JP2755953B2 - 窒素ガス製造方法 - Google Patents
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Description
品窒素ガスを製造する方法に関する。
は、精溜塔の塔頂から取り出された窒素ガスを主熱交換
器における寒冷として使用した後、常温まで加温された
窒素ガスを原料空気とほぼ同圧の低圧製品窒素ガスとし
て取り出す方法が知られている(例えば、特公昭54−39
830号公報)。
れる原料空気と精溜塔の上部から下降する還流液との接
触による分縮作用により、原料空気から窒素ガスを精溜
分離することができる。
素リッチ液が精溜塔底部の溜部に溜められるが、該溜部
内の酸素リッチ液は、そのまま外部へ取り出されて精溜
塔の上部に位置する凝縮器における寒冷として用いら
れ、ここで熱交換されて気化し酸素リッチガスとなった
後、前記主熱交換器における寒冷として用いられ、然る
後に廃ガスとして放出されていた。
層の有効利用が図られ得るにも拘らず、その有効利用が
十分に図られないまま上述の如く廃ガスとして放出され
ているのが実情であった。
廃ガスとして上述の如く捨てられていた前記酸素リッチ
ガスを更に有効利用することにより、窒素ガスの収率を
向上させると共に、単位量当たりの製造コストの低廉化
を図ることのできる窒素ガス製造方法を提供することを
目的とする。
物を除去し、該不純物が除去された原料を、主熱交換器
にて液化点付近まで冷却した上で精溜塔の下部へ供給
し、該精溜塔による精溜を行ってその塔頂から窒素ガス
を取り出し、該窒素ガスを前記主熱交換器へ導いてその
寒冷として使用する一方、該主熱交換器にて窒素ガス自
体を常温まで加温して製品窒素ガスを得る窒素ガス製造
方法であって、 前記精溜塔の底部から酸素リッチ液を取り出し、該液
を膨張させつつ前記精溜塔の頂部に位置する凝縮器へ導
いてその寒冷として使用する一方、該凝縮器にて前記液
自体を気化させて酸素リッチガスとなし、 該ガスを前記凝縮器から取り出して前記主熱交換器へ
導いてその寒冷として使用する一方、該主熱交換器にて
前記ガス自体を常温まで加温してこれを取り出し、少な
くともその一部を圧縮した上で前記主熱交換器戻し、該
主熱交換器にて熱交換して冷却した後、前記原料の供給
とは別経路で前記精溜塔の底部を経由させ、更にこれを
膨張させつつ前記凝集器へ導いて前記酸素リッチガスに
合流させてリサイクルさせると共に、 低温状態を維持すべく、全低温工程中のいずれかに、
外部から又は内部発生により、寒冷を別途に補給する点
に特徴を有している。
凝縮器から取り出される酸素リッチガスの寒冷エネルギ
を先ず主熱交換器での寒冷源として使用し、酸素リッチ
ガスを常温にまで加温する。そして該酸素リッチガスの
少なくとも一部を圧縮し、その圧縮された酸素リッチガ
スを主熱交換器に戻してここで冷却した後、これを精溜
塔底部(例えばそこに位置するリボイラ)へ供給する
と、該精溜塔底部において上述の圧縮された酸素リッチ
ガスと前記酸素リッチ液との間で熱交換が行われ、酸素
リッチ液は加熱される一方、圧縮された酸素リッチガス
は液化される。そして酸素リッチ液の加熱に伴って蒸発
したガスは、精溜塔内を下降する還流液(例えば液体窒
素)と向流状態で接触しながら上昇し、酸素は液化して
下降し、窒素に富むガスが上昇して精溜が行われる。他
方、液化されて精溜塔底部に溜まった酸素リッチ液は、
該精溜塔底部から取り出された後、膨張せしめられ、凝
縮器に寒冷を与えるべく精溜塔上部へ供給される。即
ち、前記酸素リッチ液は、精溜塔を上昇する窒素ガスを
液化して原料空気から窒素成分を分離する上で必要とな
る還流液を製造すべく精溜塔上部へ供給される。
れる酸素リッチガスを主熱交換機における寒冷として利
用した後に圧縮した上で冷却して精溜塔底部に供給し、
該精溜塔底部の酸素リッチ液に対する加熱源として利用
することができ、しかも該精溜塔底部で液化した酸素リ
ッチ液を還流液製造用の寒冷源として利用することがで
きるため、従来の製造方法に比して窒素ガスの収率向上
を図ることができ、また単位量当たりの製造コストの低
廉化を図ることができる。
する。
れた原料空気(GA)を圧縮機(1)で製品窒素ガス圧力
及び空気分離機運転に必要な圧力(例えば9.5kg/cm2G)
まで圧縮した後、該圧縮原料空気(GA)を配管(P1)を
通して乾燥・除炭ユニット(2)に供給する。該乾燥・
除炭ユニット(2)では、圧縮原料空気(GA)を二塔よ
りなるモレキュラーシーブ塔のうちの一方に供給し、原
料空気(GA)中の水分及び炭素ガスを吸着除去する。そ
の間、他方のモレキュラーシーブ塔には後述の主熱交換
器(3)を通過した酸素リッチガス(GW)を供給して再
生する。
去された原料空気(GA)を配管(P2)を通して主熱交換
器(3)に供給し、液化点付近まで冷却した後、配管
(P3)を通して精溜塔(4)下部に供給する。また、低
温状態を維持すべく外部から寒冷を別途に補給する一例
として、この精溜塔(4)の上部に寒冷源である液体窒
素(LN)を配管(P4)を通して供給し、精溜塔(4)内
において、下部から上昇する原料空気(GA)と精溜塔
(4)内の上部から下降する液体窒素(還流液)とを向
流状態で接触させ、原料空気(GA)から酸素を液化させ
て窒素ガス(GN)を精溜分離する。
N)を配管(P5)を通して主熱交換器(3)に供給し、
窒素ガス(GN)の寒冷エネルギを主熱交換器(3)での
寒冷源として使用すると共に、窒素ガス(GN)を常温に
まで加熱する。そして該主熱交換器(3)から配管
(P7)を通して取り出される常温窒素ガス(GN)は適宜
圧力(例えば9.0kg/cm2G)とされて製品窒素ガスとして
供給される。
溜められるが、該液(LW)は前記底部から取り出された
後、中途に膨張弁(5)を介装した配管(P6)を通して
精溜塔(4)の頂部に位置する凝縮器(10)へ導かれ、
膨張弁(5)によって適当な圧力(例えば3.5kg/cm2G)
に至るまで膨張せしめられつつ前記凝縮器(10)内へ導
入されてその寒冷として使用される。一方、該液(LW)
自体は前記凝縮器(10)において気化せしめられて酸素
リッチガス(GW)となる。
り出された後、配管(P8)を通して前記主熱交換器
(3)へ導かれてその寒冷源として使用される。一方、
該ガス(GW)自体は前記主熱交換器(3)において常温
まで加温された後、配管(P9)経由で前記乾燥・除炭ユ
ニット(2)及び圧縮機(6)へ夫々導かれ、その一部
が前述した如き乾燥・除炭ユニット(2)の再生ガスと
して使用された上で廃ガス(GW)として放出されると共
にその残部が前記圧縮機(6)にて圧縮(例えば圧力:
3.5kg/cm2Gから圧力10.0kg/cm2Gまで圧縮)された上で
配管(P10)経由で前記主熱交換器(3)へ戻される。
そして該主熱交換器(3)にて前記ガス(GW)は熱交換
されて冷却される。そしてその冷却されたガス(GW)
は、配管(P11)経由で精溜塔(4)底部に位置するリ
ボイラ(7)へ導かれてそこで熱を与えると共に、該ガ
ス(GW)自体は冷却され、更に中途に膨張弁(8)を介
装した配管(P12)を通して例えば3.5kg/cm2Gの圧力に
至るまで膨張せしめられた後、精溜塔(4)の頂部に位
置する前記凝縮器(10)へ導かれ、前記酸素リッチガス
(GW)に合流せしめられる。
取り出される酸素リッチガス(GW)が主熱交換器(3)
における寒冷として利用され、且つ、該主熱交換器
(3)から取り出された後、圧縮された上で冷却されて
リボイラ(7)へ供給され、精溜塔(4)底部に溜まっ
た酸素リッチ液(LW)の加熱源として利用される。しか
もリボイラ(7)によって液化せしめられた酸素リッチ
液(LW)は、凝縮器(10)における還流液製造用の寒冷
として利用される。かくして酸素リッチガス(GW)の有
効利用が図れる結果、従来空気組成の窒素分から50%以
下であった窒素ガスの収率は88%程度にまで改善され
る。
り出されて主熱交換器(3)を経由することによって常
温まで加温される酸素リッチガス(GW)の一部が、前記
乾燥・除炭ユニット(2)の再生ガスとして利用される
ので、その一層の有効利用が図れる。
途に補給する一例として、第2図に示すように、凝縮器
(10)から取り出された酸素リッチガス(GW)を主熱交
換器(3)の中間から配管(P13)を通して取り出しそ
の一部のガス(GW)を膨張タービン(11)で断熱膨張さ
せた後、この膨張タービン(11)から配管(P14)を通
して取り出して主熱交換器(3)へ導き、これを主熱交
換器(3)における寒冷とすることも考えられる。なお
該寒冷とされた前記ガス(GW)は、主熱交換器(3)か
ら取り出された後、配管(P15)経由で前記除炭・乾燥
ユニット(2)へ導かれ、該ユニット(2)の再生ガス
としても使用される。なおこの場合は、前記配管(P9)
経由で導かれるガス(GW)を前記再生ガスとして利用す
る必要がない。かかる方法によれば、前記酸素リッチガ
ス(GW)の一層の有効利用が図れる。
同様に主熱交換器(3)に戻された酸素リッチガス(G
W)が、該主熱交換器(3)にて熱交換されて液化点付
近まで冷却された後、配管(P16)経由で前記精溜塔
(4)の底部へ直接供給される実施例も考えれる。
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。
配管系統図、第2図〜第4図はその別実施例を示す配管
系統図である。 (2)……乾燥・除炭ユニット、(3)……主熱交換
器、(4)……精溜塔、(7)……リボイラ、(10)…
…凝縮器、(11)……膨張タービン。
Claims (5)
- 【請求項1】圧縮空気よりなる原料から水分や二酸化炭
素等の不純物を除去し、該不純物が除去された原料を、
主熱交換器(3)にて液化点付近まで冷却した上で精溜
塔(4)の下部へ供給し、該精溜塔(4)による精溜を
行ってその塔頂から窒素ガスを取り出し、該窒素ガスを
前記主熱交換器(3)へ導いてその寒冷として使用する
一方、該主熱交換器(3)にて窒素ガス自体を常温まで
加温して製品窒素ガスを得る窒素ガス製造方法であっ
て、 前記精溜塔(4)の底部から酸素リッチ液を取り出し、
該液を膨張させつつ前記精溜塔(4)の頂部に位置する
凝縮器(10)へ導いてその寒冷として使用する一方、該
凝縮器(10)にて前記液自体を気化させて酸素リッチガ
スとなし、 該ガスを前記凝縮器(10)から取り出して前記主熱交換
器(3)へ導いてその寒冷として使用する一方、該主熱
交換器(3)にて前記ガス自体を常温まで加温してこれ
を取り出し、少なくともその一部を圧縮した上で前記主
熱交換器(3)に戻し、該主熱交換器(3)にて熱交換
して冷却した後、前記原料の供給とは別経路で前記精溜
塔(4)の底部を経由させ、更にこれを膨張させつつ前
記凝縮器(10)へ導いて前記酸素リッチガスに合流させ
てリサイクルさせると共に、 低温状態を維持すべく、全低温工程中のいずれかに、外
部から又は内部発生により、寒冷を別途に補給すること
を特徴とする窒素ガス製造方法。 - 【請求項2】前記原料から水分及び二酸化炭素を除去す
るのに乾燥・除炭ユニット(2)を用い、且つ、該乾燥
・除炭ユニット(2)の再生ガスとして、前記凝縮器
(10)から取り出されて前記主熱交換器(3)を経由す
ることによって常温まで加温される前記酸素リッチガス
を一部利用する請求項1記載の窒素ガス製造方法。 - 【請求項3】前記主熱交換器(3)に戻された酸素リッ
チガスが、該主熱交換器(3)にて熱交換されて冷却さ
れた後、前記精溜塔(4)の底部に位置するリボイラ
(7)内へ供給され、該リボイラ(7)を経由した後、
膨張せしめられつつ前記凝縮器(10)へ導かれる請求項
1又は2記載の窒素ガス製造方法。 - 【請求項4】前記凝縮器(10)から取り出される酸素リ
ッチガスを主熱交換器(3)の中間にて取り出して膨張
タービン(11)にて膨張させ、これを主熱交換器(3)
における寒冷として使用した後、前記乾燥・除炭ユニッ
ト(2)の再生ガスとして使用する請求項2記載の窒素
ガス製造方法。 - 【請求項5】前記主熱交換器(3)に戻された酸素リッ
チガスが、該主熱交換器(3)にて熱交換されて液化点
付近まで冷却された後、前記精溜塔(4)の底部へ直接
供給される請求項1、2又は4記載の窒素ガス製造方
法。
Priority Applications (3)
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Family
ID=14841992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP63122681A Expired - Lifetime JP2755953B2 (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | 窒素ガス製造方法 |
Country Status (3)
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EP0816784A1 (en) * | 1996-06-26 | 1998-01-07 | Crio & Eng S.r.l. | Apparatus for fractionating air, or a mixture of oxygen and nitrogen, for the simultaneous production of nitrogen and oxygen or for the production of nitrogen |
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-
1989
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