JP2791580B2 - 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

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気液化分離方法及び装置に関し、特に酸
素ガスの需要変動に対応して酸素ガスの供給量を効率よ
く調節することのできる空気液化分離方法及び装置に関
する。
〔従来の技術〕
例えば、酸素を使用する製鉄工業や化学工業では、大
型の空気液化分離装置を設置して酸素を供給している
が、酸素の需要が時間帯や曜日により大きく変動する。
そこで、このような需要の変動に対応する一手段とし
て、空気液化分離装置の減量運転を実施しているが、通
常の空気液化分離装置では空気圧縮機の制約から約30％
減の減量運転が限界であった。そのため、これ以上の需
要変動に対応する手段として、空気圧縮機を２台に分割
したり、必要以上の発生酸素ガスを放出するか、装置を
停止してバックアップ用液体酸素を蒸発させて供給する
などしていた。
しかし、空気圧縮機を２台に分割する場合には、約50
％の減量運転が可能であるが、設備費が増加し、バック
アップ用液体酸素を蒸発させる場合には、液体酸素の価
格が高いため、酸素単価の上昇を来たすことになる。
そこで、特公昭49−45997号公報，同49−45998号公
報，特開昭61−231380号公報等に示される如く、液体酸
素貯槽と液体窒素又は液体空気貯槽を設け、酸素需要が
増大した場合には液体酸素を蒸発させ、酸素需要が減少
した場合には発生酸素ガスを液化して貯液し、酸素需要
の変動に対応する装置が考案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、これらの装置は、酸素需要の変動に比
較的容易に追随することができるが、精留塔の精留条件
が変動したり、膨張タービンや主熱交換器におけるガス
流量が変動したりするという不都合があり、精留効率が
低下することがあった。特にアルゴン採取を並行して行
う場合には、この精留条件の変動がアルゴン原料（粗ア
ルゴン）の組成に影響してアルゴン精留運転が変動し、
アルゴンの採取率が低下してしまう。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、製品の大
幅な需要変動による空気液化分離装置の増減量運転等に
おいて、精留条件の変動や主熱交換器の流量の変動等を
無くし、安全運転を維持しつつ酸素供給量の増減に対し
て効率よく対応することのできる空気液化分離方法及び
その装置を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記した目的を達成するために、本発明の空気液化分
離方法は、原料空気を圧縮し、精製，冷却して複精留塔
を備えた空気分離部に導入し、液化分離して酸素，窒素
等を採取する空気液化分離方法において、液化酸素貯槽
から一定量の液化酸素を前記空気分離部に導入し、該空
気分離部から前記液化酸素による導入寒冷量相当分、ま
たはそれ以下の液化窒素を定常的に液化窒素貯槽に導出
するとともに、前記空気分離部から定常的に一定量の酸
素ガスを導出し、酸素ガスの需要減少時には、余剰の酸
素ガスを酸素ガス液化部で前記液化窒素貯槽の液化窒素
と熱交換させて液化し、前記液化酸素貯槽に貯留するこ
とを特徴としている。
また、本発明の空気液化分離装置は、原料空気圧縮
機，不純物精製器，熱交換器，複精留塔等を備え、原料
空気を液化分離して酸素，窒素等を採取する空気液化分
離装置において、前記原料空気圧縮機，不純物精製器，
熱交換器を経た原料空気を複精留塔に導入して液化精留
を行い酸素，窒素等を分離する空気分離部と、前記複精
留塔の主凝縮蒸発器の上部から酸素ガスを導入して前記
熱交換器を経て、酸素圧縮機により昇圧して需要先へ供
給する酸素ガス供給経路と、該酸素ガス供給経路の途中
に設けた酸素ガス流量指示調節機構と、該酸素ガス供給
経路の途中から分岐する酸素ガス分岐流路と、該酸素ガ
ス分岐流路に設けた分岐酸素ガス流量指示調節機構及び
酸素・窒素熱交換器を有する酸素ガス液化部と、前記酸
素ガス液化部で液化した酸素を貯留する液化酸素貯槽
と、該液化酸素貯槽から前記空気分離部に液化酸素を導
入する液化酸素導入路と、前記複精留塔から液化窒素を
導出する液化窒素経路と、該液化窒素経路の途中に設け
た液化窒素流量指示調節機構と、該液化窒素を貯留する
液化窒素貯槽と、該液化窒素貯槽から液化窒素を導出し
て前記酸素ガス液化部に導入し、気化した窒素ガスを導
出する窒素経路と、該窒素経路の途中に設けた窒素ガス
流量指示調節機構とを有することを特徴としている。
〔作 用〕
上記本発明によれば、空気分離部には、原料空気と液
化酸素とが定常的に導入されるとともに、分離後の酸素
ガスや液化窒素，窒素ガス，排ガス等が定常的に導出さ
れるため、常時一定量の気液による安定した効率のよい
精留操作を行うことができる。そして酸素ガスの供給量
を減量する場合には、酸素ガスの余剰分を前記導出した
液化窒素を用いて液化させて貯留することにより、空気
分離部の運転状態を常に一定に保持しつつ需要変動に応
じて酸素ガスを供給することができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて、さらに
詳細に説明する。
まず第１図は本発明方法を実施するための基本的な構
成の一実施例を示すもので、複精留塔１を主体とした空
気分離部２と、該空気分離部２で分離した酸素ガスGOを
需要先に供給する酸素ガス供給経路３と、該酸素ガス供
給経路３から分岐して供給酸素ガスの余剰分を液化する
酸素ガス液化部４と、該液化した液化酸素LOを貯留する
とともに一定量の液化酸素を空気液化分離部２に供給す
る液化酸素貯槽５と、空気分離部２で分離した液化窒素
LNを導出して貯留するとともに上記酸素ガス液化部５に
液化窒素LNを供給する液化窒素貯槽６とから構成されて
いる。
上記空気分離部２は、従来から一般的に使用されてい
るものを用いることができ、原料空気圧縮機，不純物精
製器，主熱交換器，膨張タービン，複精留塔，主凝縮蒸
発器等を備えている。空気分離部２は、複精留塔１の下
部塔1aの底部に導入される圧縮，精製，冷却後の原料空
気GAを精留して下部塔1a上部及び上部塔1b上部の窒素ガ
スGN,上部塔下部の酸素ガスGO及び液化酸素LO,主凝縮蒸
発器1cで液化した液化窒素LN等を分離導出している。
上記空気分離部２で得られた酸素ガスGOは、該空気分
離部２の略最大かつ一定量が前記酸素ガス供給経路３に
導出され、寒冷を回収された後に供給量制御機構７を有
する酸素圧縮機８を経て需要先に供給される。また複精
留塔１の上部塔1b下部には、略一定量の液化酸素LOが液
化酸素貯槽５から導入されるとともに、該液化酸素導入
による寒冷導入量に相当する量、あるいはそれ以下の量
の液化窒素LNが主凝縮蒸発器1cから前記液化窒素貯槽６
に導出されている。
即ち、本発明方法では、空気分離部２の複精留塔１に
は、略一定量の原料空気GAと液化酸素LOとを導入し、複
精留塔１を最も効率の良い状態として精留操作を行い、
前述の各種ガスあるいは液を定常的に導出している。
酸素ガスGOの需要量が最大の場合には、酸素ガス液化
部４と液化酸素貯槽５及び液化窒素貯槽６を接続する管
路の弁5a,5bが閉じられ、空気分離部２から導出された
酸素ガスGOの略全量が需要先に供給される。
酸素ガスGOの需要量が減少した場合には、前記供給量
制御機構７により酸素ガスGOの需要先への供給量を調節
するとともに、前記弁5a,6aを需要減少量に応じて開
き、余剰酸素ガスを酸素ガス液化部４に導入するととも
に、所定量の液化窒素LNを液化窒素貯槽６から酸素ガス
液化部４に導入する。酸素ガス液化部４に導入された余
剰酸素ガスは、熱交換器９で液化窒素LNと熱交換を行い
液化して液化酸素LOとなり、液化酸素貯槽５に貯えられ
る。一方の液化窒素LNは、前記熱交換器９で気化して窒
素ガスGNとなって導出される。
例えば、液化酸素LOと液化窒素LNの熱量を同一とし
て、需要先の酸素ガス所要量が30Nm3/hと10Nm3/hの間で
変動する場合には、原料空気（GA）100Nm3/hと液化酸素
貯槽５の液化酸素（LO）10Nm3/hとを複精留塔１に導入
し、液化窒素（LN）10Nm3/hを液化窒素貯槽６に導出す
るとともに、酸素ガス供給経路３に30Nm3/hの酸素ガスG
Oを定常的に導出する。そして酸素ガス需要量が10Nm3/h
に低下した場合には、余剰となる20Nm3/hの酸素ガスGO
を酸素ガス液化部４に導入し、液化窒素貯槽６の液化窒
素（LN）20Nm3/hにより、これを液化して液化酸素貯槽
５に貯留する。
このとき、上記酸素ガスGOの需要量変動が、ある周期
の1/2ごと、例えば１日の内、12時間は30Nm3/h,残り12
時間は10Nm3/hで変動するとした場合、液化酸素貯槽５
内の液化酸素LOの貯留量は、複精留塔１への10Nm3/hの
導出が24時間連続、酸素ガス液化部４からの20Nm3/hの
受入れが12時間であり、共に240Nm3/hでバランスする。
また液化窒素LNも、複精留塔１からの10Nm3/hの受入れ
が24時間連続、酸素ガス液化部４への20Nm3/hの導出が1
2時間であり、共に240Nm3/hでバランスする。
一方、複精留塔１では、連続して100Nm3/hの原料空気
GAと10Nm3/hの液化酸素LOが導入され、30Nm3/hの酸素ガ
スGO,10Nm3/hの液化窒素LN等が導出される。従って、複
精留塔１においては、常時一定の条件で精留操作が行わ
れており、塔内組成は勿論，主凝縮蒸発器1c,主熱交換
器等における気液の流量や組成，温度等も一定に保つこ
とができ、最も効率の良い条件で運転することが可能と
なる。また装置の運転に必要な寒冷は、空気分離部２に
設けた膨張タービン10により得ることができ、空気分離
部２が常時定常運転を行なえることから、該膨張タービ
ン10の発生寒冷量も常時一定とすることができる。即
ち、寒冷発生量を常時一定とした膨張タービン10を空気
分離部２に設けることにより、装置の運転に必要な寒冷
を容易に得ることができる。
また液化窒素貯槽６に導出する液化窒素量を、液化酸
素導入による寒冷量よりも少なくすることにより、上記
膨張タービン10を設けずに空気分離部２の寒冷必要量を
得ることができる。即ち、装置の導出端における寒冷ロ
スや外部侵入熱等に応じて、液化窒素導出による寒冷導
出量を少なくすることにより、これらの熱ロスを補うこ
とができる。
さらに、空気分離部２への液化酸素LOの導入・気化
は、主凝縮蒸発器に限らず、別途気化熱交換器を設けて
下部塔の窒素又は空気と熱交換させてもよい。
第２図は、上記のごとく装置の運転に必要な寒冷を、
複精留塔１の液化酸素LOの導入量と液化窒素LNの導出量
の差で得る際の一実施例を示している。本実施例では、
前記酸素ガス液化部４に窒素ガスをタービン流体とした
膨張タービン（以下、窒素タービンと称する。）11を配
設して、該酸素ガス液化部４で所定量の寒冷を発生させ
る実施例を示すものである。即ち余剰酸素ガスGOを液化
させる液化窒素LNは、第１熱交換器9aで酸素ガスGOと熱
交換を行い中間温度まで昇温して窒素ガスGNとなった後
に窒素タービン11に導入され、該窒素タービン11で断熱
膨張して所定量の寒冷を発生する。寒冷発生後の窒素ガ
スGNは、再び第１熱交換器9aに導入され、さらに第２熱
交換器9bを通過して余剰酸素ガスGOを冷却液化し、自身
は常温に温度回復して導出される。このとき、液化窒素
貯槽６と酸素ガス液化部４との間に液化窒素ポンプ12を
設けて液化窒素LNを昇圧し、高圧で窒素タービン11に導
入するように構成することにより、発生寒冷量を増大さ
せることができる。
上記装置の運転に必要な寒冷を発生させるための手段
は、前述の空気分離部２の膨張タービン10または酸素ガ
ス液化部４の窒素タービン11のいずれか、あるいは両者
を適宜組合せて用いることが可能である。また液化窒素
ポンプ12を設けた時の液化窒素LNの圧縮圧力は、通常は
3kg/cm2G以上とすることで必要な寒冷を発生させること
が可能であり、窒素タービン11における必要寒冷量や該
タービンの定格，基数等により適宜定めることができ
る。
次に本発明装置の一実施例を第３図に基づいて説明す
る。本実施例に示す空気液化分離装置20は、原料空気圧
縮機21,不純物精製器22,主熱交換器23を経た原料空気GA
を複精留塔24に導入して液化精留を行い酸素，窒素等を
分離する空気分離部25と、前記複精留塔24の主凝縮蒸発
器26の上部から酸素ガスGOを導出して前記主熱交換器23
を経て、酸素圧縮機27により昇圧して需要先へ供給する
酸素ガス供給経路28と、該酸素ガス供給経路28の途中に
設けた酸素ガス流量指示調節機構29と、該酸素ガス供給
経路28の途中から分岐する酸素ガス分岐流路30と、該酸
素ガス分岐流路30に設けた分岐酸素ガス流量指示調節機
構31と、第１熱交換器32,第２熱交換器33,第１窒素ター
ビン34,第２窒素タービン35を有する酸素ガス液化部36
と、前記酸素ガス液化部36で液化した液化酸素LOを貯留
する液化酸素貯槽37と、該液化酸素貯槽37から前記複精
留塔24に液化酸素LOを導入する液化酸素導入路38と、前
記複精留塔24から液化窒素LNを導出する液化窒素経路39
と、該液化窒素経路39の途中に設けた液化窒素流量指示
調節機構40と、液化窒素LNを貯留する液化窒素貯槽41
と、該液化窒素貯槽41から液化窒素LNを導出して前記酸
素ガス液化部36に導入し、気化した窒素ガスGNを導出す
る窒素経路42と、該窒素経路42の途中に設けた窒素ガス
流量指示調節機構43とを有しており、さらに複精留塔24
には、粗アルゴン塔44が付設されている。
以下、気液の流れに従って上記空気液化分離装置20を
説明する。
原料空気圧縮機21で5.3kg/cm2Gに昇圧された原料空気
（GA）244000Nm3/hは、切換え使用されるMS吸着器等の
不純物精製器22で精製され、次いで主熱交換器23で後述
の各種ガスと熱交換を行い冷却され、複精留塔24の下部
塔24a下部に導入される。下部塔24aで精留分離して下部
塔24a底部から導出された酸素富化液化空気LAは、過冷
器45を経た後に分岐し、一方がそのまま上部塔24b中段
に導入され、他方が粗アルゴン塔44の凝縮器44aを経た
後に上部塔24b中段に導入される。
下部塔24a上部に分離した窒素ガスGNは、主凝縮蒸発
器26で上部塔24b下部の液化酸素LOと熱交換を行い、凝
縮液化して液化窒素LNとなる。この液化窒素LNは、一部
が下部塔24a頂部に導入されて下部塔24の還流液とな
り、残部は、過冷器45を経た後に分岐して一方が上部塔
24b頂部に導入されて上部塔24bの還流液となり、他方は
減圧弁46を経て気液分離器47に導入される。気液分離器
47内の液化窒素LNは、後述の液化酸素LOの導入による熱
収支に見合った量として24800Nm3/hが抜き出されて液化
窒素貯槽41に貯留される。
上部塔24bの頂部に精留分離した窒素ガスGNは、前記
気液分離器47から導出される窒素ガスGNと共に過冷器45
及び主熱交換器23を経て寒冷を回収された後に外部に導
出される。また上部塔24b中段下部の上昇ガスが粗アル
ゴン塔44に導出されて精留され、該粗アルゴン塔44上部
に濃縮された粗アルゴン（AR）2200Nm3/hが主熱交換器2
3を経て導出される。さらに上部塔24bの中段上部から
は、排ガスＷが過冷器45,主熱交換器23を経て外部に導
出されている。
一方上部塔24b底部の主凝縮蒸発器26部分には、液化
酸素貯槽37からの液化酸素（LO）25000Nm3/hが導入され
ており、この液化酸素LOと上部塔24bで精留分離した液
化酸素LOが、共に前記下部塔24aの窒素ガスGNと熱交換
を行い蒸発気化して酸素ガスGOとなる。この酸素ガスGO
は、一部が上部塔24bの上昇ガスとなる他は、酸素ガス
供給経路28に75000Nm3/hが導出され、主熱交換器23で熱
回収された後に酸素圧縮機27で所定圧力、例えば16kg/c
m2Gに昇圧されて需要先に供給される。
また、凝縮蒸発器26部分からは、液化酸素中にアセチ
レン等の炭化水素の濃縮を防止するための保安液酸SOが
導出されている。この保安液酸SOは、蒸発器48等により
気化された後に上記酸素ガス供給経路28に合流してい
る。
ここで、酸素ガスGOの需要量が、75000Nm3/hの場合
は、上部塔24bから導出された酸素ガスGOの全量が需要
先に供給されるが、酸素ガス需要量が25000Nm3/hに低下
した場合には、余剰の酸素ガス50000Nm3/hが酸素ガス液
化部36に導入され、第２熱交換器33,及び第１熱交換器3
2で前記液化窒素貯槽41から導入される液化窒素LNと熱
交換して液化され、液化酸素貯槽37に貯留される。
このとき、液化窒素貯槽41からは、47200Nm3/hの液化
窒素LNが導出され、液化窒素ポンプ49で20kg/cm2Gに昇
圧された後に第１熱交換器32に導入され、酸素ガスGOと
熱交換して気化し、窒素ガスGNとなる。この窒素ガスGN
は、第１窒素タービン34で4.8kg/cm2Gまで降圧され、降
温した後に再び第１熱交換器32に導入されて昇温する。
昇温した窒素ガスGNは、第２窒素タービン35に導入され
て膨張し、0.5kg/cm2Gまで降圧して再び降温して第１熱
交換器32及び第２熱交換器33を経て常温まで昇温した後
に導出される。
上記酸素ガスGOの需要量が75000Nm3/h（主要増大時）
の時間と、需要量が25000Nm3/h（需要減少時）の時間が
等しいとすると、液化酸素貯槽37には1/2周期毎に50000
Nm3/hの液化酸素LOが導入され、周期全体に亙って25000
Nm3/hが上部塔24bに向けて導出されている。従って、１
周期における液化酸素LOの収支は、共に25000Nm3/hでバ
ランスしている。
一方の液化窒素貯槽41内の液化窒素LNは、受入れが１
周期連続して24800Nm3/h、導出が1/2周期で47200Nm3/h
であり、前記窒素タービンの効果により受入れが僅かに
過剰に設定されている。この過剰分の液化窒素LNは、液
化酸素貯槽37や液化窒素貯槽41、あるいは各種圧縮機や
配管等への侵入熱を考慮しても十分な量であり、過剰分
は液化窒素として出荷するか、液アルゴンの採取用にそ
の寒冷を用いることができる。尚、液化窒素LNの受入れ
量が導出量に比べて少ない場合、即ち寒冷量が不足する
場合には外部から液化窒素、あるいは液化酸素等を注入
して寒冷量の不足を補う必要がある。
また上記実施例装置には、装置の運転制御用として各
種の調節機構が設けられている。まず酸素ガス供給経路
28には、前記酸素ガス流量指示調節機構29が設けられて
おり、複精留塔24から導出する酸素ガス量を一定に保っ
ている。酸素圧縮機27部分には、圧力指示調節機構50が
設けられており、需要先に供給する酸素ガスGOの圧力を
一定に保っている。
酸素ガス液化部36には、圧力指示調節機構51が設けら
れており、需要減少時に需要先の使用量が絞られて管内
圧力が上昇することを検出し、余剰分の酸素ガスGOを酸
素ガス液化部36に導入する。また酸素ガス分岐流路30に
は、前記分岐酸素ガス流量指示調節機構31が設けられる
とともに、窒素ガス導出管52にも前記窒素ガス流量指示
調節機構43が設けられており、両者の流量を検出して窒
素弁53の開度を制御して、酸素ガス液化部36に導入する
液化窒素量を調節している。さらに液化窒素貯槽41の導
出側の液化窒素ポンプ49部分には、圧力指示調節機構54
が設けられており、酸素ガス液化部36に供給する液化窒
素LNの圧力を所定圧力に保っている。
液化酸素貯槽41の導出側の液化酸素ポンプ55部分に
は、圧力指示調節機構56が設けられており、複精留塔24
に供給する液化酸素LOの圧力を所定圧力に保っている。
また複精留塔24の主凝縮蒸発器26部分には、液面指示調
節機構57が設けられており、液化酸素貯槽37から導入す
る液化酸素量を調節して塔内の液化酸素量を所定量に保
っている。
また、主凝縮蒸発器26で液化した液化窒素LNを上部塔
24bに導入する経路58には、流量指示調節機構59が設け
られており、上部塔24bに還流液として導入する液化窒
素量を一定に保っている。この液化窒素LNを液化窒素貯
槽41に導入する経路の途中の気液分離器47部分には、該
気液分離器47内の液面を検出する液面指示調節機構60が
設けられており、気液分離器47内の液化窒素量を所定量
に保っており、前記気液分離器47から液化窒素貯槽41に
至る液化窒素経路39の途中には、前記液化窒素流量指示
調節機構40が設けられており、液化窒素貯槽41に導入す
る液化窒素量を一定に保っている。
尚、上記の各種の調節機構は、酸素ガスGOの需要変動
に対応するために設けた各種設備を所定の条件で運転す
るためのものを例示したものであり、必ずしも全てを用
いる必要はなく、これ以外に他の調節機構を設けてもよ
い。また空気分離部には通常用いられている各種調節機
構を設けることができる。
さらに、空気液化分離装置の各種構成要素は、酸素ガ
スの需要量やその純度、他の製品、例えば窒素やアルゴ
ン等の採取の有無，気液の状態，量，純度等により適宜
な組合せで実施することが可能であり、窒素ガスの需要
変動に対応するために用いることも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の空気液化分離方法は、
空気分離部の複精留塔に定常的に液化酸素を導入すると
ともに、該液化酸素の寒冷に見合う量の液化窒素を定常
的に導出し、空気分離部からは一定量の酸素ガスを導出
し、需要変動に伴う余剰の酸素ガスを前記複精留塔から
導出した液化窒素により液化して貯留するから、酸素ガ
スの需要変動に容易に対応できるとともに、空気分離部
の運転条件を常時一定に保つことができ、最も効率のよ
い状態で安定して精留分離を行うことができる。特にア
ルゴン採取を並行して行う場合にも、複精留塔内の組成
変動や流量変動を生じないのでアルゴン採取効率を低下
させることがなく、従来のこの種の装置に比べてアルゴ
ン収率を向上させることができる。
また、装置の運転に必要な寒冷を酸素ガス液化部から
容易に得ることが可能であり、特に余剰の酸素ガスを液
化させる液化窒素を昇圧して膨張させることにより、空
気分離部の運転に影響を与えることなく十分な量の寒冷
を得ることができる。特に空気分離部の膨張タービンを
省略したり、膨張タービンの負荷を軽減できるので、酸
素収率やアルゴン収率の向上も図ることができる。一方
空気分離部に膨張タービンを設けて必要な寒冷を得る場
合でも、空気分離部の運転条件が略一定に保たれている
ことから、常時一定量の寒冷を発生させればよく、ター
ビン流体の量を変化させる必要がなく、製品収率の安定
化を図ることができる。
本発明の空気液化分離装置は、上記本発明の方法を実
施するのに適したものであり、通常の空気液化分離装置
に液化酸素貯槽，液化窒素貯槽，酸素ガス液化部等を配
設することで容易に製作することができ、上記方法で述
べたと同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を実施するための一実施例を示す系
統図、第２図は同じく他の実施例を示す系統図、第３図
は本発明装置の一実施例を示す系統図である。 1,24……複精留塔、1c,26……主凝縮蒸発器、2,25……
空気分離部、3,28……酸素ガス供給経路、4,36……酸素
ガス液化部、5,37……液化酸素貯槽、6,41……液化窒素
貯槽、8,27……酸素圧縮機、９……熱交換器、11……窒
素タービン、12……液化窒素ポンプ、20……空気液化分
離装置、55……液化酸素ポンプ

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】原料空気を圧縮し、精製，冷却して複精留
    塔を備えた空気分離部に導入し、液化分離して酸素，窒
    素等を採取する空気液化分離方法において、液化酸素貯
    槽から一定量の液化酸素を前記空気分離部に導入し、該
    空気分離部から前記液化酸素による導入寒冷量相当分、
    またはそれ以下の液化窒素を定常的に液化窒素貯槽に導
    出するとともに、前記空気分離部から定常的に一定量の
    酸素ガスを導出し、酸素ガスの需要減少時には、余剰の
    酸素ガスを酸素ガス液化部で前記液化窒素貯槽の液化窒
    素と熱交換させて液化し、前記液化酸素貯槽に貯留する
    ことを特徴とする空気液化分離方法。
  2. 【請求項２】前記空気分離部の運転に必要な寒冷を、前
    記酸素液化部のみから補給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。
  3. 【請求項３】前記酸素液化部から補給する寒冷は、前記
    余剰の酸素ガスと熱交換を行う液化窒素を加圧し、酸素
    ガスと熱交換して気化した後、膨脹タービンに導入して
    膨脹させることにより得たものであることを特徴とする
    請求項２記載の空気液化分離方法。
  4. 【請求項４】前記液化窒素の加圧圧力が3kg/cm2G以上で
    あることを特徴とする請求項３記載の空気液化分離方
    法。
  5. 【請求項５】前記空気分離部の運転に必要な寒冷を、該
    空気分離部に設けた膨脹タービンにより得ることを特徴
    とする請求項１記載の空気液化分離方法。
  6. 【請求項６】前記空気分離部に設けた膨脹タービンの発
    生寒冷量が常時一定であることを特徴とする請求項５記
    載の空気液化分離方法。
  7. 【請求項７】原料空気圧縮機，不純物精製器，熱交換
    器，複精留塔等を備え、原料空気を液化分離して酸素，
    窒素等を採取する空気液化分離装置において、前記原料
    空気圧縮機，不純物精製器，熱交換器を経た原料空気を
    複精留塔に導入して液化精留を行い酸素，窒素等を分離
    する空気分離部と、前記複精留塔の主凝縮蒸発器の上部
    から酸素ガスを導出して前記熱交換器を経て、酸素圧縮
    機により昇圧して需要先へ供給する酸素ガス供給経路
    と、該酸素ガス供給経路の途中に設けた酸素ガス流量指
    示調節機構と、該酸素ガス供給経路の途中から分岐する
    酸素ガス分岐流路と、該酸素ガス分岐流路に設けた分岐
    酸素ガス流量指示調節機構及び酸素・窒素熱交換器を有
    する酸素ガス液化部と、前記酸素ガス液化部で液化した
    酸素を貯留する液化酸素貯槽と、該液化酸素貯槽から前
    記空気分離部に液化酸素を導入する液化酸素導入路と、
    前記複精留塔から液化窒素を導出する液化窒素経路と、
    該液化窒素経路の途中に設けた液化窒素流量指示調節機
    構と、該液化窒素を貯留する液化窒素貯槽と、該液化窒
    素貯槽から液化窒素を導出して前記酸素ガス液化部に導
    入し、気化した窒素ガスを導出する窒素経路と、該窒素
    経路の途中に設けた窒素ガス流量指示調節機構とを有す
    ることを特徴とする空気液化分離装置。
  8. 【請求項８】前記窒素経路に、液体窒素を昇圧する液体
    窒素ポンプと、酸素・窒素熱交換器を経て酸素と熱交換
    した窒素を膨張させる膨脹タービンとを設けたことを特
    徴とする請求項７記載の空気液化分離装置。
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