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요소합성 공정에서 암모니아 재활용

전문가 제언: ○ 요소합성은 고온과 고압 하에서 암모니아와 이산화탄소를 반응하여 이루어진다. 평형온도인 185℃에서 화학당량의 비율로 시약 혼합물을 넣고 시작하면 CO2의 전환이 50%를 약간 넘기 때문에 NH3/CO2 비율을 5까지 올림으로써 요소 회수율을 상당히 상승시킬 수 있다. 그러나 과잉 암모니아를 회수하여 재사용하지 않으면 이 요소생산 공정은 경제성과 환경면에서 문제가 야기된다.

○ 종래의 요소생산 공정에서는 다량의 암모니아, 요소 및 미량의 포름알데히드로 오염된 다량의 공기가 대기에 배출된다. 많은 국가에서 허용되는 최근 오염물질들의 배출 허용치는 상당히 낮다.

○ 이 특허는 요소의 합성공정에서 얻어진 가스흐름에 함유된 암모니아를 회수하기 위해 첫 단계로 정화(purging) 가스흐름을 pH 1~6에서 산성 수용액으로 세척하여 첫 번째 순수한 가스흐름과 암모니아염을 함유한 수용액이 생성된다.

○ 둘째 단계로 1단계에서 얻은 암모니아염의 수용액을 상승된 온도와 압력에서 강염기로 처리한 다음, 스트리핑(stripping)하여 기체흐름에는 암모니아, 물, 이산화탄소가 생성되고 강염기 양이온의 염을 함유한 용액이 생성된다.

○ 셋째 단계로 2 단계에서 얻은 강염기 양이온의 염을 함유한 수용액을 분리막 전해 공정(MEP)으로 처리하여 1 단계에서 사용된 산성 수용액이 생성되고 2 단계에서 사용된 염기성 수용액이 생성되고 강염기의 양이온 염의 희석 수용액이 생성된다. 마지막 단계로 모든 산성 및 염기 수용액은 재활용되고 순수한 가스흐름은 요소 합성공정으로 재활용된다.

○ 이 특허는 요소를 암모니아염으로 오염되지 않은 멜라민(melamine)의 원료로 제조하는 데 초점이 맞추어져 있다. 특히 이 특허는 양극 분리막 전기투석기를 사용하여 에너지 효율을 강화하기 때문에 경제성이 있다고 생각된다.

저자: SEIPEM S.p.A.
자료유형: 특허정보