JP3322416B2 - Low-temperature separation method for air - Google Patents

Low-temperature separation method for air

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JP3322416B2 JP11298592A JP11298592A JP3322416B2 JP 3322416 B2 JP3322416 B2 JP 3322416B2 JP 11298592 A JP11298592 A JP 11298592A JP 11298592 A JP11298592 A JP 11298592A JP 3322416 B2 JP3322416 B2 JP 3322416B2
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  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、供給空気が圧縮され、
浄化され、冷却されて複数の部分流に分割され、2段精
留装置の高圧段及び低圧段内に導入され、その際に、第
1の部分流が前記高圧段に、又第2の部分流が前記低圧
段に導入されるようになされている空気の低温分離方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a compressed air supply,
It is purified, cooled and divided into a plurality of partial streams and introduced into the high and low pressure stages of a two-stage rectifier, wherein a first partial stream is passed to said high pressure stage and to a second A method for cryogenic separation of air wherein a stream is introduced into said low pressure stage.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような方法は、ヨーロッパ特許公開
公報EP−A0342436によって公知である。この
場合、供給空気は最初に低圧段の圧力までにしか圧縮さ
れないで、中間圧力で第1および第2の部分流に分岐さ
れるようになっている。一部分前記高圧段内に供給され
る第1の部分流だけが更に圧縮されるのである。この方
法は甚だ経済的な圧縮機の利用を行い得るのである。し
かし、二酸化炭素、炭化水素及び水をそれの固有の浄化
装置、一般には分子篩内で第2の部分流から除去する必
要がある。このような分子篩は低圧の為に多量の再生ガ
スを必要とする。従ってこの再生ガスは他の目的の為、
特に空気の予冷に必要な冷却水に対する費用の安い蒸発
冷却の為に自由に利用することが出来ないのである。
2. Description of the Related Art Such a method is known from EP-A 0 342 436. In this case, the supply air is initially compressed only to the pressure of the low pressure stage, but is diverted at intermediate pressure into first and second partial flows. Only part of the first partial stream supplied into the high-pressure stage is further compressed. This method allows for very economical compressor utilization. However, it is necessary to remove carbon dioxide, hydrocarbons and water from the second partial stream in its own purifier, generally a molecular sieve. Such molecular sieves require large amounts of regeneration gas due to low pressure. Therefore, this regeneration gas is used for other purposes.
In particular, it cannot be used freely for inexpensive evaporative cooling of cooling water necessary for pre-cooling air.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、冒
頭に述べた種類の方法を更に発展させて、経済性を向上
させ、特に費用の安い空気浄化を行い得るよになすこと
を目的とする。
The object of the present invention is therefore to further develop a method of the kind mentioned at the outset, to improve the economics and to achieve a particularly inexpensive air purification. I do.

【0004】[0004]

【課題を解決する為の手段】上述の目的は、本発明によ
って供給空気を第1の高圧段にて大体高圧段の圧力にな
し、浄化装置内で吸着によって浄化し、引続いて第1及
び第2の部分流に分割し、この第2の部分流を低圧段内
に供給する前に圧縮された供給空気との間接的熱交換に
よって加熱して仕事を行って膨張させ、又第2の部分流
の膨張の際に得られる仕事を処理流、特に供給空気の圧
縮に利用するようになすことによって解決されるのであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to supply air at the first high pressure stage to approximately the pressure of the high pressure stage and purify it by adsorption in a purifier, followed by the first and the second. Splitting into a second partial stream, heating the second partial stream by indirect heat exchange with the compressed supply air before feeding it into the low pressure stage to perform work and expand; The problem is solved by using the work obtained in the expansion of the partial stream for the compression of the process stream, in particular of the supply air.

【0005】上述のような本発明による方法によって、
供給空気全体を唯1つの浄化装置内で、特に高圧段の圧
力で処理することが可能になるのである。このようにし
て大なる設備費用が不要になり、附加的な大なる低圧の
浄化装置の駆動費用が不要になるのである。第2の部分
流に与えられる過剰の圧縮エネルギーがタービン内で一
部分機械的な仕事として回収され、一部分寒冷に変換さ
れることが出来るのである。
By the method according to the invention as described above,
This makes it possible to treat the entire supply air in a single purification device, in particular at the pressure of the high-pressure stage. In this way, no large equipment costs are required and no additional large low-pressure purifier operating costs are required. The excess compression energy provided to the second substream is recovered in the turbine as partial mechanical work and can be partially converted to cold.

【0006】この仕事は一般に、機械的に圧縮機に連結
することによって直接に、完全に与えられるのである
が、しかし、附加的又は代替的に発電機を駆動するよう
になすことも出来る。良好な条件で仕事を行う膨張を行
う為に、第2の部分流が予め加熱される。その場合圧縮
された供給空気は好都合に熱を引出されることが出来る
のである。
This work is generally provided entirely directly by mechanical coupling to the compressor, but may additionally or alternatively be adapted to drive the generator. The second partial stream is preheated in order to perform an expansion that works in good conditions. The compressed feed air can then be conveniently extracted of heat.

【0007】タービンにより駆動される圧縮機によっ
て、例えば生成物流又は中間的生成物流が流されること
が出来る。一般に、仕事を行う膨張の際に得られる仕事
を供給空気の圧縮に利用するのが好都合である。
A compressor driven by a turbine, for example, allows a product stream or an intermediate product stream to flow. In general, it is advantageous to use the work obtained during the work expansion to compress the supply air.

【0008】更に又、この方法に於ては、寒冷を発生さ
せることが出来、その際吸着浄化装置の下流側で第3の
部分流が分岐され、第2の圧縮機段にて後圧縮され、引
続いて冷却されて仕事を行って膨張され、低圧段に供給
され、その際に第3の部分流の仕事を行う膨張の際に得
られる仕事が第2の圧縮機段内に於ける第3の部分流の
後圧縮の為に供給されることが出来るのである。この場
合、処理用寒冷の発生に必要のない圧力が同様に活用さ
れるのである。
Furthermore, in this method, refrigeration can be generated, in which case a third partial stream is branched downstream of the adsorption purification device and post-compressed in a second compressor stage. The work which is subsequently cooled and expanded by work is supplied to the low pressure stage, the work obtained during the expansion performing the work of the third partial stream being taken up in the second compressor stage. A third partial stream can be provided for post-compression. In this case, pressures that are not necessary for the generation of processing refrigeration are likewise utilized.

【0009】仕事及び寒冷を伝達する為に、本発明は2
つの実施態様を提供する。
To convey work and cold, the present invention
Two embodiments are provided.

【0010】第1の実施態様は第2の部分流の仕事を行
う膨張の際に得られる仕事を第1の圧縮機段に供給する
ようになっている。この仕事は自明のように空気圧縮機
の駆動には充分ではないから、一般に膨張タービン及び
第1の縮機段を連結する軸がモーターによって附加的に
駆動されなければならないのである。
The first embodiment is adapted to supply to the first compressor stage the work obtained during the expansion with the work of the second partial stream. Since this task is not self-evidently sufficient for driving the air compressor, the shaft connecting the expansion turbine and the first compressor stage must generally be additionally driven by a motor.

【0011】その際に、膨張の前に第2の部分流の加熱
を、第1の圧縮機段の後で浄化装置の前で供給空気との
間接的熱交換によって行うのが有利である。
In this case, it is advantageous for the heating of the second partial stream before expansion by indirect heat exchange with the supply air after the first compressor stage and before the purification device.

【0012】何れにしても供給空気はこの位置で予冷さ
れなければならなのである。供給空気は一般に約25℃
の冷却水により駆動される約35℃の温度を有する冷却
器を出て行って、浄化装置内に於ける吸着作用の為に約
10℃乃至15℃になされなければならない。このこと
は一般に外部の寒冷設備又は乾燥窒素により駆動される
蒸発冷却器から引出される低温の冷却水によって行われ
るのである。この予冷は少なくとも一部分浄化された第
2の部分流に引き継がれ、寒冷設備の費用を低減させ、
場合によっては窒素が他の目的に役立つようになされる
ことが出来る。
In any case, the supply air must be pre-cooled at this position. Supply air is generally about 25 ° C
Exiting a cooler having a temperature of about 35.degree. C., driven by about 50.degree. C. water and having to be brought to about 10.degree. This is generally done by cold cooling water drawn from external refrigeration equipment or evaporative coolers driven by dry nitrogen. This pre-cooling is passed on to the at least partially purified second partial stream, reducing the cost of the refrigeration installation,
In some cases, nitrogen can be made to serve other purposes.

【0013】第2の実施態様は第2の部分流の仕事を行
う膨張の際に得られる仕事を第3の圧縮機段に於ける第
3の部分流の後圧縮の為に供給するようになっている。
A second embodiment is such that the work obtained during the expansion to perform the work of the second partial stream is supplied for post-compression of the third partial stream in a third compressor stage. Has become.

【0014】この第3の圧縮機段は第2の圧縮機段の前
に接続されて、第3の部分流の膨張の際の圧力差を大き
くするようになすのが望ましい。
This third compressor stage is preferably connected before the second compressor stage so as to increase the pressure difference during the expansion of the third partial flow.

【0015】更に、浄化装置の下流側で附加的に、又は
代替的に第4の部分流を分岐させ、第4の圧縮機段にて
後圧縮させ、引続いて冷却し、高圧段内に供給し、その
際第2の部分流の仕事を行う膨張の際に得られる仕事を
第4の部分流の後圧縮の為に第4の圧縮機段に供給する
のが有利である。この第4の部分流の膨張は一般に絞り
弁によって行われるのである。
[0015] Furthermore, downstream of the purifier, additionally or alternatively, a fourth partial stream is diverted, post-compressed in a fourth compressor stage, subsequently cooled and placed in a high-pressure stage. It is advantageous to supply the work obtained during the expansion with the work of the second partial stream to the fourth compressor stage for the post-compression of the fourth partial stream. The expansion of this fourth partial stream is generally effected by a throttle valve.

【0016】この場合、圧縮機段の番号付けはこれらの
ものゝ明らかな相違を示す為であって、第4の圧縮機段
が存在する場合に必然的に上述の第2又は第3の圧縮機
段が設けられなければならないことを意味するものでは
ない。
In this case, the numbering of the compressor stages is intended to show these distinct differences, and inevitably the second or third compression stage described above when a fourth compressor stage is present. It does not mean that a mechanism must be provided.

【0017】しかし、第3及び第4の部分流が共通の第
3の圧縮機段内で後圧縮される場合が有利であることが
証明されている。この場合第3及び第4の圧縮機段は唯
1つの機械として比較的安価な費用で設けられるのであ
る。
However, it has proven advantageous if the third and fourth partial streams are post-compressed in a common third compressor stage. In this case, the third and fourth compressor stages are provided as a single machine at relatively low cost.

【0018】高圧状態の第2の部分流に対する熱の伝達
の第2の方法は、本発明の更に他の特徴によって、第2
の部分流の加熱を、その膨張の前に、第3或いは第4の
圧縮機段に於ける後圧縮の後の第3及び/又は第4の部
分流との間接的熱交換によって行うことより成ってい
る。
A second method of transferring heat to the second partial stream at high pressure is according to a further aspect of the present invention.
Heating the partial stream prior to its expansion by indirect heat exchange with the third and / or fourth partial stream after post-compression in a third or fourth compressor stage. Made up of

【0019】このような処置によって、後圧縮される部
分流を冷却する主熱交換器の入口温度に対してこれらの
流れを特に良好に適合させることが可能になるのであ
る。第2の部分流の膨張タービン内への導入の前に得ら
れる寒冷はこの位置で特に効率よく供給されるのであ
る。
Such measures make it possible to adapt these streams particularly well to the inlet temperature of the main heat exchanger, which cools the post-compressed partial streams. The refrigeration obtained before the introduction of the second partial flow into the expansion turbine is supplied particularly efficiently at this location.

【0020】高圧段の圧力以上に第4の部分流を後圧縮
することは、この方法により上昇された圧力の酸素を得
る場合に特に好都合である。この場合本発明の思想の有
利な更に他の構成によって、液化酸素が低圧段から引出
され、高圧になされて、後圧縮された第4の部分流との
間接的熱交換によって蒸発されるようになされるのであ
る。
Post-compression of the fourth partial stream above the pressure of the high pressure stage is particularly advantageous when obtaining oxygen at an elevated pressure by this method. In this case, according to a further advantageous embodiment of the inventive concept, the liquefied oxygen is withdrawn from the low-pressure stage, brought to a high pressure and evaporated by indirect heat exchange with the post-compressed fourth partial stream. It is done.

【0021】この場合高圧段の圧力よりも高い圧力にて
得られる空気の一部分がエネルギー的に好都合な高圧酸
素の製造の為に使用されるのである。酸素は液状で高圧
になされ(ポンプにより、又は流体静力学的ポテンシャ
ルを利用することにより)、引続いて高圧状態で蒸発さ
れるのである。高圧空気は蒸発される空気との向流にて
凝縮されて、潜熱が放出される。この間接的熱交換は、
他の供給流及び生成物流も流過させている主熱交換器ブ
ロック内で行われるのが望ましい。
In this case, a portion of the air obtained at a pressure higher than the pressure of the high-pressure stage is used for the production of energetically favorable high-pressure oxygen. Oxygen is brought to a high pressure in a liquid state (by a pump or by using a hydrostatic potential) and subsequently evaporated at a high pressure. The high-pressure air is condensed in countercurrent to the air to be evaporated, releasing latent heat. This indirect heat exchange
It is preferably carried out in the main heat exchanger block through which other feed and product streams are also passed.

【0022】この場合、部分的に凝縮された第4の部分
流が引続いて第1の部分流の上方で高圧段に導入される
場合に好都合である。
In this case, it is advantageous if the partially condensed fourth partial stream is subsequently introduced into the high-pressure stage above the first partial stream.

【0023】高圧酸素との熱交換の際に一般に高圧空気
の大部分が凝縮されて、若干の予めの分離作用を利用す
ることが出来るが、この場合凝縮物は、少なくとも1つ
の理論的ベッド(Boden)、特に4乃至8の理論的
ベッドに対して残余の高圧段の空気よりも上方にて供給
されるようになされるのである。
During the heat exchange with the high-pressure oxygen, a large part of the high-pressure air is generally condensed and some pre-separation action can be used, in which case the condensate is converted into at least one theoretical bed ( Boden), especially for 4 to 8 theoretical beds, to be supplied above the air of the remaining high pressure stage.

【0024】本発明による方法は、純度の低い酸素(S
auerstoff geringer Reinhe
it)の収得に利用されるのが特に有利である。この場
合酸素の純度は99%、特に85%乃至98%(容積比
にて)以下を意味する。100,000Nm/h以
上、特に200,000Nm/h以上、特に最大20
0,000乃至400,000Nm/hの空気分離量
の空気分離設備に於ては本発明の利点が特に明らかに得
られるのである。又本発明はGUD組合せサイクル設備
(GUD−(combined cycle−Anla
ge)又は製鋼用設備(例えばCOREX法)(COR
EX−Verfahren)の範囲で供給を行うのが有
利である。
The process according to the invention provides a process for the production of oxygen (S
auerstoff geringer reinhe
It is particularly advantageous to use it for obtaining it). In this case, the purity of oxygen means 99%, especially 85% to 98% (by volume) or less. 100,000 Nm 3 / h or more, especially 200,000 Nm 3 / h or more, especially up to 20
The advantages of the present invention are particularly apparent in an air separation facility with an air separation of between 0000 and 400,000 Nm 3 / h. The present invention also relates to a GUD- (combined cycle-Anla).
ge) or steelmaking equipment (for example, COREX method) (COR
It is advantageous to carry out the supply in the range of (EX-Verfahren).

【0025】[0025]

【実施例】本発明及び本発明の更に他の詳細事項が図1
及び図2に概略的に示された2つの実施例によって以下
に説明されるが、これらの図に於ては同様の処理工程に
対して可能な限り同じ符号が付されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention and further details of the invention are illustrated in FIG.
And two embodiments which are schematically illustrated in FIG. 2, in which like steps are denoted by the same reference numerals as far as possible.

【0026】図1に示された回路図によれば、大気圧の
空気が導管1を経て第1の圧縮機段2内に吸引されて5
乃至10バールの圧力、特に約5.65バールに圧縮さ
れ、5乃至25℃、特に約12℃に冷却されて、分子篩
を充填された浄化装置4内で例えば水、二酸化炭素及び
炭化水素のような不純物を除去されるようになってい
る。
According to the circuit diagram shown in FIG. 1, air at atmospheric pressure is sucked into the first compressor stage 2 via conduit 1 and
Compressed to a pressure of 乃至 10 bar, especially about 5.65 bar, cooled to 5-25 ° C., especially about 12 ° C., and in a purification device 4 filled with molecular sieves, for example water, carbon dioxide and hydrocarbons Impurities are removed.

【0027】この浄化装置4の直後で供給空気は第1の
部分流101及び第2の部分流102に分岐される。第
1の部分流101は主熱交換器5内で生成物流との熱交
換によって冷却され、通常の2段精留装置6の高圧段7
内に供給される。生成物として低圧段8(作動圧力1.
2乃至1.6バール、特に約1.3バール)からガス状
の酸素9及びガス状の窒素10が引出されて、主熱交換
器5内で約大気温度に加熱される。窒素は浄化装置4の
分子篩の再生の為に供給(導管11)、及び/又は他の
目的、例えば蒸発冷却器内の冷却水の冷却の為に導管1
2を経て引出されることが出来る。
Immediately after the purification device 4, the supply air is branched into a first partial stream 101 and a second partial stream 102. The first partial stream 101 is cooled by heat exchange with the product stream in the main heat exchanger 5 and is cooled in the high-pressure stage 7 of a conventional two-stage rectifier 6.
Supplied within. As product, low pressure stage 8 (operating pressure 1.
From 2 to 1.6 bar, in particular about 1.3 bar), gaseous oxygen 9 and gaseous nitrogen 10 are withdrawn and heated in the main heat exchanger 5 to about ambient temperature. Nitrogen is supplied for regeneration of the molecular sieve of the purifier 4 (conduit 11) and / or conduit 1 for other purposes, for example for cooling the cooling water in the evaporative cooler.
2 can be withdrawn.

【0028】第2の部分流102は本発明によって熱交
換器3内で圧縮された供給空気との熱交換により加熱さ
れ、タービン13内で膨張され、冷却されて低圧段8内
に供給される。供給空気流は熱交換器3及び浄化装置4
の間で、例えば蒸発冷却器によって冷却された水との間
接的熱交換によって附加的に冷却されることが出来る
(図示されていない)。
The second partial stream 102 is heated by heat exchange with the supply air compressed in the heat exchanger 3 according to the invention, expanded in the turbine 13, cooled and fed into the low-pressure stage 8. . The supply air stream is supplied to the heat exchanger 3 and the purifier 4
In addition, additional cooling can be performed, for example, by indirect heat exchange with water cooled by an evaporative cooler (not shown).

【0029】第3の部分流103が同様に浄化装置4の
下流側で分岐され、第2の圧縮機14内で更に圧縮さ
れ、主熱交換器5内で中間温度まで冷却され、然る後に
寒冷を発生させる為にタービン15内で膨張される。こ
の部分流の膨張によって得られる仕事は機械的に第2の
圧縮機14に伝達される。膨張された第3の部分流10
3は膨張されて冷却される第2の部分流102と共通に
低圧段8内に導入されるようになされる。
The third partial stream 103 is likewise branched off downstream of the purifier 4, further compressed in the second compressor 14, cooled in the main heat exchanger 5 to an intermediate temperature and thereafter It is expanded in the turbine 15 to generate cold. The work obtained by the expansion of this partial stream is transmitted mechanically to the second compressor 14. Expanded third partial flow 10
3 is adapted to be introduced into the low pressure stage 8 in common with the expanded and cooled second partial stream 102.

【0030】図2は本発明による方法の第2の実施態様
の実施例を示している。この場合第2の部分流102が
分岐点21にて第1の部分流101から分岐され、熱交
換器3’内で加熱され、タービン13’内で膨張される
ようになっている。この場合得られる仕事が第3の圧縮
機16に伝達されるようになっている。
FIG. 2 shows an embodiment of the second embodiment of the method according to the invention. In this case, the second partial stream 102 is diverged from the first partial stream 101 at the branch point 21, heated in the heat exchanger 3 'and expanded in the turbine 13'. The work obtained in this case is transmitted to the third compressor 16.

【0031】第3の部分流が第3の圧縮機内で少なくと
も15バール、特に約20乃至50バールの圧力まで圧
縮され、引続いて熱交換器3’内で膨張される前の第2
の部分流102との熱交換によって冷却され、然る後に
タービン15に連結された第2の後圧縮機14に導入さ
れるようになっている。
The third partial stream is compressed in a third compressor to a pressure of at least 15 bar, in particular about 20 to 50 bar, and subsequently the second partial stream before being expanded in the heat exchanger 3 '.
Is cooled by heat exchange with the partial stream 102 and then introduced into a second post-compressor 14 connected to a turbine 15.

【0032】第3の圧縮機段16及び熱交換器3’の後
で第3の部分流103から第4の部分流104が分岐
(22)され、主熱交換器5内で冷却され、高圧段7内
に絞り膨張されて導入される。この第4の部分流104
との向流熱交換によって酸素が蒸発され、低圧段の導管
9を経て引出されて、ポンプ17内で少なくとも4バー
ル、特に20乃至100バールの圧力になされる。第4
の部分流内の高圧空気はこの熱交換によって殆ど完全に
凝縮して、第1の部分流101の上方で高圧段7内に供
給されるのである。
After the third compressor stage 16 and the heat exchanger 3 ′, a fourth partial stream 104 from the third partial stream 103 is branched (22), cooled in the main heat exchanger 5, and The squeezed expansion is introduced into the stage 7. This fourth partial stream 104
By means of countercurrent heat exchange with the oxygen, the oxygen is evaporated and is withdrawn through the conduit 9 of the low-pressure stage and brought into the pump 17 to a pressure of at least 4 bar, in particular 20 to 100 bar. 4th
The high-pressure air in this partial stream is condensed almost completely by this heat exchange and is fed into the high-pressure stage 7 above the first partial stream 101.

【0033】供給空気を低圧段内に直接に供給するよう
になされた本発明による方法は、生成物酸素(実施例に
於ける導管23及び24)が85乃至98%の純度を得
られるようにしなければならない場合に経済的に有利な
ことが証明されている。例えば、96%の酸素の純度が
望まれる場合には、酸素の収量を著しく減少させない
で、供給空気の35%までが第2及び第3の部分流10
2、103によって直接に低圧段に供給されるようにな
すことが出来るのである。
The process according to the invention, in which the feed air is fed directly into the low-pressure stage, ensures that the product oxygen (conduits 23 and 24 in the examples) has a purity of 85 to 98%. It has proven to be economically advantageous when it must. For example, if a 96% oxygen purity is desired, up to 35% of the feed air can be supplied to the second and third substreams 10 without significantly reducing the oxygen yield.
2, 103 can be supplied directly to the low pressure stage.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は、上述のように構成されている
から、供給空気の第1の部分流が2段精留装置の高圧段
に、又第2の部分流が直接に低圧段に導入されるように
なされた空気の低温分離方法に於て、第2の部分流が吸
着浄化の後で残余の供給空気から分離されて、圧縮され
た供給空気との熱交換によって加熱され、仕事を行って
膨張され、その際に得られる仕事が少なくとも一部分供
給空気の圧縮機等に供給されるようになすことにより、
経済性を向上させ、特に中位程度の純度の酸素を得るこ
との出来る費用の安い空気浄化を行い得る優れた空気の
分離方法が提供されるのである。
According to the present invention, as described above, the first partial stream of the supply air is supplied to the high pressure stage of the two-stage rectification apparatus, and the second partial stream is supplied directly to the low pressure stage. In a cryogenic air separation process adapted to be introduced, a second partial stream is separated from the remaining feed air after adsorption purification and heated by heat exchange with the compressed feed air to produce a work stream. Is performed, and the work obtained at that time is supplied at least partially to a compressor or the like of supply air,
An excellent method of air separation is provided which improves economics and allows for inexpensive air purification, especially for obtaining moderately pure oxygen.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による空気の分離方法の第1の実施態様
の実施例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the first embodiment of the air separation method according to the present invention.

【図2】本発明による空気の分離方法の第2の実施態様
の実施例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a second embodiment of the air separation method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 第1の圧縮機段 3 熱交換器 3’ 熱交換器 4 浄化装置 5 主熱交換器 6 2段精留装置 7 2段精留装置6の高圧段 8 2段精留装置6の低圧段 9 酸素 10 窒素 13 タービン 13’ タービン 14 第2の圧縮機 15 タービン 16 圧縮機 17 ポンプ 21 分岐点 101 第1の部分流 102 第2の部分流 103 第3の部分流 104 第4の部分流 2 First compressor stage 3 Heat exchanger 3 'Heat exchanger 4 Purifier 5 Main heat exchanger 6 Two stage rectifier 7 High pressure stage of two stage rectifier 6 8 Low pressure stage of two stage rectifier 6 Reference Signs List 9 oxygen 10 nitrogen 13 turbine 13 'turbine 14 second compressor 15 turbine 16 compressor 17 pump 21 branch point 101 first partial flow 102 second partial flow 103 third partial flow 104 fourth partial flow

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−64385(JP,A) 特開 昭58−194711(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25J 1/00 - 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-64385 (JP, A) JP-A-58-194711 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F25J 1/00-5/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高圧段(7)と低圧段(8)とを有する
2段精留装置(6)で空気を低温分離する方法におい
て、 供給空気(1)を第1の圧縮機段(2)においてほぼ高
圧段の圧力に圧縮し、 前記圧縮された供給空気を予冷したのちに、圧縮され浄
化された供給空気を得るように浄化装置(4)内で吸着
により浄化し、 前記圧縮された浄化済の供給空気を第1の部分流(10
1)と第2の部分流(102)とに分離し、 前記第2の部分流を間接的熱交換(3,3’)で加熱
し、 第2の部分流を冷却しそして処理流の圧縮(2,16)
のための仕事を行なうように前記加熱された第2の部分
流を膨張(13,13’)し、 前記膨張された第2の部分流を低圧段(8)に導入し、 前記第1の部分流を高圧段(7)に導入することを特徴
とする空気の低温分離方法。
(1)It has a high pressure stage (7) and a low pressure stage (8)
In the method of separating air at low temperature with a two-stage rectifier (6)
hand, The supply air (1) is approximately high in the first compressor stage (2).
Compress to the pressure of the pressure stage, After pre-cooling the compressed supply air, it is compressed and purified.
Adsorbed in the purification device (4) to obtain the supply air
Purify by The compressed, purified supply air is passed through a first partial stream (10
1) and a second partial stream (102), Heating said second partial stream by indirect heat exchange (3,3 ')
And Cooling the second partial stream and compressing the process stream (2,16)
The heated second part to perform the work for
Expand the flow (13, 13 '), Introducing said expanded second partial stream into a low pressure stage (8); Introducing said first partial stream into a high pressure stage (7)
Low temperature separation method of air.
【請求項2】 前記第2の部分流の間接的熱交換(3,
3’)による加熱は、圧縮された未浄化の供給空気及び
圧縮された浄化済の供給空気を冷却するように圧縮され
た未浄化の供給空気又は圧縮され浄化された供給空気に
対して行なわれることを特徴とする請求項1に記載され
た方法。
2. The indirect heat exchange of said second partial stream (3, 3).
The heating according to 3 ') comprises compressed unpurified supply air and
Compressed to cool compressed compressed supply air
Unpurified supply air or compressed and purified supply air
2. The method according to claim 1, wherein
Way.
【請求項3】 前記吸着浄化装置(4)の下流側で第3
の部分流(103)が分岐され、第2の圧縮機段(1
4)内で後圧縮され、引続いて冷却(5)されて、仕事
を行って膨張(15)され、前記低圧段(8)内に供給
されるようになされていて、その際に前記第3の部分流
の仕事を行う膨張(15)の際に得られた仕事が前記第
2の圧縮機段(14)内の前記第3の部分流の後圧縮の
為に供給されるようになされていることを特徴とする請
求項1又は請求項2に記載された方法。
3. A third downstream side of said adsorption and purification device (4).
Of the second compressor stage (1)
4), which is post-compressed, subsequently cooled (5), expanded to perform work (15) and fed into the low-pressure stage (8), The work obtained during the expansion (15) performing the work of the third partial stream is supplied for the post-compression of the third partial stream in the second compressor stage (14). 3. The method according to claim 1 or claim 2 , wherein
【請求項4】 前記第2の部分流の仕事を行う膨張(1
3)の際に得られた仕事が前記第1の圧縮機段(2)の
駆動の為に供給されるようになされていることを特徴と
する請求項1、請求項2又は請求項に記載された方
法。
4. The expansion (1) performing the work of the second partial flow.
Claim 1 work obtained during 3) is characterized in that it is adapted to be supplied for driving the first compressor stage (2), in claim 2 or claim 3 The described method.
【請求項5】 前記第2の部分流の膨張の前に、前記第
1の圧縮機段(2)の後で、又前記浄化装置(4)の前
で供給空気との間接的な熱交換(3)によってこの第2
の部分流の加熱が行われるようになされていることを特
徴とする請求項に記載された方法。
5. Indirect heat exchange with the supply air before the expansion of the second partial stream, after the first compressor stage (2) and before the purification device (4). This second
5. The method according to claim 4 , wherein the heating of the partial stream is performed.
【請求項6】 前記第2の部分流の仕事を行う膨張(1
3’)の際に得られる仕事が第3の圧縮機段(16)内
に於ける前記第3の部分流の後圧縮の為に供給されるよ
うになされていることを特徴とする請求項に記載され
た方法。
6. The expansion (1) performing the work of the second partial flow.
3. The process according to claim 1, wherein the work obtained during 3 ') is supplied for post-compression of said third partial stream in a third compressor stage (16). 3. The method described in 3 .
【請求項7】 前記浄化装置(4)の下流側で第4の部
分流(104)が分岐され、第4の圧縮機段(16)内
で後圧縮され、引続いて冷却(5)されて、前記高圧段
(7)に供給され、その際に前記第2の部分流の仕事を
行う膨張(13’)の際に得られる仕事が前記第4の圧
縮機段(16)内に於ける前記第4の部分流の後圧縮の
為に供給されるようになされていることを特徴とする請
求項1乃至請求項の何れか1項に記載された方法。
7. A fourth partial stream (104) is diverted downstream of said purifier (4), post-compressed in a fourth compressor stage (16) and subsequently cooled (5). The work supplied to the high pressure stage (7) during the expansion (13 '), which performs the work of the second partial flow, is obtained in the fourth compressor stage (16). the method according to any one of claims 1 to claim 6, characterized in that it is made it takes to be supplied for the compression after the fourth partial flow.
【請求項8】 前記浄化装置(4)の下流側で第4の部
分流(104)が分岐され、第4の圧縮機段(16)内
で後圧縮され、引続いて冷却(5)されて、前記高圧段
(7)に供給され、その際に前記第2の部分流の仕事を
行う膨張(13’)の際に得られる仕事が前記第4の圧
縮機段(16)内に於ける前記第4の部分流の後圧縮の
為に供給されるようになされており、そして、前記第3
及び第4の部分流が共通の第3の圧縮機段(16)内で
後圧縮されるようになされていることを特徴とする請求
に記載された方法。
8. A fourth part downstream of said purifier (4).
The split stream (104) is branched off and in the fourth compressor stage (16)
At the high-pressure stage
(7), wherein the work of the second partial flow is
The work obtained during the inflation (13 ') performed is the fourth pressure
Post-compression of said fourth partial flow in a compressor stage (16).
And the third
7. The method as claimed in claim 6 , wherein the fourth partial stream is post-compressed in a common third compressor stage (16).
【請求項9】 前記第2の部分流の加熱が、その膨張の
前に、前記第3或いは第4の圧縮機段(16)内に於け
る後圧縮の後の前記第3及び/又は第4の部分流との間
接的熱交換(3’)によって行われることを特徴とする
請求項乃至請求項の何れか1項に記載された方法。
9. The heating of the second partial stream is performed prior to its expansion, after the third and / or after compression in the third or fourth compressor stage (16). the method according to any one of claims 6 to 8 characterized in that it is carried out by 4 indirect heat exchange with a partial stream of (3 ').
【請求項10】 液化酸素が前記低圧段(8)から引出
(9)され、高圧(17)になされ、前記後圧縮された
第4の部分流(104)との間接的熱交換(5)によっ
て蒸発されることを特徴とする請求項乃至請求項
何れか1項に記載された方法。
10. Liquefied oxygen is withdrawn (9) from said low pressure stage (8), brought to high pressure (17) and indirect heat exchange (5) with said post-compressed fourth partial stream (104). The method according to any one of claims 6 to 9 , wherein the method is evaporated.
【請求項11】 前記第4の部分流(104)が前記蒸
発される酸素との間接的熱交換の際に少なくとも一部分
凝縮され、引続いて前記第1の部分流(101)の上方
で前記高圧段(7)内に導入されるようになされている
ことを特徴とする請求項10に記載された方法。
11. The fourth partial stream (104) is at least partially condensed during indirect heat exchange with the oxygen to be evaporated, and is subsequently condensed above the first partial stream (101). The method according to claim 10 , wherein the method is adapted to be introduced into the high-pressure stage (7).
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