JP2002511136A

JP2002511136A - アルゴンの製造を伴う空気精留プロセスおよびプラント

Info

Publication number: JP2002511136A
Application number: JP55257399A
Authority: JP
Inventors: ビスィ、フロンセデ; ステイン、フレデリク; サウルニール、ベルナール
Original assignee: 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
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2002-04-09
Also published as: WO1999054673A1; BR9906366A; EP0952415A1; AU743283B2; US6269659B1; AU3336899A

Abstract

(57)【要約】本発明は、特に二段カラムを有する空気精留装置（２）と、未精製のアルゴンを製造するための少なくとも１つのカラムとを含む空気精留プラントを用いた、アルゴンの製造を伴う空気の精留のための方法に係り、プラントは、未精製アルゴン製造カラムの出口において、アルゴン抜き出しの公称収率ρ_nを有するアルゴンを製造するための大きさを有する。ρ≦ρ₀≦ρ_n（ここで、ρ₀は所望の最適収率である）を伴う未精製アルゴン製造カラムの出口におけるアルゴン抜き出しの所望の収率ρに対応する低減されたアルゴン製造要求量について、未精製アルゴン製造カラム中のアルゴン抜き出し収率は、値ρ₀に維持される。

Description

【発明の詳細な説明】アルゴンの製造を伴う空気精留プロセスおよびプラント本発明は、空気精留装置と未精製のアルゴンの製造のための少なくとも１つのカラムとを含む空気精留プラントによるアルゴンの製造を伴った空気精留プロセスに係り、プラントは、前記未精製のアルゴン製造カラムの出口において、公称アルゴン抜き出し収率ρ_nをともなってアルゴンを運ぶことが意図される。本発明は、特に、二段精留カラムを有する空気精留プラントによるアルゴンの製造に適合する。二段空気精留カラムを伴うそのようなプラントにおいて、中圧の窒素は、一般に、二段カラムの中圧カラムの頂部から除去される。この中圧窒素は、タービン内での膨張の後、冷却源として、特に精留される空気を冷却するために一般に用いられる。こうして、精留される空気に適用される冷却エネルギーの一部を回収することができ、それゆえ、そのようなプラントの操業コストを低減することができる、そのようなプラントは、混合物カラムと呼ばれる未精製のアルゴン製造カラムの出口において、公称アルゴン抜き出し収率ρ_nを有する公称アルゴン製造要求量に適合するために設計される。一般に、それは最大収率ｐ_nを有することが見出された。これまで、アルゴン製造要求量が減少した場合には、例えば、消費プラントへのより少ない仕込みの期間の間、または満たされる収容タンクがいっぱいになった場合には、未精製のアルゴン製造カラムの出口におけるアルゴン抜き出し収率 ρは、これらの非常に最も低減されたアルゴン製造要求量に適合するために、対応して減少する。本発明の目的は、アルゴン製造要求量が公称要求量より少ない場合に、操業コストを最適化することが可能な、アルゴンの製造を伴った空気精留プロセスを提供することにある。この目的のために、本発明の主題は、空気精留装置と未精製のアルゴンの製造のための少なくとも１つのカラムとを含む空気精留プラントによるアルゴンの製造を伴った空気精留プロセスであり、プラントは、前記未精製のアルゴン製造カラムの出口において公称アルゴン抜き出し収率ρ_nをもってアルゴンを運ぶために設計され、ρ≦ρ₀≦ρ_n（ここでρ₀は所定の最適収率である）を伴う未精製アルゴン製造カラムの出口において必要なアルゴン抜き出し収率ρに対応する低減されたアルゴン製造要求量について、未精製アルゴン製造カラムの出口におけるアルゴン抜き出し収率は、ほぼ値ρ₀に維持されることを特徴とする。特定の態様に応じて、プロセスは、次の特徴の１つ以上を含むことができ、単独で、または任意の技術的に可能な組み合わせにおいて行われる：・必要抜き出し収率ρに関して過剰に抜き出されるアルゴンは、空気精留プラントにおいて、例えば精留される空気を冷却するための冷却源として用いられ；・前記過剰なアルゴンは、未精製アルゴン製造カラムの頂部において、ガスおよび／または液体状で少なくとも部分的に引き出され、この引き出された部分は、プラントの少なくとも１つの熱交換器に、または空気精留装置に送られ；・前記少なくとも部分的に引き出された部分は、前記熱交換器に送られる前に、プラントのカラムの１つから引き出された残留流体と混合され；・前記少なくとも部分的に引き出された部分は、プラントのカラムの１つに向けられる流体と混合され；・プラントは、また、前記未精製アルゴン製造カラムに接続され、アルゴンの除去によるほぼ純粋なアルゴンの製造のためのカラムを含むので、過剰なアルゴンの少なくとも一部は、精製アルゴン製造カラムの底部または頂部においてガスおよび／または液体状で引き出され、この引き出される部分は、プラントの少なくとも１つの熱交換器に、または空気精留装置に送られ；・空気精留装置は、中圧カラム、低圧カラム、および中圧カラムの頂部を低圧カラムの底部と熱交換関係に至らせるためのリボイラーをそれ自体が含む二段カラムを有するので、中圧窒素は、中圧カラムの頂部から引き出され、ρ₀は、最大流量Ｄ（ρ₀）において中圧窒素が引き出され得る収率であり、ρ₀より小さい必要抜き出し収率ρについて、中圧窒素は、Ｄ（ρ）より大きな流量で引き出され；・ρ₀より小さい必要抜き出し収率ρについて、中圧窒素は、最大流量Ｄ（ρ₀ ）で引き出され；・プラント内で冷却源として引き出される中圧窒素は、特にタービン内での膨張後、それをプラントの熱交換器に、例えば精留される空気を冷却するために送ることによって用いられ；・空気精留装置は、中圧カラム、低圧カラム、および中圧カラムの頂部を低圧カラムの底部と熱交換関係に至らせるためのリボイラーをそれ自体が含む二段カラムを有するので、中圧窒素は中圧カラムの頂部から引き出され、ρ₀は最大流量Ｄ’（ρ₀）において低圧まで空気を膨張させ得るための収率であり、それを低圧カラム内に送り込むために外部仕事の性能を有し、ρ₀より小さい必要抜き出し収率ρについて、空気は低圧まで膨張され、Ｄ’（ρ₀）より大きな流量において、特にＤ’（ρ₀）に等しい流量において外部仕事の性能を伴う。また、本発明の主題は、上で定義したようなプロセスの実施のためのプラントであり、空気精留装置、少なくとも１つの未精製アルゴン製造カラム、熱交換器、特に、精留される空気のための供給ラインがその１つを通過するもの、および、過剰に抜き出されたアルゴンの少なくとも一部を、前記熱交換器に送るための分岐ラインを含むことを特徴とする。特定の態様に応じて、本発明のプラントは、以下の特徴の１つ以上を含むことができ、単独でまたは任意の技術的に可能な組み合わせにおいて行われる：・前記分岐ラインの入り口は、未精製のアルゴン製造カラムの頂部からの液体または気相アルゴンのための出口につながれ；・プラントは、未精製のアルゴン製造カラムに接続されたほぼ純粋なアルゴン製造カラムを含み、前記分岐ラインの入り口は、ほぼ純粋なアルゴン製造カラムの底部からまたは頂部からのガスまたは液体のための出口につながれ；・前記分岐ラインは、残留流体を、前記分岐ライン内に運ばれたアルゴンと混合するために、プラントのカラムの１つからの残留流体のための出口につながれ；・前記分岐ラインは、流体を、前記分岐ライン内に運ばれたアルゴンと混合するために、プラントのカラムの１つへの流体のための入り口につながれ；・精留装置は、中圧カラム、低圧カラム、および中圧カラムの頂部を低圧カラムの底部と熱交換関係に至らせるためのリボイラーをそれ自体が含む二段カラムを有し、中圧カラムの頂部は中圧窒素出口を有し、ラインは前記中圧窒素の出口をプラントの熱交換器へ接続し、特に、精留される空気のための供給ラインは、その１つを通って通過し；・前記ラインは、引き出される中圧窒素を膨張させるためのタービンを具備し；および・プラントは、精製された空気を低圧カラムに吹き込むためのタービンを含む。本発明は、添付された図面を参照し、例示のためのみに与えられた以下の説明を読むことによって、より容易に理解されるであろう。添付された図面において：図１は、アルゴンの製造を伴う本発明の空気精留プラントの概略図であり；図２は、図１中のプラントの拡大された部分図であり、未精製のアルゴン製造カラムの回りの領域を示し；図３は、図１と同様の図であり、本発明の空気精留プラントの第２の態様を説明し、および；図４は、本発明の空気精留プラントのもう１つの態様の概略の部分図であり；図５は、図１と同様の図であり、本発明の空気精留プラントの第３の態様を説明し；および図６は、図３と同様の図であり、本発明の空気精留プラントの第４の態様を説明する。図１は、アルゴンの製造を伴う空気精留プラント１を示す。このプラント１は、二段空気精留カラム２、混合物カラムと呼ばれる未精製のアルゴン製造カラム３、窒素除去カラムと呼ばれる精製アルゴン製造カラム４、主熱交換ライン５、精留される空気のための主コンプレッサー６、および精留される空気を精製するための装置７を本質的に含む。二段カラム２は、中程度の圧力、例えば６絶対バール（ｂａｒａｂｓｏｌｕｔｅ）において操作する中圧カラム、中圧より低い圧力、例えば１絶対バールより僅かに高い圧力で操作する低圧カラム９、および主リボイラー１０を含む。未精製アルゴン製造カラム３は、カラム３の頂部からの未精製アルゴンを部分的に凝縮するための頂部凝縮器１２を含む。精製アルゴン製造カラム４は、頂部凝縮器１３および底部ボイラー１４を含む。ガスライン１６は、アルゴン抜き取りラインと呼ばれ、低圧カラム９の中間の点を、未精製アルゴン製造カラム３の底部につなぎ、カラム３の基部からの液体返送ライン１７は、ライン１６とほぼ同じ高さでカラム９に再びつながれる。ガスライン１９は、カラム３の頂部凝縮器１２の出口を、ほぼ純粋なアルゴン製造カラム４の中間の高さにつなぐ。このラインは、凝縮器１２内で凝縮されなかった未精製アルゴンの一部を、カラム３の頂部において引き出す。このライン１９は、カラム３から、気相の未精製アルゴンを凝縮するための熱交換器２０、および、この凝縮された未精製アルゴンを膨張させるための膨張バルブ２１を連続して通過する。精留される気相の空気は、コンプレッサー６により圧縮され、例えば吸着によって水およびＣＯ₂を取り除かれ、装置７内で２つの一次流に分割される。第１の一次空気流は、主熱交換ライン５内で冷却され、次いで、２つの二次流に分けられる。第１の二次流は、その露点近傍の中圧カラムの底部に注入される。第２の二次流は、精製アルゴン製造カラム４の底部気化器１４内に送られ、ここで、第２の二次流は、このカラム４の底部でアルゴンを気化することによって液化する。こうして得られた液体は、ライン２３を通して、中圧カラム８の底部に送られる。第２の一次空気流は、圧縮されて精製されたものであり、コンプレッサー２３０によって圧縮された後、主熱交換ライン５を通過する際に液化し、膨張バルブ２３１内で膨張し、中圧カラム８内を支配する圧力近傍まで低下する。この流れの第１の部分は、次いで、中間の高さで中圧カラム８に注入される。この流れの他の部分は、熱交換器２４を通過する際に過冷却され、膨張バルブ２４０内で膨張して、中間の高さで低圧カラム９に注入される。リボイラー１０は、中圧カラム８の頂部における窒素の凝縮によって、低圧カラム９の底部で液体酸素を気化する。 “リッチな液体”ＬＲ（すなわち、酸素が豊富な液体）は、中圧カラム８の底部から引き出された後、熱交換器２４内で過冷却され、最終的に、２つの流れに分けられる。第１の流れは、膨張バルブ２５内で膨張した後、中間の高さで低圧カラム９に送られる。第２の流れは、膨張バルブ２６内で膨張した後、未精製アルゴン製造カラム３の頂部凝縮器１２に送られ、ここで、この第２の流れは、カラム３の頂部における未精製アルゴンを凝縮することによって気化する。こうして得られたガスは、ライン２７を介して低圧カラム９に中間の高さで送り戻され、その高さは、リッチな液体の第１の流れが注入されるより低い。 “減少された（ｄｅｐｌｅｔｅｄ）液体”（ほとんど純粋な窒素）ＬＰは、中圧カラム８の上部から抜き取られた後、熱交換器２４内で過冷却され、最終的に３つの流れに分けられる。第１の流れは、膨張バルブ３０内で膨張した後、低圧カラム９の頂部に注入される。第２の流れは、膨張バルブ３１内で膨張した後、ライン１９により運ばれる未精製のアルゴンを凝縮することによって熱交換器２０内で気化し、次いで、この気化した流れは、膨張バルブ３２内で再び膨張する。次に、この第２の流れは、残留物ライン３３を介して熱交換器２４内に送り戻され、ここで、この第２の流れは、交換器２４の中を通過する液体ＬＰおよびＬＲを冷却することによって暖められる。最終的に、この第２の流れは、主熱交換ライン５に送られ、ここで、この第２の流れは暖められて、こうして、精留される空気を冷却することを助ける。減少された液体の第３の流れは、膨張バルブ３４内で膨張して、精製アルゴン製造カラム４の頂部凝縮器１３に送られ、ここで、この第３の流れは、カラム４の頂部において未精製の窒素を凝縮させることによって気化する。こうして得られたガスは、膨張バルブ３５内で膨張した後、暖められるために残留物ライン３３に送られて、一方は、熱交換器２４内で液体ＬＰおよびＬＲを冷却し、他方は主熱交換ライン５内において、それによって精留される空気を冷却することを助ける。未精製の、または残留窒素ＮＲは、低圧カラム９の頂部から引き出され、残留物ライン３３に送られて、ここで、未精製の窒素は、熱交換器２４、次いで主熱交換ライン５を通過する際に暖められる。液体酸素ＯＬは、低圧カラム９の底部から引き出されるものであり、ポンプ３７によって汲み上げられ、ライン３８を介して主熱交換ライン５に送られ、ここで液体酸素は気化し、それによって、精留される空気を冷却することを助ける。中圧気相窒素ＮＧＭＰは、中圧カラム８の頂部から抜き取られ、次いで、精留される空気を冷却することを助けるために、ライン３９を介して熱交換ライン５に送られる。この熱交換ライン５の中間の領域において、中圧気相窒素は、２つの流れに分けられる。第１の流れは、ライン５の残りの部分を通過し、ここで暖められた後、製造ライン４０を介して、例えば、それが消費されるプラント１４０に供給するために運ばれる。第２の流れは、タービン４１内で膨張した後、これも、精留される空気を冷却するのを助けるために、熱交換ライン５の冷却端で残留物ライン３３に送られる。中圧液体窒素ＮＬＭＰは、中圧カラム８の頂部から引き出され、次いで、ライン４３を介して熱交換器２４に送られ、ここで、この液体窒素は、残留物ライン３３により運ばれる残留ガスを暖めることによって過冷却される。次に、この液体窒素は、例えば供給することによって、膨張バルブ１４３内での膨張の後に、貯蔵タンク１４４に運ばれる。ほぼ純粋な液体アルゴンＡｒＬは、カラム４の底部から引き出された後、製造物ライン４５を介して運ばれる。未精製または残留窒素は、カラム４の頂部から抜き取られた後、ライン４６を介して除去される。プラント１は、分岐ライン４８をさらに含み、その入り口４９は、熱交換器２０と膨張バルブ２１との間でライン１９に接続され、その出口５０は、熱交換器２４の直前の上流で残留物ライン３３に流れる。この分岐ライン４８の役割は、以下に説明されるであろう。中圧カラム８は、例えば、４０の理論的なトレイを含み、低圧カラム９は、例えば６５の理論的なトレイを含む。プラント１は、例えば、１０００Ｎｍ³／ｈの流量の空気を処理して、２０７．４Ｎｍ³／ｈの精製された酸素、６．４Ｎｍ³ ／ｈの精製されたアルゴン、および１６０Ｎｍ³／ｈの中圧気相窒素を抜き取るために設計される。これらの数は、プラント１の公称操作に対応する。未精製アルゴン製造カラム３の出口における公称アルゴン抜き取り収率ρ_nは、約６９％である。この収率 ρ_nは、中圧カラム８の頂部から引き出すことができる中圧窒素の量に関する最適なアルゴン抜き取り収率ρ_nに等しい場合である。アルゴン供給要求量が減少した場合、例えば一定の酸素要求量について、これらの低減された要求量に適合するために必要なカラム３の出口におけるアルゴン抜き取り収率ρは、ρ₀より小さい。しかしながら、抜き取り収率は値ρ₀に保たれ、未精製アルゴン製造カラム３の出口においてこうして抜き取られた過剰のアルゴンは、分岐ライン４８を介して残留物ライン３３に送り戻される。したがって、抜き取り収率ρを値ρ₀に維持することによって、中圧カラム８の頂部から中圧窒素が引き出され得る流量Ｄは、最大値Ｄ（ρ₀）に維持される。これとは対照的に、従来技術においては、アルゴンは、アルゴン供給要求量に対応してアルゴン抜き取り収率ρ＜ρ₀で製造されるべきであり、中圧窒素が引き出され得る流量Ｄ（ρ）は、Ｄ（ρ₀）より小さい。以下の表Ｉは、この観察を示す。この表において、ケース１は、プラント１の公称操作の条件に対応する。ケース２Ａおよび２Ｂは、公称要求量より少ないアルゴン供給要求量についてのプラントの操作に対応し、これらは、約３０％のカラム３の出口における必要アルゴン抜き取り収率ρに一致する。ケース３Ａおよび３Ｂは、ゼロアルゴン供給要求量についてのアルゴンプラント１の操作に対応し、これらは、それゆえ、０％の必要アルゴン抜き取り収率ρ に一致する。文字ＡおよびＢは、従来技術にしたがった実施、および本発明にしたがった実施にそれぞれ対応する。これらの場合、中圧液体窒素は、一定の流量で抜き出されると仮定される。それゆえ、本発明にしたがったプロセスは、その最大レベルにおいて抜き出される中圧気相窒素の量を維持するのを可能にすることがわかるであろう。こうして抜き取られた過剰の中圧液体窒素、すなわち、Ｄ（ρ₀）−Ｄ（ρ）は、プラント１を操作するために必要なエネルギーを、ケース２Ｂではケース２Ａの場合より約３％、ケース３Ｂではケース３Ａより約６％、低減することができる。より一般的に、プロセスを実行することにより得られる過剰の中圧窒素は、種々の用途に用いることができる。すなわち、この過剰分は、液体および／またはガス状で中圧カラム８の頂部から抜き取ることができ、それが消費されるプラントに運ばれることによって利用され、または、プラント１の冷却源として用いられる。例えば、タービン４１内で膨張した中圧窒素ガスの量を増加させることができ、それゆえ、例えば、主熱交換ライン５を通過する液体酸素の量を低減することができる。したがって、ライン５２（図１中に点線で示される）は、液体酸素を直接製造することを許す。変更として、過剰のアルゴンが抜き取られる期間の間に、流量Ｄで中圧窒素を抜き取ることができ、その流量はＤ（ρ）＜Ｄ＜Ｄ（ρ₀）のようなものであり、ρは必要抜き取り収率である。分岐ライン４８は、未精製アルゴン製造カラム３から過剰に抜き取られたアルゴンの冷却エネルギーを、回収することを可能にする。この過剰に製造されたアルゴンは、実際に、熱交換器２４内で、および熱交換ライン５内で冷却源として用いられる。変更として、この分岐ライン４８は省略することができ、抜き取られた過剰のアルゴンは排気され、またはこの分岐ライン４８の入り口は、プラント１の他の点に接続することができる。ライン４８の入り口４９は、カラム３を通して抽出される過剰のアルゴンを抜き取るために、精製アルゴン製造カラム４の底部または頂部につないでもよい。ライン４８の入り口４９は、また、図２に示されるように、気相の未精製アルゴンを抜き取るために、未精製アルゴン製造カラム３の頂部に接続することもできる。他の変更によれば、分岐ライン４８は、抜き取られた過剰のアルゴンを残留ガスと混合することなく、熱交換器２４および／または主熱交換ライン５を通して独立して通過することもできる。変更に応じて、および用いられる空気精留装置２の特性に応じて、最適収率ρ₀ は、公称収率ρ_nと違ってもよい。この収率ρ₀は、一般にρ_nより小さい。この場合、アルゴン抜き取り収率は、必要収率ρ＜ρ₀＜ｐ_nに相当するアルゴン供給必要量についての値ρ₀に維持される。述べられたプラント１において、抜き取り収率ρ₀は、中圧カラム８の頂部から抜き取ることができる中圧窒素の量に関して最適である。しかしながら、プラントのタイプに応じて、特に、用いられる空気精留装置３の特性に応じて、この抜き取り収率は、他の量に関する最適値とすることができる。第１の例は、図３に示されており、冷却がエアブロータービンにより得られる空気精留プラントに関する。わかるように、このタービン５０１は、ライン５０２中に設置され、このラインは、空気精製装置７の出口を低圧カラム９に中間の高さで接続し、少なくとも部分的に熱交換ライン５を通過する。タービン５０１は、装置７により精製され、次いで、タービン５０１に連結された補助コンプレッサー５０３によって、圧力低下内で低い圧力まで圧縮された空気を膨張する。このエアブロータービン５０１は、図１中のタービン４１の代わりに、プラント１の冷却を与える。そのような場合、収率ρ₀は、エアブロータービン内で膨張した空気の量に関して、中圧カラム９の頂部から引き出された中圧気相窒素の所定の量についての最適収率とすることができる。したがって、アルゴン抜き取り収率ρを値ρ₀に保つことによって、最大量の空気がエアブロータービン内で膨張し、それによって、従来のように、得られる冷却の量を最大にすることができる。図４は、第２の例を説明し、これにおいては、空気精留装置２は単一の精留カラムである。この場合、未精製窒素ＮＣは、カラム２の頂部から引き出され、次いで熱交換器５１内で暖められ、コンプレッサー５２内で圧縮され、交換器５１内で、圧縮される窒素ＮＣと熱交換されることによって冷却される。次に、この圧縮され冷却された窒素は、カラム２の底部で酸素を気化することによって液化される。次いで、液化された窒素は、膨張バルブ５３内で膨張した後、カラム２の頂部に再導入される。その後、収率ρ₀は、頂部における未精製窒素ＮＣの最少流量にほぼ一致し、それは、底部で酸素を気化するために用いられなければならない。したがって、低減されたアルゴン供給必要量の期間の間にアルゴン抜き取り収率を ρ₀に維持することは、サイクルコンプレッサー５２に運ばれる圧縮エネルギーを、それゆえ、プラント１の操業コストを低減することを可能にする。図５中の例によれば、凝縮器２０からの液体アルゴンは、ポイント５０に送られ、ここで、中間の高さの中圧カラム８から引き出された未精製窒素（下側の減少された液体）と混合され、ライン１３３に送られる。混合物は、バルブ３０内で膨張した後、低圧カラム９の頂部に部分的に送られる。混合物の１つの部分は、バルブ３１内での膨張後、凝縮器２０に送られ、もう１つの部分は、バルブ３４内での膨張後、凝縮器１３に送られる。装置の残りの部分は、図１のものと同一である。図６中の例によれば、凝縮器１３内で気化されることによって得られたガスは、バルブ３５内で膨張し、低圧カラム９からの残留窒素と混合される。カラム４の底部からの液体アルゴンは、部分的にライン３３に送られる。凝縮器２０により気化したガスは、３２中で膨張し、任意に、分岐ライン４８内で液体アルゴンと混合される。次に、液体アルゴンは、中圧カラムの下側の減少された液体と混合され、膨張後、低圧カラムの頂部に送られる。ライン１９からの任意の未精製のアルゴンは、精製アルゴン製造カラム４に送られる。装置の残りの部分は、図３のものと同一である。より一般的に、本発明のプロセスは、アルゴンの製造を伴う空気精留プラントに運ばれるエネルギーを低減することができる。装置の冷却容量は、クロード（Ｃｌａｕｄｅ）タービンまたは水圧タービンによって部分的に得ることができる。また、プロセスは、中圧カラムから液体窒素を引き出し、それを圧縮し、交換器内で気化させることによって、圧縮された窒素を製造することができる。いうまでもなく、プロセスは、交換ライン中でそれを気化させる前に、液体の圧縮を含むことを必要としない。空気分離装置は、三段カラムとすることができ、あるいは混合カラムを含んでもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者サウルニール、ベルナールフランス国、エフ―92700 コロンブ、リュ・ルネ・レジェ 25

Claims

【特許請求の範囲】１．空気精留装置（２）と、未精製アルゴンの製造のための少なくとも１つのカラム（３）とを含む空気精留プラント（１）によるアルゴンの製造を伴う空気精留プロセスであって、前記プラントは、前記未精製アルゴン製造カラムの出口において公称アルゴン抜き出し収率ρ_nをもってアルゴンを運ぶために設計され、ρ≦ρ₀≦ρ_n（ここでρ₀は所定の最適収率である）を伴う未精製アルゴン製造カラムの出口における必要アルゴン抜き出し収率ρに対応する低減されたアルゴン製造要求量について、未精製アルゴン製造カラム（３）の出口におけるアルゴン抜き出し収率は、ほぼ値ρ₀に維持されることを特徴とする空気精留プロセス。２．必要抜き出し収率ρに関して過剰に抜き取られたアルゴンは、空気精留プラントにおいて、特に精留される空気を冷却するために冷却源として用いられることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。３．前記過剰のアルゴンは、未精製アルゴン製造カラム（３）の頂部においてガスおよび／または液体状で少なくとも部分的に引き出され、この引き出される部分は、プラントの少なくとも１つの熱交換器（５，２４）に送られることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。４．前記少なくとも部分的に引き出される部分は、前記熱交換器に送られる前に、プラントのカラムの１つ（４，９）から引き出される残留流体と混合される（３３において）ことを特徴とする請求項３に記載のプロセス。５．前記過剰のアルゴンは、未精製アルゴン製造カラム（３）の頂部においてガスおよび／または液体状で少なくとも部分的に引き出され、この引き出される部分は、プラントの空気精留装置（２）に、特に低圧カラムに送られることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。６．前記少なくとも部分的に引き出される部分は、前記精留装置に送られる前に、プラントのカラムに１つ（４，９）に供給する流体と混合されることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。７．流体は中圧カラムから流れ、低圧カラムに送られる請求項６に記載のプロセス。８．流体は、中圧カラムの頂部の上方のいくつかのトレイから引き出される未精製窒素である請求項７に記載のプロセス。９．引き出される部分と未精製窒素との混合物は、低圧カラムの頂部に送られる請求項８に記載のプロセス。１０．プラントは、また、前記未精製アルゴン製造カラム（３）に接続され、窒素の除去によりほぼ純粋なアルゴンを製造するためのカラム（４）を含むので、過剰のアルゴンの少なくとも一部は、ガスおよび／または液体状で精製アルゴン製造カラム（４）の底部または頂部から引き出され、この引き出された部分は、プラントの少なくとも１つの熱交換器（５，２４）に、または精留装置（２）に送られることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１項に記載のプロセス。１１．前記空気精留装置（２）は、中圧カラム（８）、低圧カラム（９）、および中圧カラムの頂部を低圧カラムの底部と熱交換関係に至らせるリボイラー（１０）をそれ自体が含む二段カラムを有するので、中圧窒素（８）は、中圧カラム（９）の頂部から引き出され、ρ₀は、中圧窒素（９）が最大流量Ｄ（ρ₀）において引き出され得るための収率であり、ρ₀より小さい必要抜き出し収率ρについて、中圧窒素はＤ（ρ）より大きな流量で引き出されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のプロセス。１２．ρ₀より小さい必要抜き出し収率ρについて、中圧窒素は、最大流量Ｄ（ ρ₀）で引き出されることを特徴とする請求項１１に記載のプロセス。１３．プラント内で冷却源として引き出される中圧窒素は、特にタービン内での膨張の後、プラントの熱交換器（５）にそれを送ることによって、特に精留される空気を冷却するために用いられることを特徴とする請求項１１または１２に記載のプロセス。１４．前記空気精留装置は、中圧カラム（８）、低圧カラム（９）、および中圧カラムの頂部を低圧カラムの底部と熱交換関係に至らせるためのリボイラー（１０）をそれ自体が含む二段カラムを有するので、中圧窒素（８）は、中圧カラム（９）の頂部から引き出され、ρ₀は、最大流量Ｄ’（ρ₀）において低圧まで空気を膨張させ得る（５０１において）ための収率であり、それを低圧カラム（９）内に送り込むために外部仕事の性能を有し、ρ₀より小さい必要抜き出し収率ρについて空気は低圧まで膨張され、Ｄ’（ρ₀）より大きな流量において、特にＤ’（ρ₀）に等しい流量において、外部仕事の性能を伴うことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のプロセス。１５．請求項３ないし１４のいずれか１項に記載のプロセスの実施のためのプラントであって、空気精留装置（２）、少なくとも１つの未精製アルゴン製造カラム（３）、熱交換器（５）、特に精留される空気のための供給ラインがそれを通して通過するもの、および、過剰に抜き出されたアルゴンの少なくとも一部を、前記熱交換器（５）に、または空気精留装置（２）に送るための少なくとも１つの分岐ライン（４８）を含むことを特徴とするプラント。１６．前記分岐ライン（４８）の入り口（４９）は、未精製アルゴン製造カラム（３）の頂部からの液体または気相アルゴンのための出口につながれること（図２）を特徴とする請求項１５に記載のプラント。１７．プラント（１）は、未精製アルゴン製造カラム（３）に接続されたほぼ純粋なアルゴン製造カラム（４）を含み、前記分岐ライン（４８）の入り口（４９）は、ほぼ純粋なアルゴン製造カラム（４）の底部からまたは頂部からのガスまたは液体のための出口につながれることを特徴とする請求項１５または１６に記載のプラント。１８．前記分岐ライン（４８）は、残留流体を、前記分岐ライン（４８）内に運ばれるアルゴンと混合するために、プラントのカラムの１つからの残留流体のための出口に接続されることを特徴とする請求項１５または１６に記載のプラント。１９．前記分岐ライン（４８）は、カラムの１つに供給する流体を、前記分岐ライン（４８）内に運ばれるアルゴンと混合するために、プラントのカラムの１つへの流体のための入り口に接続されることを特徴とする請求項１５または１６に記載のプラント。２０．精留装置は、中圧カラム（８）、低圧カラム（９）、および中圧カラムの頂部を低圧カラムの頂部と熱交換関係に至らせるリボイラー（１０）をそれ自体が含む二段精留カラムを有し、中圧カラムの頂部は中圧窒素出口を有し、ライン（３９）は、前記中圧窒素出口をプラントの熱交換器（５）に接続し、それを通して精留される空気のための供給ラインが通過することを特徴とする請求項１５ないし１９のいずれか１項に記載のプラント。２１．前記ラインは、引き出された中圧窒素を膨張させるためのタービン（４１）を含むことを特徴とする請求項２０に記載のプラント。２２．精製された空気を低圧カラム（９）に吹き込むためのタービン（５０１）を含むことを特徴とする請求項２０に記載のプラント。２３．精留装置は、中圧カラム（８）、低圧カラム（９）、および中圧カラムの頂部を低圧カラムの頂部と熱交換関係に至らせるリボイラー（１０）をそれ自体が含む二段精留カラムを有し、輸送ライン（１３３）は、中圧カラムの頂部を低圧カラムの頂部に接続し、分岐ライン（４８）は、輸送ラインに接続されることを特徴とする請求項１５ないし１９のいずれか１項に記載のプラント。２４．輸送ラインは、中圧カラムの中間の高さを、低圧カラム（９）の頂部に接続する請求項２３に記載のプラント。