KR960010521A - 고순도의 질소 제조방법 및 장치 - Google Patents

고순도의 질소 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통합된 다수 컬럼 내에서 공기 분리 단계를 포함하는 극히 순수한 질소를 제조하는 방법에 관한 것이다. 질소-풍부한 스트림은 승압된 후, 오염물질 및 불순물은 주 컬럼을 질소 제조에 필요한 압력 이하의 압력에서 효과적으로 운용되도록 하며, 필요에 따라 정상적인 순도의 질소 및 액체 질소 생성물을 수득할 수 있는 보조 컬럼내에서 제거된다. 본 발명의 방법 및 장치는 극히 순수한 질소 생성물을 제조 하기 위한 소규모 장치에 비해 효율적이며, 경제적이다.

Description

고순도의 질소 제조방법 및 장치
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 무거운 요염물질 및 가벼운 불순물을 거의 함유하지 않는 고순도의 질소 생성물을 제조하기 위한 장치를 도식적으로 표현한 도면이다.

Claims (20)

  1. 원료 공기 스트림을 압축하고, 간접 열교환으로 냉각하고, 팽창하여 이슬점 근처에서 질소-풍부한 상부증기 및 산소-풍부한 하부 액체로 분리되는 원료 스트림을 제조하고, 이때 질소-풍부한 증기 스트림은 상기 컬럼의 상부로 부터 추출, 재가열 및 승압하에 압축되는 증류 컬럼내에서 공기의 냉동 분리로 부터 질소 생성물을 제조하는 방법에 있어서; 압축 및 추출된 질소-풍부한 스트림의 적도 일부분을 제2컬럼으로 재순환하여 무거운 오염물질이 거의 없는 상부 스트림을 제조하고, 산소-풍부한 하부 액체의 적어도 일부분에 대한 간접 열교환에 의해 응축시키는 단계; 무거운 오염물질이 거의 없는 상부 스트림의 일부분을 제2컬럼으로 부터 추출하는 단계; 무거운 오염물질의 거의 없는 제2컬럼으로 부터 추출한 상부 스트림의 적어도 일부분을 제3컬럼내의 제거구역 하단에 위치한 재끊임장치에 유동시켜 부분적인 응축을 통해 무거운 오염물질이 거의 없는 응축된 스트림을 형성하고, 무거운 오염물질이 거의 없는 응축된 스트림의 적어도 일부분을 제거 구역의 하단에서 제3컬럼으로 유동시키는 단계; 및 제3컬럼으로 부터 가벼운 불순물 및 무거운 오염물질이 거의 없는 극히 고순도의 질소 생성물을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고순도의 질소 생성물을 제조하는 개선된 방법.
  2. (a)압축 및 건조된 원료 공기를 공기 분리 컬럼내로 팽창시켜 상기 컬럼의 상부에서 질소-풍부한 증기를 형성하고, 상기 컬럼의 하부에서는 가벼운 불순물 및 무거운 오염물질을 함유하는 산소-풍부한 액체를 형성하는 단계;(b)상기 공기 분리 컬럼으로 부터 질소-풍부한 증기의 일부를 추츨하고, 추출된 부분의 적어도 일부분을 승압으로 압축하여 승압의 질소-풍부한 스트림을 형성하는 단계; (c)승압의 질소-풍부한 스트림의 적어도 일부분을 제2컬럼으로 유동시켜 무거운 오염물질을 하부 액체내에 농축시키고, 무거운 오염물질이 거의 없는 질소 증기를 제2컬럼의 상부에서 형성시키는 단계; (d)산소-풍부한 액체에 대해 무거운 오염물질이 거의 없는 질소 증기의 적어도 일부분을 간접 열교환에 의해 응축시키는 단계;(e)질소 증기의 일부분을 추출하여 무거운 오염물질이 거의 없는 중간 스트림을 형성하고, 중간 스트림의 적어도 일부분을 제3컬럼내의 제거구역 하단에 위치한 재끊임장치에 유동시켜 제3컬럼을 위해 가열한 후, 중간 스트림의 적어도 일부분을 제거구역의 상단으로 제3컬럼내로 유동시키는 단계; 및 (f)가벼운 불순물 및 무거운 오염물질이 거의 없는 극히 고순도의 질소 생성물을 제거 구역의 하단에서 제3컬럼으로 부터 추출하는 단계를 포함하는 초고순도의 질소 생성물을 제조하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 정상적인 순도의 질소 생성물로서 승압의 질소-풍부한 스트림중 일부분을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 공기 분리 컬럼이 질소-풍부한 증기의 추출점 상단에 위치한 증기-액체 접촉 구역을 추가로 포함하며, 공기 분리 컬럼용 환류로서 제3구역내 제거 구역 상부로 부터 추출한 가벼운 불순물을 포함하는 질소 스트림을 공기 건조 컬럼에 유동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 산소-풍부한 액체를 공기 분리 컬럼으로 부터 제거한 후, 추출된 질소-풍부한 스트림의 적어도 일부분에 대해 간접 열교환으로 냉각하고, 이를 응축기내 공기 분리 컬럼의 상부에서 질소-풍부한 스트림의 적어도 일부분을 응축시키는데 사용하여 공기 분리 컬럼용 환류를 제공하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 공기 분리 컬럼의 상부에서 응축기로 부터의 비응축성 물질을 함유하는 증기를 정화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 제3컬럼의 하부에 축적된 액체로 부터 극히 순수한 액체 질소 생성물을 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 공기 분리 컬럼으로 부터 추출된 질소-풍부한 스트림의 적어도 일부분에 대해 무거운 오염물질이 거의 없는 중간 스트림의 적어도 일부분을 냉각하고, 중간 스트림의 일부분을 제3컬럼의 상단으로 유동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제2항에 있어서, 압축 및 냉각된 원료 공기의 팽창이 팽창 터빈내에서 일어나며, 그 터빈으로 부터 팽창된 원료 공기 스트림의 적어도 일부분이 공기 분리 컬럼으로 직접 유동시키는 방법.
  10. 제2항에 있어서, 산소-풍부한 액체에 대한 간접 열교환에 의해 응축된 무거운 오염물질이 거의 없는 적어도 일부분 거의 모두가 환류로서 제 2컬럼으로 복귀하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 공기 분리 컬럼으로 부터 산소-풍부한 하부 스트림의 일부분을 추출하고, 간접 열교환에 의해 질소-풍부한 상부 증기의 적어도 일부분을 응축시키기 위해 사용되는 추출된 산소-풍부한 하부 스트림의 일부분을 응축기로 유동시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 공기 분리 컬럼의 운용 압력이 제2컬럼의 압력보다 20psi 이상 낮은 방법.
  13. 제2항에 있어서, 상기 공기 분리 컬럼의 운용 압력이 약3 bar내지 약 4.5bar이고 제2컬럴의 운용 압력이 약 4bar내지 약 10bar인 방법.
  14. 제2항에 있어서, 압축 및 건조된 원료 공기 스트림이 투임 열교환기 내에서 냉각된 원료 공기를 함유하며, 팽창이 터빈 내에서 일어나는 방법.
  15. 제2항에 있어서, 원료 공기의 일부분을 압축 및 건조된 원료 공기 일부분의 온도보다 낮은 온도로 터빈의 투입구에서 추가로 냉각하고, 추가로 냉각된 부분을 공기 분리 컬럼으로 유동시켜 상기 컬럼내로 팽창시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. (a)압축 및 건조된 원료 공기를 공기 분리 컬럼내로 팽창시켜 상기 컬럼의 상부에서는 질소-풍부한 증기를 형성하고, 상기 컬럼의 하부에서 산소-풍부한 액체를 형성하는 단계; (b)상기 공기 분리 컬럼으로 부터 질소-풍부한 증기의 일부를 추출하고, 추출된 부분의 적어도 일부분을 승압으로 압축하여 무거운 오염물질을 함유하는 승압의 질소-풍부한 스트림을 형성하는 단계;(c)승압의 질소-풍부한 스트림의 적어도 일부분을 제2컬럼으로 유동시켜 무거운 오염물질을 하부 액체내에 농축시키고, 무거운 오염물질이 거의 없는 질소 증기를 제2컬럼의 상부에서 형성시키는 단계; (d)산소-풍부한 액체에 대해 무거운 오염물질이 거의 없는 질소 증기의 적어도 일부분을 간접 열교환에 의해 응축시키는 단계; 및(e)무거운 오염물질이 거의 없는 질소증기의 적어도 일부분을 생성물로서 회수하는 단계를 포함하는 하나 이상의 초고순도의 질소 생성물을 제조하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 산소-풍부한 액체를 공기 분리 컬럼으로 부터 제거한 후, 추출된 질소-풍부한 스트림의 적어도 일부분에 대해 간접 열교환으로 냉각하고, 이를 응축기내 공기 분리 컬럼의 상부에서 질소-풍부한 스트림의 적어도 일부분을 응축시키는 데 사용하여 공기 분리 컬럼용 환류를 제공하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 압축 및 냉각된 원료 공기의 팽창이 팽창 터빈내에서 일어나며, 그 터빈으로 부터 팽창된 원료 공기 스트림의 적어도 일부분이 공기 분리 컬럼으로 직접 유동되는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 공기 분리 컬럼의 운용 압력이 제2컬럼의 압력보다 20psi 이상 낮은 방법.
  20. 제16항에 있어서, 원료 공기의 일부분을 압축 및 건조된 원료 공기 일부분의 온도보다 낮은 온도로 터빈의 투입구에서 추가로 냉각하고, 추가로 냉각된 부분을 공기 분리 컬럼으로 유동시켜 상기 컬럼내로 팽창시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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