JP2002147949A - 空気液化分離方法及び装置 - Google Patents
空気液化分離方法及び装置Info
- Publication number
- JP2002147949A JP2002147949A JP2000346409A JP2000346409A JP2002147949A JP 2002147949 A JP2002147949 A JP 2002147949A JP 2000346409 A JP2000346409 A JP 2000346409A JP 2000346409 A JP2000346409 A JP 2000346409A JP 2002147949 A JP2002147949 A JP 2002147949A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distillation
- passage
- argon
- gas
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04642—Recovering noble gases from air
- F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
- F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
- F25J3/0466—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column or auxiliary column system in a single pressure main column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04048—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams
- F25J3/04054—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams of air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
- F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
- F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/04309—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
- F25J3/04393—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work expansion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04624—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using integrated mass and heat exchange, so-called non-adiabatic rectification, e.g. dephlegmator, reflux exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
- F25J3/04951—Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network
- F25J3/04963—Arrangements of multiple air fractionation units or multiple equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple trains in a network and inter-connecting equipment within or downstream of the fractionation unit(s)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
- F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
- F25J5/007—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger combined with mass exchange, i.e. in a so-called dephlegmator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/24—Multiple compressors or compressor stages in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/40—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
- F25J2235/52—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen enriched compared to air ("crude oxygen")
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
ら、窒素,アルゴン及び酸素を採取することができる空
気液化分離方法及び装置を提供する。 【解決手段】 原料空気を蒸留塔5に導入して窒素ガス
と粗液化酸素と粗アルゴンとに分離し、粗液化酸素を熱
交換型蒸留器6の蒸留通路61に下降液として導入し、
液化粗アルゴンを別の蒸留通路62に下降液として導入
するとともに、窒素ガスを凝縮通路63に下降ガスとし
て導入し、粗液化酸素及び液化粗アルゴンを窒素ガスと
の熱交換で一部を気化させて上昇ガスとし、蒸留通路内
で上昇ガスと下降液とを気液接触させることにより、製
品となる液化酸素及び液化アルゴンを蒸留通路の下部に
分離する。
Description
及び装置に関し、詳しくは、熱交換型蒸留器を利用して
空気を低温液化蒸留することにより、空気から窒素、ア
ルゴン、酸素等を製品として採取する空気液化分離方法
及び装置に関する。
窒素、アルゴン、酸素等を生産するには,一般に、高圧
塔と低圧塔とからなる複式蒸留塔と、低圧塔にサイドカ
ラムとして接続されるアルゴン塔との計3つの蒸留塔か
らなる空気液化分離装置が使用されている.しかし近年
は、時代の要求により、動力消費量の低減とともに、装
置の小型化がますます強く要求されており、その目的の
ために熱交換型蒸留器を利用した方法、装置が提案され
ている。
は、中純度酸素(85〜99%)の製造方法が開示され
ている。ここでは、二組の通路を有するプレートフィン
熱交換器を熱交換型蒸留器として使用し、その一組の通
路において原料空気ガスを蒸留し、該通路の上部に窒素
に富む生成物を、下部に酸素に富む生成物を分離すると
ともに、他の一組の通路において、酸素に富んだ液を原
料としてストリッピングを行い、上部に窒素に富む生成
物を、下部に酸素をそれぞれ分離し、下部から製品とし
て酸素を得るようにしている。
は、熱交換型蒸留器を用いて動力消費量を最大限制限し
つつ、小型化を図りながら高純度窒素ガスを製造する方
法及び装置が開示されている。ここでは、三通路式の熱
交換型蒸留器が用いられ,蒸留通路の下部では空気還流
液がリボイルされ、上部では窒素に富むガスの分縮が行
われ、これにより小型化が可能であることが示されてい
る。
うな蒸留塔と熱交換型蒸留器との組合わせにおいて、そ
の消費動力の低減及び装置の小型化は、未だ不十分であ
り、さらに、これまで熱交換型蒸留器を用いて製造され
る製品は、窒素と酸素とに限られており、窒素、酸素及
びアルゴンを採取することが求められている。
スを熱交換型蒸留器の熱媒体として利用することによ
り、消費動力の削減及び装置の小型化を図りながら、製
品として窒素や酸素だけでなくアルゴンも採取すること
ができ、また、前記窒素ガスを循環使用することによっ
て消費動力の更なる削減を図ることができる空気液化分
離方法及び装置を提供することを目的としている。
め、本発明の空気液化分離方法は、圧縮、精製、冷却し
た原料空気を蒸留塔に導入し、該蒸留塔で低温蒸留する
ことによって塔上部の窒素ガスと塔下部の窒素を含む粗
液化酸素とに分離した後、蒸留塔から導出した前記粗液
化酸素を熱交換型蒸留器の蒸留通路に下降液として導入
するとともに、前記蒸留塔から導出した前記窒素ガスを
前記熱交換型蒸留器の凝縮通路に下降ガスとして導入
し、該窒素ガスと前記粗液化酸素とを熱交換させること
により前記液化酸素の一部を気化させて上昇ガスとし、
該蒸留通路内で上昇ガスと下降液とを気液接触させるこ
とによって該蒸留通路の上部に酸素を含む窒素ガスを、
該蒸留通路の下部に液化酸素をそれぞれ分離し、該液化
酸素を製品酸素として採取することを特徴としている。
留塔から液状の粗液化アルゴンとして導出し、前記熱交
換型蒸留器の蒸留通路に下降液として導入し、前記凝縮
通路の窒素ガスとの熱交換により粗液化アルゴンの一部
を気化させて上昇ガスとし、該蒸留通路内で上昇ガスと
下降液とを気液接触させることによって該蒸留通路の上
部にアルゴンを含む窒素ガスを、該蒸留通路の下部に液
化アルゴンをそれぞれ分離し、該液化アルゴンを製品ア
ルゴンとして採取するとともに、上部のアルゴンを含む
窒素ガスを前記蒸留塔に再導入することを特徴としてい
る。
型蒸留器の凝縮通路に、前記窒素ガスに代えて冷却後の
原料空気の一部を下降ガスとして導入することもでき、
前記蒸留塔から導出した窒素ガスを昇温し、その一部を
昇圧した後、再度冷却してから前記熱交換型蒸留器の凝
縮通路に下降ガスとして導入し、前記蒸留通路内の流体
との熱交換により凝縮させて液化窒素とし、該液化窒素
を減圧してから前記蒸留塔の還流液として用いることも
できる。
素を昇圧してから気化させることにより、高圧の製品酸
素ガスを得ることができる。運転に必要な寒冷は、原料
空気、分離ガスの少なくともいずれか一部を断熱膨張さ
せることによって得ることができ、この断熱膨張で発生
する膨張仕事を利用して前記原料空気を二次圧縮するこ
ともできる。
導出するのに代えてガス状の粗アルゴンガスとして導出
し、該導出した粗アルゴンガスをアルゴン蒸留塔に導入
して更に低温蒸留することにより窒素ガスと粗液化アル
ゴンとに分離し、分離した粗液化アルゴンを前記熱交換
型蒸留器の蒸留通路に下降液として導入することもでき
る。
空気を圧縮する原料空気圧縮機と、圧縮された原料空気
中に含まれる水分や二酸化炭素等の低温で固化する不純
物を除去する精製器と、精製された原料空気を冷却する
主熱交換器と、冷却された原料空気を低温蒸留して窒素
ガスと粗液化酸素とに分離する蒸留塔と、蒸留通路及び
凝縮通路を有する熱交換型蒸留器とを備え、該熱交換型
蒸留器は、前記蒸留塔で分離した前記粗液化酸素を前記
蒸留通路に下降液として導入する経路と、該蒸留通路で
前記凝縮通路を流れる流体との熱交換により気化して該
蒸留通路の上部に上昇した酸素を含む窒素ガスを導出す
る経路と、該蒸留通路の下部に下降した液化酸素を製品
酸素として導出する経路と、前記蒸留塔で分離した前記
窒素ガスを前記凝縮通路に下降ガスとして導入する経路
と、該凝縮通路で前記蒸留通路を流れる酸素との熱交換
により液化して該凝縮通路の下部に下降した液化窒素を
導出する経路とを備えていることを特徴としている。
記蒸留塔で原料空気を低温蒸留する際に塔中部に生成す
る窒素を含む粗アルゴンを該蒸留塔から液状の粗液化ア
ルゴンとして導出し、前記熱交換型蒸留器の蒸留通路の
一部に下降液として導入する経路と、該蒸留通路で前記
凝縮通路を流れる流体との熱交換により気化して該蒸留
通路の上部に上昇したアルゴンを含む窒素ガスを導出す
る経路と、該蒸留通路の下部に下降した液化アルゴンを
製品アルゴンとして採取する経路とを設けたことを特徴
としている。
入する手段として、粗アルゴンガスを低温蒸留して窒素
ガスと粗液化アルゴンとに分離するアルゴン蒸留塔を設
け、該アルゴン蒸留塔に、前記蒸留塔の塔中部に生成し
た粗アルゴンをガス状の粗アルゴンガスとして導出し、
該アルゴン蒸留塔に導入する経路と、該アルゴン蒸留塔
で分離した窒素ガスを導出する経路と、分離した粗液化
アルゴンを前記蒸留通路に下降液として導入する経路と
を採用することができる。
を設けたこと、前記蒸留塔から導出した粗液化酸素を前
記熱交換型蒸留器の蒸留通路に供給する液化酸素供給ポ
ンプを備えていること、前記熱交換型蒸留器の蒸留通路
から導出した液化酸素を昇圧する液化酸素昇圧ポンプを
備えていることを特徴としている。
却後の原料空気の一部を前記凝縮通路に下降ガスとして
導入する経路と、該凝縮通路で前記蒸留通路を流れる流
体との熱交換により液化して該凝縮通路の下部に下降し
た液化空気を導出する経路とを設けることができる。
スを前記凝縮通路に下降ガスとして導入する経路を、前
記蒸留塔の上部から導出した窒素ガスの一部を前記主熱
交換器に導入する経路と、該主熱交換器で加温された窒
素ガスを導出して循環窒素圧縮機に導入する経路と、該
循環窒素圧縮機で圧縮した圧縮窒素ガスを前記主熱交換
器に導入する経路と、該主熱交換器で冷却された圧縮窒
素ガスを導出して前記熱交換器型蒸留器の凝縮通路に下
降ガスとして導入する経路と、該凝縮通路で液化した液
化窒素を導出して減圧後に前記蒸留塔の上部に還流液と
して導入する経路とで形成することができる。
窒素ガスの一部を分岐して膨張タービンに導入する経路
と、該膨張タービンで断熱膨張して寒冷を発生した低温
窒素ガスを前記主熱交換器に導入する経路とを備えてい
ることを特徴とし、前記主熱交換器の途中から原料空気
を導出する経路と、該経路に導出した原料空気を低温圧
縮する二次空気圧縮機を設けるとともに、該二次空気圧
縮機を、前記膨張タービンでの断熱膨張で発生する膨張
仕事、あるいは、該二次空気圧縮機で低温圧縮された高
圧原料空気を断熱膨張させる空気膨張タービンでの断熱
膨張で発生する膨張仕事を利用して駆動することを特徴
としている。
の第1形態例を示す系統図、図2は本発明で使用する熱
交換型蒸留器の一形態例を示す一部断面斜視図である。
する原料空気圧縮機1と、圧縮空気の圧縮熱を取り除く
空気予冷器2と、圧縮された原料空気中に含まれる水分
や二酸化炭素等の低温で固化する不純物を除去する精製
器3と、精製された原料空気を低温蒸留で得られた流体
との熱交換により冷却する主熱交換器4と、冷却された
原料空気を低温蒸留する蒸留塔5と、酸素用の蒸留通路
(酸素蒸留通路)61、アルゴン用の蒸留通路(アルゴ
ン蒸留通路)62及び窒素用の凝縮通路(窒素凝縮通
路)63を有する熱交換型蒸留器6と、窒素循環経路を
形成する循環窒素圧縮機7と、寒冷を発生する膨張ター
ビン8とを主要な構成機器としており、低温仕様の機器
は、保冷槽9内に収納されている。
路61及びアルゴン蒸留通路62は、窒素凝縮通路63
に対してそれぞれ熱交換関係にあり、酸素蒸留通路61
及びアルゴン蒸留通路62が被加温側、窒素凝縮通路6
3が被冷却側となっている。なお、図1においては、図
の簡略化のために各通路61,62,63を1本の線で
示しているが、実際の熱交換型蒸留器6は、図2に示す
ような形態となっている。
フィン式熱交換器10を熱交換型蒸留器6として使用し
たものであって、鉛直方向に設置した多数の仕切板11
によって蒸留通路12と凝縮通路13とを交互に積層
し、熱交換器上部には、蒸留通路12に粗液化酸素又は
粗液化アルゴンを導入する蒸留通路液導入ヘッダー14
及び蒸留通路12内で気化したガスを導出する蒸留通路
ガス導出ヘッダー15を、熱交換器下部には、蒸留通路
12内を下降した液(液化酸素、液化アルゴン)を導出
する蒸留通路液導出ヘッダー16を、それぞれ蒸留通路
12に連通するようにして設けるとともに、熱交換器側
面上部には、凝縮通路13に窒素ガスを導入する凝縮通
路ガス導入ヘッダー17を、下部には凝縮通路13で液
化した液化窒素を導出する凝縮通路液導出ヘッダー18
を、それぞれ凝縮通路13に連通するようにして設けて
いる。また、蒸留通路12の上部には、各蒸留通路12
内へ液を均等に流下させるための液ディストリビュータ
ー19が設けられ、酸素側とアルゴン側とは仕切板11
と直交する壁板11aによって区切られている。さら
に、これらの各ヘッダーには、後述の各経路を構成する
配管がそれぞれ接続されている。
素、アルゴンを得る手順を図1に基づいて説明する。ま
ず、原料空気は、原料空気圧縮機1で所定の圧力に圧縮
され、空気予冷器2で常温まで冷却された後、精製器3
で原料空気中の水分や二酸化炭素等の不純物を吸着除去
される。精製された原料空気は、経路21から保冷槽9
内に流入し、主熱交換器4で後述の製品ガスや排ガスか
らなる低温流体と熱交換して所定温度に冷却される。さ
らに、原料空気は、経路22から過冷器23を通り、経
路24を経て蒸留塔5の中下部に導入される。
下降する還流液との気液接触により低沸点成分である窒
素分を富化しながら上昇し、塔上部に窒素ガスが分離す
る。この窒素ガスは、蒸留塔5の上部から経路25に導
出され、過冷器23、経路26を経て主熱交換器4に導
入され、昇温した後に経路27から窒素ガスGNとして
採取される。
内を上昇する上昇ガスとの気液接触により高沸点成分で
ある酸素分を富化しながら流下し、塔下部に窒素分を含
む粗液化酸素が分離する。この粗液化酸素は、蒸留塔5
の下部から経路31に導出され、液化酸素供給ポンプ3
2で所定圧力に昇圧された後、経路33を経て熱交換型
蒸留器6の酸素蒸留通路61に下降液として導入され
る。
は、隣接する窒素凝縮通路63を流れる流体、即ち窒素
ガスと熱交換を行って加温され、粗液化酸素の一部が気
化して酸素蒸留通路61内を上昇する。このとき、粗液
化酸素中の低沸点成分である窒素がより多く気化するの
で、酸素蒸留通路61内を上昇する過程で下降液と気液
接触を行い、窒素分を富化しながら酸素蒸留通路61内
を上昇して経路34から導出される。この酸素を少量含
む窒素ガスは、蒸留塔5の下部に戻されて上昇ガスとな
る。
降する流下液は、高沸点成分である酸素を富化しながら
流下し、酸素蒸留通路61の下部で液化酸素となる。こ
の液化酸素は、経路35に抜出されて気液分離器36に
導入され、気液分離された液化酸素が、経路37から主
熱交換器4を通って気化、昇温した後、経路38から酸
素ガスGOとして採取される。このとき、図1に破線で
示すように、経路38に液化酸素昇圧ポンプ39を設
け、該液化酸素昇圧ポンプ39で昇圧してから主熱交換
器4で気化させることにより、経路38から高圧の製品
酸素ガスを得ることができる。
3に導入される窒素ガスは、前記蒸留塔5の上部から経
路25に抜出した窒素ガスの一部を経路41に分岐し、
この窒素ガスを循環使用するようにしている。すなわ
ち、経路41に分岐した窒素ガスは、主熱交換器4で加
温されて常温になり、経路42を通って保冷槽9から導
出され、前記循環窒素圧縮機7で所定圧力に圧縮され
る。この圧縮窒素ガスは、窒素予冷器43で圧縮熱を除
去された後、経路44から再び保冷槽9内に導入され、
主熱交換器4で再び所定温度に冷却される。冷却された
圧縮窒素ガスは、経路45を通って熱交換型蒸留器6の
窒素凝縮通路63に下降ガスとして導入され、隣接する
酸素蒸留通路61及びアルゴン蒸留通路62を流れる流
体と熱交換を行う。
縮窒素ガスは、圧力を高くすることによって温度を高く
設定し、窒素凝縮通路63に隣接する酸素蒸留通路61
及びアルゴン蒸留通路62を流れる粗液化酸素及び粗液
化アルゴンよりも温度を高くしているので、粗液化酸素
及び粗液化アルゴンを気化させるリボイルガス源として
作用する。したがって、圧縮窒素ガスは、窒素凝縮通路
63を流下しながら、酸素蒸留通路61及びアルゴン蒸
留通路62をそれぞれ流れる粗液化酸素及び粗液化アル
ゴンに熱を与えて気化させることにより、自身は冷却さ
れて凝縮し、液化窒素となって窒素凝縮通路63の下部
から経路46に流出する。経路46の液化窒素は、過冷
器23を通って経路47に導出し、減圧弁48で蒸留塔
5の操作圧力近くまで減圧した後、経路49から蒸留塔
5の上部に還流液として戻される。
入された圧縮窒素ガスの一部は、主熱交換器4の途中か
ら経路51に分岐して膨張タービン8に導入され、該膨
張タービン8で断熱膨張することにより、装置の運転に
必要な寒冷を発生する。寒冷を得た低温窒素ガスは、膨
張タービン8から経路52に導出し、前記経路26の窒
素ガスと合流して主熱交換器4に流入し、昇温した後に
経路27から導出される。
るため、蒸留塔5の中上部から経路71に、略窒素とア
ルゴンとからなる粗液化アルゴンを導出し、熱交換型蒸
留器6のアルゴン蒸留通路62に下降液として導入して
いる。この粗液化アルゴンは、前記粗液化酸素と同様
に、隣接する窒素凝縮通路63を流れる窒素ガスと熱交
換を行い、一部が気化してアルゴン蒸留通路62内を窒
素分を富化しながら上昇し、アルゴンを少量含む窒素ガ
スとなって経路72に導出され、蒸留塔5の中上部に戻
されて上昇ガスとなる。
は、高沸点成分であるアルゴンを富化しながら流下し、
液化アルゴンとなってアルゴン蒸留通路62の下部から
経路73に抜出され、気液分離器74を経て経路75か
ら製品液化アルゴンLArとして採取される。
態例を示す系統図である。なお、以下の説明において、
前記第1形態例の構成要素と同一の構成要素には同一の
符号を付して詳細な説明は省略する。
素とアルゴンとからなる粗アルゴンガスを経路81に導
出し、アルゴン蒸留塔82に導入して窒素ガスと粗液化
アルゴンとに分離し、塔下部に分離した粗液化アルゴン
を経路83から前記熱交換型蒸留器6のアルゴン蒸留通
路62に下降液として導入するとともに、該アルゴン蒸
留通路62を上昇したアルゴンを少量含む窒素ガスを経
路84からアルゴン蒸留塔82の下部に上昇ガスとして
戻すようにしている。また、アルゴン蒸留塔82の上部
には、前記経路49から経路85に分岐した液化窒素が
還流液として導入され、塔上部に分離した窒素ガスは、
経路86に導出されて前記経路25に合流する。
部に上昇ガスとして導入された粗アルゴンガスと、塔上
部に還流液として導入された液化窒素とによる低温蒸留
が行われ、上昇ガスと還流液との気液接触により、上昇
ガスは、低沸点成分である窒素が富化しながら塔内を上
昇し、還流液は、高沸点成分であるアルゴンが富化しな
がら塔内を下降する。その結果、塔上部に窒素ガスが分
離し、塔下部に粗液化アルゴンが分離することになる。
62に下降液として導入された粗液化アルゴンは、前記
同様に、窒素凝縮通路63を流れる窒素ガスにより加温
されることにより、粗液化アルゴン中の低沸点成分であ
る窒素がより多く気化し、気化したガスは、窒素分を富
化しながらアルゴン蒸留通路62を上昇してアルゴン蒸
留塔82に戻される。一方、気化しないでアルゴン蒸留
通路62を下降する液は、高沸点成分であるアルゴンを
富化しながらアルゴン蒸留通路62の下部に至り、経路
73、気液分離器74、経路75を経て製品液化アルゴ
ンLArとして採取される。
形態例を示す系統図である。本形態例において、精製器
3で精製され、経路21から主熱交換器4に導入された
原料空気は、該主熱交換器4の途中から経路91に導出
された後、2個の二次空気圧縮機92に導入されてそれ
ぞれ所定圧力に低温圧縮される。低温圧縮された高圧原
料空気は、経路93を通って再び主熱交換器4に導入さ
れて冷却された後、経路94と経路95とに分岐する。
経路94の高圧原料空気は、減圧弁96で自由膨張して
低温空気となった後、経路97から過冷器23を通り、
経路24を経て蒸留塔5に導入される。また、経路95
に分岐した高圧原料空気は、空気膨張タービン98に導
入され、断熱膨張して低温空気となり、経路99に導出
された後、前記経路97の低温空気と合流して蒸留塔5
に導入される。
た圧縮窒素ガスの一部が、経路44から経路53に分岐
して膨張タービン8に導入され、断熱膨張して低温窒素
ガスとなり、経路54に導出される。この低温窒素ガス
は、前記経路26から主熱交換器4に導入された窒素ガ
スと主熱交換器4の途中で合流し、寒冷を回収されて経
路27から導出される。
タービン98での断熱膨張で発生する膨張仕事利用して
前記二次空気圧縮機92をそれぞれ駆動することによ
り、寒冷を有効に発生させることができるとともに、動
力消費量を低減することができる。
通路61では、窒素凝縮通路63を流れる窒素ガスから
熱の供給を受けることにより、酸素蒸留通路61に供給
された粗液化酸素の一部が気化して上昇ガスを生成す
る。ここで生成した上昇ガスの量に対し、粗液化酸素の
気化熱量と、窒素凝縮通路63を流れる窒素ガスの液化
熱量とが見合うようすることにより、窒素凝縮通路63
を流れる窒素ガスの流量が決まる。
量は、上述のように窒素ガスを循環させることによって
任意に設定することができるので、粗液化酸素の量も任
意に設定することが可能となる。この粗液化酸素は、熱
交換型蒸留器6の上部に下降液として供給されるので,
酸素蒸留通路61においては還流液に相当する。したが
って、還流液量を任意に設定できることになり、還流比
を大きくすることができ、酸素蒸留通路61の内部還流
比を増大することができる。さらに,従来の空気液化分
離装置では、アルゴンを回収するため、アルゴン−酸素
系の混合ガスを低圧塔からサイドカットしていたのに対
し、本発明では、相対揮発度が大きい窒素・アルゴン系
の混合流体を蒸留塔5からサイドカットできるので、ア
ルゴン蒸留通路62やアルゴン蒸留塔82における蒸留
を飛躍的に促進させることができる。これにより、装置
の高さを低くして小型化した装置構成で窒素ガスと液化
アルゴン及び酸素ガスを製品として効率的に回収するこ
とができる。
導出した粗液化酸素を液化酸素供給ポンプ32で酸素蒸
留通路61に供給しているが、蒸留塔5と熱交換型蒸留
器6との位置関係によっては、この液化酸素供給ポンプ
32を省略することができる。また、蒸留塔5への原料
空気の導入位置も任意であり、塔下部に導入するように
してもよい。さらに、熱交換型蒸留器6の凝縮通路63
には、窒素ガスに代えて原料空気の一部をリボイルガス
源として導入することが可能であり、液化した空気は、
蒸留塔5の適当な位置に下降液として導入することがで
きる。
窒素、酸素、アルゴンを採取する運転を行った。まず、
原料空気圧縮機1で170kPaまで圧縮した原料空気
を、空気予冷器2で常温まで冷却し、精製器3で不純物
を吸着除去した後、主熱交換器4で約−190℃の気液
二相状態まで冷却してから蒸留塔5に導入した。蒸留塔
5での低温蒸留の結果、塔上部からは、窒素濃度99.
99%以上で、酸素含有量1ppb以下窒素ガスが得ら
れた。
蒸留器6の酸素蒸留通路61の上部に下降液(還流液)
として導入し、窒素凝縮通路63を流れる循環窒素ガス
と熱交換させて蒸留操作を行った。その結果、酸素蒸留
通路61の下部から、酸素純度99.5%以上の液化酸
素を得ることができた。このとき、窒素凝縮通路63に
は、循環窒素圧縮機7で490kPaに圧縮し、主熱交
換器4で−179.6℃に冷却した循環窒素ガスを下降
ガスとして導入した。
有量20%以上で、残部が略窒素である粗液化アルゴン
をサイドカットし、熱交換型蒸留器6のアルゴン蒸留通
路62に下降液として導入し、窒素凝縮通路63の窒素
ガスと熱交換させた。その結果、アルゴン蒸留通路62
の下部から、純度98%以上の液化アルゴンを回収する
ことができた。
した場合は、蒸留塔5の中上部から略窒素とアルゴン
(含有量10%以上)との粗アルゴンガスをサイドカッ
トし、アルゴン蒸留塔82の下部に導入して蒸留を行っ
た。このアルゴン蒸留塔82の上部からは、窒素濃度9
9.99%以上、酸素含有量1ppb以下の窒素ガスが
得られた。また、塔下部の粗液化アルゴンを熱交換型蒸
留器6のアルゴン蒸留通路62に下降液として導入した
結果、アルゴン蒸留通路62の下部から、純度98%以
上の液化アルゴンが得られた。
熱交換型蒸留器を使用した空気深冷液化分離法及び装置
において、窒素、アルゴン及び酸素を製品として同時に
採取することができる。また、同じ品質(純度,量,圧
力)の製品を採取するための従来の規則充填蒸留塔を用
いた空気分離装置における保冷槽の高さに比べて、本発
明では、保冷槽の高さを約65%にまで低減することが
でき、装置コストを大幅に削減することができる。
す系統図である。
を示す一部断面斜視図である。
す系統図である。
す系統図である。
…主熱交換器、5…蒸留塔、6…熱交換型蒸留器、7…
循環窒素圧縮機、8…膨張タービン、9…保冷槽、14
…蒸留通路液導入ヘッダー、15…蒸留通路ガス導出ヘ
ッダー、16…蒸留通路液導出ヘッダー、17…凝縮通
路ガス導入ヘッダー、18…凝縮通路液導出ヘッダー、
23…過冷器、32…液化酸素供給ポンプ、36…気液
分離器、39…液化酸素昇圧ポンプ、61…酸素蒸留通
路、62…アルゴン蒸留通路、63…窒素凝縮通路、8
2…アルゴン蒸留塔、92…二次空気圧縮機、96…減
圧弁、98…空気膨張タービン
Claims (18)
- 【請求項1】 圧縮、精製、冷却した原料空気を蒸留塔
に導入し、該蒸留塔で低温蒸留することによって塔上部
の窒素ガスと塔下部の窒素を含む粗液化酸素とに分離し
た後、蒸留塔から導出した前記粗液化酸素を熱交換型蒸
留器の蒸留通路に下降液として導入するとともに、前記
蒸留塔から導出した前記窒素ガスを前記熱交換型蒸留器
の凝縮通路に下降ガスとして導入し、該窒素ガスと前記
粗液化酸素とを熱交換させることにより前記液化酸素の
一部を気化させて上昇ガスとし、該蒸留通路内で上昇ガ
スと下降液とを気液接触させることによって該蒸留通路
の上部に酸素を含む窒素ガスを、該蒸留通路の下部に液
化酸素をそれぞれ分離し、該液化酸素を製品酸素として
採取することを特徴とする空気液化分離方法。 - 【請求項2】 前記熱交換型蒸留器の凝縮通路に、前記
窒素ガスに代えて冷却後の原料空気の一部を下降ガスと
して導入することを特徴とする請求項1記載の空気液化
分離方法。 - 【請求項3】 前記蒸留塔から導出した窒素ガスを昇温
し、その一部を昇圧した後、再度冷却してから前記熱交
換型蒸留器の凝縮通路に下降ガスとして導入し、前記蒸
留通路内の流体との熱交換により凝縮させて液化窒素と
し、該液化窒素を減圧してから前記蒸留塔の還流液とし
て用いることを特徴とする請求項1記載の空気液化分離
方法。 - 【請求項4】 前記蒸留通路から導出した液化酸素を昇
圧してから気化させることにより、高圧の製品酸素ガス
を得ることを特徴とする請求項1記載の空気液化分離方
法。 - 【請求項5】 運転に必要な寒冷を、原料空気、分離ガ
スの少なくともいずれか一部を断熱膨張させることによ
って得ることを特徴とする請求項1記載の空気液化分離
方法。 - 【請求項6】 前記断熱膨張で発生する膨張仕事を利用
して前記原料空気を二次圧縮することを特徴とする請求
項5記載の空気液化分離方法。 - 【請求項7】 前記蒸留塔での低温蒸留によって原料空
気を窒素ガスと粗液化酸素とに分離する際に塔中部に生
成する窒素を含む粗アルゴンを該蒸留塔から液状の粗液
化アルゴンとして導出し、前記熱交換型蒸留器の蒸留通
路に下降液として導入し、前記凝縮通路の窒素ガスとの
熱交換により粗液化アルゴンの一部を気化させて上昇ガ
スとし、該蒸留通路内で上昇ガスと下降液とを気液接触
させることによって該蒸留通路の上部にアルゴンを含む
窒素ガスを、該蒸留通路の下部に液化アルゴンをそれぞ
れ分離し、該液化アルゴンを製品アルゴンとして採取す
るとともに、上部のアルゴンを含む窒素ガスを前記蒸留
塔に再導入することを特徴とする請求項1記載の空気液
化分離方法。 - 【請求項8】 前記蒸留塔から粗液化アルゴンを導出す
るのに代えてガス状の粗アルゴンガスとして導出し、該
導出した粗アルゴンガスをアルゴン蒸留塔に導入して更
に低温蒸留することにより窒素ガスと粗液化アルゴンと
に分離し、分離した粗液化アルゴンを前記熱交換型蒸留
器の蒸留通路に下降液として導入することを特徴とする
請求項7記載の空気液化分離方法。 - 【請求項9】 原料空気を圧縮する原料空気圧縮機と、
圧縮された原料空気中に含まれる水分や二酸化炭素等の
低温で固化する不純物を除去する精製器と、精製された
原料空気を冷却する主熱交換器と、冷却された原料空気
を低温蒸留して窒素ガスと粗液化酸素とに分離する蒸留
塔と、蒸留通路及び凝縮通路を有する熱交換型蒸留器と
を備え、該熱交換型蒸留器は、前記蒸留塔で分離した前
記粗液化酸素を前記蒸留通路に下降液として導入する経
路と、該蒸留通路で前記凝縮通路を流れる流体との熱交
換により気化して該蒸留通路の上部に上昇した酸素を含
む窒素ガスを導出する経路と、該蒸留通路の下部に下降
した液化酸素を製品酸素として導出する経路と、前記蒸
留塔で分離した前記窒素ガスを前記凝縮通路に下降ガス
として導入する経路と、該凝縮通路で前記蒸留通路を流
れる酸素との熱交換により液化して該凝縮通路の下部に
下降した液化窒素を導出する経路とを備えていることを
特徴とする空気液化分離装置。 - 【請求項10】 前記蒸留塔で原料空気を低温蒸留する
際に塔中部に生成する窒素を含む粗アルゴンを該蒸留塔
から液状の粗液化アルゴンとして導出し、前記熱交換型
蒸留器の蒸留通路の一部に下降液として導入する経路
と、該蒸留通路で前記凝縮通路を流れる流体との熱交換
により気化して該蒸留通路の上部に上昇したアルゴンを
含む窒素ガスを導出する経路と、該蒸留通路の下部に下
降した液化アルゴンを製品アルゴンとして採取する経路
とを設けたことを特徴とする請求項9記載の空気液化分
離装置。 - 【請求項11】 前記蒸留塔から導出した粗液化アルゴ
ンを前記蒸留通路に下降液として導入する経路に代え
て、粗アルゴンガスを低温蒸留して窒素ガスと粗液化ア
ルゴンとに分離するアルゴン蒸留塔を設け、該アルゴン
蒸留塔に、前記蒸留塔の塔中部に生成した粗アルゴンを
ガス状の粗アルゴンガスとして導出し、該アルゴン蒸留
塔に導入する経路と、該アルゴン蒸留塔で分離した窒素
ガスを導出する経路と、分離した粗液化アルゴンを前記
蒸留通路に下降液として導入する経路とを設けたことを
特徴とする請求項10記載の空気液化分離装置。 - 【請求項12】 前記蒸留通路の下部に気液分離器を設
けたことを特徴とする請求項9記載の空気液化分離装
置。 - 【請求項13】 前記蒸留塔から導出した粗液化酸素を
前記熱交換型蒸留器の蒸留通路に供給する液化酸素供給
ポンプを備えていることを特徴とする請求項9記載の空
気液化分離装置。 - 【請求項14】 前記熱交換型蒸留器の蒸留通路から導
出した液化酸素を昇圧する液化酸素昇圧ポンプを備えて
いることを特徴とする請求項9記載の空気液化分離装
置。 - 【請求項15】 前記凝縮通路に、前記窒素の各経路に
代えて、冷却後の原料空気の一部を前記凝縮通路に下降
ガスとして導入する経路と、該凝縮通路で前記蒸留通路
を流れる流体との熱交換により液化して該凝縮通路の下
部に下降した液化空気を導出する経路とを設けたことを
特徴とする請求項9記載の空気液化分離装置。 - 【請求項16】 前記蒸留塔で分離した前記窒素ガスを
前記凝縮通路に下降ガスとして導入する経路は、前記蒸
留塔の上部から導出した窒素ガスの一部を前記主熱交換
器に導入する経路と、該主熱交換器で加温された窒素ガ
スを導出して循環窒素圧縮機に導入する経路と、該循環
窒素圧縮機で圧縮した圧縮窒素ガスを前記主熱交換器に
導入する経路と、該主熱交換器で冷却された圧縮窒素ガ
スを導出して前記熱交換器型蒸留器の凝縮通路に下降ガ
スとして導入する経路と、該凝縮通路で液化した液化窒
素を導出して減圧後に前記蒸留塔の上部に還流液として
導入する経路とを有していることを特徴とする請求項9
記載の空気液化分離装置。 - 【請求項17】 前記主熱交換器の途中から前記昇圧窒
素ガスの一部を分岐して膨張タービンに導入する経路
と、該膨張タービンで断熱膨張して寒冷を発生した低温
窒素ガスを前記主熱交換器に導入する経路とを備えてい
ることを特徴とする請求項16記載の空気液化分離装
置。 - 【請求項18】 前記主熱交換器の途中から原料空気を
導出する経路と、該経路に導出した原料空気を低温圧縮
する二次空気圧縮機を設けるとともに、該二次空気圧縮
機を、前記膨張タービンでの断熱膨張で発生する膨張仕
事、あるいは、該二次空気圧縮機で低温圧縮された高圧
原料空気を断熱膨張させる空気膨張タービンでの断熱膨
張で発生する膨張仕事を利用して駆動することを特徴と
する請求項17記載の空気液化分離装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000346409A JP4577977B2 (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 空気液化分離方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000346409A JP4577977B2 (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 空気液化分離方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002147949A true JP2002147949A (ja) | 2002-05-22 |
JP4577977B2 JP4577977B2 (ja) | 2010-11-10 |
Family
ID=18820280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000346409A Expired - Fee Related JP4577977B2 (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 空気液化分離方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4577977B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100436989C (zh) * | 2004-01-29 | 2008-11-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种用全低压空分装置制取高纯氧的方法 |
JP2010185658A (ja) * | 2002-12-12 | 2010-08-26 | Air Products & Chemicals Inc | クリプトン及び/又はキセノンの回収方法及び装置 |
JP2010210104A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Taiyo Nippon Sanso Corp | アルゴン製造方法およびその装置 |
CN105509414A (zh) * | 2014-09-23 | 2016-04-20 | 宝山钢铁股份有限公司 | 制氧膨胀机的加温装置及加温方法 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57134596U (ja) * | 1981-02-17 | 1982-08-21 | ||
JPS61123388U (ja) * | 1985-01-19 | 1986-08-04 | ||
JPS6419283A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-23 | Nippon Oxygen Co Ltd | Manufacture of nitrogen |
JPH06241649A (ja) * | 1993-01-05 | 1994-09-02 | L'air Liquide | 空気精留により少なくとも一つの圧力下のガス状製品と少なくとも一つの液体を製造する方法並びに設備 |
JPH0755333A (ja) * | 1993-08-06 | 1995-03-03 | Praxair Technol Inc | 低圧作動のための極低温精留システム |
JPH09170875A (ja) * | 1995-10-03 | 1997-06-30 | Air Prod And Chem Inc | 酸素製品製造のための低温法及び装置 |
JPH10103859A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-24 | Kobe Steel Ltd | アルゴン精製方法および空気分離装置 |
JPH11153383A (ja) * | 1997-11-25 | 1999-06-08 | Nippon Sanso Kk | 窒素製造方法及び装置 |
JPH11173753A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Taiyo Toyo Sanso Co Ltd | 空気からの窒素およびアルゴンの製造方法および装置 |
JPH11257845A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-09-24 | Air Prod And Chem Inc | エキスパンダ―及び低温コンプレッサ―を使用する酸素製造方法 |
WO1999061854A1 (en) * | 1998-05-22 | 1999-12-02 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et, L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and apparatus for the production of nitrogen by cryogenic distillation using a dephlegmator |
JP2000055542A (ja) * | 1998-06-10 | 2000-02-25 | Air Prod And Chem Inc | 低温空気分離によるアルゴン製造方法 |
JP2000171149A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Air Liquide Japan Ltd | 空気分離装置 |
-
2000
- 2000-11-14 JP JP2000346409A patent/JP4577977B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57134596U (ja) * | 1981-02-17 | 1982-08-21 | ||
JPS61123388U (ja) * | 1985-01-19 | 1986-08-04 | ||
JPS6419283A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-23 | Nippon Oxygen Co Ltd | Manufacture of nitrogen |
JPH06241649A (ja) * | 1993-01-05 | 1994-09-02 | L'air Liquide | 空気精留により少なくとも一つの圧力下のガス状製品と少なくとも一つの液体を製造する方法並びに設備 |
JPH0755333A (ja) * | 1993-08-06 | 1995-03-03 | Praxair Technol Inc | 低圧作動のための極低温精留システム |
JP2833594B2 (ja) * | 1995-10-03 | 1998-12-09 | エアー.プロダクツ.アンド.ケミカルス.インコーポレーテッド | 酸素製品製造のための低温法及び装置 |
JPH09170875A (ja) * | 1995-10-03 | 1997-06-30 | Air Prod And Chem Inc | 酸素製品製造のための低温法及び装置 |
JPH10103859A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-24 | Kobe Steel Ltd | アルゴン精製方法および空気分離装置 |
JPH11153383A (ja) * | 1997-11-25 | 1999-06-08 | Nippon Sanso Kk | 窒素製造方法及び装置 |
JPH11173753A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Taiyo Toyo Sanso Co Ltd | 空気からの窒素およびアルゴンの製造方法および装置 |
JPH11257845A (ja) * | 1998-01-22 | 1999-09-24 | Air Prod And Chem Inc | エキスパンダ―及び低温コンプレッサ―を使用する酸素製造方法 |
WO1999061854A1 (en) * | 1998-05-22 | 1999-12-02 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et, L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and apparatus for the production of nitrogen by cryogenic distillation using a dephlegmator |
JP2002516980A (ja) * | 1998-05-22 | 2002-06-11 | レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | デフレグメーターを用いた低温蒸留による窒素の製造方法および装置 |
JP2000055542A (ja) * | 1998-06-10 | 2000-02-25 | Air Prod And Chem Inc | 低温空気分離によるアルゴン製造方法 |
JP2000171149A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Air Liquide Japan Ltd | 空気分離装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010185658A (ja) * | 2002-12-12 | 2010-08-26 | Air Products & Chemicals Inc | クリプトン及び/又はキセノンの回収方法及び装置 |
CN100436989C (zh) * | 2004-01-29 | 2008-11-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种用全低压空分装置制取高纯氧的方法 |
JP2010210104A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Taiyo Nippon Sanso Corp | アルゴン製造方法およびその装置 |
CN105509414A (zh) * | 2014-09-23 | 2016-04-20 | 宝山钢铁股份有限公司 | 制氧膨胀机的加温装置及加温方法 |
CN105509414B (zh) * | 2014-09-23 | 2017-12-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 制氧膨胀机的加温装置及加温方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4577977B2 (ja) | 2010-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4331460B2 (ja) | 低温空気分離によるクリプトン及び/又はキセノンの製造方法及び装置 | |
KR100198352B1 (ko) | 질소 생성을 위한 공기 분리방법 및 장치 | |
US10436508B2 (en) | Air separation method and air separation apparatus | |
JP2004028572A (ja) | 空気精留法及び混合塔とクリプトン・キセノン回収装置とを備えた空気精留設備 | |
CN1121173A (zh) | 空气分离 | |
JPH07198249A (ja) | 空気を分離するための方法および装置 | |
JPH0694361A (ja) | 空気の分離 | |
JP2690915B2 (ja) | 空気分離方法および同方法を実施するためのプラント | |
CN102192637B (zh) | 空气分离方法和设备 | |
JP2007147113A (ja) | 窒素製造方法及び装置 | |
KR101947112B1 (ko) | 정화된 두 개의 부분 공기 스트림을 발생시키기 위한 방법 및 장치 | |
JPH08240380A (ja) | 空気の分離 | |
TWI417495B (zh) | 氮氣產生方法及此方法所採用之裝置 | |
JPH10132458A (ja) | 酸素ガス製造方法及び装置 | |
JP4577977B2 (ja) | 空気液化分離方法及び装置 | |
CN104364597B (zh) | 空气分离方法和设备 | |
JP4519010B2 (ja) | 空気分離装置 | |
JP4447501B2 (ja) | 空気液化分離方法及び装置 | |
JP4520667B2 (ja) | 空気分離方法および装置 | |
JPH1030880A (ja) | 空気から第1の酸素産物及び第2の酸素産物を分離するための方法及び装置 | |
JP3748677B2 (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
JP4447502B2 (ja) | 空気液化分離方法及び装置 | |
JPH09217982A (ja) | 空気液化分離装置及び空気液化分離方法 | |
JPH11325716A (ja) | 空気の分離 | |
JP2000018813A (ja) | 窒素製造方法及び装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071031 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090819 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090908 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100511 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100707 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100727 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100824 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4577977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |