 이끈다.
따라서 본 발명의 목적은 아르곤컬럼에서 메인컬럼으로 통과되는 액체를 재가압할 필요없이 아르곤컬럼을 낮은 평균압력에서 조작시키는 산소, 질소 및 아르곤으로 이루어진 공급물을 분리하기 위한 저온분리방법을 제공하는데에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 아르곤컬럼에서 메인컬럼으로 통과된 액체의 압력을 증가시킬 필요없이 낮은 평균압력에서 조작시킬 수 있는, 메인컬럼시스템 및 보조 아르곤컬럼으로 이루어진 저온분리장치를 제공하는 데에 있다.
당업자들이 본원을 읽을시에 명백해지는 상기 그외 목적들은 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 한 구현은
(A) 산소, 질소, 및 아르곤으로 이루어진 공급물을 적어도 하나의 정류 컬럼으로 이루어진 메인컬럼시스템에 공급하고 ;
(B) 공급물을 메인컬럼시스템내에서 대류 증기-액체 접촉시켜 질소강화 및 산소강화성분들로 분리하고 ;
(C) 아르곤 및 산소로 이루어진 유체를 상기 메인컬럼시스템에서 아르곤컬럼으로 통과시키고 ;
(D) 유체를 아르곤컬럼내에서 대류 증기-액체 접촉시켜 아르곤강화 및 산소강화성분들로 분리하고 ;
(E) 아르곤컬럼내의 대류 증기-액체 접촉을 아르곤컬럼의 하부내에서 단(tray)으로 이루어진 증기-액체 접촉 엘레멘트 및 아르곤컬럼의 나머지 부분에서 패킹으로 이루어진 증기-액체접촉엘레멘트상에서 수행하는 것으로 이루어진 저온정류방법이다.
본 발명의 또다른 구현은
(A) 증기-액체 접촉엘레멘트를 갖는 적어도 하나의 정류컬럼으로 이루어진 메인컬럼시스템 ;
(B) 아르곤컬럼의 하부에서 단으로 이루어진 증기-액체접촉엘레멘트 및 아르곤컬럼의 나머지부분에서 패킹으로 이루어진 증기액체접촉엘레멘트를 갖는 아르곤컬럼 ; 및
(C) 유체를 메인컬럼시스템에서 아르곤컬럼의 하부로 공급하는 장치로 이루어진 저온분리장치이다.
본원에서 사용된 용어 “컬럼”은 증기 및 액체상을 컬럼내에 세워진 일련의 직선형 단 또는 선택적으로, 컬럼이 채워진 패킹엘레멘트상에 접촉시키는 것과 같이 액체 및 증기상을 대류접촉시켜 유체혼합물을 분리하는 증류 또는 분별 컬럼 또는 존(zone), 즉 접촉 컬럼 또는 존을 의미한다. 증류컬럼에 대한 더 자세한 내용은 다음 문헌[Chemical Engineers′ Handbook, Fifth Edition, edited by R.H. Perry and C.H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Section 13, “Distillation” B.D. Smith, et, al., page 13-3 The Continuous Distillation Process]에 기재되어 있다. 본원에서 사용된 “이중컬럼”은 저압컬럼의 하단과 열교환 관계에 있는 상단을 갖는 고압 컬럼을 의미한다. 이중컬럼에 대한 더 자세한 내용은 다음 문헌[Ruheman “The Separation on Gases” Oxford University Press, 1949, Chapter VII, Commercial Air Separation]에 기재되어 있다.
본원에 사용된 용어 “아르곤컬럼”은 상류증기가 하강하는 액체에 대한 대류흐름에 의해 아르곤이 점차 강화되고 아르곤 생성물을 컬럼에서 회수하는 컬럼을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “직접 열교환”은 2개의 유체 흐름을 어떠한 물리적 접촉을 시키거나 또는 유체들을 서로 내부혼합시키지 않으면서 열교환 관계에 놓이게 하는 것을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “증기-액체접촉엘레멘트”는 2개 상들의 대류흐름동안 액체증기계면에서 물질이동 또는 성분분리를 촉진시키는 컬럼내부물로 사용된 소정의 장치를 의미한다.
본원에 사용된 용어 “단(tyay)”는 액체를 두상들간의 물질이동을 위한 통로를 통해 상승된 증기로서 플레이트를 가로질러 흐를 수 있게 하는 통로 및 액체 주입구 및 출구를 갖는 사실상 평평한 플레이트를 의미한다.
본원에 사용된 용어 “패킹”은 두상들간의 대류흐름동안 액체-증기 계면에서 물질이동을 수행하는 액체에 대한 표면적을 제공하는 컬럼 내부물로서 사용된 예비결정된 배열, 크기 및 형태의 일정한 고체 또는 공동체를 의미한다.
본원에 사용된 용어 “랜덤 패킹”은 개개의 구성체들이 서로 또는 컬럼축에 대해 일정한 특정 방향성을 갖지않는 패킹을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “조직 패킹”은 개개의 구성체들이 서로 및 컬럼축에 대해 특정방향성을 갖는 패킹을 의미한다.
본원에 사용된 용어 “이론단계”는 출구흐름이 평형이 되기 위한 상부흐름증기 및 하부흐름액체간의 이상 접촉단계를 의미한다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는 제1도를 참고로 하여 더 상세히 기재할 것이다.
도면을 참조하여, 산소, 질소 및 아르곤으로 이루어진 공기와 같은 공급물(1)을 필터(2)을 통과시켜 먼지 및 기타 입자물질을 세척시킨다. 여과된 공급공기(3)을 압력이 일반적으로 70 내지 190psi 범위내인 압축기(4)에 통과시켜 압축시킨다. 이어서 압축공급공기(5)를 정화기(6)에 통과시켜 물, 이산화탄소 및 탄화수소와 같은 비등점이 높은 불순물들을 세척시킨다. 정화된 압축공급공기(7)을 컬럼에서 나온 생성물 및 폐기물 흐름과 함께 열교환기(8)에서 직접 열교환시켜 액화온도 근처로 냉각시킨다. 이어서 정화된 압축냉각공급공기(9)를 메인컬럼시스템의 이중컬럼중 고압 컬럼인 제1컬럼(10)에 도입시킨다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 그외 메인컬럼 시스템은 단일컬럼 및 일련의 2개 이상의 컬럼을 포함한다. 일반적으로 컬럼(10)은 60 내지 180은 1b/inch2(psi)의 절대압력에서 작동한다. 공급공기의 소수분획(40)을 열교환기(8)의 중간부에서 회수하고, 터어빈(41)에 팽창시키고 질소회수점 아래이지만 아르곤컬럼 공급물 회수점 위인 지점에서 저압컬럼(13)에 도입시킨다. 이러한 회수점들은 이후에 더 완전히 기재할 것이다. 컬럼(13)은 이중컬럼 메인컬럼시스템의 저압 컬럼이다.
컬럼(10)내에서 공급공기를 정류에 의해 질소강화증기 및 산소강화액체로 분리시킨다. 질소강화증기(11)을 도관장치를 통해 컬럼(10)에서 제2컬럼(13)내부에 있는 것이 바람직한 메인응축기(12)로 통과시킨다. 메인응축기(12)는 컬럼(13)의 벽외부에 물리적으로 위치할 수도 있다. 메인응축기(12)내에서 질소 강화증기(11)을 재비등컬럼(13) 하부액체와 직접 열교환시켜 응축시킨다. 결과된 질소강화액체(14)를 도관장치를 통해 컬럼(10)에 환류로서 통과시킨다. 일반적으로 20 내지 50% 범위의 얻어진 질소강화액체의 일부(15)를 컬럼(13)의 상층부 근처에서 컬럼(13)에 통과시킨다.
산소강화액체(16)을 제1컬럼(10)에서 분리하여 아르곤컬럼 상부응축기(17)에 통과시키고, 이것은 아르곤 컬럼 상부증기와 직접 열교환시켜 부분적으로 증발된다. 얻어진 증기 및 액체를 각각 흐름(18) 및 (42)로서 질소회수점 아래이지만 아르곤컬럼 공급물 회수점 위인 지점에서 컬럼(13)에 통과시킨다.
제2컬럼(13)을 제1컬럼(10)보다 낮은 압력 및 일반적으로 12 내지 45psi의 압력에서 작동시킨다. 제2컬럼(13)내에서 컬럼으로 도입된 유체들을 각각 질소 및 산소생성물로서 회수될 수 있는 질소강화 및 산소강화성분으로 정류에 의해 분리시킨다. 산소생성물을 약 99% 이하의 순도를 갖는 기체 및/또는 액체로서 회수할 수 있다. 기체상 산소생성물을 메인응축기(12)의 윗부분에서 제2컬럼(13)으로부터 분리하여 흐름(19)로서 열교환기(8)에 통과시키고, 흐름(20)으로서 회수한다. 액체산소생성물을 메인응축기(12)의 아래부분에서 제2컬럼(13)으로부터 분리하여 흐름(21)로서 회수한다. 순도가 약 99.9% 이상인 질소생성물은 제2컬럼(13)의 상층부에서 흐름(22)로서 회수하고, 열교환기(8)에 통과시켜 흐름(24)로서 회수한다. 분리시스템의 작동을 촉진시키는 폐기물 질소흐름(25)를 제2컬럼(13)에서 회수하고, 열교환기(8)에 통과시켜 흐름(23)으로서 회수한다. 흐름(25)를 질소강화흐름(15)가 컬럼에 도입되는 지점의 하부지점에서 제2컬럼(13)에서 취한다.
제1도에서 컬럼(10)내의 증기-액체 접촉엘레멘트가 모두 단(44)이고 컬럼(13)내의 증기-액체접촉엘레멘트가 모두 패킹(43)인 하나의 바람직한 배열을 설명하였다. 또한 컬럼(10)내의 증기-액체접촉엘레멘트가 모두 패킹일 수 있거나, 또는, 단과 패킹의 조합으로 이루어질 수 있다. 컬럼(13)내의 증기-액체접촉엘레멘트는 모두 단으로 이루어지거나 또는 단과 패킹의 조합으로 이루어질 수도 있다. 컬럼(13)의 상기 조합된 하나의 배열은 흐름(40) 도입점과 흐름(25) 회수점 사이의 컬럼부분이 단으로 이루어지고 증기-액체접촉엘레멘트의 나머지부분은 패킹으로 이루어져 있다. 패킹은 랜덤 또는 조직 패킹일 수 있다. 그러나 조직패킹은 랜덤패킹보다 바람직하다. 조직패킹의 예들은 Stedman 패킹(미국특허 2,047,444호), Goodloe 패킹(Ellis 외, Trans. Instn. Chem. Engrs. 41, 1963) 및 더 최근에 개발된 경제적이고 효과적인 조직패킹(미국특허 4,186,159호-Huber ; 미국특허 4,296,050-Meier호)을 포함한다.
본 발명의 분리시스템은 아르곤 조생성물을 더 포함한다. 제1도를 참조로, 흐름(26)을 아르곤 농도가 컬럼(13)내에서 최대, 일반적으로 약 10 내지 20%인 컬럼(13)의 중간지점에서 회수한다. 일반적 및 바람직하게 흐름(26)은 제1도에 설명한 바와 같은 증기흐름이다. 흐름(26)의 나머지 부분은 대부분 산소로 이루어진 반면 질소는 1% 미만의 함량으로 흐름(26)에 존재할 수 있다.
흐름(26)을 도관장치를 통해 메인컬럼시스템으로부터 일반적으로 12 내지 45psi의 압력에서 작동되는 아르곤컬럼(27)의 하부에 통과시킨다. 증기는 컬럼(27)에서 상부로 흐르고 방출액체에 대한 대류 흐름에 의해 점차 아르곤이 강화된다.
아르곤강화증기(28)을 아르곤컬럼(27)에서부터 상부 응축기(17)에 통과시켜, 부분적으로 증발된 산소강화액체(16)과의 직접 열교환에 의해 부분적으로 응축시킨다. 얻어진 부분적으로 응축된 아르곤강화유체(29)를 분리기(30)에 통과시킨다. 아르곤강화증기(31)을 분리기(30)에서 일반적으로 아르곤농도가 96% 이상인 아르곤 조생성물로서 회수하는 반면 액체(32)를 방출액체로서 분리기(30)에서 아르곤컬럼(27)에 통과시킨다. 산소함량이 흐름(26)의 함량을 초과하는 아르곤컬럼(27) 바닥에서 축적된 액체를 흐름(33)으로서 제2컬럼(13)에 통과시킨다. 아르곤컬럼(27)을 통한 증기의 흐름은 흐름(26)의 압력과 흐름(28)의 압력간의 압력차에 의해 수행된다.
아르곤컬럼(27)내 증기-액체접촉엘레멘트는 아르곤컬럼의 하부내에 하나 이상의 단으로 이루어진다. 본 발명의 가장 광범위한 구현예에서, 아르곤컬럼의 하부는 아르곤컬럼 높이의 50% 미만으로 이루어지고, 조작동안 증기와 액체접촉시 아르곤농도는 일반적으로 약 75% 이하이다. 본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 아르곤컬럼의 하부는 아르곤컬럼 높이의 25% 미만으로 이루어지고, 조작동안 증기와 액체접촉시 아르곤의 농도는 일반적으로 약 50% 이하이다. 본 발명의 좀더 바람직한 구현예에 있어서 아르곤컬럼의 하부는 아르곤컬럼 높이의 10% 미만으로 이루어지고, 조작동안 증기와 액체접촉시 아르곤의 농도는 일반적으로 약 25% 이하이다. 제1도에 설명한 바와같이, 증기-액체접촉엘레멘트는 모두 아르곤컬럼 하부내에서 단이다. 아르곤농도가 상기 농도 이상인 아르곤컬럼의 나머지 부분내 증기-액체접촉엘레멘트는 패킹(46)으로 이루어진다. 바람직한 패킹은 조직패킹이다.
아르곤컬럼 하부내 단들의 수는 최소 약 1 내지 5개에서 최대 20 내지 30개의 범위일 수 있다. 단들의 수는 이론적 단계당 단압력강하, 이론단계당 패킹압력강하, 상부 컬럼의 상층과 증기를 취해 아르곤컬럼에 공급하는 지점사이에 특정화된 이론단계의 수 및 아르곤컬럼내에 특정화된 이론단계의 수에 의존한다. 누출로 인해 아르곤생성물이 오염될 위험이 있기 때문에 사용된 단들의 수는 아르곤컬럼 상부의 압력이 대기압 이하로 떨어질만큼 많아서는 안된다. 단들의 수는 아르곤컬럼 상부에서 응축된 아르곤증기의 온도 및 압력이 아르곤응축기의 열전이 수행에 효과적인 정도로 매우 낮을만큼 많아서는 안된다. 상기 문제들이 발생되기전에 대표적으로 아르곤컬럼내의 약 1/2 이하의 이론단계들은 단들로 이루어질 수 있다. 단들의 충분한 수는 아르곤컬럼의 하부에서 사용되어 패킹으로서의 컬럼조작의 압력보다 낮은 평균압력에서 아르곤컬럼을 조작할 수 있는 반면, 유체를 아르곤컬럼에 통과시키기 위해, 메인컬럼으로부터 취하는 지점에서의 메인컬럼과 대략 같은 압력에서 아르곤컬럼 바닥내의 압력을 유지한다.
메인컬럼시스템에서 아르곤컬럼으로 통과된 유체를 증기-액체접촉엘레멘트가 단으로 이루어진 아르곤컬럼의 하부에 통과시키고, 바람직하게는 제1도에 설명된 바와같이 아르곤컬럼 공급물 흐름을 컬럼의 하부에서 아르곤컬럼에 도입한다. 이러한 방법에서 아르곤컬럼내 상부 흐름증기는 단부를 통과시켜 컬럼의 하부에서 큰 압력편차가 일어나는 동안 압력강하를 수행한다.
아르곤컬럼의 상부내에서 패킹의 사용은 컬럼의 나머지 부분에서 압력편차를 감소시킨다. 아르곤컬럼 하부에서 단을 사용하여, 아르곤컬럼 하부의 압력이 도관내 소수압력강하에 대한 것과는 달리 메인컬럼시스템으로부터의 도입흐름의 압력과 차이가 없고, 따라서 제1도에 설명된 흐름(33)과 같은 아르곤컬럼으로부터의 액체는 펌핑 또는 액체헤드와 같은 가압공정이 필요없이 메인컬럼시스템으로 회송될 수 있다.
아르곤컬럼내에서 단과 패킹을 조합하여 사용하는 것은 아르곤컬럼내에서 모두 패킹을 사용하여 수행되는 압력과 비교하여 더 낮은 평균압력에서 아르곤컬럼을 조작시킨다. 낮은 압력에서 산소에 대한 아르곤의 상대 휘발성을 개선시키는 장점을 아르곤컬럼의 상부 또는 하부에서 일정한 방향성 문제를 도입하지 않으면서 아르곤분리 및 회수를 개선시킬 수 있다.
소정의 적당한 형태의 단이 본 발명에 사용될 수 있다. 상기 형태들중 하나는 체단, 버븝캡단 및 밸브단으로 불리울 수 있다. 단 당 더 높은 압력강하를 결과하는 단들은 이러한 방법에 바람직하고 본 발명의 장점은 아르곤컬럼내에서 매우 적은 단들로 수행된다. 예로서, 적합한 단들은 낮은 구멍면적을 갖는 체단을 포함한다.
제2도는 통상적 아르곤컬럼, 밸브와 같은 공급압력이 감소된 아르곤컬럼 및 본 발명의 혼성 아르곤컬럼의 압력 프로필을 설명하였다. 제2도를 참조로 하여, 선 A-B는 아르곤컬럼의 높이에 대한 통상적인 패킹 아르곤컬럼의 압력프로필을 설명한다. 선 C-D-E는 공급물이 컬럼에 도입되기전에 압력이 감소된 통상적인 패킹아르곤컬럼의 압력프로필을 설명한다. 선 A-D-E는 아르곤컬럼의 높이에 대한 본 발명의 혼성 아르곤컬럼의 압력프로필을 설명한다. 보여지는 바와같이, 혼성 아르곤컬럼의 상부 압력은 공급압력이 감소된 컬럼의 압력과 같다. 그러나, 혼성 아르곤컬럼의 하부 압력은 공급압력이 감소된 컬럼의 압력보다 높다. 따라서 낮은 압력의 장점의 대부분은 혼성 아르곤컬럼을 가지고 달성되는 반면, 유체는 회송흐름을 가압시킬 필요없이 아르곤컬럼에서 메인컬럼시스템으로 회송시킬 수 있다.
이제는 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 개선된 아르곤 회수율을 갖는 저온공기분리를 수행할 수 있다. 이중 컬럼시스템에서, 저압컬럼의 증기-액션접촉엘레멘트는 패킹으로 이루어져서 상기 컬럼상의 압력강하를 감소시키고 공급물 압축 필요성들을 감소시킬 수 있다. 이외에도 패킹은 아르곤컬럼에 사용되어 아르곤회수율을 증강시킨다. 그러나, 단으로 이루어진 증기-액체접촉엘레멘트를 갖는 아르곤컬럼의 하부에서는, 필요한 압력편차가 아르곤컬럼내에 제공되어 아르곤컬럼 상부에 저대기압 조건을 유발시키지 않으면서 증기를 적당히 상류시키는 반면, 액체를 더 가압시킬 필요없이 아르곤컬럼에서 메인컬럼시스템으로 회송시키기 위해 아르곤컬럼의 하부에 충분한 압력을 유지시킨다.
본 발명의 방법 및 장치에서, 아르곤컬럼 하부내 단들은 동시에 2가지 기능을 수행한다. 이들은 아르곤컬럼 주입구에 압력감소를 일으키는 수단으로 제공되어 아르곤컬럼을 낮은 평균압력레벨에서 조작시킬 수 있다. 동시에 이들은 상류 증기와 아르곤컬럼내 방출액체간의 물질이동을 수행하기 위한 증기-액체접촉엘레멘트로서 제공된다.
본 발명을 특정 구현예를 참고로 하여 상세히 기재하였지만, 청구범위의 영역내에 본 발명의 또다른 구현예가 있음은 당업자들에 의해 인지될 것이다.

Claims (27)

  1. (A) 산소, 질소 및 아르곤으로 이루어진 공급물을 하나 이상의 정류컬럼으로 이루어진 메인컬럼시스템에 공급하고 ; (B) 공급물을 메인컬럼시스템내에서 대류 증기-액체접촉시켜 질소강화 및 산소강화 성분들로 분리하고 ; (C) 아르곤 및 산소로 이루어진 유체를 상기 메인컬럼시스템에서 아르곤컬럼으로 통과시키고 ; (D) 유체를 아르곤컬럼내에서 대류 증기-액체접촉시켜 아르곤강화 및 산소강화 성분들로 분리하고 ; (E) 대류 증기-액체접촉을 아르곤컬럼 하부내에서 단들로 이루어진 증기-액체접촉엘레멘트 및 아르곤컬럼의 나머지 부분내에서 패킹으로 이루어진 증기-액체접촉엘레멘트상에서 수행하는 것으로 이루어진 저온정류방법.
  2. 제1항에 있어서, 아르곤컬럼의 하부가 접촉증기 및 액체의 아르곤함량이 75% 이하인 부분으로 이루어진 방법.
  3. 제1항에 있어서, 아르곤컬럼의 하부가 접촉증기 및 액체의 아르곤함량이 50% 이하인 부분으로 이루어진 방법.
  4. 제1항에 있어서, 아르곤컬럼의 하부가 접촉증기 및 액체의 아르곤함량이 25% 이하인 부분으로 이루어진 방법.
  5. 제1항에 있어서, 아르곤컬럼 하부내의 증기-액체접촉엘레멘트가 모두 단(tray)으로 이루어진 방법.
  6. 제1항에 있어서, 아르곤컬럼의 나머지 부분내의 증기-액체접촉엘레멘트가 모두 패킹으로 이루어진 방법.
  7. 제1항에 있어서, 패킹은 조직패킹으로 이루어진 방법.
  8. 제1항에 있어서, 산소강화 성분을 아르곤컬럼에서 메인컬러시스템으로 통과시키는 것으로 이루어진 방법.
  9. 제1항에 있어서, 96% 이상의 아르곤함량을 갖는 아르곤 강화성분을 회수하는 것으로 이루어진 방법.
  10. 제1항에 있어서, 메인컬러시스템이 고압컬럼과 열교환 관계에 있는 저압컬럼을 갖는 이중컬럼으로 이루어진 방법.
  11. 제10항에 있어서, 저압컬럼이 모두 패킹인 증기-액체접촉엘레멘트를 갖는 것으로 이루어진 방법.
  12. 제11항에 있어서, 저압컬럼내의 패킹이 조직패킹으로 이루어진 방법.
  13. 제10항에 있어서, 고압컬럼이 모두 단인 증기-액체접촉엘레멘트를 갖는 것으로 이루어진 방법.
  14. 제1항에 있어서, 질소생성물로서 질소강화성분을 회수하는 것을 더 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 산소생성물로서 산소강화성분을 회수하는 것을 더 포함하는 방법.
  16. (A) 증기-액체접촉엘레멘트를 갖는 하나 이상의 정류컬럼으로 이루어진 메인컬럼시스템 ; (B) 아르곤컬럼의 하부내에서 단으로 이루어진 증기-액체접촉엘레멘트 및 아르곤컬럼의 나머지 부분에서 패킹으로 이루어진 증기-액체접촉엘레멘트를 갖는 아르곤컬럼 ; 및 (C) 유체를 컬럼시스템에서 아르곤컬럼의 하부로 공급하는 장치들로 이루어진 저온정류장치.
  17. 제16항에 있어서, 아르곤컬럼의 하부가 아르곤컬럼 전체 높이의 50% 미만으로 이루어진 장치.
  18. 제16항에 있어서, 아르곤컬럼의 하부가 아르곤컬럼 전체 높이의 25% 미만으로 이루어진 장치.
  19. 제16항에 있어서, 아르곤컬럼의 하부가 아르곤컬럼 전체 높이의 10% 미만으로 이루어진 장치.
  20. 제16항에 있어서, 아르곤컬럼 하부내의 증기-액체접촉엘레멘트가 모든 단으로 이루어진 장치.
  21. 제16항에 있어서, 나머지 아르곤컬럼 부분내의 증기-액체접촉엘레멘트가 모두 패킹으로 이루어진 장치.
  22. 제16항에 있어서, 패킹은 조직패킹으로 이루어진 장치.
  23. 제16항에 있어서, 유체를 아르곤컬럼에서 메인컬럼시스템으로 제공하는 장치를 더 포함하는 장치.
  24. 제16항에 있어서, 메인컬럼시스템이 고압컬럼과 열교환 관계에 있는 저압컬럼을 갖는 이중컬럼인 장치.
  25. 제24항에 있어서, 저압컬럼이 모두 패킹인 증기-액체접촉엘레멘트를 갖는 것으로 이루어진 장치.
  26. 제25항에 있어서, 저압컬럼내 패킹이 조직패킹으로 이루어진 장치.
  27. 제24항에 있어서, 고압컬럼이 모두 단인 증기-액체접촉엘레멘트를 갖는 것으로 이루어진 장치.
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