JP2000356463A - 空気深冷分離方法及び装置 - Google Patents

空気深冷分離方法及び装置

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JP2000356463A JP2000139818A JP2000139818A JP2000356463A JP 2000356463 A JP2000356463 A JP 2000356463A JP 2000139818 A JP2000139818 A JP 2000139818A JP 2000139818 A JP2000139818 A JP 2000139818A JP 2000356463 A JP2000356463 A JP 2000356463A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低圧損充填物の利用で精留塔の構造高さが高
くなっても、高圧塔と低圧塔間、又は高圧塔と粗アルゴ
ン塔塔頂凝縮器蒸発室間で移送留分に充分な圧力差を維
持しつつ、全負荷状態及び不足負荷状態で安定な操業を
達成でき、その際に特に緩和ガスとして無用なガス資源
の消費を回避することのできる深冷空気分離方法及び装
置を提供する。 【解決手段】 原料空気(1)を精留塔(3)に導入し、塔内
の液溜から濃度ρの移送留分(6,7)を液体で取り出して
膨張(14,14a,18)の後に別工程(5,23)に送る。液溜(24,1
6)内の液面は第１レベルｈ1にあって第１圧力ｐ1を受け
ており、膨張後の留分は第２レベルｈ2（ｈ2＞ｈ1）に
て第２圧力ｐ2（ｐ2＜ｐ1）で別工程(5,23)に供給す
る。両圧力の差Δｐ＝ｐ1−ｐ2は第１レベルと第２レベ
ルの間の留分の液柱静圧（ｐｈｙｄｒ＝ｐ・ｇ・[ｈ2−
ｈ1]）より小さい。Δｐが留分を別工程(5,23)に供給す
るに充分な大きさとなる範囲内で且つ膨張時に発生する
気泡が留分の濃度を低減するように膨張を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、精留塔による空気
深冷分離方法及び装置に関するものである。
【０００２】この種の空気分離方法及び装置は、例えば
ハウゼン／リンデ共著による「低温技術(Tieftemperatu
rtechnik)」第２版、１９８５年発行、第４章（281〜33
7頁）に記載されている。本発明は特に、高圧塔とこの
高圧塔の上または別位置に配置された低圧塔とを有する
２塔式又は複塔式、或いは更に窒素と酸素とを分離する
別の分離塔を備えた多塔式の深冷空気分離設備に関する
ものである。この場合、高圧塔は本発明の意味における
「第１精留塔」であり、低圧塔内での精留及び／又は粗
アルゴン塔の塔頂凝縮器内での蒸発は「別工程」であ
る。「移送留分」とは、この場合の高圧塔の缶出液又は
中間液を意味し、この液体留分は低圧塔内または粗アル
ゴン塔の塔頂凝縮器の蒸発室内に導入される。
【０００３】本発明は特に、上記ハウゼン／リンデ共著
の第４．５章の図４．２１、図４．２３、図４．２６、
図４．２８、図４．３４に示されているような２塔法に
関するものである。ハウゼン／リンデらによる実施例と
は異なり、本発明では物質移動は好ましくは少なくとも
１つの分離塔（例えば低圧塔や粗アルゴン塔）内で少な
くとも部分的に充填体又は規則充填物を通して引き起こ
される。
【０００４】移送すべき留分は第１精留塔内で液溜内に
集められ、この液溜はこの塔の塔底部で形成したり、或
いは塔内に設けたカップによって形成すればよい。この
液溜内の液面が本発明の意味における「第１レベルｈ
１」を確定する。移送留分はこの液溜から容器、例えば
低圧塔又は凝縮／蒸発器の蒸発室（例えば粗アルゴン塔
の塔頂凝縮器）に導入され、この容器内で前記別工程が
実行される。この別工程への移送留分の供給個所が本発
明の意味における「一層高い第２レベル」を定義する。
【０００５】
【従来の技術】空気分離塔内に圧力損失の少ない内部構
造を採用することは一連の利点を有するので、ここ数年
来、益々普及してきている。２塔式設備の低圧塔内で充
填物を利用する空気分離装置は、欧州公開特許公報EP32
1163A、国際公開公報WO93/019335、WO93/019336、欧州
公開特許公報EP628777A等に述べられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】充填物を使用する場合
の欠点は、構造高さが棚段塔に比べて明らかに高くなる
ことにある。この場合、請求項１の前文部分に挙げた不
等式が妥当することもある。即ち、高圧塔と低圧塔との
間、若しくは高圧塔と粗アルゴン塔の塔頂凝縮器の蒸発
室との間の圧力差は、移送留分の液柱静圧を克服するに
はもはや不充分である。幾つかの設備では全負荷状態で
通常操業している際にもこの不都合な状況が現れること
があるだけでなく、特に特殊な操業状況、例えば不足負
荷状態で操業している際、つまり全負荷操業時よりも少
ない製品／原料量で操業している時にはこの不都合な状
況が頻繁に現れる。
【０００７】この問題は既に欧州公開特許公報EP567360
Aで触れられており、そこでは基本的には弁の下流で
「緩和ガス」を外部圧縮空気源から導入することによっ
て解決している。
【０００８】本発明の課題は、この解決策を導入した方
法及び装置を更に改良することであり、設備の複雑化な
しに「緩和ガス」の外部供給源を不要とすることにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、
原料空気を第１の精留塔に導入し、第１の精留塔内の液
溜から濃度ρの移送留分を液体状態で取り出して膨張の
後に別工程に送り、その際に、前記液溜内の液面が第１
レベルｈ1にあって且つ第１圧力ｐ1を受けており、膨張
された前記留分を一層高い第２レベルｈ2（ｈ2＞ｈ1）
にて一層低い第２圧力（ｐ2＜ｐ1）で前記別工程に供給
し、前記両圧力の差Δｐ＝ｐ1−ｐ2が第１レベルと第２
レベルとの間の前記留分の液柱によって生成される静液
圧（ｐｈ ｙｄｒ＝ｐ・ｇ・[ｈ2−ｈ1]）より小さく、Δ
ｐ＝ｐ1−ｐ2＜ｐ・ｇ・[ｈ2−ｈ1]（但しｇは重力加速
度）である空気深冷分離方法において、前記圧力差Δｐ
が前記留分を前記別工程に供給するに充分な大きさとな
る範囲内で且つ前記膨張時に発生する気泡が前記留分の
濃度を低減するように前記膨張を実行することによって
上述の課題を解決したものである。
【００１０】本発明者による新たな知見によれば、欧州
公開特許公報EP567360Aに開示された技術内容の意味に
おける「緩和ガス」は移送留分自体から直接製出可能で
あることが判明した。これにより欧州公開特許公報第EP
567360Aに述べられている方法の欠点が回避され、特に
酸素富化液体を高圧塔から移送させる際に圧縮空気を
「緩和ガス」として消費してしまうようなことはなくな
り、また移送留分から「緩和ガス」を発生するために特
別手間のかかる付加的工程も不要であり、従ってそのた
めの付加的な制御系も省くことが可能となる。
【００１１】本発明においては、第１レベルと第２レベ
ルとの間の好適な中間レベルに膨張弁を配置することが
重要である。この中間レベルの具体的な確定は、本発明
の実施に当たって個々の設備のそれぞれ特殊な実施条件
ごとに異なるが、中間レベルの高さを或る自由度を以て
設定できるようにすれば、当業者に入手可能な計算道具
を利用して難なく求めることができる。即ち、本発明に
よれば典型的な膨張弁配置のための上記中間レベルの高
さは、 ｈｚ＝ｈ1＋ｘ・（ｈ2−ｈ1） で表すことができ、ここで自由度ｘは３０〜８０％、好
ましくは４０〜７０％に選ばれる。
【００１２】本発明に従う設備設計は、特定の操業条
件、例えば設備の起動条件に対して行う必要がある。別
の実施形態では、特定設備の定常操業条件に対して不足
負荷状態に適合する膨張弁の配置設計として適用され
る。この場合、設備起動中に移送液留分を「別工程」に
輸送する付加的手段を設けておくことが必要となること
もある。これには、液体を輸送する通常の方法（機械式
ポンプ、ガスの噴射によるエジェクターポンプ等）を利
用することができ、選択的に或いは付加的に起動時に第
１精留塔内の圧力レベルを高めて液体輸送に利用するこ
ともできる。
【００１３】本発明による方法において、移送留分を膨
張前に間接的熱交換によって過冷することは好ましいこ
とである。これにより、膨張部の上流で２相混合物の形
成が完全に又は部分的に防止され、膨張時にはじめて本
発明による適切な蒸気泡の形成が起きるようになる。こ
の過冷操作は一般には第１レベル近傍で行う。
【００１４】この過冷操作は、更に好ましくは、膨張部
のすぐ上流では移送留分が完全に又はほぼ完全に液体と
して存在する程度に、但し移送留分がもはや過冷され得
ない程度に、強く過冷されるように行う。
【００１５】実際には、設備設計に際して、まず過冷が
確定されるように設計条件が設定される。移送留分の過
冷の程度は、一般には液体輸送過程にかわりなく決定さ
れ、他の判定基準、例えば第２の容器に供給したときに
フラッシュガスの生成が比較的少なくなるようにする努
力によって決定される。次いで膨張過程、特に膨張弁の
配置は、既に設定された所定の過冷操作に際して膨張部
のすぐ前（上流）で移送留分がまさになお単相液体状態
で存在し、さしたる過冷もさしたる蒸気泡も未だ存在し
ないような高さ位置に決定される。
【００１６】本発明は更に上記方法を実施するための空
気深冷分離装置も提供する。即ち、この装置は、少なく
とも１つの操業状況に適合するように設計され、移送す
べき液体留分のための液溜を有する第１精留塔と液体管
路とを備え、この液体管路が第１精留塔内の液溜と別の
容器とに接続されていると共にこれらの接続部の間に膨
張弁を有し、操業状態下では前記液溜内の液面が第１レ
ベルｈ1にあって且つ第１圧力ｐ1を受けており、前記別
容器内では液体管路と前記別容器との間の接続部位が操
業中において第２圧力（ｐ2）で支配されており、前記
液体管路と前記別容器との間の接続部が一層高い第２レ
ベルｈ2（ｈ2＞ｈ1）に配置され、操業状態下の前記両
圧力の差Δｐ＝ｐ1−ｐ2が第１レベルと第２レベルとの
間の前記留分の液柱によって生成される静液圧（ｐ
ｈｙｄｒ＝ｐ・ｇ・[ｈ2−ｈ1]）よりも小さく、Δｐ＝
ｐ1−ｐ2＜ｐ・ｇ・[ｈ2−ｈ1](但しｇは重力加速度)で
ある空気深冷分離装置であって、特に前記膨張弁は、前
記圧力差Δｐが前記留分を前記別容器に供給するに充分
な大きさとなる範囲内で操業中の膨張時に発生する気泡
によって前記留分の濃度を低減するように配置されてい
ることに特徴を有する。
【００１７】本発明による装置の好適な実施形態では、
前記膨張弁の上流で前記液体管路中に間接的熱交換によ
って前記留分を冷却する熱交換器が配置されている。
【００１８】この熱交換器は、操業状態で前記膨張弁の
すぐ上流で前記留分が完全に又はほぼ完全に液体として
存在するように配置されていることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１に略示した実施例に基づいて
本発明とその詳細を以下に詳しく説明する。この実施例
では、図示のように、高圧塔３の缶出液６と高圧塔窒素
７を低圧塔５に移送するだけでなく、高圧塔缶出液６を
粗アルゴン塔２０ｂの塔頂凝縮器に移送してアルゴンを
製出しているが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【００２０】図示の実施例では、浄化処理済みの原料空
気１は４〜２０バール、好ましくは５〜１２バールの圧
力で熱交換器２内で製品流と向流でほぼ露点まで冷却さ
れ、２段階精留設備の高圧塔３に供給される。高圧塔３
は、共通の凝縮／蒸発器４を介して上部の低圧塔５と熱
交換関係にある。
【００２１】高圧塔３の塔底液溜２４の缶出液６と塔頂
部近傍のカップ１６の液体窒素７は高圧塔３から抽出さ
れ、これらは別々に向流式熱交換器８内で過冷され、そ
れぞれ少なくとも一部が低圧塔５に導入される。低圧塔
５からは、酸素９と窒素１０と不純窒素１１がそれぞれ
製品流として気体状態で取り出される。これらの製品流
は、少なくとも一部を液体状態で取り出すこともできる
（例えば酸素９ａと窒素１０ａ）。
【００２２】高圧塔３の塔底は、高圧塔内の最下部の物
質移動部から流出する塔液のための液溜２４を形成して
いる。この液溜内に集まる缶出液６が本発明の意味にお
ける移送留分となる。第１レベルｈ1 は高圧塔３の塔底
液溜２４の液面によって決定されている。移送留分６は
向流式熱交換器８内で製品流との間接熱交換によって過
冷される。過冷された移送留分６の第１部分流１３は、
中間レベルｈｚに配置された膨張弁１４へ流入する。膨
張弁１４内を通過する際に第１部分流が膨張されるが、
この場合、膨張弁前後の圧力差は、膨張後の移送留分が
２相混合物１５として第２レベルｈ２で低圧塔５に押し
込むのに充分な程度の残存圧力を持つ蒸気となるよう
に、膨張弁の開度で調整可能である。この「第２レベル
ｈ２」の具体的高さの数値例としては、他のレベルとの
関係で、地上から例えば ｈ１＝ ３１００ｍｍ ｈ２＝２２１００ｍｍ ｈｚ＝４６１００ｍｍ のように定められる。
【００２３】このような本発明による液体移送方式は、
別の同様な移送留分、即ち、高圧塔３の塔頂部カップ１
６から取り出される液体窒素留分７にも同様に適用する
ことができる。この場合の「第１レベルｈ１’」はカッ
プ１６内の液面によって形成され、このカップ１６内に
は主凝縮器４からの液体窒素留分が捕集されている。こ
の別の移動留分７も同様に向流式熱交換器８内で過冷さ
れる。過冷された窒素１７は中間レベルｈｚ’に配置さ
れた膨張弁１８へ流入して膨張され、最後には更に低圧
塔５の塔頂の供給部１９（第２レベルｈ２’にある）へ
導入される。
【００２４】図示の実施例のように付加的にアルゴンを
製出する設備の場合、本発明による液体移送方式は、粗
アルゴン塔２０ｂの塔頂凝縮器の蒸発室２３内への液体
酸素移送留分１５ａの輸送にも適用することができる。
本実施例では、粗アルゴン塔は例示の目的で２つの部分
塔２０ａ、２０ｂによって形成されているが、これらの
部分塔の機能は欧州特許公報EP628777B1及び対応する米
国特許第5426946号明細書に詳しく述べられている。本
発明による液体移送方式は、図示のようにアルゴン含有
酸素留分２１が低圧塔５から粗アルゴン塔２０ａに導入
され、粗アルゴン塔２０ｂの上側領域に酸素乏化アルゴ
ン製品２２ａ及び２２ｂが気体及び／又は液体状態で溜
まるような形式である限り、あらゆる種類及び形式の粗
アルゴン製出設備に利用することができる。
【００２５】図示の実施例において、このアルゴン製出
のための別の移送留分は高圧塔５の塔底からの過冷され
た缶出液６の部分流１３ａからなり、中間レベルｈｚに
配置された膨張弁１４ａ内で膨張されている。本例にお
いて、この中間レベルｈｚは前述の膨張弁１４ｂの配置
レベルである中間レベルｈｚと同じ高さ又はほぼ同じ高
さにある。高圧塔３の塔底から出て過冷され、次いで膨
張弁１４ａで膨張された移送留分１５ａは、第２レベル
ｈ２”で粗アルゴン塔２０ｂの塔頂凝縮器の蒸発室２３
に導入される。この第２レベルｈ２”は前述の第２レベ
ルｈ２’と同一又はほぼ同一の高さにある。粗アルゴン
塔２０ｂの塔底液１２はポンプ１７で加圧されて液体窒
素留分７として粗アルゴン塔２０ａの塔頂下部に導入さ
れる。
【００２６】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
液体移送留分を適切な高さレベルに配置した膨張弁に通
して液体管路中で気液２相流とし、蒸発によって「緩和
ガス」を移送留分自体から直接製出するので、低圧損の
充填物利用により精留塔設備の構造高さが高くなって
も、高圧塔と低圧塔間、或いは高圧塔と粗アルゴン塔の
塔頂凝縮器蒸発室間で移送留分に充分な圧力差を維持し
つつ、全負荷状態及び不足負荷状態で安定な操業を達成
することができ、その際に、特に緩和ガスとして無用な
ガス資源の消費が回避され、しかも本発明は移送留分か
ら「緩和ガス」を発生するのにも膨張弁を適正な高さレ
ベルに配置して開度を調整しておけばよいだけであるの
で、特別手間のかかる付加的工程やそのための付加的な
制御系も不要であり、単純簡素且つ確実な解決策として
極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る深冷空気分離装置の構
成を略示する系統図である。
【符号の説明】
１：原料空気 ２：主熱交換器 ３：高圧塔 ４：凝縮／蒸発器 ５：低圧塔 ６：移送留分（液体酸素） ７：移送留分（液体窒素） ８：向流式熱交換器 ９：製品流（気体酸素） １０：製品流（気体窒素） １１：製品流（不純窒素） １４，１４ａ，１８：膨張弁 ２０ａ，２０ｂ：粗アルゴン塔 ２２ａ，２２ｂ：製品流（アルゴン） ２３：塔頂塔頂凝縮器蒸発室

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原料空気(1)を第１の精留塔(3)に導入
    し、第１の精留塔(3)内の液溜(24,16)から濃度ρの移送
    留分(6,7)を液体状態で取り出して膨張操作(14,14a,18)
    の後に別工程(5,23)に送り、その際に、 前記液溜(24,16)内の液面が第１レベルｈ1にあって且つ
    第１圧力ｐ1を受けており、 膨張された前記留分を一層高い第２レベルｈ2（ｈ2＞ｈ
    1）にて一層低い第２圧力（ｐ2＜ｐ1）で前記別工程(5,
    23)に供給し、 前記両圧力の差Δｐ＝ｐ1−ｐ2が第１レベルと第２レベ
    ルとの間の前記留分の液柱によって生成される静液圧
    （ｐｈｙｄｒ＝ｐ・ｇ・[ｈ2−ｈ1]）より小さく、 Δｐ＝ｐ1−ｐ2＜ｐ・ｇ・[ｈ2−ｈ1] （ｇ：重力加
    速度） である空気深冷分離方法において、 前記圧力差Δｐが前記留分を前記別工程(5,23)に供給す
    るに充分な大きさとなる範囲内で且つ前記膨張時に発生
    する気泡が前記留分の濃度を低減するように前記膨張(1
    4,14a,18)を実行することを特徴とする空気深冷分離方
    法。
  2. 【請求項２】 前記留分(6,7)を前記膨張(14,14a,18)の
    前に間接的な熱交換(8)によって過冷することを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記膨張(14,14a,18)の箇所のすぐ上流
    で前記留分(13,13a,17)が完全に又はほぼ完全に液体と
    して存在するように前記過冷(8)を実行することを特徴
    とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの操業状況に適合するよ
    うに設計され、移送すべき液体留分のための液溜(24,1
    6)を有する第１精留塔(3)と、液体管路(6-13-15, 6a-13
    a-15a, 7-17-19)とを備え、この液体管路が第１精留塔
    (3)内の液溜(24,16)と別の容器(5,23)とに接続されてい
    ると共にこれらの接続部の間に膨張弁(14,14a,18)を有
    し、 操業状態下では前記液溜(24,16)内の液面が第１レベル
    ｈ1にあって且つ第１圧力ｐ1を受けており、 前記別容器(5,23)内では液体管路(15,15a,19)と前記別
    容器(5,23)との間の接続部位が操業中において第２圧力
    （ｐ2）で支配されており、 前記液体管路(15,15a,19)と前記別容器(5,23)との間の
    接続部が一層高い第２レベルｈ2（ｈ2＞ｈ1）に配置さ
    れており、 操業状態下の前記両圧力の差Δｐ＝ｐ1−ｐ2が、第１レ
    ベルと第２レベルとの間の前記留分の液柱によって生成
    される静液圧（ｐｈｙｄｒ＝ｐ・ｇ・[ｈ2−ｈ1]）より
    も小さく、 Δｐ＝ｐ1−ｐ2＜ｐ・ｇ・[ｈ2−ｈ1] (ｇ：重力加
    速度) である空気深冷分離装置おいて、 前記膨張弁(14, 14a, 18)は、前記圧力差Δｐが前記留
    分を前記別容器(5,23)に供給するに充分な大きさとなる
    範囲内で操業中の膨張時に発生する気泡によって前記留
    分の濃度を低減するように配置されていることを特徴と
    する空気深冷分離装置。
  5. 【請求項５】 前記膨張弁(14,14a,18)の上流で前記液
    体管路(6-13-15,6-13a-15a,7-17-19)中に間接的熱交換
    によって前記留分を冷却する熱交換器(8)が配置されて
    いることを特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 操業状態で前記膨張弁(14,14a,18)のす
    ぐ上流で前記留分が完全に又はほぼ完全に液体として存
    在するように前記熱交換器(8)が配置されていることを
    特徴とする請求項５に記載の装置。
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FR2853405A1 (fr) * 2003-04-01 2004-10-08 Air Liquide Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2650379B1 (fr) * 1989-07-28 1991-10-18 Air Liquide Appareil de vaporisation-condensation pour double colonne de distillation d'air, et installation de distillation d'air comportant un tel appareil
DE4224068A1 (de) * 1992-03-20 1993-09-23 Linde Ag Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft und luftzerlegungsanlage
FR2689223B1 (fr) * 1992-03-24 1994-05-06 Air Liquide Procede et installation de transfert de fluide en provenance d'une colonne de distillation, notamment d'air.
DE4317916A1 (de) * 1993-05-28 1994-12-01 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Argon
US5406800A (en) * 1994-05-27 1995-04-18 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system capacity control method
US5669237A (en) * 1995-03-10 1997-09-23 Linde Aktiengesellschaft Method and apparatus for the low-temperature fractionation of air
GB9711258D0 (en) * 1997-05-30 1997-07-30 Boc Group Plc Air separation

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