JP2004108653A - 空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム - Google Patents
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Abstract
【課題】空気分離装置における気化設備等で従来は大気等に放出されていた液化ガスの冷熱や、ＬＮＧ等の冷熱を有効に利用して空気分離装置における原料空気圧縮機の圧縮効率を向上させ、消費動力の低減を図れる空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムを提供する。
【解決手段】空気分離装置における原料空気圧縮機１３Ｂの吸入側に、圧縮機が吸入する原料空気を冷却するための熱交換器４１を設けた圧縮機吸入空気の冷却システムであって、前記熱交換器４１を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器４１の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、ΔＴ≧（ΔＰ／５００）を満足するように設定する。
【選択図】 図１
【解決手段】空気分離装置における原料空気圧縮機１３Ｂの吸入側に、圧縮機が吸入する原料空気を冷却するための熱交換器４１を設けた圧縮機吸入空気の冷却システムであって、前記熱交換器４１を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器４１の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、ΔＴ≧（ΔＰ／５００）を満足するように設定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムに関し、詳しくは、空気液化分離装置や各種ガス分離・精製装置等の低温設備から発生する液化ガスのような寒冷、あるいは、ＬＮＧのような低温液化ガスの寒冷を有効に利用することにより、空気分離装置に導入する原料空気を効果的に冷却して原料空気圧縮機の圧縮効率を向上させることができる冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来から知られている一般的な空気分離装置の一例を示す系統図である。このような空気分離装置において、まず、フィルター１１を通して吸入された原料空気は、アフタークーラー１２を備えた第１圧縮機１３で圧縮され、必要に応じて第２圧縮機１４で更に圧縮された後、冷却装置１５で圧縮熱を除去されてから吸着装置１６で原料空気中の水分や二酸化炭素等の不純物が除去される。
【０００３】
圧縮、精製された原料空気は、主熱交換器や精留塔（蒸留塔）等を収納したコールドボックス１７内に導入されて深冷分離され、製品ガスとして、例えば、経路１８から酸素ガスが、経路１９からアルゴンガスが、経路２０から窒素ガス等が得られる。また、製品液化ガスとして、例えば、液化酸素貯槽２１に液化酸素が、液化アルゴン貯槽２２に液化アルゴンが、液化窒素貯槽２３に液化窒素がそれぞれ抜き出される。これらの液化ガスは、そのまま製品液化ガスとして供給されるか、あるいは、ポンプ２４、２５、２６から気化設備２７、２８、２９を経て気化した後、製品ガスとして供給される。さらに、運転停止時や操業変更に伴う純度出しを行うための装置とし、液化ガス放出装置３０が設けられている。
【０００４】
前記気化設備２７，２８、２９や液化ガス放出装置３０における液化ガスの気化方式としては、自然蒸発による液溜方式、スチーム等を加熱源とした加温熱交換方式、大気を加熱源とした大気熱交換方式等が用いられている。これらのいずれの方式においても、液化ガスの冷熱は、有効に利用されることなく大気等に放出されている。
【０００５】
一方、空気分離装置における原料空気を、外部冷却源により冷却する方法が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された方法では、吸入原料空気をＬＮＧと熱交換させることによって−１５２℃に冷却することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−２８５３７３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の方法において、空気分離装置で原料とする大量の空気を常圧状態で熱交換させるためには、極めて大型の熱交換装置を必要とするため、設備的な問題だけでなく、運転上も問題があって現実的ではない。例えば、熱交換装置として、前記従来の空気分離装置のように圧縮後の原料空気を冷却する主熱交換器に比べて数倍以上の大きさの熱交換器が必要となる。さらに、原料空気量が増加すると、一般に熱交換器の圧力損失が上昇しやすいので、原料空気の吸入抵抗が増大して圧縮機の圧縮効率を向上させることが困難となる。また、空気とＬＮＧとを一つの熱交換器で熱交換させると、万一、熱交換器中でＬＮＧの漏洩が発生した場合、空気中の酸素とＬＮＧとが反応して燃焼、爆発の危険がある。
【０００８】
そこで本発明は、空気分離装置における気化設備等で従来は大気等に放出されていた液化ガスの冷熱や、ＬＮＧ等の冷熱を有効に利用して空気分離装置における原料空気圧縮機の圧縮効率を向上させ、消費動力の低減を図れる空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムは、空気分離装置における原料空気圧縮機の吸入側に、圧縮機が吸入する原料空気を冷却するための熱交換器を設けた圧縮機吸入空気の冷却システムであって、前記熱交換器を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、下記式、
ΔＴ ≧ （ΔＰ／５００）
を満足するように設定したことを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムでは、前記熱交換器が空気分離装置から発生する寒冷を冷却源としていること、前記熱交換器がドレン分離手段を備えていること、前記熱交換器が該熱交換器の下流側における圧縮機吸入空気の組成を計測する組成計測器を備えるとともに、該組成計測器の測定値に基づいて、該熱交換器に導入される冷却源側の流体又は圧縮機吸入空気の流れを遮断する流路遮断手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
また、前記熱交換器を原料空気圧縮機の吸入側に複数基設置するにあたり、運転温度が低い熱交換器を原料空気圧縮機に近い位置に、運転温度が高い熱交換器を原料空気圧縮機から遠い位置に配置したことを特徴とし、特に、前記熱交換器を原料空気圧縮機の吸入側流路に対して着脱可能に設けたことを特徴としている。
【００１２】
さらに、前記圧縮機吸入空気の冷却を冷却源との間に中間冷媒を用いて間接的に熱交換させることを特徴とし、特に、原料空気との混合が危険を伴う低温物質を冷却源として使用するにあたり、前記低温物質と第１中間冷媒とを熱交換させて前記第１中間冷媒を冷却する第１間接熱交換器と、該第１間接熱交換器で冷却された第１中間冷媒と第２中間冷媒とを熱交換させて前記第２中間冷媒を冷却する第２間接熱交換器とを設け、前記第２中間冷媒として原料空気と混合しても安全な物質を使用するとともに、前記第２間接熱交換器で冷却された第２中間冷媒を前記熱交換器に導入して圧縮機吸入空気を冷却することを特徴とし、加えて、前記第２中間冷媒の一部を貯留する冷媒貯槽を備えていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムを、複数の空気分離装置を設置した設備に適用した一形態例を示す系統図である。なお、図１において、前記従来例として図５に示した空気分離装置の構成要素と同一の構成要素においては、第１空気分離装置には同一符号に符号Ａを付し、第２空気分離装置には同一符号に符号Ｂを付してこれらの詳細な説明は省略する。
【００１４】
本形態例に示す圧縮機吸入空気の冷却システムは、同一構成の空気分離装置を２基設置した空気分離設備に本発明を適用した例を示すものであって、図１では、第１空気分離装置Ａで得られた液化ガスが保有する冷熱を利用して第２空気分離装置Ｂの圧縮機吸入空気を冷却する状態を示している。
【００１５】
すなわち、第２空気分離装置Ｂの圧縮機吸入側流路であるフィルター１１Ｂの前段に圧縮機吸入空気冷却用熱交換器（以下、熱交換器という）４１を設け、この熱交換器４１に冷却源となる流体を導入し、原料空気圧縮機が吸入する原料空気（圧縮機吸入空気）と熱交換させることによって圧縮機吸入空気を冷却するようにしている。この熱交換器４１には、第１空気分離装置Ａにおける液化酸素貯槽２１Ａからの液化酸素を冷却源とする液化酸素用熱交換器ユニット４２、液化アルゴン貯槽２２Ａからの液化アルゴンを冷却源とする液化アルゴン用熱交換器ユニット４３、液化窒素貯槽２３Ａからの液化窒素を冷却源とする液化窒素用熱交換器ユニット４４、液化ガス放出装置に代えて放出液化ガスを冷却源とする放出液化ガス用熱交換器ユニット４５、及び、外部からの寒冷、例えばＬＮＧを冷却源とする外部寒冷用熱交換器ユニット４６が、フランジ結合等によって相互に着脱可能な状態で設けられている。
【００１６】
圧縮機吸入空気の冷却源として使用された液化ガスは、通常は、各熱交換器ユニットで気化し、製品ガスとして供給される。なお、各熱交換器ユニットは、第１空気分離装置Ａから得られる液化ガスの状態（量や圧力等）に応じて設置されるものであって、全ての熱交換器ユニットを常に使用する必要はない。さらに、熱交換器４１の出口部分における原料空気の温度を測定し、測定した温度に基づいて熱交換器４１に供給する液化ガス等の流量を調整し、圧縮機吸入空気の温度を設定温度に制御することもできる。また、冷却源となる液化ガス等の流体の種類によっては、流体漏洩時を考慮してフィルターを不燃性材料で形成しておくことが好ましい。
【００１７】
また、前記各熱交換器ユニットの連結順は、冷却源となる液化ガス等の温度に応じて設定され、各熱交換器ユニットにおける運転温度の低いものが原料空気圧縮機に近い位置に、運転温度の高いものが原料空気圧縮機から遠い位置になるようにしている。これにより、各冷却源の流体と原料空気との温度差を大きくすることができるので、各熱交換器ユニットにおける熱交換効率を高めることができる。
【００１８】
さらに、前記熱交換器４１の最終段には、ドレン分離手段４７及び組成計測器４８を備えた連結ユニット４９が設けられている。ドレン分離手段４７は、各熱交換器ユニットで冷却されることにより発生した凝縮水を圧縮機吸入空気から分離排出するものであって、水滴がフィルターや原料空気圧縮機に侵入することを防止している。なお、原料空気として吸入される大気の温度及び湿度や熱交換による冷却の程度によっては、このドレン分離手段５１を省略することができる。
【００１９】
また、組成計測器４８は、各熱交換器ユニットを通過した圧縮機吸入空気の組成や温度を計測することにより、各熱交換器ユニットにおける冷却源流体の漏洩を検出するものであって、この組成計測器４８には、冷却源流体の漏洩を検出したときに、漏洩した冷却源流体あるいは全ての冷却源流体あるいは圧縮機吸入空気の流れを遮断するための遮断装置、例えば電気信号により電磁弁を閉じる弁制御器等が付設されており、冷却源流体が混入した状態の原料空気がコールドボックス１７Ｂ内に流入してガス分離操作に悪影響を及ぼすことを防止するようにしている。なお、冷却源流体側の圧力変化や流量変化により漏洩を検知して流路を遮断するようにすれば、この組成計測器４８を省略することができる。さらに、本形態例では、熱交換器４１，ドレン分離手段４７、組成計測器４８及び連結ユニット４９をフィルター１１Ｂの前段に設けた例を示しているが、これらをフィルター１１Ｂの後段に設置することも可能である。
【００２０】
このように、原料空気圧縮機１３Ｂの吸入側に熱交換器４１を設けて圧縮機吸入空気を冷却するに際しては、該熱交換器４１を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器４１の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、下記式（１）、
ΔＴ ≧ （ΔＰ／５００）・・・（１）
を満足するように設定する必要がある。
【００２１】
すなわち、熱交換器４１を設置して圧縮機吸入空気を冷却することより、原料空気圧縮機１３Ｂの消費動力を低減することはできるが、熱交換器４１を設けたことによって生じる圧力損失が大きいと、圧縮機吸入圧力が低下して消費動力が増加してしまう。また、熱交換器４１として圧力損失が少ない構造にすると、一般的に熱交換器製造コストが増加する傾向があり、熱交換器における圧力損失を低下させるのには限度がある。
【００２２】
原料空気圧縮機の型式、段数等の条件によって多少は異なるが、例えば、原料空気量が１０００００Ｎｍ３／ｈ、圧縮機吸入圧力が−１９６０Ｐａ、吐出圧力が０．４９ＭＰａ（ゲージ圧）であって、冷却源流体として、液化酸素の場合は１６００Ｎｍ３／ｈ、液化窒素の場合は１７２０Ｎｍ３／ｈ、液化アルゴンの場合は１８７０Ｎｍ３／ｈ、ＬＮＧ（純メタンに換算）の場合は１４３０Ｎｍ３／ｈをそれぞれ単独で使用し、これらを０．０１ＭＰａの液化ガス状態から０℃のガス状態になるまでの寒冷を利用するとしたときの圧縮機における吸入温度と圧縮機消費動力との関係を計算した例を図２に、同じ条件で、圧縮機吸入圧力のみを−６８６０Ｐａとしたときの圧縮機における吸入温度と圧縮機消費動力との関係を計算した例を図３にそれぞれ示す。
【００２３】
図２及び図３において、圧縮機の吸入温度が５℃低下すれば消費動力を約２．５％低減でき、吸入温度が１０℃低下すれば約５％の消費動力低減が図れることが分かる。一方、図２と図３との比較において、吸入圧力が−１９６０Ｐａから−６８６０Ｐａに４９００Ｐａ低下すると、消費動力が約２．５％増加することが分かる。したがって、熱交換器４１を設置して圧縮機吸入空気を冷却しても、該熱交換器４１の前後における圧縮機吸入空気の温度差が５℃程度の場合は、該熱交換器４１を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失が４９００Ｐａ以上になると、圧縮機の消費動力を低減する効果がほとんどなくなってしまうことが分かる。
【００２４】
このようなことから、熱交換器４１を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器４１の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、前記式（１）を満足するように、すなわち、圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）を５００で除した値が、温度差（ΔＴ［℃］）以下となるように設定することにより、熱交換器４１を設置した効果が十分に発揮できることになる。
【００２５】
このとき、熱交換器４１における圧力損失をできるだけ低下させることができればよいが、前述のように、熱交換器製造コストの増大を招くことになるので、熱交換器４１の圧力損失が５０００Ｐａ程度の場合には、前記温度差が１０℃以上となるように、冷却源となる流体の流量を、前記流量の２倍以上に設定すべきであり、これ以下では、熱交換器製造コストや保守コスト等によって消費動力の低減効果が相殺されてしまうことになる。
【００２６】
このような条件設定で形成した熱交換器４１を、第２空気分離装置Ｂにおけるフィルター１１Ｂの前段に設置し、各熱交換器ユニット４２，４３，４４，４５，４６に冷却源となる液化ガス等の流体を流通させることにより、第１圧縮機１３Ｂに吸入される原料空気を十分に冷却して該第１圧縮機１３Ｂにおける消費動力を低減することができる。
【００２７】
第１空気分離装置Ａからの液化酸素等の液化ガスが常時得られ、かつ、常時利用できる場合には、これらの液化ガスの冷熱を有効に回収するために熱交換器４１を固定しておいてもよいが、通常は、前述のような着脱可能な構造とし、第１空気分離装置Ａと第２空気分離装置Ｂとのいずれにおいても使用できるように形成することが好ましい。このとき、各配管はフレキシブルホース等で形成し、熱交換器４１の移動を容易に行えるようにしておくことが好ましい。これにより、装置の運転状況に応じて両空気分離装置Ａ，Ｂのいずれかで寒冷回収を有効に行うことができる。また、寒冷量に余裕があるときは、熱交換器４１の各ユニットを分割して両空気分離装置Ａ，Ｂの両方に振り分けて設置することも可能となる。
【００２８】
このように、液化ガスの冷熱を有効利用して圧縮機吸入空気を冷却することにより、夏季の大気温度が高いときでも、原料空気量を増量する場合でも、圧縮機の消費動力が従来のように増大することを抑制することができ、空気分離装置全体の省エネルギーを図れる。また、本例では、隣接する空気分離装置に液化ガスを供給するようにしているが、ガス製品を増量するために液化ガスを連続的に気化させている場合や、バックアップ設備の液化ガスを利用できる場合には、自身の液化ガスによって圧縮機吸入空気を冷却することもできる。
【００２９】
これにより、大気温度が高いときでも、圧縮機吸入空気の温度を圧縮機における吸入設計計画温度に近接させることが可能となり、原料空気吸入量を計画流量に近接させることができるとともに、圧縮機の効率も向上させることができる。さらに、大気温度が低い時期や、増量運転、減量運転時においても、吸入設計計画温度を更に低下させることにより、圧縮機の省エネルギー効果を期待することができる。
【００３０】
さらに、寒冷に余剰が発生するような場合は、安全かつ有効な冷熱としてチラー水や液化冷媒等を用いた寒冷回収手段を設置し、これらを冷熱源として貯液する設備を設けることもできる。貯液された冷熱源は、都市ビルや各種施設、例えばアイススケートリンク等に供給することも可能であり、これらの施設における省エネルギー化も図れる。なお、これらの施設への冷熱源の供給は、保冷パイプラインを利用して行うこともでき、保冷仕様のタンクローリーやコンテナ等を利用することができる。
【００３１】
ここで、冷却源として大気との混合により燃焼性や爆発性を有する液化ガス、例えばＬＮＧのように原料空気との混合が危険を伴う低温物質を冷却源として使用する場合は、漏洩等によってＬＮＧと空気とが混合することを避けるため、中間冷媒を用いて間接的に熱交換を行うように形成する。特に、熱交換温度（熱交換器運転温度）に応じた第１中間冷媒と第２中間冷媒とを介してＬＮＧの冷熱を原料空気に伝えるように形成することが望ましい。
【００３２】
例えば、図４の系統図に示すように、第１間接熱交換器５１と第２間接熱交換器５２とを設置し、第１間接熱交換器５１でＬＮＧと第１中間冷媒とを熱交換させるとともに、第２間接熱交換器５２で第１中間冷媒と第２中間冷媒とを熱交換させ、冷却された第２中間冷媒を前記熱交換器４１における外部寒冷用熱交換器ユニット４６に供給するように形成することにより、ＬＮＧの冷熱を利用して圧縮機吸入空気を安全に冷却することができる。
【００３３】
前記第１間接熱交換器５１は、ＬＮＧが導入されるＬＮＧ導入経路５３及び気化後の天然ガスが導出される天然ガス導出経路５４と、第２間接熱交換器５２で加温されて気化した第１中間冷媒が導入される第１中間冷媒気相循環経路５５及び該第１間接熱交換器５１で冷却されて液化した第１中間冷媒が導出される第１中間冷媒液相循環経路５６とが設けられている。この第１間接熱交換器５１では、ＬＮＧ導入経路５３からヘッダーを介して熱交換室５７の管内側に流入したＬＮＧと、第１中間冷媒気相循環経路５５から第１熱交換室５７の管外側に流入したガス状の第１中間冷媒とが熱交換を行い、ＬＮＧが第１中間冷媒により加熱されて気化し、天然ガスとなって前記天然ガス導出経路５４から導出されるとともに、第１中間冷媒はＬＮＧにより冷却されて液化し、前記第１中間冷媒液相循環経路５６から前記第２間接熱交換器５２に向けて流出する。
【００３４】
第２間接熱交換器５２は、前記第１間接熱交換器５１に接続する前記第１中間冷媒気相循環経路５５及び第１中間冷媒液相循環経路５６と、前記熱交換器４１で加温されて気化した第２中間冷媒が導入される第２中間冷媒導入経路５８及び該第２間接熱交換器５２で冷却されて液化した第２中間冷媒が導出される第２中間冷媒導出経路５９とが設けられている。この第２間接熱交換器５２では、第１中間冷媒液相循環経路５６から第２熱交換室６０の管外側に流入した液化第１中間冷媒と、第２中間冷媒導入経路５８から熱交換室５７の管内側に流入したガス状の第２中間冷媒とが熱交換を行い、第１中間冷媒が第２中間冷媒により加熱されて気化し、第１中間冷媒気相循環経路５５から第１間接熱交換器５１に向けて流出するとともに、第２中間冷媒は第１中間冷媒により冷却されて液化し、第２中間冷媒導出経路５９に導出される。
【００３５】
第２中間冷媒導出経路５９に導出された液状の第１中間冷媒は、冷媒供給経路６１を通って前記熱交換器４１の外部寒冷ユニット４６に冷却源として供給される。また、外部寒冷ユニット４６で圧縮機吸入空気と熱交換することによって加熱気化した第２中間冷媒は、冷媒循環ポンプ６２の作用で冷媒循環経路６３から前記第２中間冷媒導入経路５８に戻って第２間接熱交換器５２に循環する。
【００３６】
このように、ＬＮＧの冷熱を利用して圧縮機吸入空気を冷却する際に、中間冷媒を使用して間接的に冷熱を伝達することにより、ＬＮＧと空気とが混合する危険を回避することができる。このときの中間冷媒としては、ＬＮＧ温度と大気温度との間で安全にかつ効率よく熱伝達を行える物質を選定すればよいが、通常は、前述のように、ＬＮＧ側の第１中間冷媒と、大気側の第２中間冷媒とを用いることが好ましい。例えば、第１中間冷媒としてはプロパンやフロン等を使用することができ、第２中間冷媒としては、空気と混合しても安全なチラー水やフロン等を使用することができる。
【００３７】
また、ＬＮＧの量が多く、寒冷量に余裕がある場合は、前記第２中間冷媒導出経路５９に導出された第２中間冷媒を経路６４に分岐して冷媒貯槽６５に貯留し、ポンプ６６により保冷パイプライン６７を通して都市ビル６８等の設備に供給したり、保冷仕様のタンクローリー６９により運搬供給したりすることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムによれば、従来は大気等に放出されていた液化ガスの寒冷を有効に利用して圧縮機の消費動力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムの一形態例を示す系統図である。
【図２】圧縮機吸入圧力が−１９６０Ｐａのときの吸入温度と圧縮機消費動力との関係を示す図である。
【図３】圧縮機吸入圧力が−６８６０Ｐａのときの吸入温度と圧縮機消費動力との関係を示す図である。
【図４】ＬＮＧの冷熱を利用して間接的に熱交換を行うときの設備例を示す系統図である。
【図５】一般的な空気分離装置の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
Ａ…第１空気分離装置、Ｂ…第２空気分離装置、１１Ａ，１１Ｂ…フィルター、１３Ａ，１３Ｂ…第１圧縮機、１４Ａ，１４Ｂ…第２圧縮機、１７Ａ，１７Ｂ…コールドボックス、２１Ａ，２１Ｂ…液化酸素貯槽、２２Ａ，２２Ｂ…液化アルゴン貯槽、２３Ａ，２３Ｂ…液化窒素貯槽、４１…圧縮機吸入空気冷却用熱交換器、４２…液化酸素用熱交換器ユニット、４３…液化アルゴン用熱交換器ユニット、４４…液化窒素用熱交換器ユニット、４５…放出液化ガス用熱交換器ユニット、４６…外部寒冷用熱交換器ユニット、４７…ドレン分離手段、４８…組成計測器、４９…連結ユニット、５１…第１間接熱交換器、５２…第２間接熱交換器、５３…ＬＮＧ導入経路、５４…天然ガス導出経路、５５…第１中間冷媒気相循環経路、５６…第１中間冷媒液相循環経路、５７…第１熱交換室、５８…第２中間冷媒導入経路、５９…第２中間冷媒導出経路、６０…第２熱交換室、６１…冷媒供給経路、６２…冷媒循環ポンプ、６３…冷媒循環経路、６５…冷媒貯槽、６７…保冷パイプライン、６８…都市ビル、６９…タンクローリー
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムに関し、詳しくは、空気液化分離装置や各種ガス分離・精製装置等の低温設備から発生する液化ガスのような寒冷、あるいは、ＬＮＧのような低温液化ガスの寒冷を有効に利用することにより、空気分離装置に導入する原料空気を効果的に冷却して原料空気圧縮機の圧縮効率を向上させることができる冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来から知られている一般的な空気分離装置の一例を示す系統図である。このような空気分離装置において、まず、フィルター１１を通して吸入された原料空気は、アフタークーラー１２を備えた第１圧縮機１３で圧縮され、必要に応じて第２圧縮機１４で更に圧縮された後、冷却装置１５で圧縮熱を除去されてから吸着装置１６で原料空気中の水分や二酸化炭素等の不純物が除去される。
【０００３】
圧縮、精製された原料空気は、主熱交換器や精留塔（蒸留塔）等を収納したコールドボックス１７内に導入されて深冷分離され、製品ガスとして、例えば、経路１８から酸素ガスが、経路１９からアルゴンガスが、経路２０から窒素ガス等が得られる。また、製品液化ガスとして、例えば、液化酸素貯槽２１に液化酸素が、液化アルゴン貯槽２２に液化アルゴンが、液化窒素貯槽２３に液化窒素がそれぞれ抜き出される。これらの液化ガスは、そのまま製品液化ガスとして供給されるか、あるいは、ポンプ２４、２５、２６から気化設備２７、２８、２９を経て気化した後、製品ガスとして供給される。さらに、運転停止時や操業変更に伴う純度出しを行うための装置とし、液化ガス放出装置３０が設けられている。
【０００４】
前記気化設備２７，２８、２９や液化ガス放出装置３０における液化ガスの気化方式としては、自然蒸発による液溜方式、スチーム等を加熱源とした加温熱交換方式、大気を加熱源とした大気熱交換方式等が用いられている。これらのいずれの方式においても、液化ガスの冷熱は、有効に利用されることなく大気等に放出されている。
【０００５】
一方、空気分離装置における原料空気を、外部冷却源により冷却する方法が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された方法では、吸入原料空気をＬＮＧと熱交換させることによって−１５２℃に冷却することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−２８５３７３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の方法において、空気分離装置で原料とする大量の空気を常圧状態で熱交換させるためには、極めて大型の熱交換装置を必要とするため、設備的な問題だけでなく、運転上も問題があって現実的ではない。例えば、熱交換装置として、前記従来の空気分離装置のように圧縮後の原料空気を冷却する主熱交換器に比べて数倍以上の大きさの熱交換器が必要となる。さらに、原料空気量が増加すると、一般に熱交換器の圧力損失が上昇しやすいので、原料空気の吸入抵抗が増大して圧縮機の圧縮効率を向上させることが困難となる。また、空気とＬＮＧとを一つの熱交換器で熱交換させると、万一、熱交換器中でＬＮＧの漏洩が発生した場合、空気中の酸素とＬＮＧとが反応して燃焼、爆発の危険がある。
【０００８】
そこで本発明は、空気分離装置における気化設備等で従来は大気等に放出されていた液化ガスの冷熱や、ＬＮＧ等の冷熱を有効に利用して空気分離装置における原料空気圧縮機の圧縮効率を向上させ、消費動力の低減を図れる空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムは、空気分離装置における原料空気圧縮機の吸入側に、圧縮機が吸入する原料空気を冷却するための熱交換器を設けた圧縮機吸入空気の冷却システムであって、前記熱交換器を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、下記式、
ΔＴ ≧ （ΔＰ／５００）
を満足するように設定したことを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムでは、前記熱交換器が空気分離装置から発生する寒冷を冷却源としていること、前記熱交換器がドレン分離手段を備えていること、前記熱交換器が該熱交換器の下流側における圧縮機吸入空気の組成を計測する組成計測器を備えるとともに、該組成計測器の測定値に基づいて、該熱交換器に導入される冷却源側の流体又は圧縮機吸入空気の流れを遮断する流路遮断手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
また、前記熱交換器を原料空気圧縮機の吸入側に複数基設置するにあたり、運転温度が低い熱交換器を原料空気圧縮機に近い位置に、運転温度が高い熱交換器を原料空気圧縮機から遠い位置に配置したことを特徴とし、特に、前記熱交換器を原料空気圧縮機の吸入側流路に対して着脱可能に設けたことを特徴としている。
【００１２】
さらに、前記圧縮機吸入空気の冷却を冷却源との間に中間冷媒を用いて間接的に熱交換させることを特徴とし、特に、原料空気との混合が危険を伴う低温物質を冷却源として使用するにあたり、前記低温物質と第１中間冷媒とを熱交換させて前記第１中間冷媒を冷却する第１間接熱交換器と、該第１間接熱交換器で冷却された第１中間冷媒と第２中間冷媒とを熱交換させて前記第２中間冷媒を冷却する第２間接熱交換器とを設け、前記第２中間冷媒として原料空気と混合しても安全な物質を使用するとともに、前記第２間接熱交換器で冷却された第２中間冷媒を前記熱交換器に導入して圧縮機吸入空気を冷却することを特徴とし、加えて、前記第２中間冷媒の一部を貯留する冷媒貯槽を備えていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムを、複数の空気分離装置を設置した設備に適用した一形態例を示す系統図である。なお、図１において、前記従来例として図５に示した空気分離装置の構成要素と同一の構成要素においては、第１空気分離装置には同一符号に符号Ａを付し、第２空気分離装置には同一符号に符号Ｂを付してこれらの詳細な説明は省略する。
【００１４】
本形態例に示す圧縮機吸入空気の冷却システムは、同一構成の空気分離装置を２基設置した空気分離設備に本発明を適用した例を示すものであって、図１では、第１空気分離装置Ａで得られた液化ガスが保有する冷熱を利用して第２空気分離装置Ｂの圧縮機吸入空気を冷却する状態を示している。
【００１５】
すなわち、第２空気分離装置Ｂの圧縮機吸入側流路であるフィルター１１Ｂの前段に圧縮機吸入空気冷却用熱交換器（以下、熱交換器という）４１を設け、この熱交換器４１に冷却源となる流体を導入し、原料空気圧縮機が吸入する原料空気（圧縮機吸入空気）と熱交換させることによって圧縮機吸入空気を冷却するようにしている。この熱交換器４１には、第１空気分離装置Ａにおける液化酸素貯槽２１Ａからの液化酸素を冷却源とする液化酸素用熱交換器ユニット４２、液化アルゴン貯槽２２Ａからの液化アルゴンを冷却源とする液化アルゴン用熱交換器ユニット４３、液化窒素貯槽２３Ａからの液化窒素を冷却源とする液化窒素用熱交換器ユニット４４、液化ガス放出装置に代えて放出液化ガスを冷却源とする放出液化ガス用熱交換器ユニット４５、及び、外部からの寒冷、例えばＬＮＧを冷却源とする外部寒冷用熱交換器ユニット４６が、フランジ結合等によって相互に着脱可能な状態で設けられている。
【００１６】
圧縮機吸入空気の冷却源として使用された液化ガスは、通常は、各熱交換器ユニットで気化し、製品ガスとして供給される。なお、各熱交換器ユニットは、第１空気分離装置Ａから得られる液化ガスの状態（量や圧力等）に応じて設置されるものであって、全ての熱交換器ユニットを常に使用する必要はない。さらに、熱交換器４１の出口部分における原料空気の温度を測定し、測定した温度に基づいて熱交換器４１に供給する液化ガス等の流量を調整し、圧縮機吸入空気の温度を設定温度に制御することもできる。また、冷却源となる液化ガス等の流体の種類によっては、流体漏洩時を考慮してフィルターを不燃性材料で形成しておくことが好ましい。
【００１７】
また、前記各熱交換器ユニットの連結順は、冷却源となる液化ガス等の温度に応じて設定され、各熱交換器ユニットにおける運転温度の低いものが原料空気圧縮機に近い位置に、運転温度の高いものが原料空気圧縮機から遠い位置になるようにしている。これにより、各冷却源の流体と原料空気との温度差を大きくすることができるので、各熱交換器ユニットにおける熱交換効率を高めることができる。
【００１８】
さらに、前記熱交換器４１の最終段には、ドレン分離手段４７及び組成計測器４８を備えた連結ユニット４９が設けられている。ドレン分離手段４７は、各熱交換器ユニットで冷却されることにより発生した凝縮水を圧縮機吸入空気から分離排出するものであって、水滴がフィルターや原料空気圧縮機に侵入することを防止している。なお、原料空気として吸入される大気の温度及び湿度や熱交換による冷却の程度によっては、このドレン分離手段５１を省略することができる。
【００１９】
また、組成計測器４８は、各熱交換器ユニットを通過した圧縮機吸入空気の組成や温度を計測することにより、各熱交換器ユニットにおける冷却源流体の漏洩を検出するものであって、この組成計測器４８には、冷却源流体の漏洩を検出したときに、漏洩した冷却源流体あるいは全ての冷却源流体あるいは圧縮機吸入空気の流れを遮断するための遮断装置、例えば電気信号により電磁弁を閉じる弁制御器等が付設されており、冷却源流体が混入した状態の原料空気がコールドボックス１７Ｂ内に流入してガス分離操作に悪影響を及ぼすことを防止するようにしている。なお、冷却源流体側の圧力変化や流量変化により漏洩を検知して流路を遮断するようにすれば、この組成計測器４８を省略することができる。さらに、本形態例では、熱交換器４１，ドレン分離手段４７、組成計測器４８及び連結ユニット４９をフィルター１１Ｂの前段に設けた例を示しているが、これらをフィルター１１Ｂの後段に設置することも可能である。
【００２０】
このように、原料空気圧縮機１３Ｂの吸入側に熱交換器４１を設けて圧縮機吸入空気を冷却するに際しては、該熱交換器４１を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器４１の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、下記式（１）、
ΔＴ ≧ （ΔＰ／５００）・・・（１）
を満足するように設定する必要がある。
【００２１】
すなわち、熱交換器４１を設置して圧縮機吸入空気を冷却することより、原料空気圧縮機１３Ｂの消費動力を低減することはできるが、熱交換器４１を設けたことによって生じる圧力損失が大きいと、圧縮機吸入圧力が低下して消費動力が増加してしまう。また、熱交換器４１として圧力損失が少ない構造にすると、一般的に熱交換器製造コストが増加する傾向があり、熱交換器における圧力損失を低下させるのには限度がある。
【００２２】
原料空気圧縮機の型式、段数等の条件によって多少は異なるが、例えば、原料空気量が１０００００Ｎｍ３／ｈ、圧縮機吸入圧力が−１９６０Ｐａ、吐出圧力が０．４９ＭＰａ（ゲージ圧）であって、冷却源流体として、液化酸素の場合は１６００Ｎｍ３／ｈ、液化窒素の場合は１７２０Ｎｍ３／ｈ、液化アルゴンの場合は１８７０Ｎｍ３／ｈ、ＬＮＧ（純メタンに換算）の場合は１４３０Ｎｍ３／ｈをそれぞれ単独で使用し、これらを０．０１ＭＰａの液化ガス状態から０℃のガス状態になるまでの寒冷を利用するとしたときの圧縮機における吸入温度と圧縮機消費動力との関係を計算した例を図２に、同じ条件で、圧縮機吸入圧力のみを−６８６０Ｐａとしたときの圧縮機における吸入温度と圧縮機消費動力との関係を計算した例を図３にそれぞれ示す。
【００２３】
図２及び図３において、圧縮機の吸入温度が５℃低下すれば消費動力を約２．５％低減でき、吸入温度が１０℃低下すれば約５％の消費動力低減が図れることが分かる。一方、図２と図３との比較において、吸入圧力が−１９６０Ｐａから−６８６０Ｐａに４９００Ｐａ低下すると、消費動力が約２．５％増加することが分かる。したがって、熱交換器４１を設置して圧縮機吸入空気を冷却しても、該熱交換器４１の前後における圧縮機吸入空気の温度差が５℃程度の場合は、該熱交換器４１を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失が４９００Ｐａ以上になると、圧縮機の消費動力を低減する効果がほとんどなくなってしまうことが分かる。
【００２４】
このようなことから、熱交換器４１を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器４１の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、前記式（１）を満足するように、すなわち、圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）を５００で除した値が、温度差（ΔＴ［℃］）以下となるように設定することにより、熱交換器４１を設置した効果が十分に発揮できることになる。
【００２５】
このとき、熱交換器４１における圧力損失をできるだけ低下させることができればよいが、前述のように、熱交換器製造コストの増大を招くことになるので、熱交換器４１の圧力損失が５０００Ｐａ程度の場合には、前記温度差が１０℃以上となるように、冷却源となる流体の流量を、前記流量の２倍以上に設定すべきであり、これ以下では、熱交換器製造コストや保守コスト等によって消費動力の低減効果が相殺されてしまうことになる。
【００２６】
このような条件設定で形成した熱交換器４１を、第２空気分離装置Ｂにおけるフィルター１１Ｂの前段に設置し、各熱交換器ユニット４２，４３，４４，４５，４６に冷却源となる液化ガス等の流体を流通させることにより、第１圧縮機１３Ｂに吸入される原料空気を十分に冷却して該第１圧縮機１３Ｂにおける消費動力を低減することができる。
【００２７】
第１空気分離装置Ａからの液化酸素等の液化ガスが常時得られ、かつ、常時利用できる場合には、これらの液化ガスの冷熱を有効に回収するために熱交換器４１を固定しておいてもよいが、通常は、前述のような着脱可能な構造とし、第１空気分離装置Ａと第２空気分離装置Ｂとのいずれにおいても使用できるように形成することが好ましい。このとき、各配管はフレキシブルホース等で形成し、熱交換器４１の移動を容易に行えるようにしておくことが好ましい。これにより、装置の運転状況に応じて両空気分離装置Ａ，Ｂのいずれかで寒冷回収を有効に行うことができる。また、寒冷量に余裕があるときは、熱交換器４１の各ユニットを分割して両空気分離装置Ａ，Ｂの両方に振り分けて設置することも可能となる。
【００２８】
このように、液化ガスの冷熱を有効利用して圧縮機吸入空気を冷却することにより、夏季の大気温度が高いときでも、原料空気量を増量する場合でも、圧縮機の消費動力が従来のように増大することを抑制することができ、空気分離装置全体の省エネルギーを図れる。また、本例では、隣接する空気分離装置に液化ガスを供給するようにしているが、ガス製品を増量するために液化ガスを連続的に気化させている場合や、バックアップ設備の液化ガスを利用できる場合には、自身の液化ガスによって圧縮機吸入空気を冷却することもできる。
【００２９】
これにより、大気温度が高いときでも、圧縮機吸入空気の温度を圧縮機における吸入設計計画温度に近接させることが可能となり、原料空気吸入量を計画流量に近接させることができるとともに、圧縮機の効率も向上させることができる。さらに、大気温度が低い時期や、増量運転、減量運転時においても、吸入設計計画温度を更に低下させることにより、圧縮機の省エネルギー効果を期待することができる。
【００３０】
さらに、寒冷に余剰が発生するような場合は、安全かつ有効な冷熱としてチラー水や液化冷媒等を用いた寒冷回収手段を設置し、これらを冷熱源として貯液する設備を設けることもできる。貯液された冷熱源は、都市ビルや各種施設、例えばアイススケートリンク等に供給することも可能であり、これらの施設における省エネルギー化も図れる。なお、これらの施設への冷熱源の供給は、保冷パイプラインを利用して行うこともでき、保冷仕様のタンクローリーやコンテナ等を利用することができる。
【００３１】
ここで、冷却源として大気との混合により燃焼性や爆発性を有する液化ガス、例えばＬＮＧのように原料空気との混合が危険を伴う低温物質を冷却源として使用する場合は、漏洩等によってＬＮＧと空気とが混合することを避けるため、中間冷媒を用いて間接的に熱交換を行うように形成する。特に、熱交換温度（熱交換器運転温度）に応じた第１中間冷媒と第２中間冷媒とを介してＬＮＧの冷熱を原料空気に伝えるように形成することが望ましい。
【００３２】
例えば、図４の系統図に示すように、第１間接熱交換器５１と第２間接熱交換器５２とを設置し、第１間接熱交換器５１でＬＮＧと第１中間冷媒とを熱交換させるとともに、第２間接熱交換器５２で第１中間冷媒と第２中間冷媒とを熱交換させ、冷却された第２中間冷媒を前記熱交換器４１における外部寒冷用熱交換器ユニット４６に供給するように形成することにより、ＬＮＧの冷熱を利用して圧縮機吸入空気を安全に冷却することができる。
【００３３】
前記第１間接熱交換器５１は、ＬＮＧが導入されるＬＮＧ導入経路５３及び気化後の天然ガスが導出される天然ガス導出経路５４と、第２間接熱交換器５２で加温されて気化した第１中間冷媒が導入される第１中間冷媒気相循環経路５５及び該第１間接熱交換器５１で冷却されて液化した第１中間冷媒が導出される第１中間冷媒液相循環経路５６とが設けられている。この第１間接熱交換器５１では、ＬＮＧ導入経路５３からヘッダーを介して熱交換室５７の管内側に流入したＬＮＧと、第１中間冷媒気相循環経路５５から第１熱交換室５７の管外側に流入したガス状の第１中間冷媒とが熱交換を行い、ＬＮＧが第１中間冷媒により加熱されて気化し、天然ガスとなって前記天然ガス導出経路５４から導出されるとともに、第１中間冷媒はＬＮＧにより冷却されて液化し、前記第１中間冷媒液相循環経路５６から前記第２間接熱交換器５２に向けて流出する。
【００３４】
第２間接熱交換器５２は、前記第１間接熱交換器５１に接続する前記第１中間冷媒気相循環経路５５及び第１中間冷媒液相循環経路５６と、前記熱交換器４１で加温されて気化した第２中間冷媒が導入される第２中間冷媒導入経路５８及び該第２間接熱交換器５２で冷却されて液化した第２中間冷媒が導出される第２中間冷媒導出経路５９とが設けられている。この第２間接熱交換器５２では、第１中間冷媒液相循環経路５６から第２熱交換室６０の管外側に流入した液化第１中間冷媒と、第２中間冷媒導入経路５８から熱交換室５７の管内側に流入したガス状の第２中間冷媒とが熱交換を行い、第１中間冷媒が第２中間冷媒により加熱されて気化し、第１中間冷媒気相循環経路５５から第１間接熱交換器５１に向けて流出するとともに、第２中間冷媒は第１中間冷媒により冷却されて液化し、第２中間冷媒導出経路５９に導出される。
【００３５】
第２中間冷媒導出経路５９に導出された液状の第１中間冷媒は、冷媒供給経路６１を通って前記熱交換器４１の外部寒冷ユニット４６に冷却源として供給される。また、外部寒冷ユニット４６で圧縮機吸入空気と熱交換することによって加熱気化した第２中間冷媒は、冷媒循環ポンプ６２の作用で冷媒循環経路６３から前記第２中間冷媒導入経路５８に戻って第２間接熱交換器５２に循環する。
【００３６】
このように、ＬＮＧの冷熱を利用して圧縮機吸入空気を冷却する際に、中間冷媒を使用して間接的に冷熱を伝達することにより、ＬＮＧと空気とが混合する危険を回避することができる。このときの中間冷媒としては、ＬＮＧ温度と大気温度との間で安全にかつ効率よく熱伝達を行える物質を選定すればよいが、通常は、前述のように、ＬＮＧ側の第１中間冷媒と、大気側の第２中間冷媒とを用いることが好ましい。例えば、第１中間冷媒としてはプロパンやフロン等を使用することができ、第２中間冷媒としては、空気と混合しても安全なチラー水やフロン等を使用することができる。
【００３７】
また、ＬＮＧの量が多く、寒冷量に余裕がある場合は、前記第２中間冷媒導出経路５９に導出された第２中間冷媒を経路６４に分岐して冷媒貯槽６５に貯留し、ポンプ６６により保冷パイプライン６７を通して都市ビル６８等の設備に供給したり、保冷仕様のタンクローリー６９により運搬供給したりすることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムによれば、従来は大気等に放出されていた液化ガスの寒冷を有効に利用して圧縮機の消費動力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システムの一形態例を示す系統図である。
【図２】圧縮機吸入圧力が−１９６０Ｐａのときの吸入温度と圧縮機消費動力との関係を示す図である。
【図３】圧縮機吸入圧力が−６８６０Ｐａのときの吸入温度と圧縮機消費動力との関係を示す図である。
【図４】ＬＮＧの冷熱を利用して間接的に熱交換を行うときの設備例を示す系統図である。
【図５】一般的な空気分離装置の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
Ａ…第１空気分離装置、Ｂ…第２空気分離装置、１１Ａ，１１Ｂ…フィルター、１３Ａ，１３Ｂ…第１圧縮機、１４Ａ，１４Ｂ…第２圧縮機、１７Ａ，１７Ｂ…コールドボックス、２１Ａ，２１Ｂ…液化酸素貯槽、２２Ａ，２２Ｂ…液化アルゴン貯槽、２３Ａ，２３Ｂ…液化窒素貯槽、４１…圧縮機吸入空気冷却用熱交換器、４２…液化酸素用熱交換器ユニット、４３…液化アルゴン用熱交換器ユニット、４４…液化窒素用熱交換器ユニット、４５…放出液化ガス用熱交換器ユニット、４６…外部寒冷用熱交換器ユニット、４７…ドレン分離手段、４８…組成計測器、４９…連結ユニット、５１…第１間接熱交換器、５２…第２間接熱交換器、５３…ＬＮＧ導入経路、５４…天然ガス導出経路、５５…第１中間冷媒気相循環経路、５６…第１中間冷媒液相循環経路、５７…第１熱交換室、５８…第２中間冷媒導入経路、５９…第２中間冷媒導出経路、６０…第２熱交換室、６１…冷媒供給経路、６２…冷媒循環ポンプ、６３…冷媒循環経路、６５…冷媒貯槽、６７…保冷パイプライン、６８…都市ビル、６９…タンクローリー
Claims (10)
- 空気分離装置における原料空気圧縮機の吸入側に、圧縮機が吸入する原料空気を冷却するための熱交換器を設けた圧縮機吸入空気の冷却システムであって、前記熱交換器を設置したことにより生じる圧縮機吸入空気の圧力損失（ΔＰ［Ｐａ］）と、該熱交換器の前後における圧縮機吸入空気の温度差（ΔＴ［℃］）との関係が、下記式、
ΔＴ ≧ （ΔＰ／５００）
を満足するように設定したことを特徴とする空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。 - 前記熱交換器は、空気分離装置から発生する寒冷を冷却源としていることを特徴とする請求項１記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
- 前記熱交換器は、ドレン分離手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
- 前記熱交換器は、該熱交換器の下流側における圧縮機吸入空気の組成を計測する組成計測器を備えるとともに、該組成計測器の測定値に基づいて、該熱交換器に導入される冷却源側の流体又は圧縮機吸入空気の流れを遮断する流路遮断手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
- 前記熱交換器を原料空気圧縮機の吸入側に複数基設置するにあたり、運転温度が低い熱交換器を原料空気圧縮機に近い位置に配置したことを特徴とする請求項１記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
- 前記熱交換器を原料空気圧縮機の吸入側に複数基設置するにあたり、運転温度が高い熱交換器を原料空気圧縮機から遠い位置に配置したことを特徴とする請求項１記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
- 前記熱交換器は、原料空気圧縮機の吸入側流路に対して着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
- 前記圧縮機吸入空気の冷却は、冷却源との間に中間冷媒を用いて間接的に熱交換させることを特徴とする請求項１記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
- 原料空気との混合が危険を伴う低温物質を冷却源として使用するにあたり、前記低温物質と第１中間冷媒とを熱交換させて前記第１中間冷媒を冷却する第１間接熱交換器と、該第１間接熱交換器で冷却された第１中間冷媒と第２中間冷媒とを熱交換させて前記第２中間冷媒を冷却する第２間接熱交換器とを設け、前記第２中間冷媒として原料空気と混合しても安全な物質を使用するとともに、前記第２間接熱交換器で冷却された第２中間冷媒を前記熱交換器に導入して圧縮機吸入空気を冷却することを特徴とする請求項１記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
- 前記第２中間冷媒の一部を貯留する冷媒貯槽を備えていることを特徴とする請求項９記載の空気分離装置における圧縮機吸入空気の冷却システム。
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- 2002-09-18 JP JP2002271230A patent/JP2004108653A/ja active Pending
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