KR101951780B1 - Method and apparutus for recovering nitrous oxide with variable operation - Google Patents

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KR101951780B1 KR1020170111133A KR20170111133A KR101951780B1 KR 101951780 B1 KR101951780 B1 KR 101951780B1 KR 1020170111133 A KR1020170111133 A KR 1020170111133A KR 20170111133 A KR20170111133 A KR 20170111133A KR 101951780 B1 KR101951780 B1 KR 101951780B1
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김정훈
이수복
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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for recovering nitrous oxide from a nitrous oxide-containing gas mixture. The present invention can provide the method for recovering nitrous oxide comprising steps of: compressing the nitrous oxide-containing gas mixture; introducing the compressed gas mixture into a first polymer separator membrane to separate into a first residual stream and a first permeate stream; introducing the first residual stream into a second polymer separator membrane to separate into a second residual stream and a second permeate stream; and selectively introducing the first permeate stream into a third polymer separator membrane to separate into a third residual stream and a third permeate stream or to introduce into a nitrous oxide recovering unit, and the apparatus which can implement the method for recovering nitrous oxide. An aspect of the present invention is to provide a method for recovering nitrous oxide using multi-stage membrane separation capable of recovering nitrous oxide from the nitrous oxide-containing gas mixture with high purity and a high recovery rate.

Description

가변운전이 가능한 아산화질소 회수 방법 및 장치{METHOD AND APPARUTUS FOR RECOVERING NITROUS OXIDE WITH VARIABLE OPERATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and apparatus for recovering nitrous oxide,

본 발명은 아산화질소 정제 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아산화질소 함유 기체혼합물로부터 고순도의 아산화질소를 안정적으로 회수하기 위한 가변운전이 가능한 다단계 막분리 회수 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nitrous oxide purification technique, and more particularly, to a multi-stage membrane separation and recovery method and apparatus capable of variable operation for stably recovering high-purity nitrous oxide from a nitrous oxide-containing gas mixture.

최근 반도체, LCD, OLED 제조 등의 미세전자공정에서 아산화질소(Nitrous Oxide, N2O)의 수요가 크게 증가하고 있다. 구체적으로, 아산화질소는 화학적 방법 또는 플라즈마 증착 방법에 의하여 실란과 반응하여 실리콘 산화층을 형성하는 공정에 사용된다. 아산화질소는 또한 박막 실리콘 필름의 질화용으로 사용된다.In recent years, demand for nitrous oxide (N 2 O) has increased significantly in microelectronic processes such as semiconductor, LCD, and OLED manufacturing. Specifically, nitrous oxide is used in a process of forming a silicon oxide layer by reacting with silane by a chemical method or a plasma deposition method. Nitrous oxide is also used for nitriding thin film silicon films.

산업적으로 질산암모늄(Ammonium Nitrate)을 열분해하여 아산화질소를 제조하는 생산공정과 아디프산(Adipic Acid) 생산공정 등에서 고농도의 아산화질소를 함유하는 배기가스가 발생된다. 이들 배기가스의 주성분은 아산화질소, 질소와 산소이다. 이와 같은 아산화질소 함유 배기가스로로부터 아산화질소를 회수하여 산업적으로 재사용하는 것이 요구되고 있다. 아산화질소는 대표적인 온실가스의 하나로 이산화탄소에 비하여 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)가 310배 높다. 아산화질소를 회수하여 재사용함으로써 온실가스 배출을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 산업적으로 이용하여 경제적 이익을 얻을 수 있다. 따라서 질산암모늄의 열분해에 의하여 생성되는 아산화질소 함유 기체 혼합물 및 아디프산 생산공정에서 배출되는 아산화질소 함유 배기가스로부터 아산화질소를 회수하기 위한 분리공정이 요구되고 있다. Industrial processes for producing nitrous oxide by pyrolyzing ammonium nitrate (Nitrate) and producing adipic acid produce exhaust gas containing high concentration of nitrous oxide. The main components of these exhaust gases are nitrous oxide, nitrogen and oxygen. It is required to recover the nitrous oxide from the nitrous oxide-containing exhaust gas and reuse it industrially. Nitrous oxide is one of the representative greenhouse gases, and its global warming potential (GWP) is 310 times higher than that of carbon dioxide. By recycling and recycling nitrous oxide, it is possible not only to reduce greenhouse gas emissions, but also to obtain economic benefits by industrial use. Therefore, a separation process for recovering nitrous oxide from a nitrous oxide-containing gas mixture produced by pyrolysis of ammonium nitrate and nitrous oxide-containing exhaust gas discharged from an adipic acid production process is required.

아산화질소를 회수하기 위한 분리공정 중에, 분리막법은 유지보수가 용이하고 낮은 플랜트 비용으로 고순도의 아산화질소를 회수할 수 있는 장점이 있다. 분리막법은 일 예로, 건식으로 운전이 가능하므로 겨울철에 유리하고, 유독한 흡수제를 사용하지 않아 환경친화적이며 플랜트의 비용이 작고 운전비용이 낮으며 스케일업-스케일다운 등이 용이한 장점이 있다. During the separation process for recovering nitrous oxide, the separation membrane process is advantageous in that it is easy to maintain and recover the high purity nitrous oxide with low plant cost. The separation membrane method is advantageous in winter because it can be operated by dry method, and is environment friendly because it does not use a toxic absorber, has a small plant cost, low operation cost, and is easy to scale up-scale down.

그러나, 현재까지 구체적이며 상용화에 적합한 분리막법에 의한 아산화질소 회수 방법이 제안되지 못하고 있는 실정이다.However, up to now, a method of recovering nitrous oxide by a separation membrane method suitable for commercialization has not been proposed yet.

또한, 아산화질소 함유 기체 혼합물은 질산암모늄의 열분해에 의한 아산화질소 생산 공정, 아디프산 생산공정의 배기가스 등 다양한 산업 분야에서 발생할 수 있다. 이 때, 각 산업분야에 따라, 혹은 동일 산업분야라 해도 공정운전조건에 따라 발생한 아산화질소 함유 기체 혼합물 내 아산화질소의 함량이 변화할 수 있다. 분리 대상 아산화질소 함유 기체 혼합물 내 아산화질소의 농도가 크게 변동하는 경우, 하나의 장치를 사용하여 목적하는 고순도의 아산화질소를 회수할 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있고, 이 경우 분리 대상 아산화질소 함유 기체 혼합물에 따라 별도의 회수 플랜트가 필요하게 되는 문제가 발생할 수 있다.In addition, the nitrous oxide-containing gas mixture can occur in various industrial fields such as nitrous oxide production process by thermal decomposition of ammonium nitrate, exhaust gas of adipic acid production process, and the like. At this time, the content of nitrous oxide in the nitrous oxide-containing gas mixture may vary depending on the operating conditions of the respective industries or even in the same industry. When the concentration of nitrous oxide in the separation target nitrous oxide-containing gas mixture largely fluctuates, there may arise a problem that the desired high purity nitrous oxide can not be recovered by using one apparatus. In this case, A separate recovery plant may be required depending on the mixture.

이에, 분리 대상 아산화질소 함유 기체 혼합물 내 아산화질소의 함량의 변동에 유연하게 대처하여 안정적으로 고순도의 아산화질소를 회수할 수 있는 아산화질소 회수 공정 또한 필요하다.Accordingly, there is also a need for a nitrous oxide recovery process capable of reliably coping with the fluctuation of the content of nitrous oxide in the gas mixture containing nitrous oxide to be separated and recovering stably high-purity nitrous oxide.

본 발명의 일 양태는, 아산화질소 함유 기체 혼합물로부터 고순도 및 고회수율로 아산화질소를 회수할 수 있는 다단계 막분리를 이용한 아산화질소 회수 방법을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a method for recovering nitrous oxide using multi-stage membrane separation capable of recovering nitrous oxide from a nitrous oxide-containing gas mixture at a high purity and a high recovery rate.

본 발명의 일 양태는, 분리 대상인 기체 혼합물 내 아산화질소의 함량 변화에 유연한 대처가 가능하여, 분리 대상 기체 혼합물 내 아산화질소의 함량이 변화하더라도 안정적으로 아산화질소를 고순도로 분리해 낼 수 있는 다단계 막분리를 이용한 아산화질소 회수 방법을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a multi-stage membrane module capable of flexibly coping with a change in the content of nitrous oxide in the gas mixture to be separated and capable of stably separating nitrous oxide even when the content of nitrous oxide in the gas mixture to be separated is changed And to provide a method for recovering nitrous oxide using separation.

본 발명의 일 양태는, 상기 아산화질소 회수 방법의 구현이 가능한 아산화질소 회수 장치를 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a nitrous oxide recovery apparatus capable of implementing the nitrous oxide recovery method.

본 발명의 일 양태는, 아산화질소 함유 기체 혼합물을 압축하는 단계; 상기 압축된 기체 혼합물을 제 1 고분자 분리막으로 투입하여, 제 1 잔류부 스트림 및 제 1 투과부 스트림으로 분리하는 단계; 상기 제 1 잔류부 스트림을 제 2 고분자 분리막으로 투입하여, 제 2 잔류부 스트림 및 제 2 투과부 스트림으로 분리하는 단계; 및 상기 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 단계;를 포함하는, 아산화질소 회수 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is a method for producing a nitrous oxide-containing gas mixture, comprising: compressing a nitrous oxide-containing gas mixture; Introducing the compressed gas mixture into a first polymer separator to separate into a first residual stream and a first permeate stream; Introducing the first residual substream into a second polymer separator to separate into a second residual substream and a second permeate stream; And selectively introducing the first permeate stream into a third polymer separator to separate the third permeate stream into a third residual stream and a third permeate stream, or into a nitrous oxide recovery unit.

상기 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비는 0.1 내지 0.5인 것일 수 있다.The pressure ratio of the permeable portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane may be 0.1 to 0.5.

상기 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 단계에서, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림 총부피 100부피%에 대하여 95부피% 이상인 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 상기 아산화질소 회수부로 투입하고, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림 총부피 100부피%에 대하여 95부피% 미만인 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 상기 제 3 고분자 분리막으로 투입하는 것일 수 있다.Wherein the first permeate stream is selectively introduced into the third polymer separator to separate into third residual stream and third permeate stream or to the nitrous oxide recovery unit, Wherein the first permeate stream is introduced into the nitrous oxide recovery section and the content of nitrous oxide in the first permeate stream is greater than or equal to 100 volume percent of the first permeate stream total volume of 100% If it is less than 95% by volume based on the volume percentage, the first permeate stream may be introduced into the third polymer separator.

상기 제 1 고분자 분리막 및 제 2 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 1 내지 10이고, 상기 제 1 고분자 분리막 및 제 3 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 0.1 내지 10 인 것일 수 있다.The membrane area ratio of the first polymer separator and the second polymer separator is 1: 1 to 10, and the membrane area ratio of the first polymer separator and the third polymer separator is 1: 0.1 to 10.

상기 아산화질소 회수 방법은, 상기 제 2 투과부 스트림을 상기 압축하는 단계의 압축 공정 전으로 재순환하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.The nitrous oxide recovery method may further comprise recirculating the second permeate stream before the compressing step.

상기 아산화질소 회수 방법은, 상기 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 단계에서 상기 제 1 투과부 스트림을 상기 제 3 고분자 분리막으로 투입하는 경우, 상기 제 3 잔류부 스트림을 상기 압축하는 단계의 압축 공정 전으로 재순환하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.The nitrous oxide recovery method may further include separating the first permeate stream into a third residual permeate stream and a third permeate stream by selectively introducing the first permeate stream into the third polymer separator or introducing the first permeate stream into the nitrous oxide recovery section, And recycling the third residual sub-stream to the compression step of the compressing step when charging the third polymer separator into the third polymer separator.

본 발명의 다른 일 양태는, 아산화질소 함유 기체 혼합물을 압축하는 압축부; 및 상기 압축부와 연결되고, 복수의 고분자 분리막을 포함하는 정제부;를 포함하되, 상기 정제부는, 제 1 고분자 분리막의 잔류부 스트림은 제 2 고분자 분리막과 연결되고, 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림은 선택적으로 제 3 고분자 분리막 또는 아산화질소 회수부로 연결되는 것인, 아산화질소 회수 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention relates to a compression unit for compressing a nitrous oxide-containing gas mixture; And a purification unit connected to the compression unit and including a plurality of polymer separation membranes, wherein the remaining part of the stream of the first polymer separation membrane is connected to the second polymer separation membrane, and the permeation part stream of the first polymer separation membrane Is selectively connected to the third polymer separator or the nitrous oxide recovery unit.

상기 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비는 0.1 이상 0.5 이하로 조절되는 것일 수 있다.The pressure ratio of the permeable portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane may be adjusted to be 0.1 or more and 0.5 or less.

상기 제 1 고분자 분리막 및 제 2 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 1 내지 10이고, 상기 제 1 고분자 분리막 및 제 3 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 0.1 내지 10인 것일 수 있다.The membrane area ratio of the first polymer separator and the second polymer separator is 1: 1 to 10, and the membrane area ratio of the first polymer separator and the third polymer separator is 1: 0.1 to 10.

상기 아산화질소 회수 장치는, 상기 제 1 고분자 분리막 및 아산화질소 회수부를 연결하고, 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림을 상기 아산화질소 회수부로 이송하는 제 1-1 투과부 스트림 유로; 및 상기 제 1 고분자 분리막 및 상기 제 3 고분자 분리막을 연결하고, 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림을 상기 제 3 고분자 분리막으로 이송하는 제 1-2 투과부 스트림 유로;를 더 포함하는 것일 수 있다.The nitrous oxide recovery device includes a 1-1 permeate stream flow passage connecting the first polymer separator and the nitrous oxide recovery section and transferring the permeate stream of the first polymer separator to the nitrous oxide recovery section; And a first to second permeate stream flow path connecting the first polymer separator and the third polymer separator and transferring the permeate stream of the first polymer separator to the third polymer separator.

상기 아산화질소 회수 장치는, 상기 제 1-1 투과부 스트림 유로에 구비되어, 상기 제 1-1 투과부 스트림 유로의 개폐를 조절하는 제 1 유로개폐수단; 및 상기 제 1-2 투과부 스트림 유로에 구비되어, 상기 제 1-2 투과부 스트림 유로의 개폐를 조절하는 제 2 유로개폐수단;을 더 포함하는 것일 수 있다.The nitrous oxide recovery device includes a first flow path opening / closing means provided in the 1-1th permeate flow path and controlling opening / closing of the 1-1th permeate flow path; And second flow path opening / closing means provided in the first to second permeate flow path for regulating opening and closing of the first to second permeate flow path.

상기 아산화질소 회수 장치는, 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량을 측정하는 측정센서; 및 상기 측정센서, 제 1 유로개폐수단, 및 제 2 유로개폐수단과 연결된 컨트롤러를 더 포함하는 것일 수 있다.The nitrous oxide recovery device includes a measurement sensor for measuring the content of nitrous oxide in the permeate stream of the first polymer separator; And a controller connected to the measurement sensor, the first flow path opening / closing means, and the second flow path opening / closing means.

상기 측정센서는 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량을 감지, 및 전기적 신호 형태로 변환하여, 상기 전기적 신호를 상기 컨트롤러로 전달하며, 상기 컨트롤러는, 미리 설정된 기준에 따라 상기 측정센서로부터 전달받은 전기적 신호를 판단하여, 상기 제 1 유로개폐수단 및 상기 제 2 유로개폐수단의 개폐를 조절하는 것일 수 있다.Wherein the measurement sensor senses the content of nitrous oxide in the permeate stream of the first polymer separator and converts the content of the nitrous oxide into an electric signal form to transfer the electrical signal to the controller, And may control the opening and closing of the first flow path opening / closing means and the second flow path opening / closing means.

상기 컨트롤러는, 상기 측정센서로부터 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 총부피 100부피%에 대하여 95부피% 이상인 경우에 해당하는 신호를 받은 경우, 상기 제 1 유로개폐수단은 열리고, 상기 제 2 유로개폐수단은 닫히도록 상기 제 1 유로개폐수단 및 제 2 유로 상기 압축부로 개폐수단의 개폐를 조절하고, 상기 측정센서로부터 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 총부피 100부피%에 대하여 95 부피% 미만인 경우에 해당하는 신호를 받은 경우, 상기 제 2 유로개폐수단은 열리고, 상기 제 1 유로개폐수단은 닫히도록 상기 제 1 유로개폐수단 및 제 2 유로개폐수단의 개폐를 조절하는 것일 수 있다.When the sensor receives a signal from the measurement sensor when the content of nitrous oxide in the permeate portion stream of the first polymer separator is 95 vol% or more with respect to 100 vol% of the total volume of the permeate portion of the first polymer separator, The first channel opening / closing means is opened and the second channel opening / closing means is closed so as to open / close the opening / closing means with the first channel opening / closing means and the second channel compression means, When the signal corresponding to the case where the content of nitrous oxide in the stream is less than 95% by volume with respect to 100% by volume of the total volume of the permeate stream of the first polymer membrane is received, the second flow path opening / closing means is opened, Closing the first flow path opening / closing means and the second flow path opening / closing means to close the first flow path opening / closing means.

상기 아산화질소 회수 장치는, 상기 제 2 고분자 분리막 및 상기 압축부와 연결되고, 상기 제 2 고분자 분리막의 투과부 스트림을 상기 압축부로 재순환시키는 제 2 투과부 스트림 재순환 유로를 더 포함하는 것일 수 있다.The nitrous oxide recovery device may further include a second permeate flow recirculation flow path connected to the second polymer separation membrane and the compression section and recirculating the permeate stream of the second polymer separation membrane to the compression section.

상기 아산화질소 회수 장치는, 상기 제 3 고분자 분리막 및 상기 압축부와 연결되고, 상기 제 3 고분자 분리막의 잔류부 스트림을 상기 압축부로 재순환시키는 제 3 잔류부 스트림 재순환 유로를 더 포함하는 것일 수 있다.The nitrous oxide recovery apparatus may further comprise a third residual substream recirculation flow path connected to the third polymer separation membrane and the compression section and recirculating the remaining substream of the third polymer separation membrane to the compression section.

본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 방법 및 장치를 통해, 질산 암모늄의 열분해에 의한 아산화질소 생산공정 및 아디프산 생산공정 등에서 발생하는 아산화질소 함유 기체혼합물로부터 80 내지 99부피%, 또는 99부피%가 넘는 고순도의 아산화질소를 높은 회수율로 회수하여 산업적으로 재사용할 수 있다. The method and apparatus for recovering nitrous oxide according to an embodiment of the present invention can remove 80 to 99% by volume or 99% by volume of a nitrous oxide-containing gas mixture generated in a process for producing nitrous oxide by pyrolysis of ammonium nitrate and a process for producing adipic acid, % Of high-purity nitrous oxide can be recovered at a high recovery rate and can be reused industrially.

나아가 본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 방법 및 장치에 의하여 회수된 80 내지 99부피% 순도의 아산화질소를 저온증류공정 등의 후공정을 통해 더욱 정제하여 99.999부피% 이상의 초고순도 아산화질소를 제조하여 반도체, LCD, OLED 공정용으로 사용할 수 있다.Further, nitrous oxide having a purity of 80 to 99% by volume recovered by the method and apparatus for recovering nitrous oxide according to an embodiment of the present invention is further purified through a post-process such as a low-temperature distillation process to produce ultra-high purity nitrous oxide of 99.999% And can be used for semiconductor, LCD, and OLED processes.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 방법 및 장치를 통해, 분리 대상 기체 혼합물 내 아산화질소의 함량이 변화하더라도 안정적으로 아산화질소를 고순도로 분리해 낼 수 있음에 따라, 하나의 설비로 다양한 아산화질소 함량을 갖는 기체 혼합물로부터 안정적으로 고순도의 아산화질소를 회수할 수 있다. In addition, through the method and apparatus for recovering nitrous oxide according to an embodiment of the present invention, nitrous oxide can be stably separated in high purity even when the content of nitrous oxide in the separation target gas mixture changes, It is possible to recover stably high purity nitrous oxide from a gas mixture having a nitrous oxide content.

또한, 가변적인 공정의 운전이 가능하여, 분리 대상 아산화질소 함유 기체 혼합물 내 아산화질소의 함량에 따라 효율적인 분리가 가능하며, 분리 장치의 수명 증가 및 유지 비용의 저감 효과를 기대할 수 있다.In addition, it is possible to operate the process in a variable manner, so that efficient separation can be performed according to the content of nitrous oxide in the gas mixture containing nitrous oxide to be separated, and the life of the separator and the maintenance cost can be expected to be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막분리 공정의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 비교예에 따른 막분리 공정의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a membrane separation process according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a membrane separation process according to a comparative example of the present invention.

다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서 다른 정의가 없는 한, '제 x 고분자 분리막의 잔류부 스트림'은 '제 x 잔류부 스트림'과 혼용되어 사용되며, '제 x 고분자 분리막의 투과부 스트림'은 '제 x 투과부 스트림'과 혼용되어 사용된다.Unless defined otherwise herein, the 'residual x-ray stream of polymer x separator' is used interchangeably with the 'x-x residual stream', and the 'x-ray polymer stream permeate stream' Used in combination.

본 발명은 가변 운전이 가능하면서 아산화질소 함유 기체 혼합물로부터 아산화질소를 고순도 및 고회수율로 회수할 수 있는 아산화질소 회수 방법과 이의 구현이 가능한 아산화질소 회수 장치를 제공한다.The present invention provides a nitrous oxide recovery method capable of recovering nitrous oxide from a nitrous oxide-containing gas mixture at a high purity and a high recovery rate while being capable of variable operation, and a nitrous oxide recovery apparatus capable of realizing the same.

본 발명의 아산화질소 회수 방법 및 장치를 통해, 분리 대상 기체 혼합물 내 아산화질소의 함량이 변화하더라도 안정적으로 아산화질소를 고순도로 분리해 낼 수 있음에 따라, 하나의 설비로 다양한 아산화질소 함량을 갖는 기체 혼합물로부터 안정적으로 고순도의 아산화질소를 회수할 수 있다. The nitrous oxide recovery method and apparatus of the present invention can stably separate nitrous oxide with high purity even when the content of nitrous oxide in the separation target gas mixture changes, It is possible to recover stably high purity nitrous oxide from the mixture.

또한, 가변적인 공정의 운전이 가능하여, 분리 대상 아산화질소 함유 기체 혼합물 내 아산화질소의 함량에 따라 효율적인 분리가 가능하며, 분리 장치의 수명 증가 및 유지 비용의 저감 효과를 기대할 수 있다. In addition, it is possible to operate the process in a variable manner, so that efficient separation can be performed according to the content of nitrous oxide in the gas mixture containing nitrous oxide to be separated, and the life of the separator and the maintenance cost can be expected to be reduced.

구체적으로, 본 발명의 일 양태는, 아산화질소 함유 기체 혼합물을 압축하는 단계; 상기 압축된 기체 혼합물을 제 1 고분자 분리막으로 투입하여, 제 1 잔류부 스트림 및 제 1 투과부 스트림으로 분리하는 단계; 상기 제 1 잔류부 스트림을 제 2 고분자 분리막으로 투입하여, 제 2 잔류부 스트림 및 제 2 투과부 스트림으로 분리하는 단계; 및 상기 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 단계;를 포함하는, 아산화질소 회수 방법을 제공한다.Specifically, one aspect of the present invention is a method for producing a nitrous oxide-containing gas mixture comprising: compressing a nitrous oxide-containing gas mixture; Introducing the compressed gas mixture into a first polymer separator to separate into a first residual stream and a first permeate stream; Introducing the first residual substream into a second polymer separator to separate into a second residual substream and a second permeate stream; And selectively introducing the first permeate stream into a third polymer separator to separate the third permeate stream into a third residual stream and a third permeate stream, or into a nitrous oxide recovery unit.

아산화질소 생산공정의 생산가스 또는 아디프산 생산공정의 배기가스 등의 아산화질소 함유 기체 혼합물에는 예시적으로, 상기 기체혼합물 총 100부피%에 대하여, 0.3 내지 60 부피%의 아산화질소, 0.5 내지 60 부피%의 질소, 0 내지 40 부피%의 산소, 0 내지 5 부피%의 이산화탄소, 0 내지 1 부피%의 일산화탄소, 0 내지 2 부피%의 이산화질소, 0 내지 2 부피%의 일산화질소, 0 내지 1 부피%의 수증기, 0 내지 1 부피%의 유기탄화수소 입자 등이 함유되어 있을 수 있다.The nitrous oxide-containing gas mixture, such as the product gas in the nitrous oxide production process or the exhaust gas in the adipic acid production process, illustratively comprises 0.3 to 60% by volume of nitrous oxide, 0.5 to 60% 0 to 2 vol% nitrogen monoxide, 0 to 2 vol% nitrogen monoxide, 0 to 1 vol.% Nitrogen, 0 to 40 vol.% Oxygen, 0 to 5 vol.% Carbon dioxide, 0 to 1 vol.% Carbon monoxide, 0 to 2 vol.% Nitrogen dioxide, % Water vapor, 0 to 1 volume% organic hydrocarbon particles, and the like.

즉, 분리 대상인 아산화질소 함유 기체 혼합물은 아산화질소를 다양한 함량으로 포함할 수 있는데, 고정운전 방식의 설비는 분리 대상 기체 혼합물 내 아산화질소 함량의 변화에 능동적으로 대응할 수 없어, 안정적으로 고순도로 아산화질소를 회수할 수 없는 문제가 있다.That is, the nitrous oxide-containing gas mixture to be separated may contain various amounts of nitrous oxide, and the fixed operation system can not actively cope with the change of the nitrous oxide content in the gas mixture to be separated, There is a problem that it can not be recovered.

본 발명의 일 양태는, 이러한 문제를 해결할 수 있는 아산화질소 회수 방법으로서, 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 가변 운전형 아산화질소 회수 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is a nitrous oxide recovery method capable of solving such a problem, wherein a first permeate stream is selectively introduced into a third polymer separator and separated into a third residual stream and a third permeate stream, The present invention provides a method for recovering variable-operation nitrous oxide.

이하, 상기 본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 방법에 대해 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for recovering nitrous oxide according to one embodiment of the present invention will be described in detail for each step.

상기 아산화질소 함유 기체 혼합물을 압축하는 단계는, 아산화질소 함유 기체 혼합물로부터 막분리 공정을 통해 고순도의 아산화질소를 정제하기 위해 적절한 압력으로 압축하는 단계이다.The step of compressing the nitrous oxide-containing gas mixture is a step of compressing the nitrous oxide-containing gas mixture to an appropriate pressure to purify the high-purity nitrous oxide from the nitrous oxide-containing gas mixture through a membrane separation process.

상기 압축하는 단계의 압축은, 특정 방법 또는 특정 장치를 이용한 방법에 한정되지 않으며, 기체를 압축시킬 수 있는 방법 내지 장치를 이용하는 것이라면 모두 사용이 가능하다.The compression of the compressing step is not limited to a specific method or a method using a specific apparatus, and any method can be used as long as the method or apparatus capable of compressing the gas is used.

기체 혼합물을 제 1 고분자 분리막으로 투입 하기 전에 적절한 압력으로 압축할 필요가 있을 수 있으며, 일 예로, 2 내지 30 bar, 보다 구체적으로는 5 내지 15 bar의 압력으로 압축할 수 있다. 상기 범위에서 고분자 분리막의 아산화질소 투과 선택도가 높게 유지될 수 있어, 회수되는 아산화질소의 순도 및 회수율이 증가할 수 있고, 분리막이 파손될 염려가 적어 분리막 장치의 수명이 증가할 수 있다.It may be necessary to compress the gas mixture to an appropriate pressure prior to introduction into the first polymeric membrane and may, for example, be compressed to a pressure of from 2 to 30 bar, more specifically from 5 to 15 bar. In the above range, the selectivity of nitrous oxide permeation of the polymer separator can be kept high, the purity and recovery rate of the recovered nitrous oxide can be increased, and the life of the separator can be increased because there is less concern about breakage of the separator.

다만, 압축 압력은 설비의 크기, 투입되는 아산화질소 함유 기체 혼합물의 조성에 따라 적절히 조절될 수 있는 것으로, 본 발명을 위 범위에 한정하는 것은 아니다.However, the compression pressure can be appropriately adjusted in accordance with the size of the equipment and the composition of the nitrous oxide-containing gas mixture introduced, and the present invention is not limited to the above range.

본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 방법은, 상기 압축하는 단계 이후에, 상기 압축된 기체 혼합물을 온도조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 온도조절하는 단계는 압축된 기체 혼합물을 냉각하는 단계인 것일 수 있는데, 이는, 압축하는 과정 중 발생한 압축열을 제거하여, 분리막 효율이 좋은 온도 범위로 기체 혼합물의 온도를 조절하기 위함이다.The nitrous oxide recovery method according to an embodiment of the present invention may further comprise, after the compressing, regulating the temperature of the compressed gas mixture. Specifically, the temperature control step may be a step of cooling the compressed gas mixture to remove the heat generated during the compression process and to adjust the temperature of the gas mixture to a temperature range where the separation efficiency is good. to be.

상기 냉각하는 단계의 냉각은, 특정 방법 또는 특정 장치를 이용한 방법에 한정되지 않으며, 기체를 냉각시킬 수 있는 방법 내지 장치를 이용하는 것이라면 모두 사용이 가능하다.The cooling of the cooling step is not limited to a specific method or a method using a specific apparatus, and any method can be used as long as it uses a method or device capable of cooling the gas.

이때, 냉각은 전술한 압축 압력과 유사하게, 고분자 분리막의 아산화질소 투과 선택도, 분리막의 파손 우려 등을 고려하면 아산화질소 함유 기체 혼합물의 온도가 -20 내지 30 ℃ 가 되도록 수행될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, cooling may be performed so that the temperature of the nitrous oxide-containing gas mixture becomes -20 to 30 ° C, in consideration of the nitrous oxide permeation selectivity of the polymer separation membrane, the possibility of breakage of the separation membrane, and the like. However, the present invention is not limited thereto.

상기 압축 단계 이후, 압축된 아산화질소 함유 기체 혼합물을 다단의 막분리 공정으로 정제하여 아산화질소를 회수할 수 있다. 이는 구체적으로, 상기 압축된 기체 혼합물을 제 1 고분자 분리막으로 투입하여, 제 1 잔류부 스트림 및 제 1 투과부 스트림으로 분리하는 단계; 상기 제 1 잔류부 스트림을 제 2 고분자 분리막으로 투입하여, 제 2 잔류부 스트림 및 제 2 투과부 스트림으로 분리하는 단계; 및 상기 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 단계;를 포함하는 가변 운전이 가능한 3단 막분리 공정을 통해 수행될 수 있다.After the compressing step, the compressed nitrous oxide-containing gas mixture may be purified by a multi-stage membrane separation process to recover the nitrous oxide. Specifically, it comprises the steps of injecting the compressed gas mixture into a first polymer separator to separate into a first residual stream and a first permeate stream; Introducing the first residual substream into a second polymer separator to separate into a second residual substream and a second permeate stream; And separating the first permeate stream into a third residual stream and a third permeate stream or a nitrous oxide recovering unit by inputting the first permeate stream selectively into a third polymer separator, Lt; / RTI >

압축된 아산화질소 함유 기체 혼합물을 상기와 같은 다단 분리막 공정을 통해 정제하여, 고순도 및 고회수율로 아산화질소를 회수할 수 있으며, 정제 상황에 따라 유연한 가변운전을 통해 아산화질소를 회수함으로써 회수되는 아산화질소의 순도를 보다 더 향상시키고, 안정적으로 고순도의 아산화질소를 회수 할 수 있다.The compressed nitrous oxide-containing gas mixture is purified through the above-described multi-stage separation membrane process to recover nitrous oxide at a high purity and a high recovery rate, and nitrous oxide recovered by recovering nitrous oxide through flexible variable operation according to purification conditions It is possible to further improve the purity of the exhaust gas, and to reliably recover the high-purity nitrous oxide.

또한, 정제 상황에 따른 제 1 투과부 스트림 흐름의 조절을 통해, 제 3 고분자 분리막이 선택적으로 기능하며, 이에 따라 불필요한 경우에는 제 3 고분자 분리막을 통한 정제가 수행되지 않기 때문에, 제 3 고분자 분리막의 수명이 증가할 수 있고, 이는 전체 공정 비용의 저감으로 이어질 수 있다. 또한, 정제 공정을 수행하는 정제 장치의 수명 증가 및 유지 비용이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the third polymer separator selectively functions through regulation of the first permeate stream according to the purification condition, and when it is unnecessary, purification through the third polymer separator is not performed. Therefore, the life of the third polymer separator Can be increased, which can lead to a reduction in the overall process cost. In addition, it is possible to obtain an effect of reducing the lifetime and maintenance cost of the purification apparatus for performing the purification process.

상기 막분리 단계들에서, 제 1 내지 제 3 고분자 분리막은 상대적으로 아산화질소를 질소 및/또는 산소보다 더 잘 투과시키는 재질 내지 물질로 이루어진 것일 수 있다. 이에, 아산화질소, 질소, 및 산소를 포함하는 기체 혼합물이 상기 고분자 분리막을 통과하면, 투과부 스트림의 조성은 다량의 아산화질소 및 상대적으로 미량의 질소 및/또는 산소를 포함하게 되며, 잔류부 스트림의 조성은 다량의 질소 및/또는 산소 및 상대적으로 미량의 아산화질소를 포함하게 된다. In the membrane separation steps, the first to third polymer separation membranes may be made of a material or a material that transmits nitrous oxide more efficiently than nitrogen and / or oxygen. Thus, when a gas mixture comprising nitrous oxide, nitrogen, and oxygen passes through the polymeric membrane, the composition of the permeate stream will include a large amount of nitrous oxide and a relatively small amount of nitrogen and / or oxygen, The composition will contain a large amount of nitrogen and / or oxygen and a relatively small amount of nitrous oxide.

상기 제 1 투과부 스트림은, 분리 대상 아산화질소 함유 기체 혼합물 내 아산화질소 함량 등의 영향으로, 경우에 따라 제 1 고분자 분리막을 통해 충분히 아산화질소를 분리할 수 없을 수 있다. 이러한 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 제 3 고분자 분리막으로 투입하여, 한 번 더 분리막 정제를 수행함으로써, 제 3 투과부 스트림으로 아산화질소를 고순도로 분리할 수 있다. The first permeate stream may not be able to sufficiently separate nitrous oxide through the first polymer separator depending on the case, due to the influence of nitrous oxide content in the gas mixture containing the nitrous oxide to be separated. In this case, the first permeate stream is introduced into the third polymer separator, and the separation membrane is further purified, thereby separating nitrous oxide into high purity by the third permeate stream.

상기 제 3 잔류부 스트림은 상기 압축하는 단계의 압축 공정 전으로 재순환시켜, 최종적으로 정제되는 아산화질소의 순도를 향상시킬 수 있다. The third residual sub-stream may be recycled prior to the compressing step of the compressing step to improve the purity of the finally nitrous oxide to be purified.

한편, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소가 충분히 고순도로 분리된 경우, 상기 제 1 투과부 스트림은 상기 제 3 고분자 분리막으로 투입되지 않고, 아산화질소 회수부로 바로 회수될 수 있다. On the other hand, when the nitrous oxide in the first permeate stream is separated to a sufficiently high purity, the first permeate stream can be recovered to the nitrous oxide recovery section without being input to the third polymer separator.

상기 제 1 투과부 스트림이 선택적으로 상기 제 3 고분자 분리막으로 투입되거나, 바로 아산화질소 회수부로 회수되는 기준은, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림의 총 부피 100부피%에 대하여 95부피% 이상 (및 100부피% 이하)인 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 바로 아산화질소 회수부로 투입하여 회수하고, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림의 총 부피 100부피%에 대하여 95 부피% 미만인 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 상기 제 3 고분자 분리막으로 투입하는 것일 수 있다. 제 1 투과부 스트림이 제 3 고분자 분리막으로 투입되는 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량의 하한은, 일 예시로, 80부피% 이상으로 할 수 있다. The criterion in which the first permeate stream is selectively introduced into the third polymer separator or immediately returned to the nitrous oxide recovery section is that the content of nitrous oxide in the first permeate stream is less than 100 vol% Wherein the first permeate stream is withdrawn by withdrawing the first permeate stream directly into the nitrous oxide recovery section when the content of nitrous oxide in the first permeate stream is greater than or equal to the total volume of the first permeate stream If less than 95% by volume with respect to 100% by volume, the first permeate stream may be introduced into the third polymer separator. The lower limit of the content of nitrous oxide in the first permeate portion stream into which the first permeable portion stream is introduced into the third polymer separable membrane may be 80 vol% or more, for example.

위의 기준은 이는 일 예로서 제시되는 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 다르게 조절될 수 있다.The above criteria are presented as an example, and the present invention is not limited thereto and can be adjusted differently.

위와 같이 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량에 따라 상기 제 1 투과부 스트림의 흐름이 조절되는 것은, 예시적으로, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소 함량의 변화에 능동적으로 대응하여, 상황에 따른 가변운전이 가능한 자동화 시스템에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 아산화질소 함유 기체 혼합물의 정제 중에, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량을 정성,정량 분석하여 측정 센서 등을 통해 감지하고, 측정 센서로부터 받은 감지 결과를 기준으로 상기 제 1 투과부 스트림의 흐름을 가변적으로 조절하여, 상기 제 3 고분자 분리막으로 투입하거나 또는 바로 아산화질소 회수부로 투입하여 회수하는 방식으로 수행될 수 있다. The control of the flow of the first permeate stream according to the content of nitrous oxide in the first permeate stream as described above may illustratively actively correspond to the change of the nitrous oxide content in the first permeate stream, And can be performed by an automation system capable of operation. Specifically, during purification of the nitrous oxide-containing gas mixture, the content of nitrous oxide in the first permeate stream is qualitatively and quantitatively analyzed and detected through a measurement sensor or the like, and based on the detection result received from the measurement sensor, The third polymer separator, or the nitrous oxide recovery unit, and then recovered.

다른 예시로, 최종 정제되는 아산화질소의 순도가 목표 범위 이상으로 유지되는 범위에서, 상기 제 1 투과부 스트림의 일부는 제 3 고분자 분리막으로 투입하고, 나머지 일부는 아산화질소 회수부로 바로 투입시켜 회수하는 방법에 의해 정제를 수행하는 것도 본 발명의 범주에 포함된다.In another example, in a range where the purity of the nitrous oxide to be finally purified is maintained above the target range, a part of the first permeated stream is introduced into the third polymer separation membrane and the remaining part is introduced into the nitrous oxide recovery section It is also within the scope of the present invention to carry out the purification by means of < RTI ID = 0.0 >

즉, 상기 제 3 고분자 분리막은, 제 1 고분자 분리막에 부가되어, 정제 상황에 따라 선택적으로 그 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 아산화질소 회수 방법은, 아산화질소 함유 기체 혼합물의 정제 상황에 따라 가변적으로 운영될 수 있어, 공정 운영이 유연해지고, 하나의 공정(설비)에서 다양한 상황에 대처가 가능하여, 아산화질소를 고순도로 안정적으로 정제해낼 수 있다. 또한, 제 3 고분자 분리막에 의한 정제가 선택적으로 수행됨으로써, 제 3 고분자 분리막의 수명이 증가할 수 있고, 이에 따라 정제 설비의 수명 증가 및 유지 비용이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.That is, the third polymer separation membrane may be added to the first polymer separation membrane and selectively perform its function depending on the purification condition. Therefore, the nitrous oxide recovery method of the present invention can be variably operated according to the purification condition of the nitrous oxide-containing gas mixture, so that the process operation becomes flexible, and it is possible to cope with various situations in one process (facility) Nitrogen can be stably purified with high purity. Also, since the purification by the third polymer separation membrane is selectively performed, the lifetime of the third polymer separation membrane can be increased, and the lifetime and maintenance cost of the purification facility can be reduced.

한편, 상기 제 2 잔류부 스트림은 배기가스로 외부로 배출될 수 있고, 상기 제 2 투과부 스트림은 상기 압축하는 단계의 압축 공정 전으로 재순환될 수 있다. 제 2 투과부 스트림에 잔존하는 아산화질소를 재순환시킴으로써, 최종적으로 회수되는 아산화질소의 순도와 회수율이 향상될 수 있다.On the other hand, the second residual sub-stream may be discharged to the outside as exhaust gas, and the second permeate stream may be recycled before the compression process of the compressing step. By recirculating the nitrous oxide remaining in the second permeate stream, the purity and recovery rate of the finally recovered nitrous oxide can be improved.

상기 제 1 고분자 분리막 및 제 2 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 1 내지 10이고, 상기 제 1 고분자 분리막 및 제 3 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 0.1 내지 10인 것일 수 있다. 다만, 본 발명을 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.The membrane area ratio of the first polymer separator and the second polymer separator is 1: 1 to 10, and the membrane area ratio of the first polymer separator and the third polymer separator is 1: 0.1 to 10. However, the present invention is not limited thereto.

제 1 고분자 분리막과 제 2 고분자 분리막의 막면적 비를 상기 범위로 함으로써, 제 2 고분자 분리막에서 제 1 잔류부 스트림 내 잔존하는 아산화질소를 높은 선택도로 분리할 수 있으며, 이후 제 3 투과부 스트림을 상기 압축하는 단계의 압축 공정 전으로 재순환시킴에 따라 최종적으로 회수되는 아산화질소의 순도 및 회수율이 향상될 수 있다. By setting the membrane area ratio of the first polymer separator and the second polymer separator within the above range, it is possible to separate the nitrous oxide remaining in the first residual stream in the second polymer separator with high selectivity, The purity and recovery rate of the finally recovered nitrous oxide can be improved by recycling it before the compression step of the compression step.

상기 제 1 고분자 분리막 및 제 2 고분자 분리막의 막면적 비는 보다 구체적이며 예시적으로는 1 : 1 내지 5일 수 있다. The membrane area ratio of the first polymer separator and the second polymer separator is more specific and may be 1: 1 to 5, for example.

한편, 상기 제 1 고분자 분리막과 제 3 고분자 분리막의 막면적 비율을 상술한 범위로 조절함으로써, 아산화질소의 분리효율을 향상시키면서 제 3 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량을 증가 시킬 수 있다. 또한 제 3 고분자 분리막을 상술한 막면적비로 설치함으로서, 아산화질소의 투과 선택도가 증가되어, 제 3 고분자 분리막에서 분리되는 아산화질소의 순도가 증가될 수 있으며, 재순환율의 큰 변화 없이 고순도의 아산화질소를 정제해낼 수 있다. By adjusting the membrane area ratio of the first polymer membrane and the third polymer membrane to the above range, the content of nitrous oxide in the third permeate stream can be increased while improving the separation efficiency of nitrous oxide. Further, by providing the third polymer separator at the above-mentioned membrane area ratio, the permeation selectivity of nitrous oxide is increased, and the purity of the nitrous oxide separated from the third polymer separator can be increased, and the high- Nitrogen can be purified.

또한 본 발명과 같이 분리막을 이용한 아산화질소 회수 시에, 선택적으로 기능하는 제 3 고분자 분리막의 막면적을 제 1 고분자 분리막보다 작게하여도 고순도로 아산화질소의 회수가 가능하다. 이에, 아산화질소 회수를 위한 설비비용이 감소될 수 있으면서도 순도 측면에서 아산화질소의 순도를 95% 이상 좋게는 99% 이상으로 회수 할 수 있는 장점이 있다.Also, at the time of recovering nitrous oxide using the separation membrane as in the present invention, it is possible to recover nitrous oxide with high purity even if the membrane area of the selectively functioning third polymer separation membrane is made smaller than that of the first polymer separation membrane. Accordingly, the facility cost for recovering nitrous oxide can be reduced, and the purity of nitrous oxide can be recovered to 95% or more, preferably 99% or more, in terms of purity.

상기 제 1 고분자 분리막 및 제 3 고분자 분리막의 막면적 비는 보다 구체적이며 예시적으로는 1 : 0.1 내지 5 또는 1 : 0.5 내지 5일 수 있다. The membrane area ratio of the first polymer membrane and the third polymer membrane is more specific and may be, for example, 1: 0.1 to 5 or 1: 0.5 to 5.

이하, 상기 압축하는 단계 이후에 수행되는 일련의 정제 과정의 다른 공정 조건에 대해 설명한다.Hereinafter, other process conditions of a series of refining processes performed after the compressing step will be described.

상기 압축하는 단계 이후의 일련의 정제 과정에서, 상기 제 1 내지 제 3 고분자 분리막 각각의 투과부 및 잔류부의 압력차에 의한 투과구동력에 의해 기체 스트림의 흐름이 형성된다. 이 때, 상기 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비(투과부/잔류부)는 0.1 이상 0.5 이하일 수 있다. 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비가 상기 범위를 만족하는 경우, 정제 상황에 따라 선택적으로 기능하는 제 3 고분자 분리막의 투과도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 높은 선택도가 유지될 수 있다. 이에 따라, 제 3 고분자 분리막을 통해 제 1 투과부 스트림을 추가 정제할 때, 아산화질소의 분리 효율이 향상되어, 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소를 목적하는 수준으로 농축시킬 수 있다. 반면 상기 범위를 벗어나는 경우, 후술되는 실시예에서 확인된 바와 같이, 분리 대상 아산화질소 함유 기체혼합물 내 아산화질소의 함량이 변화되는 환경에서 분리되는 아산화질소의 순도가, 상기 범위를 만족하는 경우에 비해 열위해졌다.In the series of purification steps after the compression step, a flow of the gas stream is formed by the transmission driving force due to the pressure difference between the transmission portion and the residual portion of each of the first to third polymer separation membranes. In this case, the pressure ratio (permeated portion / residual portion) of the permeable portion to the remaining portion of the third polymeric membrane may be 0.1 or more and 0.5 or less. When the pressure ratio of the permeable portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane satisfies the above range, the permeability of the third polymer separation membrane, which functions selectively depending on the purification condition, can be prevented from being lowered, have. Accordingly, when the first permeate stream is further purified through the third polymer separator, the nitrous oxide separation efficiency is improved, and the nitrous oxide in the first permeate stream can be concentrated to a desired level. On the other hand, if the purity of the nitrous oxide separated in the environment in which the content of nitrous oxide in the separation target nitrous oxide-containing gas mixture is changed is greater than the above range, I was disheartened.

본 발명의 아산화질소 회수 방법에서 채택되는 분리막의 아산화질소/질소 및 아산화질소/산소 투과 선택도는 20 이상일 수 있으며, 구체적으로는 30 이상, 보다 구체적으로는 40 이상일 수 있다. 상기 분리막의 투과도(permeability)는 80 GPU 이상일 수 있고, 구체적으로는 100 GPU 이상, 보다 구체적으로는 120 GPU 이상인 것일 수 있다. 상기 이산화탄소 투과도의 단위인 GPU는 gas permission unit(1 GPU = (10-6ㆍcm3)/(cm2ㆍsecㆍmmHg))을 나타내며, 분리막의 단위면적(cm2), 단위압력(mmHg) 및 단위시간(sec)에 대하여 투과되는 이산화탄소 부피(cm3)를 나타낸다.The nitrous oxide / nitrogen and nitrous oxide / oxygen permeability selectivity of the separation membrane adopted in the nitrous oxide recovery method of the present invention may be 20 or more, specifically 30 or more, and more specifically 40 or more. The permeability of the separation membrane may be 80 GPU or more, specifically 100 GPU or more, more specifically 120 GPU or more. The unit of area (cm 2 ), the unit pressure (mmHg) of the separation membrane, and the unit pressure (mmHg) of the separation membrane are represented by the gas permission unit (1 GPU = (10 -6 cm m 3 ) / (cm 2 sec sec mm mmHg) And the volume (cm < 3 >) of carbon dioxide permeated per unit time (sec).

상기 분리막은 통상적인 고분자 분리막을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로 폴리설폰계(polysulfone-based) 고분자 수지, 폴리이미드계(polyimide-based) 고분자 수지, 또는 이들을 조합한 수지 등을 기체 분리층의 주성분으로 하는 고분자 분리막을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명의 분리막의 선택도, 투과도 및 구체적인 종류를 위의 기재에 한정하는 것은 아니다.The separator may be a conventional polymer separator. Specific examples of the separator include a polysulfone-based polymer resin, a polyimide-based polymer resin, or a combination thereof, A polymer separator may be used. However, the selectivity, permeability and specific kinds of the separator of the present invention are not limited to the above description.

막분리를 통한 아산화질소의 회수시에, 제 1 고분자 분리막으로 투입되는 아산화질소 함유 기체 혼합물의 압력은 2 내지 30 bar인 것일 수 있고, 구체적으로는 5 내지 15 bar일 수 있다. 제 2 고분자 분리막 또는 제 3 고분자 분리막의 투과측 압력은 진공 내지 3 bar인 것일 수 있고, 구체적으로는 1 내지 2 bar인 것일 수 있다. 각 고분자 분리막에서 투과 온도는 10 내지 100 ℃인 것일 수 있고, 구체적으로는 25 내지 50 ℃인 것일 수 있다. 다만, 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다.At the time of recovery of nitrous oxide through membrane separation, the pressure of the nitrous oxide-containing gas mixture introduced into the first polymer separator may be 2 to 30 bar, specifically 5 to 15 bar. The pressure on the permeate side of the second polymer separation membrane or the third polymer separation membrane may be vacuum to 3 bar, specifically 1 to 2 bar. The permeation temperature of each polymer membrane may be in the range of 10 to 100 캜, specifically 25 to 50 캜. However, the present invention is not limited thereto.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 장치 및 방법에 대해 설명한다. 다만, 도 1의 형태만으로 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.Hereinafter, an apparatus and method for recovering nitrous oxide according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the present invention is not limited to the embodiment shown in Fig. 1, and various modifications may be made within the scope of the technical idea of the present invention.

본 발명의 다른 일 양태는, 아산화질소 함유 기체 혼합물을 압축하는 압축부(11); 및 상기 압축부(11)와 연결되고, 복수의 고분자 분리막을 포함하는 정제부;를 포함하되, 상기 정제부는, 제 1 고분자 분리막(41)의 잔류부 스트림은 제 2 고분자 분리막(42)과 연결되고, 제 1 고분자 분리막(41)의 투과부 스트림은 선택적으로 제 3 고분자 분리막(43) 또는 아산화질소 회수부(미도시)로 연결되는 것인, 아산화질소 회수 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention relates to a compression unit (11) for compressing a nitrous oxide-containing gas mixture; And a purification unit connected to the compression unit (11) and including a plurality of polymer separation membranes, wherein the purification unit is configured such that the residual secondary stream of the first polymer separation membrane (41) is connected to the second polymer separation membrane , And the permeate stream of the first polymer separator (41) is selectively connected to the third polymer separator (43) or a nitrous oxide recovery unit (not shown).

상기 압축부(11)는 도 1의 제 1 압축부(11)에 대응되며, 기체를 압축시킬 수 있는 장치면, 특정 장치에 한정되지 않고 채용이 가능하다. 제 2 압축부(12) 또한 특정 장치에 한정되지 않음은 물론이다.The compression section 11 corresponds to the first compression section 11 of FIG. 1, and is not limited to a specific device in terms of a device capable of compressing a gas. It goes without saying that the second compression section 12 is also not limited to a specific apparatus.

상기 제 1 압축부(11)에서 조절되는 분리 대상 아산화질소 함유 기체 혼합물의 압력은 상술한 바와 같다.The pressure of the nitrous oxide-containing gas mixture to be separated to be controlled by the first compression unit 11 is as described above.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 장치는 상기 압축된 기체 혼합물의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 더 포함할 수 있으며, 구체적으로는 상기 제 1 압축부(11)와 연결되는 냉각부(21)를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각부(21)는, 특정 장치에 한정되지 않으며, 기체를 냉각시킬 수 있는 장치라면 모두 사용이 가능하다. 또한, 냉각부(21)에서 조절되는 기체 혼합물의 온도는 상술한 바와 같다. The apparatus for recovering nitrous oxide according to an embodiment of the present invention may further include a temperature controller for controlling the temperature of the compressed gas mixture, (21). The cooling unit 21 is not limited to a specific apparatus, and any apparatus that can cool the gas can be used. The temperature of the gas mixture to be adjusted in the cooling section 21 is as described above.

상기 본 발명의 일 양태에 따른 바이오메탄 정제 장치의 분리막 소재 및 물성, 각 분리막의 막면적 비율, 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비 등에 관한 사항은 전술한 바와 같으므로 생략한다.The material and physical properties of the separation membrane of the biomethane purification apparatus according to an embodiment of the present invention, the membrane area ratio of each separation membrane, the pressure ratio of the permeation unit to the remaining portion of the third polymer separation membrane, and the like are as described above.

이하, 상기 본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 장치를 이용한 아산화질소 회수 방법과 함께, 상기 본 발명의 일 양태에 따른 아산화질소 회수 장치에 대해 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the nitrous oxide recovery apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the method of recovering nitrous oxide using the nitrous oxide recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.

분리 대상인 아산화질소 함유 기체 혼합물이 아산화질소 함유 기체 혼합물 공급부(미도시)로부터 제 1 압축부(11)로 공급되고, 상기 제 1 압축부(11) 및 냉각부(21)를 거쳐 정제에 적절한 압력 및 온도로 조절된 뒤 제 1 고분자 분리막(41)으로 투입된다.The nitrous oxide-containing gas mixture to be separated is supplied from the nitrous oxide-containing gas mixture supply section (not shown) to the first compression section 11 and is supplied to the first compression section 11 and the cooling section 21, And the temperature of the first polymer separator 41 is adjusted.

제 1 고분자 분리막(41)으로 투입된 기체 혼합물은, 제 1 고분자 분리막(41)에서 아산화질소의 함량이 상대적으로 적은 제 1 잔류부 스트림과 아산화질소의 함량이 상대적으로 많은 제 1 투과부 스트림으로 분리된다. 이 중, 상기 제 1 잔류부 스트림은 제 2 고분자 분리막(42)으로 투입되어 제 2 잔류부 스트림과 제 2 투과부 스트림으로 분리된다. 이후, 제 2 잔류부 스트림은 배기가스로 배출되고, 제 2 투과부 스트림은 제 2 투과부 스트림 재순환 유로(81)를 통해 상기 제 1 압축부(11)로 재순환된다. 본 명세서에서, 특정 고분자 분리막 및 제 1 압축부(11)가 연결된다는 것은, 상기 특정 고분자 분리막과 제 1 압축부(11)가 유로를 통해 직접 연결된 것 뿐만 아니라, 상기 특정 고분자 분리막이 분리 대상인 아산화질소 함유 기체 혼합물을 제 1 압축부(11)로 이송하는 유로와 연결된 양태도 포함한다.The gas mixture introduced into the first polymer separator 41 is separated into a first permeate portion stream having a relatively small content of nitrous oxide in the first polymer separator 41 and a first permeate portion stream having a relatively large content of nitrous oxide . The first residual substream is introduced into the second polymer separator 42 and separated into a second residual substream and a second permeate stream. Thereafter, the second residual sub-stream is exhausted to the exhaust gas, and the second permeate stream is recycled to the first compressed section 11 through the second permeate stream recycle line 81. In this specification, the connection of the specific polymer separator and the first compression section 11 means that not only the specific polymer separation membrane and the first compression section 11 are directly connected to each other through the flow path, Containing gas mixture is connected to a flow path for transferring the nitrogen-containing gas mixture to the first compression section (11).

한편, 상기 제 1 투과부 스트림은 스트림 내 포함되어 있는 아산화질소의 함량에 따라, 선택적으로 제 1 고분자 분리막(41) 및 아산화질소 회수부(미도시)를 연결하는 제 1-1 투과부 스트림 유로(101)를 통해 아산화질소 회수부로 투입되어 회수되거나, 제 1 고분자 분리막(41) 및 제 3 고분자 분리막(43)을 연결하는 제 1-2 투과부 스트림 유로(102)를 통해 제 3 고분자 분리막(43)으로 투입될 수 있다.Meanwhile, the first permeate stream may be selectively passed through a 1-1 permeate stream passage 101 (not shown) connecting the first polymer separator 41 and a nitrous oxide recovering unit (not shown) depending on the content of nitrous oxide contained in the stream. Or the first polymer separator 41 and the third polymer separator 43 to the third polymer separator 43 through the first through second permeate stream channels 102 connecting the first polymer separator 41 and the third polymer separator 43 Can be injected.

여기서, 상기 제 1-1 투과부 스트림 유로(101) 및 제 1-2 투과부 스트림 유로(102)에는 각각 제 1 유로개폐수단(51) 및 제 2 유료개폐수단(52)이 구비되어, 상기 제 1-1 투과부 스트림 유로(101) 및 제 1-2 투과부 스트림 유로(102)를 선택적으로 개폐할 수 있으며, 이러한 개폐조절에 따라 상기 제 1 투과부 스트림의 흐름을 조절할 수 있다. 상기 유로개폐수단(51, 52)은, 유로에 설치되어 유로를 개폐할 수 있는 밸브일 수 있으나, 유로의 개폐가 가능한 수단이라면 모두 채용이 가능함은 물론이다. The first through-passage flow path 101 and the first through second permeation flow path 102 are provided with a first flow path switching means 51 and a second charge switching means 52, respectively, -1 transmission path stream path 101 and the 1-2th transmission path stream path 102, and the flow of the first transmission portion stream can be adjusted according to the opening / closing control. The flow path opening / closing means (51, 52) may be a valve provided in the flow path and capable of opening and closing the flow path, but it is needless to say that any means can be employed as long as the flow path can be opened and closed.

구체적으로, 상기 제 1 투과부 스트림은, 분리 대상 아산화질소 함유 기체 혼합물 내 아산화질소 함량 등의 영향으로, 경우에 따라 제 1 고분자 분리막(41)을 통해 충분히 아산화질소를 분리할 수 없을 수 있다. 이러한 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 제 1-2 투과부 스트림 유로(102)를 통해 제 3 고분자 분리막(43)으로 투입하여 한 번 더 분리막 정제를 수행함으로써, 제 3 투과부 스트림으로 아산화질소를 고순도로 분리하여, 이를 아산화질소 회수부(미도시)로 투입시켜 회수할 수 있다. 이 때 상기 제 1-2 투과부 스트림 유로(102)에는 제 2 압축기(12)가 구비될 수 있으며, 이를 통해 기체 혼합물을 추가로 압축할 수 있다.Specifically, the first permeate stream may not be able to sufficiently separate nitrous oxide through the first polymer separator 41 depending on the case, due to the influence of the nitrous oxide content or the like in the gas mixture containing nitrous oxide to be separated. In this case, the first permeate stream is introduced into the third polymer separator 43 through the first-second permeate-side stream passage 102, and the separation membrane is further subjected to purification so that nitrous oxide is highly purified And then it can be recovered by feeding it into a nitrous oxide recovery unit (not shown). At this time, the second to-be-permeated stream flow path 102 may be provided with a second compressor 12 through which the gas mixture may be further compressed.

한편, 제 3 잔류부 스트림은 제 3 고분자 분리막(43) 및 상기 제 1 압축부(11)를 연결하는 제 3 잔류부 스트림 재순환 유로(91)를 통해 제 1 압축부(11)로 재순환시켜, 최종적으로 정제되는 아산화질소의 순도를 향상시킬 수 있다. On the other hand, the third residual substream recycles to the first compression section 11 through the third residual molecular stream separation membrane 43 and the third residual substream recirculation flow path 91 connecting the first compression section 11, The purity of nitrous oxide finally purified can be improved.

한편, 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 충분히 높은 경우에는, 상기 제 1 투과부 스트림은 제 3 고분자 분리막(43)으로 투입되지 않고, 바로 아산화질소 회수부(미도시)로 투입 및 회수될 수 있다.On the other hand, when the content of nitrous oxide in the first permeate stream is sufficiently high, the first permeate stream can not be introduced into the third polymer separator 43 but can be introduced and recovered directly into a nitrous oxide recovery unit (not shown) have.

제 1 투과부 스트림이 선택적으로 제 3 고분자 분리막(43)으로 투입되거나, 아산화질소 회수부(미도시)로 투입되는 기준은, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림의 총 부피 100부피%에 대하여 95부피% 이상 (및 100부피% 이하)인 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 바로 아산화질소 회수부(미도시)로 투입하여 회수하고, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림의 총 부피 100부피%에 대하여 95 부피% 미만인 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 상기 제 3 고분자 분리막(43)으로 투입하는 것일 수 있다. 제 1 투과부 스트림이 제 3 고분자 분리막(43)으로 투입되는 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량의 하한은, 일 예시로, 80부피% 이상으로 할 수 있다. The criterion that the first permeable portion stream is selectively introduced into the third polymer separator 43 or introduced into the nitrous oxide recovery portion (not shown) is that the content of nitrous oxide in the first permeable portion stream is larger than the total In the case of 95 vol% or more (and not more than 100 vol%) relative to 100 vol% of the volume, the first permeate stream is directly introduced into the nitrous oxide recovery section (not shown) and recovered, If the content is less than 95% by volume based on 100% by volume of the total volume of the first permeate stream, the first permeate stream may be introduced into the third polymer separator 43. The lower limit of the content of nitrous oxide in the first permeate portion stream into which the first permeate portion stream is introduced into the third polymer separator 43 may be 80 vol% or more, for example.

위의 기준은 이는 일 예로서 제시되는 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 다르게 조절될 수 있다.The above criteria are presented as an example, and the present invention is not limited thereto and can be adjusted differently.

위와 같이 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량에 따라 상기 제 1 투과부 스트림의 흐름이 조절되는 것은, 도 1에서도 나타난 바와 같은 자동화 시스템에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1-2 투과부 스트림 유로(102)에서, 제 1 고분자 분리막(41)과 상기 제 1-2 투과부 스트림 유로(102)에 구비되어 있는 제 2 유로개폐수단(52) 사이에, 상기 제 1 투과부 스트림 내의 아산화질소의 함량을 정량, 정성 분석한 값을 실시간으로 감지하는 측정센서(61)가 구비될 수 있다. 상기 측정센서(61)는 컨트롤러(71)와 전기적으로 연결되어, 측정된 아산화질소의 함량을 전기적 신호 형태로 컨트롤러(71)로 전달한다. 신호를 받은 컨트롤러(71)는 미리 설정된 기준에 따라, 측정센서(61)로부터 전달받은 신호를 판단하여, 상기 유로개폐수단(51, 52)들이 선택적으로 개폐되도록 작동한다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림의 총 부피 100부피%에 대하여 95부피% 이상 (및 100부피% 이하)인 경우, 상기 측정센서(61)로부터 상기 제 2 유로개폐수단(52)은 닫고, 상기 제 1 유료개폐수단(51)은 여는 신호가 상기 컨트롤러(71)에 전달되어 각 유로개폐수단(51, 52)들의 개폐를 조절함으로써, 상기 제 1 투과부 스트림을 진공펌프(31)을 통해 바로 아산화질소 회수부(미도시)로 투입 및 회수되도록 할 수 있다. 한편, 상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림의 총 부피 100부피%에 대하여 95 부피% 미만인 경우에는, 상기 측정센서(61)로부터 상기 제 2 유료개폐수단(52)은 열고, 상기 제 1 유로개폐수단(51)은 닫는 신호가 상기 컨트롤러(71)로 전달되어 각 유로개폐수단(51, 52)들의 개폐가 조절됨으로써, 상기 제 1 투과부 스트림이 상기 제 3 고분자 분리막(43)으로 투입되도록 할 수 있다. The control of the flow of the first permeate stream according to the content of nitrous oxide in the first permeate stream as described above can be performed by an automation system as shown in FIG. Specifically, in the first to second permeate flow path 102, between the first polymer separator 41 and the second flow path opening / closing means 52 provided in the first to second permeated stream path 102, And a measurement sensor 61 for sensing a value obtained by quantitatively and qualitatively analyzing the content of nitrous oxide in the first permeate stream in real time. The measurement sensor 61 is electrically connected to the controller 71 and transmits the measured content of nitrous oxide to the controller 71 in the form of an electrical signal. The controller 71 receiving the signal judges the signal received from the measurement sensor 61 according to a preset reference and operates so that the flow path switching means 51 and 52 are selectively opened and closed. More specifically, when the content of nitrous oxide in the first permeate stream is 95 vol% or more (and 100 vol% or less) relative to 100 vol% of the total volume of the first permeate stream, The second flow path switching means 52 is closed and the first paying opening and closing means 51 transmits an opening signal to the controller 71 to control opening and closing of the flow path switching means 51 and 52, The permeate stream can be introduced into the nitrous oxide recovery unit (not shown) through the vacuum pump 31 and recovered. On the other hand, when the content of nitrous oxide in the first permeate stream is less than 95% by volume based on 100% by volume of the total volume of the first permeate stream, the second charged / Closing signal is transmitted to the controller 71 so that the opening and closing of the flow path opening and closing means 51 and 52 are controlled so that the first permeate stream flows into the third polymer separator 43).

여기서, 상기 측정센서 및 컨트롤러는 기 공지된 측정장치 및 컨트롤러를 적절히 채용할 수 있으며, 특정 장치에 한정되지 않는다.Here, the measurement sensor and the controller may appropriately employ a well-known measurement apparatus and controller, and are not limited to a specific apparatus.

즉, 상기 제 3 고분자 분리막(43)은, 제 1 고분자 분리막(41)에 부가되어, 정제 상황에 따라 선택적으로 그 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 아산화질소 회수 방법은, 아산화질소 함유 기체 혼합물의 정제 상황에 따라 자동화 시스템에 따라 자동적 및 가변적으로 운영될 수 있어, 공정 운영이 유연해지고, 하나의 공정(설비)에서 다양한 상황에 대처가 가능하여, 고순도의 아산화질소를 안정적으로 정제해낼 수 있다. 또한 제 3 고분자 분리막(43)을 이용함으로써, 최적화된 공정 조건에서 아산화질소의 순도를 증가시킬 수 있으며 재순환의 증가 없이 고순도 아산화질소를 분리정제 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제 3 고분자 분리막(43)에 의한 정제가 선택적으로 수행됨으로써, 제 3 고분자 분리막(43)의 수명이 증가할 수 있고, 이에 따라 정제 설비의 수명 증가 및 유지 비용이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.That is, the third polymer separator 43 may be added to the first polymer separator 41 to selectively perform the function according to the purification condition. Therefore, the nitrous oxide recovery method of the present invention can be operated automatically and variably according to the automation system according to the refining condition of the nitrous oxide-containing gas mixture, so that the process operation becomes flexible, So that it is possible to stably purify nitrous oxide of high purity. Also, by using the third polymer separator 43, the purity of nitrous oxide can be increased under optimized process conditions, and the high purity nitrous oxide can be separated and purified without increasing recirculation. In addition, since the purification by the third polymer separator 43 is selectively performed, the lifetime of the third polymer separator 43 can be increased, thereby increasing the lifetime and maintenance cost of the purification facility. have.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

폴리설폰 소재의 분리막으로 제조한 도 1과 같은 모듈을 이용하여 아산화질소 함유 기체 혼합물로부터 아산화질소를 회수하였다. 분리에 사용되는 아산화질소 함유 기체 혼합물로 아래와 같은 조성을 가지며, 이슬점 온도를 -5 ℃가 되도록 제습한 후 20 ℃로 온도조절된 것을 준비하였다.The nitrous oxide was recovered from the nitrous oxide-containing gas mixture using the module shown in Fig. 1, which was made of a polysulfone separator. A nitrous oxide-containing gas mixture used for separation was prepared as follows. The composition had the following composition, the dew point temperature was adjusted to -5 ° C, and the temperature was adjusted to 20 ° C.

표 1에서 "%"는 부피%를 의미한다.In Table 1, "%" means volume%.

아산화질소
(N2O)Nitrous oxide
(N 2 O) 질소
(N2)nitrogen
(N 2 ) 산소
(O2)Oxygen
(O 2 ) 이산화탄소
(CO2)carbon dioxide
(CO 2 ) 수분
(H2O)moisture
(H 2 O) 이산화질소
(NO2)Nitrogen dioxide
(NO 2) 일산화질소
(NO)Nitrogen monoxide
(NO) 유기탄화수소Organic hydrocarbons 제 1 아산화질소 함유 기체 혼합물The first nitrous oxide-containing gas mixture 50%50% 40%40% 5%5% 4%4% 1%One% 200ppm200ppm 800ppm800ppm 100ppm100ppm 제 2 아산화질소 함유 기체 혼합물The second nitrous oxide-containing gas mixture 30%30% 55%55% 10%10% 4%4% 1%One% 400ppm,400 ppm, 900ppm900ppm 100ppm100ppm

시간의 흐름에 따라 20분 간격으로 제 1 및 제 2 아산화질소 함유 기체 혼합물을 번갈아 가면서 제 1 고분자 분리막으로 투입하였다. 공급 유량은 모두 100 L/min이었다. The first and second nitrous oxide-containing gas mixtures were alternately introduced into the first polymer separator at intervals of 20 minutes with the passage of time. The feed flow rate was 100 L / min.

제 1 고분자 분리막으로 공급되는 기체 혼합물의 압력은 7 bar가 되도록 조절하였으며, 제 1 고분자 분리막의 투과부 압력은 4 bar, 제 2 고분자 분리막의 투과부 압력은 1 bar, 제 3 고분자 분리막의 투과부 압력은 2 bar로 유지하였다. 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비(투과부/잔류부)는 0.5로 유지하였다.The pressure of the gas mixture supplied to the first polymer separator was adjusted to 7 bar, the permeate pressure of the first polymer separator was 4 bar, the permeate pressure of the second polymer separator was 1 bar, and the permeate pressure of the third polymer separator was 2 bar. The pressure ratio of the permeable portion (permeable portion / retained portion) to the remaining portion of the third polymer membrane was kept at 0.5.

또한, 제 1 및 제 2 고분자 분리막의 막면적 비(제 1 고분자 분리막 : 제 2 고분자 분리막)는 1 : 2 이고, 상기 제 1 고분자 분리막 및 제 3 고분자 분리막의 막면적 비(제 1 고분자 분리막 : 제 3 고분자 분리막)는 1 : 1으로 하였다.The membrane area ratio of the first and second polymer separation membranes (first polymer separation membrane: second polymer separation membrane) is 1: 2, and the membrane area ratio of the first polymer separation membrane and the third polymer separation membrane (first polymer separation membrane: The third polymer separator) was 1: 1.

아울러, 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림의 총부피 100부피%에 대하여, 95 부피%인 경우를 기준으로, 제 1 유로개폐밸브 및 제 2 유로개폐밸브가 선택적으로 개폐되도록 설정하였다.On the basis of the case where the content of nitrous oxide in the permeate portion stream of the first polymer separator is 95 vol% relative to the total volume of 100 vol% of the permeate portion stream of the first polymer separator, And the opening and closing valve is selectively opened and closed.

구체적으로, 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소가 95부피% 이상인 경우, 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림은 아산화질소 회수부로 투입되고, 95부피% 미만인 경우, 제 3 고분자 분리막으로 투입되도록 하였다.Specifically, when the nitrous oxide content in the permeate stream of the first polymer separator is 95 vol% or more, the permeate stream of the first polymer separator is introduced into the nitrous oxide recovery unit, and when the nitrous oxide is less than 95 vol%, the third polymer separator is introduced.

상기 방식의 아산화질소 회수를 10시간 동안 수행하였고, 최종적으로 아산화질소 회수부로 회수되는 가스 내 아산화질소, 질소, 및 산소의 농도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The concentration of nitrous oxide, nitrogen, and oxygen in the gas recovered to the nitrous oxide recovery unit was analyzed for 10 hours, and the results are shown in Table 2 below.

실시예 2Example 2

제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비(투과부/잔류부)를 0.3으로 유지한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 아산화질소를 회수 하였고, 최종적으로 아산화질소 회수부로 회수되는 가스 내 아산화질소, 질소, 및 산소의 농도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The nitrous oxide was recovered in the same manner as in Example 1 except that the pressure ratio (permeation portion / residual portion) of the permeation portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane was kept at 0.3, and finally recovered to the nitrous oxide recovery portion The concentrations of nitrous oxide, nitrogen, and oxygen in the gas were analyzed, and the results are shown in Table 2 below.

실시예 3Example 3

제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비(투과부/잔류부)를 0.1로 유지한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 아산화질소를 회수 하였고, 최종적으로 아산화질소 회수부로 회수되는 가스 내 아산화질소, 질소, 및 산소의 농도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The nitrous oxide was recovered in the same manner as in Example 1 except that the pressure ratio (permeation portion / residual portion) of the permeation portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane was kept at 0.1, and finally recovered into the nitrous oxide recovery portion The concentrations of nitrous oxide, nitrogen, and oxygen in the gas were analyzed, and the results are shown in Table 2 below.

실시예 4Example 4

제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비(투과부/잔류부)를 0.05로 유지한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 아산화질소를 회수 하였고, 최종적으로 아산화질소 회수부로 회수되는 가스 내 아산화질소, 질소, 및 산소의 농도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The nitrous oxide was recovered in the same manner as in Example 1 except that the pressure ratio (permeation portion / residual portion) of the permeation portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane was maintained at 0.05, and finally recovered into the nitrous oxide recovery portion The concentrations of nitrous oxide, nitrogen, and oxygen in the gas were analyzed, and the results are shown in Table 2 below.

실시예 5Example 5

제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비(투과부/잔류부)를 0.6으로 유지한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 아산화질소를 회수 하였고, 최종적으로 아산화질소 회수부로 회수되는 가스 내 아산화질소, 질소, 및 산소의 농도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The nitrous oxide was recovered in the same manner as in Example 1 except that the pressure ratio (permeation portion / residual portion) of the permeation portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane was maintained at 0.6, and finally recovered into the nitrous oxide recovery portion The concentrations of nitrous oxide, nitrogen, and oxygen in the gas were analyzed, and the results are shown in Table 2 below.

비교예 1Comparative Example 1

폴리설폰 소재의 분리막으로 제조한 도 2와 같은 모듈을 이용하여 아산화질소 함유 기체 혼합물로부터 아산화질소를 회수하였다. The nitrous oxide was recovered from the nitrous oxide-containing gas mixture using the module shown in Fig. 2, which was made of a polysulfone separator.

우선, 상기 실시예와 동일한 제 1 아산화질소 함유 기체 혼합물을 100L/min의 유량으로 5시간 동안 제 1 고분자 분리막으로 투입하였다.First, the same first nitrous oxide-containing gas mixture as in the above Example was introduced into the first polymer separator for 5 hours at a flow rate of 100 L / min.

이후, 제 1 고분자 분리막으로 투입하는 기체 혼합물을 상기 실시예와 동일한 제 2 아산화질소 함유 기체 혼합물로 교체하여, 100L/min의 유량으로 5시간 동안 투입하였다.Then, the gas mixture to be introduced into the first polymer separator was replaced with the same second nitrous oxide-containing gas mixture as in the above example, and the mixture was introduced at a flow rate of 100 L / min for 5 hours.

각각의 경우 모두, 상기 제 1 고분자 분리막으로 투입되는 기체 혼합물의 압력은 7 bar가 되도록 조절하였으며, 제 1 고분자 분리막의 투과부 압력은 4 bar, 제 2 고분자 분리막의 투과부 압력은 1 bar, 제 3 고분자 분리막의 투과부 압력은 2 bar로 유지하였다. 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비(투과부/잔류부)는 0.5로 유지하였다.In each case, the pressure of the gas mixture introduced into the first polymer separator was adjusted to 7 bar, the permeate pressure of the first polymer separator was 4 bar, the permeate pressure of the second polymer separator was 1 bar, The permeate pressure of the membrane was maintained at 2 bar. The pressure ratio of the permeable portion (permeable portion / retained portion) to the remaining portion of the third polymer membrane was kept at 0.5.

아산화질소를 회수 하였고, 최종적으로 아산화질소 회수부로 회수되는 가스 내 아산화질소, 질소, 및 산소의 농도를 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The nitrous oxide was recovered and the concentration of nitrous oxide, nitrogen, and oxygen in the gas recovered to the nitrous oxide recovery part was finally analyzed. The results are shown in Table 2 below.

표 2에서, "%"는 각 해당되는 스트림의 총 부피 100부피%에 대한 해당 기체의 부피%를 의미한다.In Table 2, "%" means the volume% of the gas relative to the total volume of 100 vol% of each corresponding stream.

실시예 1Example 1 아산화질소 농도(%)Nitrous Oxide Concentration (%) 99.2%99.2% 질소 농도(%)Nitrogen concentration (%) 0.6%0.6% 산소 농도(%)Oxygen concentration (%) 0.2%0.2% 실시예 2Example 2 아산화질소 농도(%)Nitrous Oxide Concentration (%) 99.1%99.1% 질소 농도(%)Nitrogen concentration (%) 0.5%0.5% 산소 농도(%)Oxygen concentration (%) 0.2%0.2% 실시예 3Example 3 아산화질소 농도(%)Nitrous Oxide Concentration (%) 99.1%99.1% 질소 농도(%)Nitrogen concentration (%) 0.4%0.4% 산소 농도(%)Oxygen concentration (%) 0.3%0.3% 실시예 4Example 4 아산화질소 농도(%)Nitrous Oxide Concentration (%) 97.5%97.5% 질소 농도(%)Nitrogen concentration (%) 2.0%2.0% 산소 농도(%)Oxygen concentration (%) 0.5%0.5% 실시예 5Example 5 아산화질소 농도(%)Nitrous Oxide Concentration (%) 97.3%97.3% 질소 농도(%)Nitrogen concentration (%) 2.1%2.1% 산소 농도(%)Oxygen concentration (%) 0.6%0.6% 비교예 1Comparative Example 1 제 1 아산화질소 함유 기체 혼합물 투입First nitrous oxide-containing gas mixture input 아산화질소 농도(%)Nitrous Oxide Concentration (%) 97.9%97.9% 질소 농도(%)Nitrogen concentration (%) 1.9%1.9% 산소 농도(%)Oxygen concentration (%) 0.2%0.2% 제 2 아산화질소 함유 기체 혼합물 투입The second nitrous oxide-containing gas mixture is introduced 아산화질소 농도(%)Nitrous Oxide Concentration (%) 85.4%85.4% 질소 농도(%)Nitrogen concentration (%) 12.6%12.6% 산소 농도(%)Oxygen concentration (%) 2.0%2.0%

상기 표 2에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 5의 경우, 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림을 아산화질소의 함량에 따라 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하거나, 아산화질소 회수부로 바로 회수함으로써, 분리 대상 가스 내 아산화질소 농도의 변화가 있더라도, 안정적으로 고순도로 아산화질소를 회수해 낼 수 있었다.As can be seen from Table 2, in the case of Examples 1 to 5, the permeate portion stream of the first polymer separator was selectively introduced into the third polymer separator depending on the content of nitrous oxide or immediately recovered to the nitroxide- Even if there was a change in the concentration of nitrous oxide in the gas, the nitrous oxide could be recovered stably with high purity.

그러나, 비교예 1의 경우, 분리 대상 가스 내 아산화질소의 농도가 변화하는 경우에 유연하게 대처할 수 없어, 아산화질소를 고순도로 안정적으로 정제할 수 없었다.However, in the case of Comparative Example 1, in the case where the concentration of nitrous oxide in the gas to be separated changes, it can not be flexibly coped with, so that nitrous oxide could not be stably purified with high purity.

한편, 실시예 4 및 5의 경우, 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비가 0.1 내지 0.5인 실시예 1 내지 3와 비교하여 분리 대상 가스 내 아산화질소의 함량이 변동하는 환경에서 회수되는 아산화질소의 농도가 실시예 1 내지 3에 비해 상대적으로 열악함을 알 수 있다.On the other hand, in the case of Examples 4 and 5, as compared with Examples 1 to 3 in which the pressure ratio of the permeable portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane is 0.1 to 0.5, they are recovered in an environment in which the content of nitrous oxide in the separation gas varies It can be seen that the concentration of nitrous oxide is relatively poor as compared with Examples 1 to 3.

11 : 제 1 압축부 12 : 제 2 압축부
21 : 냉각부 31 : 진공 펌프
41 : 제 1 고분자 분리막 42 : 제 2 고분자 분리막
43 : 제 3 고분자 분리막 51 : 제 1 유로개폐수단
52 : 제 2 유로개폐수단 61 : 측정 센서
71 : 컨트롤러 81: 제 2 투과부 스트림 재순환 유로
91 : 제 3 잔류부 스트림 재순환 유로
101 : 제 1-1 투과부 스트림 유로
102 : 제 1-2 투과부 스트림 유로11: first compression section 12: second compression section
21: cooling section 31: vacuum pump
41: first polymer separator 42: second polymer separator
43: third polymer separator 51: first flow path opening / closing means
52: second flow path switching means 61: measuring sensor
71: controller 81: second permeate stream recirculation flow path
91: third residual stream recirculation flow path
101: 1-1 through permeate stream flow path
102: first to second permeate stream flow paths

Claims (16)

아산화질소 함유 기체 혼합물을 압축하는 단계;
상기 압축된 기체 혼합물을 제 1 고분자 분리막으로 투입하여, 제 1 잔류부 스트림 및 제 1 투과부 스트림으로 분리하는 단계;
상기 제 1 잔류부 스트림을 제 2 고분자 분리막으로 투입하여, 제 2 잔류부 스트림 및 제 2 투과부 스트림으로 분리하는 단계; 및
상기 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 단계;를 포함하고,
상기 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 단계에서,
상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림 총부피 100부피%에 대하여 95부피% 이상인 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 상기 아산화질소 회수부로 투입하고,
상기 제 1 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 투과부 스트림 총부피 100부피%에 대하여 95부피% 미만인 경우, 상기 제 1 투과부 스트림을 상기 제 3 고분자 분리막으로 투입하는 것이고,
상기 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비는 0.1 내지 0.5인 것인,
아산화질소 회수 방법.Compressing the nitrous oxide-containing gas mixture;
Introducing the compressed gas mixture into a first polymer separator to separate into a first residual stream and a first permeate stream;
Introducing the first residual substream into a second polymer separator to separate into a second residual substream and a second permeate stream; And
Separating the first permeate stream into a third residual stream and a third permeate stream or introducing the third permeate stream into a nitrous oxide recovery unit,
Separating the first permeate portion stream into a third residual permeate stream and a third permeate portion stream by selectively introducing the first permeate portion stream into the third polymer separator or introducing the third permeate portion into the nitrous oxide recovery portion,
The first permeate stream is introduced into the nitrous oxide recovery unit when the content of nitrous oxide in the first permeate stream is 95 vol% or more based on 100 vol% of the total volume of the first permeate stream,
The first permeate stream is introduced into the third polymer separator when the content of nitrous oxide in the first permeate stream is less than 95 vol% based on 100 vol% of the total volume of the first permeate stream,
Wherein the pressure ratio of the permeable portion to the remaining portion of the third polymeric membrane is 0.1 to 0.5.
Method of recovering nitrous oxide. 삭제delete 삭제delete 제 1항에서,
상기 제 1 고분자 분리막 및 제 2 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 1 내지 10 이고,
상기 제 1 고분자 분리막 및 제 3 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 0.1 내지 10 인 것인,
아산화질소 회수 방법.The method of claim 1,
The membrane area ratio of the first polymer separator and the second polymer separator is 1: 1 to 10,
Wherein the membrane area ratio of the first polymer separator and the third polymer separator is 1: 0.1 to 10,
Method of recovering nitrous oxide. 제 1항에서,
상기 제 2 투과부 스트림을 상기 압축하는 단계의 압축 공정 전으로 재순환하는 단계를 더 포함하는 것인,
아산화질소 회수 방법.The method of claim 1,
Further comprising recirculating said second permeate stream prior to the compression process of said compressing step.
Method of recovering nitrous oxide. 제 1항에서,
상기 제 1 투과부 스트림을 선택적으로 제 3 고분자 분리막으로 투입하여 제 3 잔류부 스트림 및 제 3 투과부 스트림으로 분리하거나, 아산화질소 회수부로 투입하는 단계에서
상기 제 1 투과부 스트림을 상기 제 3 고분자 분리막으로 투입하는 경우, 상기 제 3 잔류부 스트림을 상기 압축하는 단계의 압축 공정 전으로 재순환하는 단계를 더 포함하는 것인,
아산화질소 회수 방법.The method of claim 1,
Separating the first permeate stream into a third residual permeate stream and a third permeate stream, or introducing the third permeate stream into a nitrous oxide recovering unit
Further comprising the step of recirculating said third residual sub-stream to the compression step of said compressing step when said first permeate stream is input to said third polymer separator.
Method of recovering nitrous oxide. 아산화질소 함유 기체 혼합물을 압축하는 압축부; 및
상기 압축부와 연결되고, 복수의 고분자 분리막을 포함하는 정제부;를 포함하되,
상기 정제부는, 제 1 고분자 분리막의 잔류부 스트림은 제 2 고분자 분리막과 연결되고, 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림은 선택적으로 제 3 고분자 분리막 또는 아산화질소 회수부로 연결되는 것이고,
상기 정제부는,
상기 제 1 고분자 분리막 및 아산화질소 회수부를 연결하고, 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림을 상기 아산화질소 회수부로 이송하는 제 1-1 투과부 스트림 유로;
상기 제 1 고분자 분리막 및 상기 제 3 고분자 분리막을 연결하고, 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림을 상기 제 3 고분자 분리막으로 이송하는 제 1-2 투과부 스트림 유로;
상기 제 1-1 투과부 스트림 유로에 구비되어, 상기 제 1-1 투과부 스트림 유로의 개폐를 조절하는 제 1 유로개폐수단;
상기 제 1-2 투과부 스트림 유로에 구비되어, 상기 제 1-2 투과부 스트림 유로의 개폐를 조절하는 제 2 유로개폐수단;
상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량을 측정하는 측정센서; 및
상기 측정센서, 제 1 유로개폐수단, 및 제 2 유로개폐수단과 연결된 컨트롤러;를 더 포함하고,
상기 측정센서는 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량을 감지, 및 전기적 신호 형태로 변환하여, 상기 전기적 신호를 상기 컨트롤러로 전달하며,
상기 컨트롤러는, 미리 설정된 기준에 따라 상기 측정센서로부터 전달받은 전기적 신호를 판단하여, 상기 제 1 유로개폐수단 및 상기 제 2 유로개폐수단의 개폐를 조절하는 것이고,
상기 컨트롤러는,
상기 측정센서로부터 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 총부피 100부피%에 대하여 95부피% 이상인 경우에 해당하는 신호를 받은 경우, 상기 제 1 유로개폐수단은 열리고, 상기 제 2 유로개폐수단은 닫히도록 상기 제 1 유로개폐수단 및 제 2 유로 상기 압축부로 개폐수단의 개폐를 조절하고,
상기 측정센서로부터 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 내 아산화질소의 함량이 상기 제 1 고분자 분리막의 투과부 스트림 총부피 100부피%에 대하여 95 부피% 미만인 경우에 해당하는 신호를 받은 경우, 상기 제 2 유로개폐수단은 열리고, 상기 제 1 유로개폐수단은 닫히도록 상기 제 1 유로개폐수단 및 제 2 유로개폐수단의 개폐를 조절하는 것이고,
상기 제 3 고분자 분리막의 잔류부에 대한 투과부의 압력비는 0.1 이상 0.5 이하로 조절되는 것인,
아산화질소 회수 장치.A compression section for compressing the nitrous oxide-containing gas mixture; And
And a purification unit connected to the compression unit and including a plurality of polymer separation membranes,
In the purification section, the residual stream of the first polymer separation membrane is connected to the second polymer separation membrane, the permeate stream of the first polymer separation membrane is selectively connected to the third polymer separation membrane or the nitrous oxide recovery unit,
The purification unit may include:
A 1-1 permeate stream flow channel connecting the first polymer separator and the nitrous oxide recovery unit and transferring the permeate stream of the first polymer separator to the nitrous oxide recovery unit;
A first 1-2 permeate stream flow path connecting the first polymer separator and the third polymer separator and transferring the permeate stream of the first polymer separator to the third polymer separator;
A first flow path opening / closing means provided in the 1-1th permeate flow path for adjusting the opening and closing of the 1-1th permeate flow path;
Second flow path opening / closing means provided in the first through second permeation flow path for regulating the opening and closing of the first through second permeation flow path;
A measurement sensor for measuring the content of nitrous oxide in the permeate stream of the first polymer separator; And
And a controller connected to the measurement sensor, the first flow path opening / closing means, and the second flow path opening / closing means,
Wherein the measurement sensor senses the content of nitrous oxide in the permeate stream of the first polymer separator and converts the content of the nitrous oxide into an electrical signal form to transfer the electrical signal to the controller,
Wherein the controller determines an electrical signal transmitted from the measurement sensor according to a preset reference and controls opening and closing of the first flow path opening and closing means and the second flow path opening and closing means,
The controller comprising:
When a signal indicating that the content of nitrous oxide in the permeate portion stream of the first polymer separator is 95 vol% or more with respect to 100 vol% of the total volume of the permeate portion of the first polymer separator is received from the measurement sensor, The opening and closing means is opened and the opening and closing of the opening and closing means is controlled by the first flow path opening and closing means and the second flow path compression means so that the second flow path opening and closing means is closed,
When a signal corresponding to a case where the content of nitrous oxide in the permeate portion stream of the first polymer separator is less than 95 vol% with respect to 100 vol% of the total volume of the permeate portion stream of the first polymer separator is received from the measurement sensor, The opening and closing means is opened and the first flow path opening and closing means is controlled to open and close the first flow path opening and closing means and the second flow path opening and closing means,
Wherein the pressure ratio of the permeable portion to the remaining portion of the third polymer separation membrane is adjusted to 0.1 or more and 0.5 or less,
Nitrous oxide recovery device. 삭제delete 제 7항에서,
상기 제 1 고분자 분리막 및 제 2 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 1 내지 10 이고,
상기 제 1 고분자 분리막 및 제 3 고분자 분리막의 막면적 비는 1 : 0.1 내지 10 인 것인,
아산화질소 회수 장치.8. The method of claim 7,
The membrane area ratio of the first polymer separator and the second polymer separator is 1: 1 to 10,
Wherein the membrane area ratio of the first polymer separator and the third polymer separator is 1: 0.1 to 10,
Nitrous oxide recovery device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 7항에서,
상기 제 2 고분자 분리막 및 상기 압축부와 연결되고, 상기 제 2 고분자 분리막의 투과부 스트림을 상기 압축부로 재순환시키는 제 2 투과부 스트림 재순환 유로를 더 포함하는 것인,
아산화질소 회수 장치.8. The method of claim 7,
And a second permeate flow recirculation passage connected to the second polymer separator and the compression section for recirculating the permeate stream of the second polymer separator to the compression section.
Nitrous oxide recovery device. 제 7항에서,
상기 제 3 고분자 분리막 및 상기 압축부와 연결되고, 상기 제 3 고분자 분리막의 잔류부 스트림을 상기 압축부로 재순환시키는 제 3 잔류부 스트림 재순환 유로를 더 포함하는 것인,
아산화질소 회수 장치.
8. The method of claim 7,
Further comprising a third residual substream recirculation flow passage connected to the third polymer separation membrane and the compression section and recirculating the remaining substream of the third polymer separation membrane to the compression section,
Nitrous oxide recovery device.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014159543A (en) * 2013-01-23 2014-09-04 Kurita Water Ind Ltd Device for concentrating methane gas
KR101529129B1 (en) * 2014-09-18 2015-06-17 한국화학연구원 A multi-stage membrane process and an upgrading apparatus for the production of high purity methane gas
KR101748609B1 (en) * 2016-06-30 2017-06-21 한국화학연구원 Nitrous oxide selective gas separator membrane and the method of purification using thereby

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014159543A (en) * 2013-01-23 2014-09-04 Kurita Water Ind Ltd Device for concentrating methane gas
KR101529129B1 (en) * 2014-09-18 2015-06-17 한국화학연구원 A multi-stage membrane process and an upgrading apparatus for the production of high purity methane gas
KR101748609B1 (en) * 2016-06-30 2017-06-21 한국화학연구원 Nitrous oxide selective gas separator membrane and the method of purification using thereby

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