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KR19980086672A - 저순도 산소를 사용하여 암모니아를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법 - Google Patents

저순도 산소를 사용하여 암모니아를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법 Download PDF

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KR19980086672A
KR19980086672A KR1019980015447A KR19980015447A KR19980086672A KR 19980086672 A KR19980086672 A KR 19980086672A KR 1019980015447 A KR1019980015447 A KR 1019980015447A KR 19980015447 A KR19980015447 A KR 19980015447A KR 19980086672 A KR19980086672 A KR 19980086672A
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레이몬드 프랜시스 드르네비치
데오도레 프링겔린 피셔
Original Assignee
조안 엠. 젤사
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 저순도 산소 분리 장치를 사용하여 암모니아 합성 가스를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법에 관한 것이다.

Description

저순도 산소를 사용하여 암모니아를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법
본 발명은 암모니아를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법, 더욱 상세하게는 저순도 산소를 이용하는 부분 산화로부터 생성되는 가스를 사용하여 암모니아를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법에 관한 것이다.
과거에는, 암모니아 합성 가스를 생성하기 위해 부분 산화 반응에 사용하기 위해 공급되는 산소는 고순도 산소 설비로부터 나온다. 당해 분야에서 많은 부분 산화 시스템에서 사용되는 생성된 산소의 순도는 산소 함량이 99%인 것보다 더 높은 범위일 수 있다. 산소 함유 가스를 매우 순수한 산소로 정제시키는 비용은 암모니아의 생성 및 아르곤의 회수를 포함하는 많은 적용에서 중요하기 때문에, 매우 순수한 산소의 부분 산화를 사용하는 상업적인 적용은 부득이하게 높은 비용을 초래한다.
수소 및 더 높은 비점의 화합물은 유용한 화학 화합물의 형성을 위해 합성 가스 성분으로서 종종 사용된다. 예를 들어, 3:1의 몰비로 수소 및 질소 성분을 갖는 합성 가스는 암모니아를 형성하는데 사용된다.
암모니아 합성 가스의 생성은 일반적으로 2가지 루트, 즉 스팀 개질 또는 부분 산화에 의해 이루어진다. 제 1 루트는 천연 가스 또는 또 다른 저탄소수 탄화수소의 일차 스팀 개질, 이어서 원하는 양의 질소 뿐만 아니라, 원하지 않은 양의 아르곤을 생성하는 단계, 산소 함유 가스, 일반적으로 공기를 사용하는 이차 개질을 이용한다. 이러한 가스는 암모니아 생산 설비에서 합성 가스로서 사용되는 경우, 아르곤 및 반응하지 않은 천연 가스(즉, 메탄)는 재순환 합성 가스 루프에서 축적되고, 일반적으로 퍼지(purge) 스트림을 사용하여 제거해야 된다. 퍼지 스트림은 종종 아르곤 및 메탄을 거부하고, 다른 방법으로는 퍼지 스트림중에서 손실될 수소 및 질소를 암모니아 설비에 많이 귀환시키도록 처리된다. 일부 경우에, 거부된 아르곤은 생성물 스트림으로서 회수된다.
암모니아 합성 가스를 생성하기 위한 제 2 루트는 (공기 보다는 오히려) 산소를 사용한 부분 산화, 그리고 나서 질소를 사용하는, 오염물의 제거를 이용한다. 질소 세척 장치는 종종 사용되고, 여기에서 원하는 질소가 또한 제공된다. 과거에는 고순도 산소가 부분 산화 단계에 사용되었기 때문에, 단지 소량의 아르곤 및 천연 질소가 합성 가스 루프로부터 거부되는 것이 필요하다. 이는 추가로 처리될 수 없는, 단지 소량의 퍼지 스트림을 필요로 한다.
극저온 공정은 합성 가스 스트림으로부터 성분들의 회수를 위해 사용되는 한가지 방법이다. 극저온 공정은 스트림의 잔여물로부터 수소 풍부 증기 분획을 분리하는 제 1 부분 응축 단계를 사용한다. 이 단계에 의해 생성될 수 있는 수소의 순도는 제한되는데, 그 이유는 비점이 더 높은 합성 가스 성분의 완전한 응축을 위해 요구되는 저온은 응축된 분획을 얼리기 때문이다. 수소 풍부 증기는 합성 가스 공정으로 재순환을 위해 직접 이용될 수 있다. 그러나, 고순도 수소가 요구되는 경우, 추가 공정 방법이 사용되어야 한다. 압력 스윙 흡착은 상기 방법의 예이다.
암모니아 설비 퍼지 가스의 다양한 처리, 즉 암모니아, 합성 반응기로부터 배기 가스의 처리는 당해 분야에 기술되어 있다. 미국 특허 제 4,687,489호, 제 4,689,062호, 제 4,752,311호, 제 4,750,925호, 제 4,805,414호 및 제 5,100,447호를 참조한다. 또한, 하기 문헌을 참조한다[참조 문헌: Cryogenic Processes and Machinery, volume edited by L.A. Wenzel, in AICHE Symposium Series, Vol. 89, No.294, 1993, Hwang et al., Cryogenic Argon Recovery from Ammonia Plant Gas, p.8-13, 및 Cryogenic Processes and Machinery, volume edited by L.A. Wenzel, in AICHE Symposium Series, Vol. 89, No.294, Krishnamurthy, Evaluation of Competing Technologies for hydrogen and Argon Recovery from Ammonia Plant Purge Gas, p.109-114]. 이들 문헌 중 어느 것도 합성 가스, 유기 연료 및 아르곤 생성물의 생성과 관련하여, 합성 반응기의 상류인 아르곤 및 연료를 갖는 원(raw) 합성 가스, 즉 수소와 질소 혼합물에 관련된 것으로 여겨지지 않는다.
본 발명의 목적은 저순도 산소를 사용하여 암모니아 합성 가스를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 추가 목적은 합성 가스를 생성하고 아르곤을 회수하기 위해 특이한 관 배열을 사용하는 극저온 분리 방법을 사용하는 것이다.
도 1은 산소 함유 가스가 분리 장치에 공급되고, 분리 장치로부터의 저순도 산소 생성물이 탄소 함유 공급원을 부분적으로 산화시켜서 수소 풍부, 아르곤 함유 가스를 생성시키고, 이를 질소 세척 장치를 통과시켜 아르곤을 통합 회수하는 본 발명의 구체예의 개략적인 흐름도이다.
도 2는 질소의 2가지 공급원이 저순도 산소 설비로부터 질소 세척 장치로 통과하여 최소한 암모니아를 생성하고 아르곤 가스를 분리시키는 본 발명의 바람직한 구체예의 개략적인 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102 : 저순도 산소 설비 105 : 세척 장치
107 : 암모니아 설비 108 : 연료 가스
109 : 전력 설비 114 : 석탄 가스화 장치
115 : 원 합성 가스 116 : 시프트 전환기
202,203,204 : 열 교환기 207 : 세척관
215 : 밸브 217 : 상 분리기
220 : 고압관 221 : 뒤끊임기-응축기 열 교환기
229 : 차냉각기 교환기 231 : 저압관
239 : 뒤끊임기 241 : 응축기
본 발명은 저순도 산소 분리 장치를 사용하여 암모니아 합성 가스를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법을 포함한다. 여러 가지 단계가 사용된다. 최소한 산소, 질소 및 아르곤을 포함하는 공급 가스가 분리 장치에 공급되어 공급 가스를 최소한 저순도 산소 가스 및 질소로 분리시킨다. 낮은 % 농도 수준의 아르곤을 함유하고, 또한 일산화탄소 및 메탄과 같은 다른 불순물을 함유할 수 있는 저순도 산소 가스는 탄소 함유 공급원을 부분적으로 산화시켜서, 수소 풍부, 아르곤 함유 가스를 발생시키는데 이용된다. 질소는 세척 관 및 하나 이상의 극저온 분별 증류관을 포함하는 세척 장치를 통과한다. 수소 풍부, 아르곤 함유 가스는 세척 관중에서 최소한 질소의 일부분으로 세척되어 본질적으로 다른 불순물이 유리되고, 잔여 액체에 아르곤을 함유하는, 수소 풍부-질소 혼합물을 생성한다. 수소 풍부-질소 혼합물은 질소 가스의 또 다른 부분과 합쳐져 암모니아 합성 가스를 생성한다. 잔여 액체는 하나 이상의 증류관을 통과한다. 그 후 아르곤은 증류관으로부터 회수된다.
바람직한 구체예에서 저순도 산소는 약 50 내지 99% 산소, 바람직하게는 90 내지 99% 산소를 함유한다. 더 높은 산소 순도는 일반적으로 전체 시스템에 대해서 더 높은 비용 및 전력 소모를 필요로 한다. 저순도 산소는 추가로 천연 가스, 탄화수소 오일, 또는 석탄의 부분 산화에 사용되어 약 80 내지 98% 수소를 함유하는 수소 풍부, 아르곤 함유 가스를 생성한다. 세척 장치는 하나 이상의 상 분리기 및 하나 이상의 분별 증류관을 포함한다.
본원에 사용된 용어 분별 증류관은 증류의 분리 칼럼 또는 영역, 즉 예를 들어, 관 내부에 탑재된, 일렬의 수직 배열 접시 또는 판에, 또는 대안적으로, 관을 채우는 충전 요소에 증기 및 액체 상을 접촉시킴으로써, 액체 및 증기가 역류로 접촉되어 유체 혼합물의 분리에 영향을 주는 접촉 관 또는 영역을 의미한다. 증류관의 추가 설명을 위해서, 하기 문헌을 참조 한다[참조 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 13-30, The Continuous Distillation Process].
본원에 사용된 간접 열 교환은 2가지 유체 스트림 상호간의 어떠한 물리적 접촉 또는 유체간 혼합 없이 이루어지는 2가지 유체 스트림의 열 교환을 의미한다.
본원에 사용된 용어 상 분리기는 재료의 조성물을 변화시키지 않으면서, 재료의 혼합된 상을 2개 이상의 상으로 분리시키는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 사용된 세척관은 일부 가스종에 대해 친화성을 갖는 흡수 재료를 사용하는 관에 관한 것으로서, 세척관을 통과하는 가스, 즉 수소 풍부 가스는 가스종에 비해 더 순수한 수소로서 나올 것이다. 흡수 칼럼을 사용하여, 하향 액체에 비해 상향으로 흐르는 증기는 수소와 같은 휘발성 성분의 분리를 달성하는 반면, 일부 불순물은 상향으로 흐름에 따라 증기로부터 점차적으로 제거된다.
다른 목적, 특징 및 장점은 하기의 바람직한 구체예 및 첨부된 도면의 설명으로부터 당업자들에게 인지될 것이다.
본 발명의 공정은 최소한 저순도 산소 설비를 사용하여 암모니아 합성 가스를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법에 관한 것이다. 제 1 단계는 천연 가스, 탄화수소 오일, 또는 석탄의 다양한 부분 산화를 위해 저순도 산소를 제공하여 수소 풍부, 아르곤 함유 가스를 생성하기 위해, 저순도 산소 설비에서 산소 함유 가스, 즉 공기를 분리하는 단계이다. 또한 산소 설비로부터 분리된 것은 질소 세척 장치에서 처리를 위한, 2개 이상의 상이 존재할 수 있는 질소이다. 수소 풍부, 아르곤 함유 가스는 최소한 암모니아 합성 가스가 생성되고 아르곤이 회수되도록 질소 세척 장치를 통과한다.
도 1은 분리 장치로부터의 저순도 산소가 탄소 함유 공급원을 부분적으로 산화시키는데 이용되어, 질소 세척 장치에서 이후 처리를 거치는 수소 풍부, 아르곤 함유 가스를 생성하고, 이로부터 암모니아 합성 가스가 생성되고 아르곤은 회수되는 방법을 예시한다.
도 1에 있어서, 산소 함유 가스(101), 일반적으로 공기는 저순도 산소 설비(102)에 공급되어 산소 스트림(112)를 통해 석탄 가스화 장치(114)에 산소(110)를 제공한다. 산소 스트림(111)로 세분되는, 산소 스트림(110)의 또 다른 일부분은 다른 산소 필요물로 보내질 수 있다. 대안적으로, 천연 가스, 액화 탄화수소, 석유 코우크스 등은 장치(114)에서 부분적으로 산화되는 공급원으로서 석탄을 대신할 수 있다. 석탄(113)은 석탄 가스화 장치(114)에 공급된다. 가스화 시스템(114)를 이탈하는 원 합성 가스(115)는 물, 일산화탄소, 수소, 이산화탄소 및 소량의 다른 구성 성분들, 예를 들어 수소 황화물, 아르곤 및 메탄을 함유한다. 원 합성 가스(115)는 일산화탄소 및 수증기가 수소 및 이산화탄소로 전환하는 일산화탄소 시프트 장치(116)에 유입된다. 시프트 전환기(116)으로부터 나오는 가스(117)은 장치(118)(수소 황화물 및 벌크 이산화탄소 제거용)를 포함하는 산 계 시스템에 들어가고, 가스(119)로서 나오고 나서, 장치(121)(극저온 공정에 적용될 수 있는 수준까지 이산화탄소를 제거하기 위한 장치)에 들어가지 전에 냉각된다. 바람직한 산 가스 시스템은 합성 가스의 이산화탄소를 0.1 몰% 미만으로 감소시킬 수 있는 유형이다(아민, 뜨거운 포타슘 카르보네이트 및 메탄올을 포함하는 시스템을 기초로 함). 산 가스 시스템의 벌크 이산화탄소 제거 부분을 이탈하는 가스는 사전 정제기를 통과하여 물 및 이산화탄소가 극저온 온도(약 0.1ppm)에서 합성 가스(120)을 처리하는데 적합한 수준까지 제거된다. 합성 가스(120)은 질소 세척 장치(105)로 들어가고, 여기에서 산소 설비로부터 수득된 질소는 아르곤, 일산화탄소, 및 메탄을 세척하는데 사용되는 반면, 암모니아 합성 루프에서 사용되는 수소-질소 비를 조정하는데 필요한 추가 질소를 제공한다. 사용된 세척 액체는 증류되어 아르곤 생성물(125)를 회수한다. 액체 질소(104)는 산소 설비(102)로부터 수득되어 냉동된다. 질소(103)은 또한 산소 설비(102)에서 질소 세척 장치(105)로 통과한다. 다른 가스들 중에서, 연료 가스(108)은 질소 세척 장치(105)로부터 분리되고 전력 설비(109)를 임의로 통과할 수 있다. 질소 세척 장치(105)로부터 나오는 합성 가스(106)은 공정을 위해 암모니아 설비(107)을 통과한다.
도 2는 질소 합성 가스의 분리 및 아르곤의 회수를 위한 본 발명의 공정의 하나의 실시예를 예시하고 있다.
도 2에 있어서, 사전 정제된 공급 가스(201)의 압력은 보편적으로 700 내지 1000psig이다. 스트림은 열 교환기(202, 203 및 204)에서 따뜻해진 생성물 스트림과의 간접 열 교환에 의해, 주위 온도에서 거의 이슬점까지 냉각된다. 공기 분리 설비로부터 공급되고 공급 스트림과 거의 같은 압력으로 압축된 가스성 질소 스트림(205)는 바람직하게 공급 스트리과 같은 열 교환기에서 냉각되고 액화된다.
액체를 소분획 함유할 수 있는 수소 풍부 공급물(206)은 세척관(207)의 기부에 공급된다. 최소한 액화된 질소 스트림(208)의 대부분의 분획은 스트림(209)로서 세척관의 상부에 공급된다. 액체는 세척관 내부에서 접시 또는 충전물을 통해 아래로 흐르고, 상승하는 증기 스트림과 역류로 접촉하여, 그 결과로 공급 스트림중에서 일산화탄소, 아르곤 및 메탄 오염물은 내려가는 세척 액체에 흡수된다. 관 내부에서 평형 조건은 질소의 상당량이 관을 통해 상승하는 수소 풍부 증기와 접촉함에 따라 증발되어, 그 결과로 본질적으로 일산화탄소 및 메탄이 유리된 혼합 수소 및 질소 증기 스트림(210)(낮은 ppm 농도의 아르곤만을 함유함)이 관의 상부로부터 제거되도록 하는 것이다. 그러나, H2:N2의 몰비는 보편적으로 암모니아 생성에 필요한 비를 초과하도록 유지된다. 혼합된 가스는 열 교환기(202, 203 및 204)를 통해 주위 온도까지 따뜻해진다. 그 후 생성된 스트림(211)은 충분한 추가량의, 공기 분리 설비로부터 압축된 가스성 질소 스트림(212)와 합쳐져 원하는 3:1의 H2:N2암모니아 합성 가스 조성을 얻는다. 그 후 합쳐진 스트림(213)은 암모니아 설비로부터 배출된다.
질소, 일산화탄소, 아르곤 및 메탄, 이외에도 낮은 % 농도의 용해된 수소를 포함하는, 사용된 세척 액체(214)는 세척관(207)의 기부로부터 제거된다. 스트림은 밸브(215)를 통과하여 이것의 압력을 보편적으로 약 100psig까지 감소시켜서, 스트림의 소분획을 증발시킨다. 대부분의 이전에 용해된 수소를 포함하는 생성된 증기(216)은 상 분리기(217)에 의해 스트림의 잔여물로부터 분리되는 것이 바람직하다. 잔여 액체(218)은 열적으로 연결된 이중 관 시스템의 더 높은 압력관(220)에 스트림(219)로서 공급되기 전에, 따뜻해져서 공급 열 교환기의 차거운 레그(204)에서 완전히 증발되는 것이 바람직하다.
스트림은 관(220)의 상부에서 응축기 열 교환기(221)에 의해 생성되는, 액체 환류와 역류 접촉하여, 관(220) 내부에서 접시 또는 충전물을 통해 상승한다. 관 내부에서 생성된 정류는 스트림(219)에서 휘발성이 강한 잔류 수소, 질소 및, 일산화탄소, 및 휘발성이 약한 아르곤 및 메탄 구성 성분 사이의 부분적 분리를 달성하게 한다. 결과로서, 이 관의 상부에서의 유체는 본질적으로 아르곤 및 메탄 모두가 유리된다. 증기 스트림(222)은 이중관의 고압 및 저압 성분을 연결하는 뒤끊임기-응축기 열 교환기 배열(221)에서 부분적으로 응축된다. 그 후 생성된 스트림(223)은 상 분리기(224)에서 수소 풍부 증기 분획(225), 및 혼합된 질소와 일산화탄소 액체 스트림(226)으로 분리된다. 증기(225)는 제거되고 나중에 설명될 가벼운 가스 혼합물에 합쳐진다. 액체 스트림(226)은 2개의 분획으로 쪼개지고, 그 중 하나(227)는 고압관(220)에 환류로서 공급된다. 다른 액체 분획(228)은 밸브(230)을 통해 통과하기 전에 열 교환기(229)에서 차거운 증기 스트림과 간접 열 교환으로 차냉각되고 이중관 시스템의 저압관(231)에 환류로서 공급된다. 세척관(210)에 세척 액체(209)로서 스트림(208)의 잔여물을 공급하기 전에, 응축된 질소 스트림(208)의 분획(243)과 함께 관(231)에 이용할 수 있는 환류량을 보충하는 것이 유용하다.
아르곤 및 메탄이 다소 풍부한 액체(232)는 고압관(220)의 기부로부터 제거되고, 밸브(233)을 통해 통과하여 저압관(231)의 중간부에 공급물로서 공급되기 전에, 예를 들어 열 교환기(204)에서 하나 이상의 차거운 생성물 스트림과의 간접 열 이동에 의해 차냉각된다. 또한 추가 공급물로서 제 1 분리기(217)에서 사용된 세척 액체로부터 제거된 수소 풍부 증기 스트림(216)을 저압관(231)에 공급하는 것이 유용하다. 관(231)의 상층부와 하층부 내에서의 증류는 고압관(220)으로부터 공급되고 뒤끊임기-응축기 열 교환기(221)로부터 끊은 상술된 환류(229)에 의해 유도된다. 이것은 추가로 휘발성이 약한 아르곤 및 메탄으로부터 수소, 질소 및 일산화탄소 사이의 분리를 달성한다. 더 가벼운 가스는 수소 풍부 증기(225)와 합쳐져 스트림(235)를 형성하는 스트림(234)로서 칼럼의 상부로부터 제거된다. 스트림(235)는 차냉각기 교환기(229)에서 따뜻해진 후, 추가로 전체 시스템으로부터 스트림(236)으로서 제거되기 전에, 공급 열 교환기(202, 203 및 204)에서 주위 온도까지 따뜻해진다.
본질적으로 수소, 질소 및 일탄화 탄소 유리 아르곤 및 메탄 혼합물을 포함하는 액체 스트림(237)은 저압관(231)의 기부로부터 제거되고, 아르곤-메탄 분리관(238)의 중간부에 공급물로서 공급된다. 관(238)은 응축 고압 질소 스트림의 분획(240)에 의한 뒤끊임기(239)에의 열 유입, 및 극저온 분리 시스템의 전체적인 냉각 필요 조건을 제공하는 외부 공급된 액체 질소 스트림(242)의 증발에 의한 응축기(241)로부터의 열 제거에 의해 가동된다. 아르곤-메탄 관에의 액체 공급물은 이 관내에서 증류되어 본질적으로 순수한 아르곤 분획(이것은 액체 생성물(244)로서 관(238)의 상부로부터 제거됨), 및 메탄 풍부 액체 분획(245)(이것은 관(238)의 하부로부터 제거됨)을 제공한다. 그 후 스트림(245)는 증발되고, 스트림(246)으로서 전체 시스템으로부터 제거되기 전에, 공급물 열 교환기(202 및 203)에서 주위 온도까지 따뜻해진다.
이제, 본 발명의 방법의 사용에 의해, 발명자는 저순도 산소 가스를 사용하여 최소한 합성 가스 및 아르곤을 효과적으로 회수할 수 있다. 본 방법은 고순도 설비에 요구되는 전력의 약 85%를 가스화 시스템을 위해 산소를 생성하는데 필요로 하는 저순도 설비(90-95% O2)를 사용한다. 가스화 시스템에서, 석탄과 산소 사이의 반응은 비교적 소량의 수소 및 다량의 일산화탄소를 발생시킨다. 일산화탄소는 이어서 스팀과 반응하여 더 많은 수소 및 일산화탄소를 발생시킨다. 반응은 일반적으로 워어터 가스 시프트라고 한다. 그 후 이산화탄소는 스크러빙 또는 다른 수단에 의해 가스로부터 제거된다. 다른 탄소 함유 재료는 유사한 반응을 거치며, 비교적 다량의 수소 및 더 적은 양의 일산화탄소가 초기 부분 산화 단계에서 발생되는 차이가 있다. 이 차이는 석탄의 최종 분석이 탄화수소의 경우보다 훨씬 낮은 수소 대 탄소 비를 갖는 사실로부터 기인한다. 아르곤은 질소-수소 혼합물이 암모니아 합성 루프에 들어가기 전에 시스템으로부터 회수되고 경제적 크레디트는 회수되는 아르곤의 양을 기초로 하여 상기 질소 세척 고안에 제공된다. 일반적으로, 질소 세척 장치에서 아르곤 질소 분리는 공기 분리 장치에서의 아르곤-산소-질소 분리 보다 더 쉽다.
질소 세척 장치로부터의 아르곤 회수와 관련하여 가장 어려운 분리는 일산화탄소와 아르곤 사이의 분리이다. 이러한 분리를 열 펌프를 사용하여 가동시키는 것이 비실용적일지라도, 이것은 이중관 배열을 이용함으로써, 비아르곤 회수 경우에 비해 적게 증가하는 에너지 소모만으로도 수행될 수 있다. 세척관으로부터 하부 액체는 플래시되고 약 100psig의 압력에서 공급물에 대해 전체적으로 증발된다. 이는 이중관 시스템의 고압관에 충분히 높은 압력의 모든 증기 공급물을 제공하여 고압관 및 저압관 모두에 필요한 환류를 발생시켜 보조 가동 없이 일산화탄소 및 아르곤 분리가 효과적으로 일어나게 한다.
첨가로, 세척관 내부에서 수소 풍부 합성 가스로의 고압 액체 질소의 부분의 플래시 증발은 질소 세척 방법의 고유 특징이지만 정상적으로 훼손된 특징인, 상당한 크기의 열 펌프화를 제공한다. 이러한 효과는 통상적인 온도보다 더 높은 온도에서 세척관의 상부를 작동시키고, 이 때 합성 가스 스트림에 요구되는 질소를 정상적인 경우보다 더 높은 비율로 도입시킴으로써 어떠한 결점이 발생하지 않으면서 증가될 수 있다. 이것은 그 후 본 발명의 방법에서 이용되어 정제된 아르곤의 회수율이 95% 넘게 증가한다.
하기의 표(I)에서 도시되는 바와 같이, 저순도 산소 설비를 사용하는 본 발명은 전력 소모 및 비용이 더 적은 반면, 본질적으로 동일한 속도로 산소가 생성되고 아르곤이 회수된다.
종래 기술과 본 발명의 비교
종래 기술 본 발명
산소 속도, t/d 함유 2,640 2,640
산소 순도, 몰% 99.5 95
분말, MW 55.1 49.3
아르곤, t/d 90 90
델타 자본 비용, % 기본 기본의 85-95%
본 발명의 특정 특성은 단지 편의상 하나 이상의 도면에 도시되어 있고, 각각의 특성은 본 발명에 따른 다른 특성과 합쳐질 수 있다. 예를 들어, 도 1이 탄소 함량을 0.1몰% 미만으로 취하는 산 가스 시스템을 도시하고 있을지라고, 대안적인 시스템은 이산화탄소를 극저온 세척 장치에서의 공정에 적합한 수분인 0.1ppm을 넘게 제거하는 압력 스윙 흡착 시스템에 의해 이산화탄소의 함량을 약 5몰%까지 감소시키는 대안적인 시스템이 사용될 수 있다. 대안적인 구체예는 당업자들에 의해 인지될 것이고 청구항의 범위내에 포함될 것이다.
본 발명에 따라, 저순도 산소 설비를 사용하면 종래 기술에 비해 전력 소모 및 비용이 더 적은 반면, 본질적으로 동일한 속도로 산소가 생성되고 아르곤이 회수된다.

Claims (10)

  1. (a) 최소한 산소, 질소 및 아르곤을 포함하는 공급 가스를 저순도 산소 분리 장치에 제공하여 상기 공급 가스를 최소한 저순도 산소 가스 및 질소로 분리시키는 단계, (b) 질소를 세척관 및 하나 이상의 극저온 분별 증류관을 포함하는 세척 장치로 통과시키는 단계, (c) 세척관에서 질소의 일부 이상을 사용하여 수소 풍부, 아르곤 함유 가스를 세척하여 부수소(rich hydrogen)-질소 혼합물 및 아르곤 함유 잔여 액체를 생성하는 단계, (d) 부수소-질소 혼합물을 상기 질소 가스의 또 다른 부분과 합쳐 암모니아 합성 가스를 생성시키는 단계, (e) 잔여 액체를 하나 이상의 증류관으로 통과시키는 단계, 및 (f) 증류관으로부터 아르곤을 회수하는 단계를 포함하는, 저순도 산소 분리 장치를 사용하여 암모니아 합성 가스를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 저순도 산소가 천연 가스, 탄화수소 오일, 또는 석탄의 부분 산화에 사용되어 수소 풍부, 아르곤 함유 가스를 생성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 세척 장치가 하나 이상의 상 분리기 및 하나 이상의 분별 증류관을 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 각각의 수소 풍부, 아르곤 함유 가스 및 질소가 세척관으로 통과하기 전에 간접 열 교환에 의해 냉각되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 최소한 약간의 비점이 낮은 가스 및 최소한 약간의 메탄을 회수하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 질소의 일부분이 간접 열 교환에 의해 냉각되고 하나 이상의 분별 증류관에 있어서 액체 환류로서 사용되는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 잔여 액체가 하나 이상의 증류관으로 통과하기 전에 액체 상 및 가스상으로 분리되는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 증류관으로부터 회수된 부아르곤(enriched argon)-메탄 혼합물을 또 다른 증류관을 통과시켜 최소한 아르곤을 회수하는 방법.
  9. (a) 질소를 세척관 및 하나 이상의 극저온 분별 증류관을 포함하는 세척 장치로 통과시키는 단계, (b) 세척관에서 질소를 사용하여 수소 풍부, 아르곤 함유 가스를 세척하여 부수소-질소 혼합물 및 아르곤 함유 잔여 액체를 생성하는 단계, (c) 부수소-질소 혼합물을 상기 질소 가스의 또 다른 부분과 합쳐 암모니아 합성 가스를 생성시키는 단계, (d) 잔여 액체를 하나 이상의 증류관으로 통과시키는 단계, 및 (e) 증류관으로부터 아르곤을 회수하는 단계를 포함하여, 세척 장치에서 암모니아 합성 가스를 생성하고 아르곤을 회수하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 각각의 수소 풍부, 아르곤 함유 가스 및 질소가 세척관으로 통과하기 전에 간접 열 교환에 의해 냉각되는 방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2782787B1 (fr) * 1998-08-28 2000-09-29 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene impur par distillation d'air
US20020129622A1 (en) * 2001-03-15 2002-09-19 American Air Liquide, Inc. Heat transfer fluids and methods of making and using same
US7883569B2 (en) * 2007-02-12 2011-02-08 Donald Leo Stinson Natural gas processing system
FR2946417A1 (fr) * 2009-06-03 2010-12-10 Air Liquide Procede et appareil de production d'au moins un fluide enrichi en argon et/ou au moins un fluide enrichi en oxygene a partir d'un fluide residuaire
EP2292554A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-09 Ammonia Casale S.A. Production of ammonia make-up syngas with cryogenic purification
CN103328375B (zh) * 2011-01-17 2016-02-10 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 使用低温分离生产氨合成气和纯甲烷的方法和装置
US10082332B2 (en) * 2015-10-29 2018-09-25 Praxair Technology, Inc. System and method for argon recovery from the tail gas of an ammonia production plant
WO2017123434A1 (en) 2016-01-11 2017-07-20 Praxair Technology, Inc. System and method for rare gas recovery
US10072890B2 (en) * 2016-03-21 2018-09-11 Praxair Technology, Inc. System and method for enhanced argon recovery from a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10309720B2 (en) 2016-03-21 2019-06-04 Praxair Technology, Inc. System and method for argon recovery from a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10024595B2 (en) 2016-09-21 2018-07-17 Praxair Technology, Inc. System and method for cryogenic purification of a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10088229B2 (en) * 2016-09-21 2018-10-02 Praxair Technology, Inc. System and method for cryogenic purification of a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon
US10295251B2 (en) 2016-09-21 2019-05-21 Praxair Technology, Inc. System and method for cryogenic purification of a feed stream comprising hydrogen, methane, nitrogen and argon

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2368435A1 (fr) * 1976-10-21 1978-05-19 Air Liquide Procede et installation de traitement de gaz lors d'une preparation de gaz destines a la synthese d'ammoniac
GB2048448B (en) * 1979-05-10 1983-02-16 Petrocarbon Dev Ltd Recovery of hydrogen from ammonia synthesis purge gas
US4266957A (en) * 1979-06-07 1981-05-12 Petrocarbon Development Limited Recovery of hydrogen and ammonia from purge gas
FR2480734A1 (fr) * 1980-04-18 1981-10-23 Air Liquide Procede et installation de production de gaz de synthese de l'ammoniac
DE3149846A1 (de) * 1981-12-16 1983-07-21 Linde Ag, 6200 Wiesbaden "verfahren und vorrichtung zur zerlegung von syntheseabgas"
GB2132328B (en) * 1982-12-23 1986-03-26 Air Prod & Chem A process for removing methane and argon from crude ammonia synthesis gas]
IN160585B (ko) * 1983-02-14 1987-07-18 Exxon Research Engineering Co
US4689062A (en) * 1986-02-24 1987-08-25 The Boc Group, Inc. Argon recovery from ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means
US4687498A (en) * 1986-02-24 1987-08-18 The Boc Group, Inc. Argon recovery from hydrogen depleted ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means
US4750925A (en) * 1986-02-24 1988-06-14 The Boc Group, Inc. Argon recovery from hydrogen depleted ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means
US4752311A (en) * 1986-02-24 1988-06-21 The Boc Group, Inc. Argon recovery from ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means
US4805414A (en) * 1987-12-15 1989-02-21 Union Carbide Corporation Process to recover hydrogen-free higher boiling synthesis gas component
DE3801712A1 (de) * 1988-01-21 1989-07-27 Linde Ag Verfahren zum reinigen eines gasgemisches
US5100447A (en) * 1990-08-30 1992-03-31 The Boc Group, Inc. Argon recovery from partial oxidation based ammonia plant purge gases
US5736116A (en) * 1995-10-25 1998-04-07 The M. W. Kellogg Company Ammonia production with enriched air reforming and nitrogen injection into the synthesis loop

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