JP3304810B2 - 原料空気多段圧縮機における原料空気の除湿・冷却システム - Google Patents
原料空気多段圧縮機における原料空気の除湿・冷却システムInfo
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- F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
- F25J3/04157—Afterstage cooling and so-called "pre-cooling" of the feed air upstream the air purification unit and main heat exchange line
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気を圧縮、精製、
冷却して精留塔に導入し、液化精留分離を行って酸素や
窒素等の空気成分を分離する空気液化分離装置における
原料空気多段圧縮機の動力を低減するための、吸気除湿
冷却システムに関するものである。
冷却して精留塔に導入し、液化精留分離を行って酸素や
窒素等の空気成分を分離する空気液化分離装置における
原料空気多段圧縮機の動力を低減するための、吸気除湿
冷却システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来次のような技術がある。 1)特開平6−241648「空気液化分離方法及び装
置」、これはLNGの寒冷を利用して、原料空気を冷却
して動力費の低減を図るものである。
置」、これはLNGの寒冷を利用して、原料空気を冷却
して動力費の低減を図るものである。
【0003】2)特開平8−61090「燃焼タービン
の吸気冷却方法及び装置」、これは吸気冷却により燃焼
タービンの出力を増強するため、吸気である燃焼用空気
を除湿すると共に、河川水など未利用エネルギー又はク
ーリングタワー冷却水を用いて冷却した後、潜熱蓄熱装
置の冷熱を用いて更に冷却することで省エネルギー及び
効率向上を図り、また再生熱に燃焼タービンの排ガスを
使用するものである。
の吸気冷却方法及び装置」、これは吸気冷却により燃焼
タービンの出力を増強するため、吸気である燃焼用空気
を除湿すると共に、河川水など未利用エネルギー又はク
ーリングタワー冷却水を用いて冷却した後、潜熱蓄熱装
置の冷熱を用いて更に冷却することで省エネルギー及び
効率向上を図り、また再生熱に燃焼タービンの排ガスを
使用するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記、特開平6−24
1648では、LNGの寒冷を利用するため、近くにL
NGがないところでは使用できないという不都合があ
り、また、特開平8−61090では、再生用熱源とし
てタービン排ガスを用いているが、空気液化分離装置で
は、タービン排ガスのような再生用熱源が必ずしもない
ので適用範囲が限定される。そこで、これらの熱源を必
要としない吸気の除湿・冷却システムを提供することを
課題とするものである。
1648では、LNGの寒冷を利用するため、近くにL
NGがないところでは使用できないという不都合があ
り、また、特開平8−61090では、再生用熱源とし
てタービン排ガスを用いているが、空気液化分離装置で
は、タービン排ガスのような再生用熱源が必ずしもない
ので適用範囲が限定される。そこで、これらの熱源を必
要としない吸気の除湿・冷却システムを提供することを
課題とするものである。
【0005】一方、空気液化分離装置にて、酸素、窒素
を製造するための動力のうち、原料空気多段圧縮機の動
力が大部分を占めており、特に夏期の高温多湿時におい
ては、温度上昇分、空気の体積が増加するので、圧縮機
処理の見掛け風量が増大し、単位流量当たりの動力が大
きくなる。一方、温度が上昇すると、空気の密度が小さ
くなり、実質的な処理空気量(質量流量)が減少するた
め、夏期は酸素、窒素の生産能力が低下する。
を製造するための動力のうち、原料空気多段圧縮機の動
力が大部分を占めており、特に夏期の高温多湿時におい
ては、温度上昇分、空気の体積が増加するので、圧縮機
処理の見掛け風量が増大し、単位流量当たりの動力が大
きくなる。一方、温度が上昇すると、空気の密度が小さ
くなり、実質的な処理空気量(質量流量)が減少するた
め、夏期は酸素、窒素の生産能力が低下する。
【0006】最近、特に昼夜間の消費電力量の平準化
と、安価な酸素、窒素を提供するためその省エネルギー
が強く要請されている。本発明は、以上のような課題を
解決するためになされたもので、原料空気多段圧縮機の
吸気を除湿、冷却することにより、圧縮機動力を削減す
るシステムを提供することにある。
と、安価な酸素、窒素を提供するためその省エネルギー
が強く要請されている。本発明は、以上のような課題を
解決するためになされたもので、原料空気多段圧縮機の
吸気を除湿、冷却することにより、圧縮機動力を削減す
るシステムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の原料空気多段
圧縮機における原料空気の除湿・冷却システムは、空気
を圧縮、精製、冷却して精留塔に導入し、液化精留分離
を行って酸素や窒素等の空気成分を分離する空気液化分
離装置用原料空気多段圧縮機において、圧縮機入口に原
料空気と空気液化分離装置から発生する低温乾燥窒素ガ
スとを透湿式仕切板を介して熱交換させる全熱交換器を
設けると共に、その後方に更に空気冷却器を設けたこと
を特徴とするものである。
圧縮機における原料空気の除湿・冷却システムは、空気
を圧縮、精製、冷却して精留塔に導入し、液化精留分離
を行って酸素や窒素等の空気成分を分離する空気液化分
離装置用原料空気多段圧縮機において、圧縮機入口に原
料空気と空気液化分離装置から発生する低温乾燥窒素ガ
スとを透湿式仕切板を介して熱交換させる全熱交換器を
設けると共に、その後方に更に空気冷却器を設けたこと
を特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の除湿・冷却システムの一
例を図1に示す。この例では,圧縮機は2段の軸流圧縮
機1,2であり,吸気温度を10℃まで冷却する場合で
ある。
例を図1に示す。この例では,圧縮機は2段の軸流圧縮
機1,2であり,吸気温度を10℃まで冷却する場合で
ある。
【0009】原料空気の低温化と空気中の湿分を除去す
るため透湿式仕切板を介して熱交換させる全熱交換器4
と,除湿、低温化された空気を更に冷却するために、冷
却塔16からの冷却水を利用する吸気冷却器9と,冷凍
機17で製造された冷熱を用いた吸気冷却器8と,1段
目圧縮機出口に冷却塔16の冷却水で1段目圧縮後の高
温空気を冷却する前段中間冷却器5と,更にその後に冷
凍機17で製造された冷熱を用いて冷却する後段中間冷
却器6とで構成されている。
るため透湿式仕切板を介して熱交換させる全熱交換器4
と,除湿、低温化された空気を更に冷却するために、冷
却塔16からの冷却水を利用する吸気冷却器9と,冷凍
機17で製造された冷熱を用いた吸気冷却器8と,1段
目圧縮機出口に冷却塔16の冷却水で1段目圧縮後の高
温空気を冷却する前段中間冷却器5と,更にその後に冷
凍機17で製造された冷熱を用いて冷却する後段中間冷
却器6とで構成されている。
【0010】空気分離装置では、例えば深冷液化分離方
式の場合、高純度酸素、窒素等の他に、精留塔上部から
低純度の排窒素ガス(大気温−5℃、絶対湿度0.00
9g/kg′)が取出される。
式の場合、高純度酸素、窒素等の他に、精留塔上部から
低純度の排窒素ガス(大気温−5℃、絶対湿度0.00
9g/kg′)が取出される。
【0011】そこで、全熱交換器4において、この低温
排窒素ガスを用いて、原料空気の低温化と空気中の湿分
の除去とを同時に行う。これにより、除湿・冷却に必要
とする動力が不要となる。
排窒素ガスを用いて、原料空気の低温化と空気中の湿分
の除去とを同時に行う。これにより、除湿・冷却に必要
とする動力が不要となる。
【0012】全熱交換器の構造には、回転式と固定式が
あり、潜熱と顕熱分を交換するものがある。回転式は、
除湿と再生を同一の装置で行わせるもので、回転式熱交
換器と同一構造であるが、回転体内に金属線を編むか、
成型したものに吸湿性物質を被覆したもの、またはアス
ベスト紙などに吸湿剤をしみ込ませて硬化処理したもの
を回転方向にハニカムを形成するようにしたものがあ
る。
あり、潜熱と顕熱分を交換するものがある。回転式は、
除湿と再生を同一の装置で行わせるもので、回転式熱交
換器と同一構造であるが、回転体内に金属線を編むか、
成型したものに吸湿性物質を被覆したもの、またはアス
ベスト紙などに吸湿剤をしみ込ませて硬化処理したもの
を回転方向にハニカムを形成するようにしたものがあ
る。
【0013】固定式は、隔壁をアスベスト紙などの透湿
性のもので、間隔板をクラフト紙などで、直交または、
対向配置したものがある。図2は、固定式全熱交換器の
一例を示す。
性のもので、間隔板をクラフト紙などで、直交または、
対向配置したものがある。図2は、固定式全熱交換器の
一例を示す。
【0014】本例では、隔壁4aは透湿性の材料からな
り、間隔板4bが交互に直交して配置されている。高温
高湿の原料空気と低温低湿の排窒素ガスが透湿性の隔壁
を隔てて,熱交換及び湿分移動が行われるため,原料空
気は低温低湿となる。
り、間隔板4bが交互に直交して配置されている。高温
高湿の原料空気と低温低湿の排窒素ガスが透湿性の隔壁
を隔てて,熱交換及び湿分移動が行われるため,原料空
気は低温低湿となる。
【0015】多段圧縮機の1段目圧縮機の入口の除湿・
冷却システムを設置するだけでなく,中間段においても
必要に応じて,除湿器と冷却器を設置してもよい。各段
圧縮機の入口では,空気温度を露点温度以上として,凝
縮水(ドレン)の圧縮機内キャリーオーバーによるトラ
ブルを防止しなくてはならない。
冷却システムを設置するだけでなく,中間段においても
必要に応じて,除湿器と冷却器を設置してもよい。各段
圧縮機の入口では,空気温度を露点温度以上として,凝
縮水(ドレン)の圧縮機内キャリーオーバーによるトラ
ブルを防止しなくてはならない。
【0016】空気の露点温度は,絶対湿度が同じ場合,
圧力が高くなるに連れて,上昇する。そのため,各段入
口の空気を冷却し温度を下げ圧縮機動力を低減するため
には,中間段にも必要に応じて除湿器と冷却器を設置す
るのが効果的である。除湿量の制御は,各段圧縮機の空
気設定温度が露点温度以下になるように,排窒素ガスの
流量を制御する。
圧力が高くなるに連れて,上昇する。そのため,各段入
口の空気を冷却し温度を下げ圧縮機動力を低減するため
には,中間段にも必要に応じて除湿器と冷却器を設置す
るのが効果的である。除湿量の制御は,各段圧縮機の空
気設定温度が露点温度以下になるように,排窒素ガスの
流量を制御する。
【0017】
【発明の効果】この発明では、透湿式仕切板を介して熱
交換させる全熱交換器において、空気液化分離装置から
発生する低温乾燥排窒素ガスを用いて、原料空気の低温
化と空気中の湿分の除去とを同時に行うので、除湿・冷
却に必要とする動力が不要となる。また、原料空気の除
湿・冷却により凝縮水(ドレン)の圧縮機内キャリーオ
ーバーによるトラブルを防止できる。
交換させる全熱交換器において、空気液化分離装置から
発生する低温乾燥排窒素ガスを用いて、原料空気の低温
化と空気中の湿分の除去とを同時に行うので、除湿・冷
却に必要とする動力が不要となる。また、原料空気の除
湿・冷却により凝縮水(ドレン)の圧縮機内キャリーオ
ーバーによるトラブルを防止できる。
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す説明図。
【図2】全熱交換器の一例の説明図。
1,2…圧縮機,4…全熱交換器,5,6…中間冷却
器,8,9…吸気冷却器,16…冷却塔,17…冷凍
機,20…空気分離装置,21…窒素ガス導管。
器,8,9…吸気冷却器,16…冷却塔,17…冷凍
機,20…空気分離装置,21…窒素ガス導管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福嶋 信一郎 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 上原 正弘 東京都港区西新橋1丁目16番7号 日本 酸素株式会社内 (72)発明者 千田 健一郎 東京都港区西新橋1丁目16番7号 日本 酸素株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25J 1/00 - 5/00
Claims (1)
- 【請求項1】 空気を圧縮、精製、冷却して精留塔に導
入し、液化精留分離を行って酸素や窒素等の空気成分を
分離する空気液化分離装置用原料空気多段圧縮機におい
て、 圧縮機入口に原料空気と空気液化分離装置から発生する
低温乾燥窒素ガスとを透湿式仕切板を介して熱交換させ
る全熱交換器を設けると共に、その後方に更に空気冷却
器を設けたことを特徴とする原料空気多段圧縮機におけ
る原料空気の除湿・冷却システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07118997A JP3304810B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 原料空気多段圧縮機における原料空気の除湿・冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07118997A JP3304810B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 原料空気多段圧縮機における原料空気の除湿・冷却システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10267527A JPH10267527A (ja) | 1998-10-09 |
JP3304810B2 true JP3304810B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=13453477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07118997A Expired - Fee Related JP3304810B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 原料空気多段圧縮機における原料空気の除湿・冷却システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3304810B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007255802A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Jfe Engineering Kk | 深冷ガス分離システム |
US8601833B2 (en) | 2007-10-19 | 2013-12-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | System to cold compress an air stream using natural gas refrigeration |
US9546814B2 (en) | 2011-03-16 | 2017-01-17 | 8 Rivers Capital, Llc | Cryogenic air separation method and system |
CA3034454A1 (en) | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 8 Rivers Capital, Llc | Cryogenic air separation method for producing oxygen at high pressures |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP07118997A patent/JP3304810B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10267527A (ja) | 1998-10-09 |
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Legal Events
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