JP2005536667A - コールドボックス金属板ジャケット - Google Patents

Abstract

本発明は低温空気分離設備の構成要素を囲繞するための外被に関する。外被基底面に対して直角に延在する複数の側壁はそれぞれ複数のパネル（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）からなる金属板ジャケットで覆われている。一つの側壁を構成する複数のパネル（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）同士の各接合箇所は全てほぼ同一の間隔で相互に離間している。

Description

本発明は、低温空気分離設備の構成区画を囲繞するための外被、特に外被基底面に対して直角に延在する複数の側壁を有し、前記基底面に対して直角方向の延在寸法によって外被の高さが画定され、各側壁が複数のパネルからなる金属板ジャケットで覆われている構造の外被に関するものである。本発明はまた、外被基底面に対して直角に延在する複数の側壁によって外被を組み立てる方法にも関する。

精留による低温空気分離設備では、分離されるべき原料空気は予め冷却され、その際に少なくとも一部が液化される。次いで原料空気は一基以上の精留塔内において約１００Ｋの温度で精留分離される。

外気との断熱のため、設備内の例えば精留塔、各種装置機器、配管又は弁等の寒冷状態の部材には外被が装備されている。このような断熱すべき部材を囲む外被はコールドボックスと称されている。以下において、外被とは、特に低温空気分離設備の一つ以上の部材を内側に収容して周囲から断熱するのに適した外装被覆を言う。このような外被は、それ自体が断熱されているか或いは好適な断熱材を充填できるかのいずれかである。

このような外被は通常は直方体形状の鋼構造物であり、その屋根と側壁は金属板ジャケットで覆われている。

コールドボックスを構成する金属板ジャケットの内部には、断熱材として一般的にはパーライトが充填される。コールドボックスを設計する場合、風、時には地震等の外的作用や、金属板ジャケット、組込物、配管、パーライト断熱材の自重及びパージガス圧力等の内的作用を考慮する必要がある。

本発明の課題は、迅速かつ効率的に組付けることができ、断熱対象構造物の様々な寸法形状のみならず組立現場の事情にも柔軟に適合することのできる外被を提供することである。

この課題は本発明によれば、冒頭に述べた構成のコールドボックス外被において一つの側壁を構成する複数のパネル同士の各接合箇所を外被高さ方向に関して全てほぼ同一間隔で相互に離間させる構成とすることによって解決される。

また、低温空気分解設備の構成区画を囲繞するための外被を外被基底面に対して直角に延在する複数の側壁によって組み立てるための本発明による方法は、それぞれ被覆金属板を張設した枠材からなる複数のパネルによって側壁を形成し、各パネルを位置決めして互いに結合することを特徴としている。

輸送技術上の理由から、外被の側壁は複数の個別セグメントに分割する必要がある。本発明によれば、この分割は、外被高さ方向、即ち外被基底面に対して直角な方向に関して以下でパネルと称する複数の要素によって側壁が構成されるように行われる。

このように、本発明によれば側壁を個別セグメントに分割することよって個々のパネルに至るまで殆ど全てが同じ高さ寸法を有することになるので、コールドボックス資材の輸送は著しく容易となる。予め計画された組立手順でコールドボックスの最下部又は最上部に設置されることになるパネルや、例えば特殊なブッシングを備えた個別パネルは、最終的なコールドボックスの高さ方向に関してセグメントとは別の寸法を有することになる。全てのパネルのうちで最大の高さ寸法は複数枚のパネルの高さ寸法の和となるように決定することができる。この場合、複数枚のパネルが最大高さ寸法であればこれらは同じ高さ寸法を有し、セグメントを構成する残りのパネルの高さはそれよりも低いことになる。

一つの側壁を構成する複数のパネルは、外被高さ方向に関してそれぞれ同一の寸法を有することが好ましい。これらのパネルの寸法設計が同じ場合、据付場所への輸送が特に容易となる。基底面が実質的に長方形である外被の場合、一つの側壁を構成する各パネルはそれぞれ側壁の全長又は全幅に亘って延在するように寸法を設計するのが有利であることが確認されている。この場合、外被の長さと幅は基底面の輪郭に応じた寸法に限定されている。即ち、一つの側面を構成するほぼ全てのパネルが主に同一の大きさとなる。特に所要のコールドボックス高さとセグメントの高さ寸法とに基づいて可能な外被高さ寸法との差を補償するため、或いは屋根勾配を形成するためには、一般的に最上部及び／又は最下部の列に組み込まれるパネルだけを別の高さ寸法にすればよい。

外被高さ方向における個々のパネルの寸法は、好ましくは２〜４ｍの範囲内、特に好ましくは３ｍに規格化しておくことが好ましい。この好適なパネル寸法によれば、例えば通常の輸送幅を超えることによる輸送上の問題の発生が回避される。例えば３ｍまでの幅であれば標準的なトラック輸送で可能であり、３．５ｍまでの幅ではトラック輸送に随伴する車両が必要であるだけである。

しかも３ｍ高さのセグメントパネルは多くの法規制における最大許容荷積載高さに収まる寸法である。それと共に、例えば外被に装備すべき歩行路機構なども外被の最終組付け前に既に相応のパネルと結合しておくことができ、これによりプレハブ度合いが更に向上する。

パネルは有利にはＵ形材からなる４周枠材を有するものとし、この枠材に金属板を張設しておくとよい。

パネルの枠材は、コールドボックスの固有荷重と据付場所で生じる例えば風や地震によって引き起こされることのある種々の力を吸収できるように設計される。枠材は、Ｕ形材の脚部同士が互いに内向きに対向し、Ｕ形材の底部外面が枠材の外周面を画定するように構成することが好ましい。同時に、パネルは周面に三つの平滑な外面を有するように構成することができ、これによってねじ止めによる現場ジョイントによってパネル同士を簡単且つ強固に結合することが可能となる。

枠材に張設する被覆金属板に対する支持力を更に高めるには、例えばＬ形鋼材などによる交差補剛材を設けることが好ましい。水平方向に作用する力を吸収するためには、主に筋違を枠材に取付けるとよい。筋違は、丸管、Ｈ形材又はＵ形材で作製しておくことができる。これに関しては、特に丸管による筋違の良好な効果が実証されているが、これは、丸管が面積又は重量と座屈剛性との比に特に優れているからである。また、丸管は圧縮力に対抗するにも最適な形材である。しかも丸管は多様な断面寸法のものが世界中で容易に調達可能であり、既に予め作製された枠材であっても据付場所の支配的荷重要因にあとから適合させることができるのである。

外寸が同じ場合、即ち直径が同じ場合、丸管による筋違は枠材の厚さ範囲内で所要の横断面に適合させることができる。このような筋違を付加しても、他の組み込み機械装置、例えば配管に対するパネルの寸法調整に影響を与えることはない。

水平方向に作用する力が相応に弱い場合、選択的に筋違を使用することなく代わりに張設金属板の強度を選定することによって補剛を行うことも可能である。

枠材の主要部は外被を構成する一つの側壁の全長又は全幅に亘って延在している。この場合、有利なことに外被の自重と外的作用から生じる外被高さ方向の力は外被の隅部で縦方向に向いた枠材の辺部、即ちＵ形材からなる支柱によって専ら引き受けられる。枠材内の中間位置に支柱を配置することは極力回避することが望ましい。縦方向に向いたＵ形材の横断面が力を吸収するのに不十分な場合、隅部の支柱は付加的な形材の溶接によってさらに補強可能である。外被中の支柱の数が少なければ少ないほど個々の支柱に作用する外被の自重が集中的となり、個々の支柱が担う圧縮力は一層大きくなる。これにより、外部から加わる例えば風又は地震等の作用による引張力を一層良好に補償することができ、従って外被定着具を小寸法に設計することができる。

被覆金属板には、有利には３〜５ｍｍ厚の鋼板を用いるとよい。板厚を定めるにあたっては、鋼板の静的な支持力と加工性及び重量との間で妥協を図る必要があるが、この点に関して４ｍｍの板厚が特に好ましいことが確認されている。

個々のパネルは互いにねじ止めで結合される。この場合、気密性の外被を構成するために更に付加的にパネル同士の接触箇所を密封する必要がある。このためには好ましくは溶接継目が利用される。種々の静的な力はねじ結合によって吸収され、溶接継目は密封目的のためだけに設けられるので、溶接継目の断面積は僅かなものでよい。

本発明に係る外被は従来技術に比べて数多くの利点を有する。即ち、この外被は多種多様な設備の技術的境界条件、例えば様々な柱高さ、又は熱交換器ブロックの可変寸法に適合可能である。本発明によれば基本的に円筒形の箱形外被も製造可能である。工業技術的な加工は、空間を閉鎖する要素と静的に必要な要素との徹底した分離或いは空間閉鎖要素を容易に補強できる可能性によって並行して行うことができる。通常の加工手順（まず基本設計、次に静的計算、その後に工場図面、最後に材料購入と作業準備）は守る必要がない。広範な並行作業が可能であり、例えば工場図面は静的計算と並行して手を加えることができる。そのことから処理時間の節約ができ、従って納入までの期間も短くなる。

外被を設置すべき空間の閉鎖に必要な横断面と寸法、特にパネルのＵ形材の寸法は、大部分が具体的プロジェクトにかかわりなく確定することができる。据付場所に依存する外被寸法形状は被覆金属板の厚さ又は付加的な補強形材を考慮に入れて自由に決定することができる。横断面の大部分を予め確定できることにより、パネルを製作する事業者は外被の静的計算にかかわりなくその材料購入に携わることができる。

パネルは予め作製しておくことができ、その寸法設計のゆえに容易に外被据付場所に輸送することができる。しかもこの外被は世界中で広く入手可能な構造材を基にした構造を有しており、従って構造に大きく手を加えることなく現場で入手可能な形材を使って世界中で作製することができる。

本発明によれば多数の同一寸法のパネルを製造できるので、外被の構築を最適化することができる。レイアウト、静的計算、施工図の作成時だけでなく、外被の製造時においても、或るプロジェクトの内部又はプロジェクトを超えて反復的な効果を利用することができる。これによりプロジェクト固有の静的計算コストは著しく減少する。

予め組付けられるセグメントの寸法、従って重量は、現場に用意されるクレーンの能力と既存の組付け手段とに依存して、即ち極めて遅い時点に確定することができる。早めの（基本段階での）調整はもはや必要ない。支持結合はパネルのねじ止めによって行われるので、気密性を達成するのに不可欠な溶接継目は任意の時点に設けることができ、結果的にはクレーンの稼働時間を減らすことができる。

以下、図示の実施形態に基づいて本発明及び本発明のその他の細部を詳述すれば以下の通りである。

図１は本発明による外被の部分的な構造を模式的に示しており、この外被は低温空気分離設備の構成区画を収容するためのコールドボックスとして機能するものである。コールドボックスには例えば低圧塔及び／又は主凝縮器及び／又は粗アルゴン塔と相応する付属装置機器が収容される。

図示のコールドボックスは、長さＬ及び幅Ｂの長方形の基底面を有している。基底面に対して直角な方向における寸法がコールドボックスの高さである。コールドボックスの側壁は多数のパネル１ａ、２ａ、１ｂ、２ｂで構成されている。パネル１ａと２ａ、或いは１ｂと２ｂはそれぞれ互いに同一寸法であり、対応するコールドボックス側壁の全長Ｌもしくは全幅Ｂに亘ってそれぞれ延在している。

図２にパネルの詳細を示す。このパネルは、鋼製Ｕ形材３、４からなる長方形枠材で構成されている。図２において、据付後のコールドボックスで水平に延在するように配置されるＵ形材４の長さは、コールドボックスの全長Ｌに対応している。全幅Ｂに対応する寸法の側面用パネルも同様である。組込後の状態で垂直に延在することになるＵ形材３の長さは例えば３ｍである。

Ｕ形材３、４は互いに結合されて長方形枠材となっている。丸管からなる筋違７が水平方向の荷重を導くのに利用されている。最後に枠材全面に金属板８が張設されてジャケット構造となるが、この金属板は厚さ３〜５ｍｍ、特別には４ｍｍであり、垂直方向に配置された形材６によって補強されている。

構築計画に従ってコールドボックス据付場所に基礎が築かれ、この基礎の上に最下部のパネル１ａ、１ｂが組付けられる。隅部で相互に隣接することになる二つのパネル１ａ、１ｂ同士は作業位置に移されて互いにねじ止めされる。

基礎の上での組付けにかかわりなく、基礎上に配置されるパネル同士を基礎の近傍で予め組付けてセグメントとすることもできる。

パネル１ａ、１ｂの結合部の詳細を図３に示す。パネル１ａ、１ｂは、パネル１ａ側の縦辺のＵ形材３ａの底部とパネル１ｂ側の縦辺のＵ形材３ｂの脚部とが隣接するように配置される。接触箇所で両Ｕ形材３ａ、３ｂ同士はねじ結合９により互いに結合される。次いで両Ｕ形材３ａ、３ｂの接触箇所には両パネル１ａ、１ｂの気密結合を達成するために溶接継目１０が形成される。

両Ｕ形材３ａ、３ｂとその上にあるパネル、例えばパネル２ａ、２ｂ（図１）の相応する縦辺のＵ形材がコールドボックスの隅支柱を形成する。コールドボックスの隅を補強するため、必要に応じて付加的なＬ形材１１が溶接され、このＬ形材は複数のパネル１ａ、２ａの高さ範囲に亘って、或いはコールドボックスの全高Ｈに亘って延在し、静的な強度要求に合わせて階段状にすることもできる。

最下部のパネル１ａ、１ｂで四周を仕上げた後、次の段のパネル２ａ、２ｂが最下部パネル１ａ、１ｂの上に位置決めされて結合される。このため、下側のパネル１ａとその上にあるパネル２ａとの重なり合った水平Ｕ形材４が互いにねじ止めで結合される。気密なコールドボックスを構成するために両パネル１ａ、２ａの水平な接触箇所にも溶接継目が形成される。上側の環状パネル組のパネル２ａ、２ｂの隅結合も上述の図３で説明した要領で行われる。

必要であればコールドボックスに付加的に支持体１２（図１参照）を挿入してパネルに固着し、この支持体に例えば配管又は別のモジュールを組付けるようにしてもよい。同様に、外被の外面に歩行路機構１３を配置することもできる。

以上のようにコールドボックスを個々のパネル１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂで組み立てる代わりに、予め複数のパネルで作製しておいたセグメントを使用して組み立ててもよい。

図４には三枚のパネル１４、１５、１６からなる予め作製された要素、即ち側壁セグメントが例示されている。パネル１４、１５、１６は既にコールドボックスに組み込む前に互いにねじ止めされ、結合箇所が溶接継目で密封されている。三枚のパネル１４、１５、１６からなる一式のセグメントは単一部材として扱われ、コールドボックスの側壁に組み込まれる。小神のセグメントのパネル枚数は、現場の事情に合わせて、例えば用意されるクレーンの能力に依存して種々に選択することができる。

図５は複数のパネル１７、１８、１９、２０で予め作製された別のセグメントの例である。個々のパネル１７、１８、１９、２０はこの実施形態では上下にではなく横方向に並べて配置され相互結合され、コールドボックスの寸法に応じて環状パネル組を形成する。この一式のパネル組はコールドボックスの所定箇所に位置決めされ、その下にあるパネル組のパネルとねじ止め結合される。

図６には予め作製したセグメントの第３の変形態様が示してある。この胴セグメントは複数のパネルから予め環状に作製されている。水平方向に環状に並置されたパネルが外被の外寸Ｌ、Ｂを形成し、上下方向に配置された環状パネル組が外被全高の一部を形成している。胴セグメントは個々のパネル及び予め作製されたパネルセグメント或いは環状パネルセグメントで構成することができる。胴セグメント自体の高さ寸法は、用意されるクレーンの能力によって一義的に決定される。

尚、予め作製されたセグメントや個々のパネルにも、コールドボックスに組み込む前に既に設備の構成区画の一部又は付属追加構造部材、例えば配管、ケーブルダクト、弁又は歩行路機構、支持体などを組付けておくことも可能である。

以上のように外被を現場でパネルから組み立て、付属構造を組み込むことの他に、本発明による外被の構造は、いわゆるパッケージド・ユニット・バリエーション、即ち外被の組付け、付属構造の挿入、配管布設、引き続く据付場所へのコールドボックス全体の輸送にも好適である。

本発明に従ってパネルから構成された外被の部分的な構造を示す模式斜視図である。 本発明に係るパネルを示す部分切欠斜視図である。 ２つのパネルの隅結合の詳細を示す断面図である。 複数パネルから予め作製されたセグメントを示す斜視図である。 複数のパネルからなる予め作製された環状パネル組セグメントを示す斜視図である。 複数のパネルから予め作製された胴セグメントを示す斜視図である。

Claims (10)

1. 低温空気分離設備の構成要素を囲繞するための外被であって、外被基底面に対して直角に延在する複数の側壁を有し、前記基底面に対して直角方向の延在寸法によって外被の高さが画定され、各側壁が複数のパネルからなる金属板ジャケットで覆われているものにおいて、一つの側壁を構成する複数のパネル（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）同士の各接合箇所が外被高さ方向に関して全てほぼ同一間隔で相互に離間していることを特徴とする外被。
2. 一つの側壁を構成する複数のパネル（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）同士の接合箇所が外被高さ方向に関して全て同一間隔で相互に離間していることを特徴とする請求項１に記載の外被。
3. 一つの側壁を構成する複数のパネル（１ａ、２ａ）が外被高さ方向に関してそれぞれ同一の寸法を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の外被。
4. 外被基底面が長方形であり、該基底面の輪郭によって外被の長さと幅が画定され、一つの側壁を構成する各パネル（１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ）がそれぞれ側壁全長又は全幅に亘って延在していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の外被。
5. 外被高さ方向における個々のパネルの寸法が２〜４ｍ、特に３ｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の外被。
6. パネルがＵ形材（３、４）で構成された４周枠材を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の外被。
7. 低温空気分解設備の構成区画を囲繞するための外被を外被基底面に対して直角に延在する複数の側壁によって組み立てるに際し、それぞれ被覆金属板（８）を張設した枠材（３、４）からなる複数のパネルによって側壁を形成し、各パネル（３、４）を位置決めして互いに結合することを特徴とする外被の組立方法。
8. パネル同士をねじ止めすることにより支持結合を形成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 少なくとも二つのパネル（１４、１５、１６）からなるセグメントを予め組み立てておき、該セグメントの複数個を結合して側壁を組み立てることを特徴とする請求項７又は８のいずれか１項に記載の方法。
10. 側壁として組込む前にパネル又はセグメントに前記設備の構成要素又は付属追加構造部材（１２、１３）を組付けておくことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。

Images