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스테파노 Stefano

08-11-29 20:54

(1) 질소와 수소를 각각 200기압으로 압축하여 가열하고 촉매반응기에 투입하면 암모니아가 생성되는데 100% 반응에 의해 암모니아만 생성되면 좋지만 실제로는 10% 이하 극히 일부만 반응하게 되는데 생성된 암모니아는 응축시켜 액체로 분리해 내고 남는 가스는 다시 순환압축기로 반응기에 투입하게 됩니다.

반응계 내에 N2, H2, NH3만 존재하면 배출가스가 없이 원료가스인 질소와 수소만 공급하면 좋겠지만
실제의 공정에서는 원료인 N2에 아르곤이나 헬륨이 미량섞여있고, 수소에는 메탄이 미량 섞여있어서 반응생성물을 순환사용하다보면 이들 미량의 물질들이 누적되기 때문에 반응 생성을 방해하게 됩니다.

따라서 질소, 수소와 함께 섞여있는 아르곤이나 메탄만 배출할 수 없어서 순환가스중 일부를 항상 일정한 속도로 배출하게 됩니다. 이 배출가스 성분에는 질소, 수소는 반응기를 거쳤는데도 남아있는 미반응 물질이고 아르곤 헬륨, 메탄 등은 반응과는 무관한 불활성가스들입니다.

(2) 배출가스로부터 수소, 질소, 아르곤, 헬륨 등을 분리하려면 분리막을 이용하거나 초저온으로 냉각, 응축하여 증류시키거나 특정 물질만 흡착, 탈착하는 물질을 이용해서 분리하게 됩니다. 물론 분리해 냈을 때 경제성이 있어야 한다는 것이 관건입니다. 순수하게 분리하는 비용이 새로 만드는 비용보다 더 든다면 의미가 없지요. 수소는 흡탈착 방법이나 분리막을 이용하는 방법이 개발되어 사용되고 있습니다 아르곤이나 헬륨은 심냉식 공기분리공정과 같은 방법으로 분리해서 제품으로 얻습니다. 실제로 암모니아 공장에서는 아르곤과 헬륨을 함께 생산하기도 합니다. 메탄은 값이 가장 싼 가스로 수소나 아르곤/헬륨 분리 공정에서 폐가스로 배출되어 소각됩니다.

자세한 사항은 "암모니아 합성" "수소분리" "불활성가스 제조" 등의 키워드로 관련서적이나 인터넷 검색을 하여 찾아 보도록 하세요.

(3) 암모니아 합성원료 - 질소, 수소
암모니아 합성가스는 질소와 질소 몰수의 3배 이상의 수소와의 혼합물인데 질소는 주로 공기분리공장에서 공기를 액화한후 산소화 함께 분리해 내는 방법이 사용됩니다. 질소는 분리막을 이용하여 공기로부터 얻을 수도 있는데 질소의 소요량이 많은 경우 후자는 전자에 비해 비경제성입니다. 질소와 수소의 순도가 높지 않으면 앞서 설명한 (1)(2)에서 설명한 바와 같이 불활성 가스를 배출하기 위해 합성가스의 손실이 증가합니다

수소는 주로 탄화수소를 부분산화 혹은 스팀리포밍 방법으로 CO와 H2 가스를 만들고 다시 여기에 Steam을 추가로 반응시켜 CO2와 H2 가스 혼합물로 전환한 다음 CO2만을 흡수 분리하여 수소를 얻게 됩니다. 원료를 무엇으로 하느냐에 따라 달라지겠으나 1차로 얻어진 수소는 순도가 높지 않아 수분, CO2, CH4, H2S, COS, Mercaptan, CS2, 등과 환기 때문에 순차적으로 이들을 분리한다음 초저온 증류공정에서 메탄을 분리해 냄으로써 얻어집니다.

이에 대한 자세한 사항은 "합성가스 제조" "Shift Reactiong" "CO2 분리공정" "심냉법 수소분리" 등의 키워드로 자료를 찾아보도록 하세요.

(1) 질소와 수소를 각각 200기압으로 압축하여 가열하고 촉매반응기에 투입하면 암모니아가 생성되는데 100% 반응에 의해 암모니아만 생성되면 좋지만 실제로는 10% 이하 극히 일부만 반응하게 되는데  생성된 암모니아는 응축시켜 액체로 분리해 내고 남는 가스는 다시 순환압축기로 반응기에 투입하게 됩니다.

반응계 내에 N2, H2, NH3만 존재하면 배출가스가 없이 원료가스인 질소와 수소만 공급하면 좋겠지만
실제의 공정에서는 원료인 N2에 아르곤이나 헬륨이 미량섞여있고, 수소에는 메탄이 미량 섞여있어서 반응생성물을 순환사용하다보면 이들 미량의 물질들이 누적되기 때문에 반응 생성을 방해하게 됩니다.

따라서 질소, 수소와 함께 섞여있는 아르곤이나 메탄만 배출할 수 없어서 순환가스중 일부를 항상 일정한 속도로 배출하게 됩니다.   이 배출가스 성분에는 질소, 수소는 반응기를 거쳤는데도 남아있는 미반응 물질이고  아르곤 헬륨, 메탄 등은 반응과는 무관한 불활성가스들입니다.

(2) 배출가스로부터 수소, 질소, 아르곤, 헬륨 등을 분리하려면 분리막을 이용하거나 초저온으로 냉각, 응축하여 증류시키거나 특정 물질만 흡착, 탈착하는 물질을 이용해서 분리하게 됩니다.   물론 분리해 냈을 때 경제성이 있어야 한다는 것이 관건입니다.   순수하게 분리하는 비용이 새로 만드는 비용보다 더 든다면 의미가 없지요.    수소는 흡탈착 방법이나 분리막을 이용하는 방법이 개발되어 사용되고 있습니다  아르곤이나 헬륨은 심냉식 공기분리공정과 같은 방법으로 분리해서 제품으로 얻습니다.   실제로 암모니아 공장에서는 아르곤과 헬륨을 함께 생산하기도 합니다.  메탄은 값이 가장 싼 가스로 수소나 아르곤/헬륨 분리 공정에서 폐가스로 배출되어 소각됩니다.  
  
자세한 사항은 "암모니아 합성" "수소분리" "불활성가스 제조" 등의 키워드로 관련서적이나 인터넷 검색을 하여 찾아 보도록 하세요.

(3) 암모니아 합성원료 - 질소, 수소
암모니아 합성가스는 질소와 질소 몰수의 3배 이상의 수소와의 혼합물인데  질소는 주로 공기분리공장에서 공기를 액화한후 산소화 함께 분리해 내는 방법이 사용됩니다.   질소는 분리막을 이용하여 공기로부터 얻을 수도 있는데 질소의 소요량이 많은 경우  후자는 전자에 비해 비경제성입니다.   질소와 수소의 순도가 높지 않으면 앞서 설명한 (1)(2)에서 설명한 바와 같이 불활성 가스를 배출하기 위해 합성가스의 손실이 증가합니다

수소는 주로 탄화수소를 부분산화 혹은 스팀리포밍 방법으로 CO와 H2 가스를 만들고 다시 여기에 Steam을 추가로 반응시켜 CO2와 H2 가스 혼합물로 전환한 다음 CO2만을 흡수 분리하여 수소를 얻게 됩니다.   원료를 무엇으로 하느냐에 따라 달라지겠으나  1차로 얻어진 수소는 순도가 높지 않아 수분, CO2, CH4, H2S, COS, Mercaptan, CS2, 등과 환기 때문에 순차적으로 이들을 분리한다음 초저온 증류공정에서 메탄을 분리해 냄으로써 얻어집니다.

이에 대한 자세한 사항은 "합성가스 제조" "Shift Reactiong" "CO2 분리공정" "심냉법 수소분리" 등의 키워드로 자료를 찾아보도록 하세요.

보브 kimjebul2

08-12-02 01:05

아...설명듣고 다시 검색해보니 연관된것을 좀더 쉽게 찾을 수가 있내요...

많은 도움 얻었습니다~^^;;