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암모니아 합성가스 생산 공정

전문가 제언: ○ 본 발명은 탄수화물(예: 천연가스)의 수증기 첨가 개질에 의한 암모니아 합성가스 제조 공정에 관한 것이다. 1차 개질기는 천연가스와 수증기의 반응으로 그리고 2차 개질기는 공기를 투입하여 우선 이 개질된 가스의 일부의 연소시킨 후 촉매 상에서 개질반응을 완결한다.

○ 이 때 공기는 질소가 암모니아 합성에 필요한 화학양론적 당량을 초과하도록 투입한다. 본 발명은 이것이 탄수화물의 개질을 더 완전하게 종결할 수 있다고 주장한다. 이 과잉 질소는 다른 미량의 불순물(메탄, 아르곤 등)과 함께 분리기(초저온 분리, 또는 분자체: sieves)에서 분리하고 수소 대 질소가 3:1이 되는 암모니아 합성가스를 얻는다.

○ 재래식 탄수화물 수증기 개질 공정은 1960년대 영국의 ICI사가 상업화 했고 이것이 현재까지 큰 골격의 변화 없이 사용되고 있다. 탄수화물의 개질에서 공기 주입으로 암모니아 합성에 필요한 화학양론적 당량의 질소만 첨가한다. 이 때 동반되는 공기 중의 아르곤은 비활성 기체이다. 따라서 반응에 참여하지 않고 배출되지도 않아 암모니아 합성 루프 안에서 축적된다. 이로 인한 운전 정지를 피하기 위해 일정량의 암모니아 합성가스를 루프에서 항상 배출(퍼지)해야 한다. 이 퍼지된 가스는 보충 연료로 사용되어 그 열량을 회수한다.

○ 본 발명 같이 초저온 분리 또는 PSA나 TSA 분자체를 이용하면 과잉 질소를 제거할 때 아르곤도 함께 제거할 수 있을 것이다. 따라서 이 퍼지가 필요 없을 것이다. 그러나 재래식 공정에서 불필요한 이들 분리 시설이 본 발명에서는 필요하다. 그에 해당되는 투자비나 운전비가 본 발명의 경제성에 확신을 가지기 어렵게 한다.

○ 본 발명은 이전의 기술에 비하여 높은 운전 압력과 낮은 온도를 사용함으로써 취급하는 생성 가스의 부피를 줄일 수 있다고 주장한다. 부피의 감소(고압으로 인한)가 기기와 파이프 크기를 줄여 투자비를 절감한다. 따라서 같은 용량의 기기와 파이프 설비로 상대적으로 더 많은 탄수화물을 개질할 수 있다. 그러나 이 효과를 상쇄할 가능성이 큰 과잉 공기의 투입도 경제성에 의문을 준다.

저자: AMMONIA CASALE S.A.
자료유형: 특허정보