JP3058649B2 - 空気分離方法及び装置 - Google Patents
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- F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
- F25J2250/42—One fluid being nitrogen
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は空気を分離する方法および装置ならびに化学
反応、たとえば酸化（燃焼を含む）に空気の分離によっ
て得た酸素生成物を使用する方法および電力を発生させ
る方法にも前記の方法および装置を利用することに関す
る。
反応、たとえば酸化（燃焼を含む）に空気の分離によっ
て得た酸素生成物を使用する方法および電力を発生させ
る方法にも前記の方法および装置を利用することに関す
る。
たとえば、直接還元製鋼法、石炭ガス化法、および天
然ガスを合成ガスに転化させる部分酸化法に用いるため
に大量の酸素を製造する極低温空気分離プラントに対す
る要望が高まっている。
然ガスを合成ガスに転化させる部分酸化法に用いるため
に大量の酸素を製造する極低温空気分離プラントに対す
る要望が高まっている。
最近の工業的空気分離プラントはほとんど、低圧精留
塔の下端面と熱交換関係にある上端面を有する高圧精留
塔を使用している。高圧塔内で冷たい圧縮空気を酸素富
有液体と窒素富有液体とに分離し、これらの液体を低圧
塔に移して窒素富有製品と酸素富有製品とに分ける。原
料空気を圧縮するには大量のエネルギ−を必要とする。
米国特許第3,731,495号は工程の外部電力消費量を低減
させる方法を開示している。該方法は窒素急冷動力タ−
ビンを使用する。圧縮原料空気の一部を燃料と混合して
燃焼させる。次に熱い燃焼混合物を低圧精留塔から出る
廃窒素富有ガスで急冷し、得られたガス混合物を動力タ
−ビン中で膨張させる。この膨張によって原料空気を圧
縮するエネルギ−が生じる。この方法の主な欠点は動力
タ−ビン中で膨張したガス混合物の圧力が燃焼ガスと混
合される廃窒素の圧力に達しないことがあるということ
である。米国特許第4,224,045号に指摘されているよう
に、市販の動力タ−ビンは低圧精留塔の最適作動圧力よ
りも高い最適吸込圧力を有している。従って、米国特許
第4,224,045号は、低圧精留塔から出る廃窒素を圧縮し
た後でそれを用いて燃焼混合物を急冷させることを提案
している。
塔の下端面と熱交換関係にある上端面を有する高圧精留
塔を使用している。高圧塔内で冷たい圧縮空気を酸素富
有液体と窒素富有液体とに分離し、これらの液体を低圧
塔に移して窒素富有製品と酸素富有製品とに分ける。原
料空気を圧縮するには大量のエネルギ−を必要とする。
米国特許第3,731,495号は工程の外部電力消費量を低減
させる方法を開示している。該方法は窒素急冷動力タ−
ビンを使用する。圧縮原料空気の一部を燃料と混合して
燃焼させる。次に熱い燃焼混合物を低圧精留塔から出る
廃窒素富有ガスで急冷し、得られたガス混合物を動力タ
−ビン中で膨張させる。この膨張によって原料空気を圧
縮するエネルギ−が生じる。この方法の主な欠点は動力
タ−ビン中で膨張したガス混合物の圧力が燃焼ガスと混
合される廃窒素の圧力に達しないことがあるということ
である。米国特許第4,224,045号に指摘されているよう
に、市販の動力タ−ビンは低圧精留塔の最適作動圧力よ
りも高い最適吸込圧力を有している。従って、米国特許
第4,224,045号は、低圧精留塔から出る廃窒素を圧縮し
た後でそれを用いて燃焼混合物を急冷させることを提案
している。
このように、窒素を、１気圧よりも僅か高い圧力から
10気圧よりも高い圧力に圧縮するという余分の仕事が必
要になる。
10気圧よりも高い圧力に圧縮するという余分の仕事が必
要になる。
本発明による装置および方法によって、窒素を圧縮す
る際に行う必要がある仕事を低減させることが可能とな
る。
る際に行う必要がある仕事を低減させることが可能とな
る。
本発明によれば、 （ａ） 圧縮空気原料ストリ−ムから二酸化炭素および
水蒸気を除去し、かつこのように精製した原料ストリ−
ムの少なくとも一部の温度を、極低温における精留によ
る空気の分離に適する水準まで低下させ、 （ｂ） このように冷却した空気ストリ−ムを高圧精留
塔に導入し、高圧精留塔に液体窒素の還流を行い、塔内
の空気を酸素富有留分と窒素富有留分とに分離し、 （ｃ） 高圧塔から酸素富有留分の液体ストリ−ムを取
り出して、低圧精留塔に移し、その中で酸素と窒素に分
離し、 （ｄ） 低圧精留塔から窒素ストリ−ムと製品酸素スト
リ−ムを取り出し、 （ｅ） 高圧塔から窒素富有留分の液体ストリ−ムを取
り出して、それを低圧塔内で還流として使用し、 （ｆ） 液体酸素を低圧塔内でまたは低圧塔から再沸さ
せ、 （ｇ） 前記窒素ストリ−ムの少なくとも一部を取り、
それを圧縮し、冷却して、少なくともその一部を凝縮さ
せ、得た液体窒素を低圧塔内で補足的な還流として使用
し、かつ （ｈ） 前記窒素富有留分のガス状製品ストリ−ムを高
圧塔から取り出す： ことよりなる空気の分離方法が提供される。
水蒸気を除去し、かつこのように精製した原料ストリ−
ムの少なくとも一部の温度を、極低温における精留によ
る空気の分離に適する水準まで低下させ、 （ｂ） このように冷却した空気ストリ−ムを高圧精留
塔に導入し、高圧精留塔に液体窒素の還流を行い、塔内
の空気を酸素富有留分と窒素富有留分とに分離し、 （ｃ） 高圧塔から酸素富有留分の液体ストリ−ムを取
り出して、低圧精留塔に移し、その中で酸素と窒素に分
離し、 （ｄ） 低圧精留塔から窒素ストリ−ムと製品酸素スト
リ−ムを取り出し、 （ｅ） 高圧塔から窒素富有留分の液体ストリ−ムを取
り出して、それを低圧塔内で還流として使用し、 （ｆ） 液体酸素を低圧塔内でまたは低圧塔から再沸さ
せ、 （ｇ） 前記窒素ストリ−ムの少なくとも一部を取り、
それを圧縮し、冷却して、少なくともその一部を凝縮さ
せ、得た液体窒素を低圧塔内で補足的な還流として使用
し、かつ （ｈ） 前記窒素富有留分のガス状製品ストリ−ムを高
圧塔から取り出す： ことよりなる空気の分離方法が提供される。
本発明は、また （ａ） 圧縮した原料空気ストリ−ムから二酸化炭素お
よび水蒸気を分離する手段と、 （ｂ） このように精製した空気ストリ−ムの少なくと
も一部の温度を極低温精留による分離に適する水準まで
低下させる熱交換手段と、 （ｃ） 空気ストリ−ム用熱交換手段中の流路の低温端
面と連通する高圧精留塔で、液体窒素還流の入口、窒素
富有留分ストリ−ムの出口、および酸素富有留分液体ス
トリ−ムの別の出口を有する高圧精留塔と、 （ｄ） 酸素富有留分液体ストリ−ムの前記出口と連通
する入口ならびに酸素ストリ−ムおよび窒素ストリ−ム
を分離する出口を有する低圧精留塔と、 （ｅ） 低圧塔内で、または低圧塔から液体酸素を再沸
させる手段と、 （ｆ） 暖めた窒素富有留分ストリ−ムを圧縮する圧縮
機と、かつ （ｇ） 前記圧縮窒素ストリ−ムを凝縮させる凝縮器な
らびに得た液体窒素および液体窒素還流を混合する手
段： よりなる空気分離装置をも提供する。
よび水蒸気を分離する手段と、 （ｂ） このように精製した空気ストリ−ムの少なくと
も一部の温度を極低温精留による分離に適する水準まで
低下させる熱交換手段と、 （ｃ） 空気ストリ−ム用熱交換手段中の流路の低温端
面と連通する高圧精留塔で、液体窒素還流の入口、窒素
富有留分ストリ−ムの出口、および酸素富有留分液体ス
トリ−ムの別の出口を有する高圧精留塔と、 （ｄ） 酸素富有留分液体ストリ−ムの前記出口と連通
する入口ならびに酸素ストリ−ムおよび窒素ストリ−ム
を分離する出口を有する低圧精留塔と、 （ｅ） 低圧塔内で、または低圧塔から液体酸素を再沸
させる手段と、 （ｆ） 暖めた窒素富有留分ストリ−ムを圧縮する圧縮
機と、かつ （ｇ） 前記圧縮窒素ストリ−ムを凝縮させる凝縮器な
らびに得た液体窒素および液体窒素還流を混合する手
段： よりなる空気分離装置をも提供する。
低圧塔から窒素を再循環させ、れれを使用して該塔に
還流を形成させることによって、対比公知の方法と比較
して、高圧塔からより高い圧力の窒素を取り出すことが
可能となる。この窒素、および低圧窒素から、たとえ
ば、それを圧縮し、さらにそれを用いて電力を発生させ
るのに使用されるガスタ−ビン中またはその下流の温度
を抑制させることによって仕事を取り戻すことができ
る。
還流を形成させることによって、対比公知の方法と比較
して、高圧塔からより高い圧力の窒素を取り出すことが
可能となる。この窒素、および低圧窒素から、たとえ
ば、それを圧縮し、さらにそれを用いて電力を発生させ
るのに使用されるガスタ−ビン中またはその下流の温度
を抑制させることによって仕事を取り戻すことができ
る。
本発明による方法および装置は、原料空気ストリ−ム
の入口圧力が８ないし15気圧（絶対）の範囲内にあると
き、特にこの圧力が８ないし13気圧（絶対）の範囲内に
あるときに、とりわけ使用するのに適している。仕事を
回収するためにガス状製品ストリームとして窒素富有留
分の幾分かの取り出しは、窒素富有留分を凝縮して低圧
塔に還流を形成させることができる速度を減少させるけ
れども、本発明によって、行わねばならぬ窒素の圧縮量
に真の埋め合わせがあるように低圧塔から取出した窒素
を再循環させることによって、この減少をまたは少なく
とも一部を埋め合わせることができる。
の入口圧力が８ないし15気圧（絶対）の範囲内にあると
き、特にこの圧力が８ないし13気圧（絶対）の範囲内に
あるときに、とりわけ使用するのに適している。仕事を
回収するためにガス状製品ストリームとして窒素富有留
分の幾分かの取り出しは、窒素富有留分を凝縮して低圧
塔に還流を形成させることができる速度を減少させるけ
れども、本発明によって、行わねばならぬ窒素の圧縮量
に真の埋め合わせがあるように低圧塔から取出した窒素
を再循環させることによって、この減少をまたは少なく
とも一部を埋め合わせることができる。
凝縮窒素ストリ−ムの凝縮は低圧塔からの液体酸素富
有留分との熱交換によって行うのが好ましい。酸素はそ
れ自体蒸発し、生成蒸気は好ましくは低圧塔に導入され
る。
有留分との熱交換によって行うのが好ましい。酸素はそ
れ自体蒸発し、生成蒸気は好ましくは低圧塔に導入され
る。
本発明による方法および装置を添付図面を参照しつつ
実施例によって説明する。
実施例によって説明する。
図面の第１図について説明すると、ガスタ−ビン（第
１図に図示せず）の一部を構成する空気圧縮機（これも
第１図に図示せず）の出口から10.9バ−ルの圧力で空気
を提供する。該空気を水蒸気および二酸化炭素を圧縮空
気から除くのに効果的な精製装置４に通す。該装置４は
受入れ空気から水蒸気および二酸化炭素を吸着する吸着
剤層を用いるような装置である。該層は、１つの層が空
気を精製するのに用いられている間に他の層が、典型的
には窒素ストリ−ムによって再生されているように相互
に不連続に作動させることができる。次いで精製空気ス
トリ−ムを主要ストリ−ムと少量のストリ−ムに分け
る。
１図に図示せず）の一部を構成する空気圧縮機（これも
第１図に図示せず）の出口から10.9バ−ルの圧力で空気
を提供する。該空気を水蒸気および二酸化炭素を圧縮空
気から除くのに効果的な精製装置４に通す。該装置４は
受入れ空気から水蒸気および二酸化炭素を吸着する吸着
剤層を用いるような装置である。該層は、１つの層が空
気を精製するのに用いられている間に他の層が、典型的
には窒素ストリ−ムによって再生されているように相互
に不連続に作動させることができる。次いで精製空気ス
トリ−ムを主要ストリ−ムと少量のストリ−ムに分け
る。
主要ストリ−ムは熱交換器６に通して、極低温精留に
よる空気の分離に適する水準まで温度を低下させる。典
型的には、従って主要空気ストリ−ムは通常の圧力にお
ける飽和温度まで冷却される。主要空気ストリ−ムはさ
らに、入口８から高圧精留塔10に入り、そこで酸素富有
留分と窒素留分に分けられる。
よる空気の分離に適する水準まで温度を低下させる。典
型的には、従って主要空気ストリ−ムは通常の圧力にお
ける飽和温度まで冷却される。主要空気ストリ−ムはさ
らに、入口８から高圧精留塔10に入り、そこで酸素富有
留分と窒素留分に分けられる。
高圧精留塔は二重塔構造の一部を構成する。二重構造
の他の塔は低圧精留塔12である。精留塔10および12はい
ずれも液−気接触棚および付属溢流管（または他の装
置）を含み、それによって、二相間に物質移動が起るよ
うに下降液相を上昇気相と十分に接触させる。下降液相
は次第に酸素に富むようになり、上昇気相は次第に窒素
に富むようになる。典型的には、高圧精留塔10は受入れ
空気を圧縮する圧力と実質的に同じ圧力で作動する。塔
10は頂部に実質的に純粋な窒素留分およびまだ可成りの
割合の窒素を含んでいる酸素留分を底部に生成させるよ
うに操作するのが好ましい。
の他の塔は低圧精留塔12である。精留塔10および12はい
ずれも液−気接触棚および付属溢流管（または他の装
置）を含み、それによって、二相間に物質移動が起るよ
うに下降液相を上昇気相と十分に接触させる。下降液相
は次第に酸素に富むようになり、上昇気相は次第に窒素
に富むようになる。典型的には、高圧精留塔10は受入れ
空気を圧縮する圧力と実質的に同じ圧力で作動する。塔
10は頂部に実質的に純粋な窒素留分およびまだ可成りの
割合の窒素を含んでいる酸素留分を底部に生成させるよ
うに操作するのが好ましい。
塔10および12は凝縮・再沸器14によって相互に連結さ
れている。凝縮・再沸器14は高圧塔10の頂部から窒素蒸
気を受け入れ、塔12内の沸騰している液体酸素との熱交
換によって凝縮させる。生成した凝縮液を高圧塔10に戻
す。凝縮液の一部を塔10で還流させる一方、残部を集め
て、熱交換器16で過冷却させ、膨張弁18を経て低圧塔12
の頂部に移行させて塔12に還流させる。
れている。凝縮・再沸器14は高圧塔10の頂部から窒素蒸
気を受け入れ、塔12内の沸騰している液体酸素との熱交
換によって凝縮させる。生成した凝縮液を高圧塔10に戻
す。凝縮液の一部を塔10で還流させる一方、残部を集め
て、熱交換器16で過冷却させ、膨張弁18を経て低圧塔12
の頂部に移行させて塔12に還流させる。
低圧精留塔は典型的には3.3バール程度の圧力で作動
し、酸素−窒素混合物を受け入れて２つの源に分ける。
第１の源は、精製装置４を出る空気ストリームを分割し
て形成される少量の空気ストリームである。塔12への一
部の空気ストリームの導入部よりも上流でその一部の空
気ストリームは圧縮機20で典型的には約20バールの圧力
でまず圧縮し、ついで熱交換器の中で約200Kの温度に冷
却し、熱交換器６から取り出して、膨張タービン22で塔
12の作動圧力まで膨張させ、それによって工程を冷却さ
せる。次にこの空気ストリームを入口24を経て塔12に導
入する。所望の場合には、膨張タービン22を圧縮機20を
駆動させるために用いることができるか、もしくは２つ
の機械、すなわち圧縮機20およびタービン22が相互に独
立に運転される。両機の出口圧力を互いに無関係に設定
することができるので、別個の構造が好まれることが多
い。
し、酸素−窒素混合物を受け入れて２つの源に分ける。
第１の源は、精製装置４を出る空気ストリームを分割し
て形成される少量の空気ストリームである。塔12への一
部の空気ストリームの導入部よりも上流でその一部の空
気ストリームは圧縮機20で典型的には約20バールの圧力
でまず圧縮し、ついで熱交換器の中で約200Kの温度に冷
却し、熱交換器６から取り出して、膨張タービン22で塔
12の作動圧力まで膨張させ、それによって工程を冷却さ
せる。次にこの空気ストリームを入口24を経て塔12に導
入する。所望の場合には、膨張タービン22を圧縮機20を
駆動させるために用いることができるか、もしくは２つ
の機械、すなわち圧縮機20およびタービン22が相互に独
立に運転される。両機の出口圧力を互いに無関係に設定
することができるので、別個の構造が好まれることが多
い。
塔12内で分離のための第２の酸素−窒素混合物源は高
圧塔10の底部から取り出される酸素富有留分の液体スト
リームである。このストリームは出口26から取り出し、
熱交換器28で過冷却させ、さらにその一部をジュール・
トムソン弁30を通して塔12に流入させる。
圧塔10の底部から取り出される酸素富有留分の液体スト
リームである。このストリームは出口26から取り出し、
熱交換器28で過冷却させ、さらにその一部をジュール・
トムソン弁30を通して塔12に流入させる。
付図に示す装置は３つの製品ストリ−ムを生じる。第
１は出口32を経て低圧塔12の底部から取り出されるガス
状酸素製品ストリ−ムである。このストリ−ムは、次に
熱交換器６で受入れ空気との向流熱交換によって外界温
度またはその近傍まで暖められる。この酸素は、たとえ
ば、ガス化、製鋼または部分酸化のプラントで使用する
ことができる。２つの窒素製品ストリ−ムがさらに取り
出される。第１の窒素製品ストリ−ムは塔10の頂部に集
まる窒素富有留分（典型的には実質的に純粋な窒素）か
らの蒸気と考えられる。この窒素ストリ−ムは出口34か
ら取り出され熱交換器６で空気ストリ−ムとの向流熱交
換によって略外界温度に暖められる。この窒素ストリ−
ムは典型的には10.5バ−ルの圧力で熱交換器６を出る。
窒素ストリ−ムは、さらに圧縮器（第１図に図示せず）
で圧縮し、ついでガスタ−ビン（第１図に図示せず）内
の温度を制御させるようにガスタ−ビンに送る。もしく
は、この窒素ストリ−ムから仕事を取り戻すために他の
手段を用いることができる。所望の場合には、10.5バ−
ルの窒素ストリ−ムの一部を別の製品と考えてガスタ−
ビンには送らないことができる。出口34を経て高圧塔10
から窒素ストリ−ムを取り出すことによって、低圧塔12
に役立つ高圧塔10からの還流量が減少する。この還流の
減少は一部を下記のように本発明によって埋め合わせる
ことができる。
１は出口32を経て低圧塔12の底部から取り出されるガス
状酸素製品ストリ−ムである。このストリ−ムは、次に
熱交換器６で受入れ空気との向流熱交換によって外界温
度またはその近傍まで暖められる。この酸素は、たとえ
ば、ガス化、製鋼または部分酸化のプラントで使用する
ことができる。２つの窒素製品ストリ−ムがさらに取り
出される。第１の窒素製品ストリ−ムは塔10の頂部に集
まる窒素富有留分（典型的には実質的に純粋な窒素）か
らの蒸気と考えられる。この窒素ストリ−ムは出口34か
ら取り出され熱交換器６で空気ストリ−ムとの向流熱交
換によって略外界温度に暖められる。この窒素ストリ−
ムは典型的には10.5バ−ルの圧力で熱交換器６を出る。
窒素ストリ−ムは、さらに圧縮器（第１図に図示せず）
で圧縮し、ついでガスタ−ビン（第１図に図示せず）内
の温度を制御させるようにガスタ−ビンに送る。もしく
は、この窒素ストリ−ムから仕事を取り戻すために他の
手段を用いることができる。所望の場合には、10.5バ−
ルの窒素ストリ−ムの一部を別の製品と考えてガスタ−
ビンには送らないことができる。出口34を経て高圧塔10
から窒素ストリ−ムを取り出すことによって、低圧塔12
に役立つ高圧塔10からの還流量が減少する。この還流の
減少は一部を下記のように本発明によって埋め合わせる
ことができる。
もう一方の窒素製品ストリ−ムは低圧塔12の頂部から
出口36を経て直接取り出される。この窒素ストリ−ムは
高圧塔から取り出される液体窒素ストリ−ムと向流的に
熱交換器16を流れて、このストリ−ムの過冷却を引き起
す。さらに窒素製品ストリ−ムは酸素富有留分の液体ス
トリ−ムと向流的に熱交換器28を流れてこの液体ストリ
−ムの過冷却をもたらす。塔12の頂部から取り出した窒
素ストリ−ムは、さらに主要空気ストリ−ムと向流的に
熱交換器６を流れ、ほぼ外界温度に暖められる。この窒
素ストリ−ムは3.1バ−ルの圧力で熱交換器６を出る。
これは、さらに２つの部分に分離される。一つの部分は
3.1バールの製品と考えられる。製品ストリーム中のこ
の部分の若干またはすべては、典型的に精製装置４内で
水蒸気および二酸化炭素の吸着層をパージするのに用い
られる。典型的には予熱される（図示せず）このような
窒素の用途は従来知られている。この窒素ストリームは
精製装置の下流でさらに圧縮させる。すなわち精製装置
４から水分および二酸化炭素をパージした後に、3.1バ
ールの製品窒素ストリームはそれ自体をガスタービン
（第１図に図示せず）に供給して、その中の温度を調節
して圧縮される。窒素ストリームの残部は低圧（塔）12
に補足的な還流を形成させることである。これは、圧力
を塔10および12の作動圧力の中間水準、たとえば6.7バ
ールまで高める圧力機38を経て熱交換器６の加温端部を
出る3.1バールの窒素ストリームの一部を取り出し、そ
してそれを通過させることによって行われる。窒素スト
リームは次に、主要空気ストリ−ムと向流的に熱交換器
６をずっと通過する。この圧縮窒素ストリ−ムは、さら
に、凝縮・再沸器40を流れて、そこで凝縮する。生成し
た液体を高圧（塔）10から取り出した液体窒素ストリ−
ムと混合させるが、この混合は熱交換器16の上流で行わ
れる。凝縮・再沸器中での窒素ストリ−ムの凝縮は塔10
から取り出される酸素富有留分の過冷却液体ストリ−ム
の一部によって引き起される。この液体はそれ自身凝縮
・再沸器40中で蒸発し、生成した蒸気は入口42を経て塔
12に入る。
出口36を経て直接取り出される。この窒素ストリ−ムは
高圧塔から取り出される液体窒素ストリ−ムと向流的に
熱交換器16を流れて、このストリ−ムの過冷却を引き起
す。さらに窒素製品ストリ−ムは酸素富有留分の液体ス
トリ−ムと向流的に熱交換器28を流れてこの液体ストリ
−ムの過冷却をもたらす。塔12の頂部から取り出した窒
素ストリ−ムは、さらに主要空気ストリ−ムと向流的に
熱交換器６を流れ、ほぼ外界温度に暖められる。この窒
素ストリ−ムは3.1バ−ルの圧力で熱交換器６を出る。
これは、さらに２つの部分に分離される。一つの部分は
3.1バールの製品と考えられる。製品ストリーム中のこ
の部分の若干またはすべては、典型的に精製装置４内で
水蒸気および二酸化炭素の吸着層をパージするのに用い
られる。典型的には予熱される（図示せず）このような
窒素の用途は従来知られている。この窒素ストリームは
精製装置の下流でさらに圧縮させる。すなわち精製装置
４から水分および二酸化炭素をパージした後に、3.1バ
ールの製品窒素ストリームはそれ自体をガスタービン
（第１図に図示せず）に供給して、その中の温度を調節
して圧縮される。窒素ストリームの残部は低圧（塔）12
に補足的な還流を形成させることである。これは、圧力
を塔10および12の作動圧力の中間水準、たとえば6.7バ
ールまで高める圧力機38を経て熱交換器６の加温端部を
出る3.1バールの窒素ストリームの一部を取り出し、そ
してそれを通過させることによって行われる。窒素スト
リームは次に、主要空気ストリ−ムと向流的に熱交換器
６をずっと通過する。この圧縮窒素ストリ−ムは、さら
に、凝縮・再沸器40を流れて、そこで凝縮する。生成し
た液体を高圧（塔）10から取り出した液体窒素ストリ−
ムと混合させるが、この混合は熱交換器16の上流で行わ
れる。凝縮・再沸器中での窒素ストリ−ムの凝縮は塔10
から取り出される酸素富有留分の過冷却液体ストリ−ム
の一部によって引き起される。この液体はそれ自身凝縮
・再沸器40中で蒸発し、生成した蒸気は入口42を経て塔
12に入る。
第１図に示す空気分離プラントとガスタ−ビンとの関
係を第２図に示す。空気分離プラントは極く概略的に表
わし、参照数字50で示す。空気分離プラントは10.9バ−
ルの空気ストリ−ムの入口52、酸素製品ストリ−ムの出
口54、低圧（3.1バ−ル）窒素ストリ−ムの出口56、お
よび高圧（10.5バ−ル）窒素ストリ−ムの出口58を有し
ている。典型的には、水蒸気および二酸化炭素を含み、
プラント50の空気精製装置構成部分をパ−ジするのに用
いられている低圧窒素ストリ−ムは圧縮機60で高圧窒素
ストリ−ムの圧力まで圧縮される。該ストリ−ムは次い
で高圧窒素ストリ−ムの大部分と混合される。（高圧ス
トリ−ムの残部は典型的には混合が行われる部位の上流
からの別の製品と考えられる。）次に混合されたストリ
ームは、さらに圧縮機62で典型的には電力を発生するの
に用いられるガスタービン64の燃焼室66の作動圧力まで
圧縮される。ガスタービン64と空気圧縮機68は一つの共
通シャフトを共有する。従って空気が膨張するにつれ
て、空気はそのシャフトを回転させ、順にそのシャフト
は空気圧縮機を作動させる。生成した圧縮空気の過半量
は燃焼室66に供給され、一方残部は空気分離プラント50
への空気供給を行う。燃焼ガスは入口を経て燃焼室66に
供給される。燃焼ガスは室70内で燃焼し、燃焼は圧縮機
68から供給される空気によって維持される。圧縮機62を
出る窒素も内部温度を抑制するように燃焼室66に供給さ
れる。
係を第２図に示す。空気分離プラントは極く概略的に表
わし、参照数字50で示す。空気分離プラントは10.9バ−
ルの空気ストリ−ムの入口52、酸素製品ストリ−ムの出
口54、低圧（3.1バ−ル）窒素ストリ−ムの出口56、お
よび高圧（10.5バ−ル）窒素ストリ−ムの出口58を有し
ている。典型的には、水蒸気および二酸化炭素を含み、
プラント50の空気精製装置構成部分をパ−ジするのに用
いられている低圧窒素ストリ−ムは圧縮機60で高圧窒素
ストリ−ムの圧力まで圧縮される。該ストリ−ムは次い
で高圧窒素ストリ−ムの大部分と混合される。（高圧ス
トリ−ムの残部は典型的には混合が行われる部位の上流
からの別の製品と考えられる。）次に混合されたストリ
ームは、さらに圧縮機62で典型的には電力を発生するの
に用いられるガスタービン64の燃焼室66の作動圧力まで
圧縮される。ガスタービン64と空気圧縮機68は一つの共
通シャフトを共有する。従って空気が膨張するにつれ
て、空気はそのシャフトを回転させ、順にそのシャフト
は空気圧縮機を作動させる。生成した圧縮空気の過半量
は燃焼室66に供給され、一方残部は空気分離プラント50
への空気供給を行う。燃焼ガスは入口を経て燃焼室66に
供給される。燃焼ガスは室70内で燃焼し、燃焼は圧縮機
68から供給される空気によって維持される。圧縮機62を
出る窒素も内部温度を抑制するように燃焼室66に供給さ
れる。
【図面の簡単な説明】 第１図は空気を分離する装置の略工程系統図である。 第２図は第１図に示す装置とガスタ−ビンとの一体化を
示す略回路図である。
示す略回路図である。
Claims (7)
- 【請求項１】（ａ） 圧縮空気原料ストリームから二酸
化炭素および水蒸気を除去し、かつこのように精製した
原料ストリームの少なくとも一部の温度を、極低温にお
ける精留による空気の分離に適する水準まで低下させ、 （ｂ） このように冷却した空気ストリームを高圧精留
塔に導入して、高圧精留塔に液体窒素の還流を行い、塔
内の空気を酸素富有留分と窒素富有留分とに分離し、 （ｃ） 高圧塔から酸素富有留分の液体ストリームを取
り出して、それを低圧精留塔に移し、その中で酸素と窒
素に分離し、 （ｄ） 低圧精留塔から窒素ストリームおよび製品酸素
ストリームを取り出し、 （ｅ） 高圧塔から窒素富有留分の液体ストリームを取
り出し、それを低圧塔内で還流として使用し、 （ｆ） 低圧塔内において分離された液体酸素を再沸さ
せ、 （ｇ） 前記窒素ストリームの少なくとも一部をとり、
それを圧縮し、冷却して、少なくともその一部を凝縮さ
せて、得られた液体窒素を低圧塔内で追加の還流として
使用し、 （ｈ） 前記窒素富有留分のガス状製品ストリームを高
圧塔から取り出し、前記窒素富有留分の前記ガス状製品
ストリームの少なくとも１部を圧縮し、そしてその圧縮
ストリームから動力を取り出す、そして （ｉ） 前記窒素ストリームの残りを取り出し、前記窒
素ストリームの残りを圧縮し、そしてその圧縮ストリー
ムから動力を回収する ことを含む空気を分離する方法。 - 【請求項２】圧縮空気原料ストリームが８ないし13気圧
（絶対）の範囲内の圧力にある請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記圧縮空気原料ストリームは、ガスター
ビンから導かれる請求項１または請求項２記載の方法。 - 【請求項４】低圧塔から取り出した窒素ストリームの残
部を、圧縮空気原料ストリームから水分および二酸化炭
素を除くのに用いられる装置から該水分および二酸化炭
素をパージするのに使用する前記請求項のいずれか１つ
の項に記載の方法。 - 【請求項５】窒素ストリームの前記一部の少なくとも部
分的な凝縮を前記酸素富有液体ストリームの一部との熱
交換によって行い、酸素富有液体ストリームをそれ自体
再沸させて、低圧塔に導入する前記請求項のいずれかに
１つの項に記載の方法。 - 【請求項６】タービン中の精製圧縮空気ストリームの一
部を膨張させることによって冷却を生成させ、生成した
膨張空気の少なくとも一部を低圧塔内に導入する前記請
求項のいずれか１つの項に記載の方法。 - 【請求項７】（ａ） 圧縮空気原料ストリームから二酸
化炭素および水蒸気を分離する手段と、 （ｂ） このように精製した空気ストリームの少なくと
も一部の温度を、極低温精留による分離に適する水準ま
で低下させる熱交換手段と、 （ｃ） 空気ストリーム用熱交換手段中の流路の低温端
面と連通する高圧精留塔、その高圧精留塔は液体窒素還
流の入口、窒素富有留分のガス状製品ストリームの出口
および酸素富有留分液体ストリームの別の出口を有し、 （ｄ） 酸素富有留分の液体ストリームの前記出口と連
通する入口ならびに酸素ストリーム及び窒素ストリーム
を分離するための出口を有する低圧精留塔と、 （ｅ） 低圧塔内で分離された液体酸素を再沸させる手
段、その再沸は、前記窒素富化留分の別の流れとの熱交
換によって行われ、 （ｆ） 得られる凝縮窒素富化流れの一部分を高圧塔へ
の液体窒素還流用の前記入口に送り、それでその流れの
他の部分を低圧精留塔への液体窒素還流の入口に送るた
めの手段、 （ｇ） 前記窒素ストリームの一部を圧縮する圧縮機、 （ｈ） 冷却のための熱交換器及び前記圧縮窒素ストリ
ームの一部を凝縮し液体窒素凝縮物を形成するための凝
縮器、 （ｉ） 前記窒素ストリームの残りを圧縮するための別
の圧縮機、 （ｊ） その窒素富有留分のそのガス状製品ストリーム
の少なくとも１部を圧縮するためのさらに別の圧縮機、
及び （ｋ） 空気圧縮機及び燃焼室を含むガスタービン、 を含む空気を分離する装置において、その装置は、その
空気圧縮機が前記圧縮空気原料ストリームの源であり、
そしてその燃焼室が追加の両圧縮機と連通する入口を有
するように配置されている装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB898904275A GB8904275D0 (en) | 1989-02-24 | 1989-02-24 | Air separation |
| GB8904275.8 | 1989-02-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02272289A JPH02272289A (ja) | 1990-11-07 |
| JP3058649B2 true JP3058649B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=10652273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2044312A Expired - Lifetime JP3058649B2 (ja) | 1989-02-24 | 1990-02-23 | 空気分離方法及び装置 |
Country Status (6)
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| EP (1) | EP0384688B2 (ja) |
| JP (1) | JP3058649B2 (ja) |
| DE (1) | DE69004994T3 (ja) |
| GB (1) | GB8904275D0 (ja) |
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| DE4109945A1 (de) * | 1991-03-26 | 1992-10-01 | Linde Ag | Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft |
| GB9111157D0 (en) * | 1991-05-23 | 1991-07-17 | Boc Group Plc | Fluid production method and apparatus |
| US5263327A (en) * | 1992-03-26 | 1993-11-23 | Praxair Technology, Inc. | High recovery cryogenic rectification system |
| GB9208647D0 (en) * | 1992-04-22 | 1992-06-10 | Boc Group Plc | Air separation |
| GB2266343B (en) * | 1992-04-22 | 1996-04-24 | Boc Group Plc | Air separation and power generation |
| GB2266344B (en) * | 1992-04-22 | 1995-11-22 | Boc Group Plc | Air separation and power generation |
| GB9208646D0 (en) * | 1992-04-22 | 1992-06-10 | Boc Group Plc | Air separation |
| US5233838A (en) * | 1992-06-01 | 1993-08-10 | Praxair Technology, Inc. | Auxiliary column cryogenic rectification system |
| GB9212224D0 (en) * | 1992-06-09 | 1992-07-22 | Boc Group Plc | Air separation |
| GB9213776D0 (en) * | 1992-06-29 | 1992-08-12 | Boc Group Plc | Air separation |
| DE69301555T2 (de) * | 1992-07-20 | 1996-08-01 | Air Prod & Chem | Hochdruckverflüssiger |
| US5275003A (en) * | 1992-07-20 | 1994-01-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hybrid air and nitrogen recycle liquefier |
| US5251451A (en) * | 1992-08-28 | 1993-10-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Multiple reboiler, double column, air boosted, elevated pressure air separation cycle and its integration with gas turbines |
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| US5582029A (en) * | 1995-10-04 | 1996-12-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Use of nitrogen from an air separation plant in carbon dioxide removal from a feed gas to a further process |
| GB9903908D0 (en) * | 1999-02-19 | 1999-04-14 | Boc Group Plc | Air separation |
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| CN111071465A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-04-28 | 南京航空航天大学 | 一种低温冷冻制氮油箱惰化系统及其工作方法 |
Family Cites Families (9)
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|---|---|---|---|---|
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| US4557735A (en) * | 1984-02-21 | 1985-12-10 | Union Carbide Corporation | Method for preparing air for separation by rectification |
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1989
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1990
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