JP4594360B2 - Cryogenic air liquefaction separation device and operation method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、深冷空気液化分離装置およびその運転方法に係り、より詳しくは、窒素、酸素ガス等を製造するガス製造運転から液体窒素、酸素等を製造する液製造運転に切換えるに際して、液化熱交換器の再冷却運転を行う必要がなく、切換え開始後短時間のうちに液製造運転に移行することを可能ならしめる深冷空気液化分離装置およびその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a cryogenic air liquefaction separation apparatus and an operation method thereof, and more specifically, when switching from a gas production operation for producing nitrogen, oxygen gas or the like to a liquid production operation for producing liquid nitrogen, oxygen or the like, The present invention relates to a chilled air liquefaction separation apparatus and a method for operating the same, which makes it possible to shift to a liquid production operation in a short time after the start of switching without performing a recooling operation of the exchanger.
鉄鋼業等の酸素や窒素を大量に消費する工業分野においては、酸素や窒素の供給源として深冷空気液化分離装置が使用されている。このような深冷空気液化分離装置の中に、電力コストが高い昼間には窒素、酸素ガス等を製造するガス製造運転を行う一方、電力コストが安い夜間になると切換えて、液体窒素、酸素等を製造する液製造運転に移行できるようにした深冷空気液化分離装置がある。 In the industrial field that consumes a large amount of oxygen and nitrogen such as in the steel industry, a cryogenic air liquefaction separation apparatus is used as a supply source of oxygen and nitrogen. In such a cryogenic air liquefaction separation device, gas production operation to produce nitrogen, oxygen gas, etc. is performed during the daytime when the power cost is high, while switching to liquid nitrogen, oxygen, etc. at night when the power cost is low There is a chilled air liquefaction separation device that can be shifted to a liquid production operation for producing a liquid.
以下、従来例に係る一般的な液化装置付きの深冷空気液化分離装置を、その系統図の図5を参照しながら説明する。即ち、一般的な液化装置付きの深冷空気液化分離装置は、空気ろ過器51から吸込まれ、原料空気圧縮機52で圧縮されると共に、水洗冷却塔53で冷却された原料空気と、精留塔55から出た製品窒素と製品酸素とを熱交換させる熱交換器(以下、主熱交換器という)54と、液化装置63とを備えている。この液化装置63は、前記精留塔55から出て主熱交換器54で常温に戻された製品窒素の一部を昇圧するための循環窒素圧縮機62、昇圧された窒素を液化するための熱交換器67、前記精留塔55から出て主熱交換器54で常温に戻されると共に、酸素圧縮機61で圧縮された製品酸素の一部を液化するための熱交換器77、寒冷を発生するための膨張タービン72,73等から構成されている。
Hereinafter, a general cold air liquefaction separation apparatus with a liquefaction apparatus according to a conventional example will be described with reference to FIG. That is, a general cryogenic air liquefaction separation apparatus with a liquefier is sucked from an
このような液化装置付きの深冷空気液化分離装置は、精留塔55から主熱交換器54を通って排出されるガス酸素、ガス窒素の一部を、液化装置63を起動することによって液化して、液体酸素と、液体窒素を製造している。液化装置63の起動とは、循環窒素圧縮機62、膨張タービン72,73の起動、および熱交換器67,77における熱交換の開始を意味する。この特性を利用して、電力コストが安い夜間は循環窒素圧縮機62を起動してガス酸素、ガス窒素の一部を液化備蓄し、電力コストが高い昼間は循環窒素圧縮機62の運転を停止してガス製品のみを製造する運転を行っている。また、熱交換器67,77は、液化装置63が運転されていない昼間では、次の運転のために低温状態に保持された待機状態になっている。
Such a chilled air liquefaction separation apparatus with a liquefaction device liquefies a part of gaseous oxygen and gaseous nitrogen discharged from the
ところで、液化装置63の膨張タービン72,73にオイルベアリング式の軸受が使用されている場合には、運転中は軸受の温度上昇を防止するために、軸受用のオイルを軸受とオイルクーラーとの間で循環させて軸受の温度上昇を防止している。また、液化装置63の運転停止中においても、オイルが固化したりしないように軸受用のオイルを軸受とオイルクーラーとの間で循環させて軸受の温度低下を防止するようにしている。ところが、膨張タービン72,73の運転停止中においても液化装置63が低温状態に保持されているため、特に冷却水の温度が低い冬季では、軸受の温度が次第に低下し、これに伴ってオイルの温度も相当低下する。この状態で運転すると、軸受にかじりが生じたり、振動が発生したりするため、膨張タービン72や73を起動するに際して、オイルや軸受を所定の温度になるまで加温する必要がある。
By the way, when oil bearing type bearings are used for the
そのため、液化装置63の膨張タービン72,73を起動する際には、予め低負荷状態による暖気運転を行い、オイルや軸受が所定の温度になるまで加温していた。この暖気運転の所要時間は、冷却水の温度、停止時間、あるいはタービンの大きさ等により相違するが、1時間かかることもあるため、ガスの液化ができないのに加えて、循環窒素圧縮機の運転に要する電力が無駄になるという問題があった。そこで、水洗冷却塔から導出される加温された約50℃の温排水をオイルクーラーに導入してオイルを約30℃に加温し、加温したオイルを軸受けに導入して軸受を加温した後に、膨張タービン72,73を起動するようにしている。この場合、温排水を利用するため、初期設備コストを要するものの、ランニングコストがほとんど掛からないという利点がある。また、これにより、膨張タービン72,73の起動に要する所要時間を大幅に短縮できると記載されている(例えば、特許文献1参照)。
上記従来例に係る液化装置付きの深冷空気液化分離装置によれば、タービンの起動時間の短縮により、ガス製造運転から液製造運転への移行時間が短縮されるため、それなりに優れていると考えられる。しかしながら、この従来例に係る液化装置付きの深冷空気液化分離装置には後述するような解決すべき課題がある。 According to the cryogenic air liquefaction separation apparatus with a liquefier according to the above conventional example, the transition time from the gas production operation to the liquid production operation is shortened by shortening the startup time of the turbine. Conceivable. However, the cryogenic air liquefaction separation apparatus with a liquefier according to this conventional example has problems to be solved as described later.
上記従来例に係る液化装置付きの深冷空気液化分離装置では、運転停止中の液化装置は低温状態に保持される。しかしながら、外部からの入熱を完全に遮断することはほぼ不可能であり、10〜14時間に及ぶ昼間の運転停止中に、外部からの入熱により熱交換器の温度が数十℃は上昇する。また、熱交換器内での熱伝導により、通常運転時は常温である温端側が、運転停止中にマイナス数十℃に冷却される。 In the refrigerated air liquefaction separation apparatus with a liquefier according to the above-described conventional example, the liquefier that is not operating is kept in a low temperature state. However, it is almost impossible to completely shut off the heat input from the outside, and the heat exchanger temperature increases by several tens of degrees Celsius due to heat input from the outside during the daytime shutdown for 10 to 14 hours. To do. Also, due to heat conduction in the heat exchanger, the warm end side, which is normal temperature during normal operation, is cooled to minus several tens of degrees Celsius during operation stop.
このような状態で、液化装置が起動されるため、起動直後は低温流体が低温のまま放出され、常温ラインの配管が破損する可能性があるという問題、運転停止中における入熱により昇温した熱交換器を再冷却しなければならないという問題、および運転停止中における入熱による熱交換器の膨張と収縮の繰り返し、つまり熱ひずみの繰り返しにより熱交換器が疲労破損し、メンテナンスコストが嵩むという問題が残っている。前記熱交換器の再冷却所要時間は、季節、この液化装置の停止時間、熱交換器の大きさ(容量)等によって相違するが、およそ0.5から1.0時間である。従って、およそ0.5から1.0時間の熱交換器の再冷却運転中は液体窒素、酸素等を製造することができないから、好ましくない。 In such a state, since the liquefaction device is started, immediately after startup, the low temperature fluid is discharged at a low temperature, and there is a possibility that the piping of the normal temperature line may be damaged. The problem of having to re-cool the heat exchanger, and repeated heat expansion and contraction of the heat exchanger due to heat input during shutdown, that is, the heat exchanger fatigues due to repeated thermal strain, increasing maintenance costs The problem remains. The time required for recooling the heat exchanger is approximately 0.5 to 1.0 hour, although it varies depending on the season, the stop time of the liquefier, the size (capacity) of the heat exchanger, and the like. Accordingly, liquid nitrogen, oxygen, etc. cannot be produced during the recooling operation of the heat exchanger for about 0.5 to 1.0 hour, which is not preferable.
従って、本発明の目的は、窒素、酸素ガス等を製造するガス製造運転から液体窒素、酸素等を製造する液製造運転に切換えるに際して、熱交換器の再冷却運転を行う必要がなく、切換え時に低温流体が低温のまま常温ラインに放出されることもなく、熱交換器に繰り返し応力を与えることもなく、短時間のうちに液製造運転に移行することを可能ならしめる深冷空気液化分離装置およびその運転方法を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to eliminate the need for recooling operation of the heat exchanger when switching from the gas production operation for producing nitrogen, oxygen gas, etc. to the liquid production operation for producing liquid nitrogen, oxygen, etc. Cryogenic air liquefaction separation device that makes it possible to move to a liquid production operation in a short time without the low temperature fluid being discharged to the room temperature line at a low temperature and without repeatedly applying stress to the heat exchanger. And providing a method of operation thereof.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る深冷空気液化分離装置が採用した手段は、窒素ガス、酸素ガスを製造するガス製造運転と、窒素ガス、酸素ガス並びに液体窒素及び/又は液体酸素を製造する液製造運転とに切換え操作される深冷空気液化分離装置において、原料空気圧縮機と、この原料空気圧縮機で圧縮された原料空気を予冷する予冷ユニットと、この予冷ユニットで予冷された原料空気から水分・炭酸ガスを除去して精製する吸着塔ユニットと、製品として生成される窒素ガス、酸素ガスが冷却媒体として導入され、前記吸着塔ユニットで精製された原料空気の一部を冷却する主熱交換器と、前記吸着塔ユニットで精製された原料空気の残りを前記液製造運転時に圧縮する昇圧圧縮機と、前記窒素ガスの生成に伴い生成する廃ガスが冷却媒体として導入され、前記昇圧圧縮機で昇圧された原料空気の一部を冷却する液化熱交換器と、前記昇圧圧縮機で圧縮された原料空気の残りの一部を膨張させて寒冷を発生させる高圧膨張タービンと、前記主熱交換器からの原料空気と前記液化熱交換器からの原料空気とが導入され、該原料空気を窒素、酸素に精留分離する複式精留塔と、前記ガス製造運転中は開弁され、前記液製造運転中は閉弁される第1開閉弁が介装され、前記吸着塔ユニットで精製された原料空気の残りを前記液化熱交換器に導入する第1空気導入ラインと、前記ガス製造運転中は開弁され、前記液製造運転中は閉弁される第2開閉弁が介装され、前記液化熱交換器から出た原料空気を前記複式精留塔に導入する第2空気導入ラインと、前記ガス製造運転中は閉弁され、前記液製造運転中は開弁される第3開閉弁が介装され、前記高圧膨張タービンの圧縮機側から出た原料空気を前記液化熱交換器に導入する第3空気導入ラインと、前記ガス製造運転中は閉弁され、前記液製造運転中は開弁される第4開閉弁が介装され、前記液化熱交換器から出た原料空気を前記高圧膨張タービンの膨張機側に導入する第4空気導入ラインと、前記液製造運転に際して前記第4空気導入ラインから導入され、前記高圧膨張タービンの膨張機で膨張されて寒冷を発生した原料空気を前記複式精留塔に導入する第5空気導入ラインと、を備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the means adopted by the chilled air liquefaction separation apparatus according to claim 1 of the present invention includes a gas production operation for producing nitrogen gas, oxygen gas, nitrogen gas, oxygen gas, liquid nitrogen, and In a chilled air liquefaction separation apparatus that is switched to a liquid production operation that produces liquid oxygen, a raw air compressor, a precooling unit that precools raw air compressed by the raw air compressor, and the precooling An adsorption tower unit that removes moisture and carbon dioxide gas from the raw air precooled by the unit, and a raw material air that is purified as a cooling medium by introducing nitrogen gas and oxygen gas generated as products as a cooling medium a main heat exchanger part for cooling of the booster compressor for compressing the remaining feed air purified in the adsorption tower unit when the liquid production run, producing with the generation of the nitrogen gas Waste gas is introduced as a cooling medium, a liquefaction heat exchanger for cooling the portion of the feed air that is pressurized by the booster compressor, to expand the remaining portion of the feed air compressed in the booster compressor a high pressure expansion turbine for generating refrigeration Te, the main and feed air from the heat exchanger and the feed air from the liquefier heat exchanger is introduced, the double column for rectification separating the feed air nitrogen, oxygen And a first on-off valve that is opened during the gas production operation and closed during the liquid production operation, and the remaining raw material air purified by the adsorption tower unit is supplied to the liquefied heat exchanger. wherein the first air introduction line for introducing the gas production runs are opened, the liquid preparation operation is the second on-off valve is interposed which is closed, the feed air from the liquefier heat exchanger A second air introduction line to be introduced into the double rectification column and the gas A third on-off valve that is closed during operation and opened during the liquid production operation is provided, and third air that introduces the raw material air from the compressor side of the high-pressure expansion turbine into the liquefied heat exchanger. An air introduction line and a fourth on-off valve that is closed during the gas production operation and opened during the liquid production operation are interposed, and the raw air discharged from the liquefied heat exchanger is supplied to the high-pressure expansion turbine. a fourth air introduction line for introducing the expander side is introduced from the fourth air introduction line when the liquid production run, the feed air which is expanded by generating cold by the expander of the high pressure expansion turbine double rectification a fifth air introduction line for introducing into the column, is characterized in that it comprises a.
本発明の請求項2に係る深冷空気液化分離装置の運転方法が採用した手段は、原料空気を原料空気圧縮機で圧縮し、前記原料空気圧縮機から出た原料空気を予冷ユニットで予冷し、予冷した原料空気を水分・炭酸ガスを除去する吸着塔ユニットに導入し、この吸着塔ユニットから出た原料空気の一部を主熱交換器に導入して、複式精留塔からの製品として生成される窒素ガス、酸素ガスとの熱交換によって冷却する一方、残りの原料空気を液化熱交換器に導入して前記複式精留塔からの廃ガスとの熱交換によって冷却し、前記主熱交換器から出た原料空気と前記液化熱交換器から出た原料空気とを前記複式精留塔に導入して窒素ガス、酸素ガスを製造するガス製造運転と、前記吸着塔ユニットから出た原料空気の一部を前記主熱交換器に導入して、前記複式精留塔からの製品として生成される窒素ガス、酸素ガスとの熱交換によって冷却する一方、残りの原料空気を昇圧圧縮機で昇圧させた後に二分し、二分した一方の原料空気を前記液化熱交換器に導入して前記複式精留塔からの廃ガスとの熱交換によって冷却し、二分した他方の原料空気を高圧膨張タービンの圧縮機で圧縮して前記液化熱交換器に導入し、この液化熱交換器から出た原料空気を前記高圧膨張タービンの膨張機で膨張させた後に前記複式精留塔に導入すると共に、前記主熱交換器から出た原料空気、および前記液化熱交換器から出た前記二分した前記一方の原料空気を前記複式精留塔に導入して、窒素ガス、酸素ガス並びに液体窒素及び/又は液体酸素を製造する液製造運転とを、自動切換することを特徴とするものである。
Means for operating the method is adopted of cryogenic air separation plant according to
本発明の請求項1に係る深冷空気液化分離装置、請求項2に係る深冷空気液化分離装置の運転方法では、深冷空気液化分離装置のガス製造運転においては、吸着塔ユニットで精製された原料空気の一部が主熱交換器に導入されると共に、主熱交換器から出た圧縮空気が複式精留塔に供給される。また、これと並行して、吸着塔ユニットで精製された原料空気の残りが第1空気導入ラインから液化熱交換器に導入され、この液化熱交換器から出た原料空気が第2空気導入ラインから複式精留塔に導入される。
In the operation method of the cryogenic air liquefaction separation apparatus according to claim 1 of the present invention and the cryogenic air liquefaction separation apparatus according to
一方、深冷空気液化分離装置の液製造運転においては、吸着塔ユニットで精製された原料空気の一部が主熱交換器に導入されると共に、この主熱交換器から出た圧縮空気が複式精留塔に供給される。また、これと並行して、昇圧圧縮機で圧縮された残りの原料空気の一部が液化熱交換器に導入され、この液化熱交換器を出た原料空気が複式精留塔に導入される。そして、昇圧圧縮機で圧縮された残りの原料空気の一部の残りが高圧膨張タービンの圧縮機側に導入され、この圧縮機側から出た原料空気が第3空気導入ラインから液化熱交換器に導入され、この液化熱交換器を出た原料空気が第4空気導入ラインから高圧膨張タービンの膨張機側に導入され、この高圧膨張タービンでの膨張により発生した寒冷が複式精留塔に導入される。 On the other hand, in the liquid manufacturing operation of the cryogenic air liquefaction separation apparatus, a part of the raw material air purified by the adsorption tower unit is introduced into the main heat exchanger, and the compressed air from the main heat exchanger is duplicated. Supplied to the rectification tower. In parallel with this, a part of the remaining raw material air compressed by the booster compressor is introduced into the liquefied heat exchanger, and the raw material air exiting this liquefied heat exchanger is introduced into the double rectification column. . A part of the remaining raw material air compressed by the booster compressor is introduced to the compressor side of the high-pressure expansion turbine, and the raw material air discharged from the compressor side is liquefied heat exchanger from the third air introduction line. The raw material air that has been introduced into the liquefied heat exchanger and introduced from the fourth air introduction line is introduced into the expander side of the high-pressure expansion turbine, and the cold generated by the expansion in the high-pressure expansion turbine is introduced into the double rectification column. Is done.
本発明の請求項1に係る深冷空気液化分離装置、請求項2に係る深冷空気液化分離装置の運転方法では、上記のとおり、ガス製造運転と液製造運転とが交互に繰り返されるのであるが、液化熱交換器は液製造運転中のみならず、ガス製造運転中も作動されるように構成されている。従って、本発明の請求項1に係る深冷空気液化分離装置、請求項2に係る深冷空気液化分離装置の運転方法によれば、下記のとおりの効果を得ることができる。
In the operation method of the cryogenic air liquefaction separation apparatus according to claim 1 of the present invention and the cryogenic air liquefaction separation apparatus according to
(1)ガス製造運転中の液化熱交換器のガス出入り口間の温度分布は、液製造運転中における温度分布とほぼ同等に保持されていて、ガス製造運転から液製造運転に切換えるに際して冷却運転をする必要がないため、極めて短時間のうちにガス製造運転中の深冷空気液化分離装置を液製造運転に移行させることができる。これにより、実質的な液製造運転時間が増加し、液体酸素・窒素等の生産性が向上するため、それら液体酸素・窒素等のコスト低減に大いに寄与することができる。
(2)ガス製造運転中の液化熱交換器のガス出入り口間の温度分布は、液製造運転中における温度分布とほぼ同等に保持されている。従って、温端側がマイナスの温度になっているということがなく、液製造運転への切換え時に低温流体が低温のまま放出されることがないため、常温ラインの配管が損傷するという危険性がない。
(3)液化熱交換器は収縮と膨張とを繰り返すことがないため、液化熱交換器の耐久寿命が向上する。
(1) The temperature distribution between the gas inlet and outlet of the liquefied heat exchanger during the gas production operation is maintained almost equal to the temperature distribution during the liquid production operation, and the cooling operation is performed when switching from the gas production operation to the liquid production operation. Therefore, the chilled air liquefaction separation apparatus during the gas production operation can be shifted to the liquid production operation in a very short time. Thereby, substantial liquid manufacturing operation time increases and productivity of liquid oxygen, nitrogen, etc. improves, Therefore It can contribute greatly to the cost reduction of these liquid oxygen, nitrogen, etc.
(2) The temperature distribution between the gas inlets and outlets of the liquefied heat exchanger during the gas production operation is maintained substantially equal to the temperature distribution during the liquid production operation. Therefore, there is no danger of damaging the piping of the room temperature line because the hot end side is not at a negative temperature and the low temperature fluid is not released at a low temperature when switching to the liquid production operation. .
(3) Since the liquefied heat exchanger does not repeat contraction and expansion, the durability life of the liquefied heat exchanger is improved.
また、本発明の請求項1に係る深冷空気液化分離装置によれば、液製造運転に際して、主熱交換器から出た原料空気の一部が複式精留塔に導入されるが、液製造運転に切換えられると、前記主熱交換器から出た原料空気の一部と共に、短時間のうちに高圧膨張タービンの膨張機で膨張されて寒冷を発生した原料空気が第5空気導入ラインを介して複式精留塔に導入される。従って、液製造運転への切換後、短時間のうちに効率よく液体窒素、液体酸素等を製造することができ、液製造運転のための稼動率が向上するから、低コストでより大量の液体窒素、液体酸素等を生産することができる。 Further, according to the chilled air liquefaction separation apparatus according to claim 1 of the present invention, part of the raw air discharged from the main heat exchanger is introduced into the double fractionator during the liquid production operation. When switched to operation, together with a part of the raw air that has come out of the main heat exchanger, the raw air that has been expanded in the expander of the high-pressure expansion turbine in a short period of time and has generated coldness passes through the fifth air introduction line. To be introduced into the double rectification column. Therefore, after switching to the liquid production operation, liquid nitrogen, liquid oxygen, etc. can be efficiently produced in a short time, and the operating rate for the liquid production operation is improved. Nitrogen, liquid oxygen, etc. can be produced.
以下、本発明の運転方法を実施する、実施の形態1乃至4に係る深冷空気液化分離装置を、その模式的系統図の図1乃至4を順次参照しながら説明する。先ず、本発明の実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置を、その系統図の図1を参照しながら説明する。 Hereinafter, the cryogenic air liquefaction separation apparatus according to Embodiments 1 to 4 for carrying out the operation method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 of the schematic system diagrams. First, a cryogenic air liquefaction separation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示す符号1は、本発明の形態1に係る深冷空気液化分離装置であって、この本発明の形態1に係る深冷空気液化分離装置1は、主として、原料空気圧縮機2と、予冷ユニット3aと、吸着塔ユニット3bと、主熱交換器4と、昇圧圧縮機9bと、液化熱交換器7と、高圧膨張タービン12と、複式精留塔15と、これらに付随する付帯設備とから構成されている。
Reference numeral 1 shown in FIG. 1 is a chilled air liquefaction separation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The chilled air liquefaction separation apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention mainly includes a raw
より詳しくは、深冷空気液化分離装置1は、原料空気圧縮機2で圧縮された原料空気を、主熱交換器4や液化熱交換器7に供給する空気供給元ライン3を備えている。この空気供給元ライン3には、原料空気圧縮機2側から下流側に向って順に、この原料空気圧縮機2で圧縮された原料空気を予冷するための予冷ユニット3aが介装されると共に、この予冷ユニット3aで10〜40℃に予冷された原料空気から水分・炭酸ガスを除去して精製する吸着塔ユニット3bが介装されている。この吸着塔ユニット3bは、交互に使用される第1吸着塔3b1と、第2吸着塔3b2とが並列に配設されてなる構成になっている。
なお、水分・炭酸ガスを除去するために、例えば第1吸着塔3b1に原料空気が導入されている間に、第2吸着塔3b2の吸着剤を再生するために、この第2吸着塔3b2には、図示しないヒータで加熱したパージガスが供給され、水分・炭酸ガスを吸着した吸着剤が再生されるように構成されている。
More specifically, the chilled air liquefaction separation apparatus 1 includes an air
In order to remove moisture / carbon dioxide gas, for example, this second adsorption tower is used to regenerate the adsorbent of the
前記空気供給元ライン3の吸着塔ユニット3bより先端側は、主熱交換器4に連通しており、前記吸着塔ユニット3bにより精製された原料空気の一部が主熱交換器4に導入されるように構成されている。そして、前記主熱交換器4の出口から、上部塔15aと下部塔15bとからなる複式精留塔15の前記下部塔15bに空気供給先ライン5が連通しており、前記空気供給元ライン3から導入されて液化点付近の温度になるまで冷却された原料空気が下部塔15bに導入されるようになっている。
The front end side of the
前記空気供給元ライン3の吸着塔ユニット3bと主熱交換器4との間から、液化熱交換器7に連通する第1空気導入ライン6が分岐している。この第1空気導入ライン6には、ガス製造運転中は開弁され、液製造運転中は閉弁される第1開閉弁V1が介装されており、前記吸着塔ユニット3bで精製された原料空気の残り(前記吸着塔ユニット3bから出た原料空気から前記主熱交換器4に導入された原料空気を差し引いた量)が液化熱交換器7に導入されるようになっている。そして、前記液化熱交換器7の出口から前記空気供給先ライン5の前記主熱交換器5と前記下部塔15bとの間に、第2空気導入ライン8が連通している。この第2空気導入ライン8には、ガス製造運転中は開弁され、液製造運転中は閉弁される第2開閉弁V2が介装されており、前記第1空気導入ライン6から導入された原料空気が液化点近傍の温度になるまで冷却されて下部塔15bに導入されるようになっている。
A first
前記第1空気導入ライン6の空気供給元ライン3との分岐部と、前記第1開閉弁V1との間から、液化熱交換器7に連通する空気導入元ライン9が分岐している。この空気導入元ライン9には、分岐側から液化熱交換器7に向って順に、入側開閉弁9aと、この入側開閉弁9aを通過した原料空気を3.0MPaGまで昇圧させる昇圧圧縮機9bが介装されている。そして、液化熱交換器7から前記下部塔15bの前記空気供給先ライン5の連通位置の上側に、出側開閉弁10aが介装され、前記空気導入元ライン9から導入されると共に、液化熱交換器7により冷却されて液化した原料空気を導入する空気導入先ライン10が連通している。
An air
前記空気導入元ライン9の昇圧圧縮機9bと、前記液化熱交換器7との間から第3空気導入ライン11が分岐しており、この第3空気導入ライン11は高圧膨張タービン12の圧縮機12aを介して、前記第1空気導入ライン6の第1開閉弁V1と液化熱交換器7との間に連通している。この第3空気導入ライン11の圧縮機12a側と、第1空気導入ライン6の連通部との間に、ガス製造運転中は閉弁され、液製造運転中は開弁される第3開閉弁V3が介装されており、圧縮機12aで約5.0MPaGまで昇圧された後、液化熱交換器7に導入されるようになっている。
A third
前記第1空気導入ライン6から導入された原料空気を前記第2空気導入ライン8に導く液化熱交換器7内の熱交換流路7aの途中から、高圧膨張タービン12の膨張機12bに連通する第4空気導入ライン13が分岐している。この第4空気導入ライン13には、ガス製造運転中は閉弁され、液製造運転中は開弁される第4開閉弁V4が介装されている。
そして、前記高圧膨張タービン12の膨張機12bの出口は、第5空気導入ライン14を介して前記空気供給先ライン5の前記第2空気導入ライン8の連通部と下部塔15bとの間に連通している。そのため、液化熱交換器7で約−100℃に冷却された原料空気が前記第4空気導入ライン13から導入されると、前記膨張機12bで約0.45MPaGまで膨張されて寒冷を発生した原料空気が第5空気導入ライン14を介して下部塔15bに導入される。なお、前記第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3、第4開閉弁V4、入側開閉弁9a、および出側開閉弁10aは、ガス製造運転と、液製造運転の切換えに際して、遠隔操作により開閉操作される自動開閉弁である。
The raw material air introduced from the first
The outlet of the
前記複式精留塔15の下部塔15bの頂部に液体窒素供給ライン16が設けられると共に、前記複式精留塔15の上部塔15aの底部に液体酸素供給ライン17が設けられている。また、前記複式精留塔15の上部塔15aの頂部に窒素ガス供給ライン18が、下部に酸素ガス供給ライン19が設けられると共に、上下方向の中程より上方位置に廃ガス排出ライン18aが設けられている。なお、複式精留塔15の上部塔15aの直下であって、かつ下部塔15b内の上部に設けられてなるものは、主凝縮器15cである。
A liquid
以下、本発明の実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1のガス製造運転と液製造運転について説明する。先ず、深冷空気液化分離装置1のガス製造運転について説明する。
即ち、原料空気圧縮機2で圧縮されて約90℃に昇温した原料空気が予冷ユニット3aで10〜40℃に予冷されると共に、予冷された原料空気が吸着塔ユニット3bに導入され、水分・炭酸ガスが除去されて精製される。そして、精製された原料空気の一部が主熱交換器4に導入され、液化点付近の温度になるまで冷却されて空気供給先ライン5を介して複式精留塔15に供給される。また、これと並行して、吸着塔ユニット3aで精製された原料空気の残りが第1空気導入ライン6(第1開閉弁V1開弁)から液化熱交換器7に導入され、液化点付近の温度になるまで冷却されて第2空気導入ライン8(第2開閉弁V2開弁)から空気供給先ライン5に合流し、前記主熱交換器4から出た原料空気の一部と共に複式精留塔15の下部塔15bに導入される。
Hereinafter, a gas production operation and a liquid production operation of the cryogenic air liquefaction separation apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention will be described. First, the gas production operation of the cryogenic air liquefaction separation apparatus 1 will be described.
That is, the raw material air compressed by the raw
複式精留塔15の下部塔15bに導入された原料空気は、精留操作により上部塔15aの頂部に設けられた窒素ガス供給ライン18に取出される窒素ガスと、上部塔15aの下部に設けられた酸素ガス供給ライン19に取出される酸素ガスと、上部塔15aの上下方向の中程より上方位置に設けられた廃ガス排出ライン18aに取出される廃ガスと、必要に応じて生産されるアルゴンに分離される。窒素ガス供給ライン18から取出された窒素ガスは、主熱交換器4で原料空気と熱交換を行って常温になって導出されると共に、図示しない窒素圧縮機で圧縮されて供給先に供給される。また、酸素ガス供給ライン19から取出された酸素ガスは、主熱交換器4で原料空気と熱交換を行って常温になって導出されると共に、図示しない酸素圧縮機で圧縮されて供給先に供給される。そして、廃ガス排出ライン18aから取出された廃ガスは、液化熱交換器7で原料空気と熱交換を行って常温になって系外に放出される。
The raw air introduced into the
次に、本発明の形態1に係る深冷空気液化分離装置1の液製造運転について説明する。
即ち、吸着塔ユニット3bで精製された原料空気は2分され、2分された原料空気の一部が主熱交換器4に導入されて、液化点付近の温度になるまで冷却される。主熱交換器4から出た原料空気の一部は、空気供給先ライン5から複式精留塔15の下部塔15bに導入される。原料空気の残りは、空気導入元ライン9(第1開閉弁V1閉弁、入側開閉弁9a開弁)を介して昇圧圧縮機9bに導入され、約3.0MPaGまで昇圧される。昇圧された原料空気の残りは2分され、2分された原料空気の残りの1部は、液化熱交換器7で液化され、液体製品を製造するための寒冷源として空気導入先ライン10(出側開閉弁10a開弁)から複式精留塔15の下部塔15bに導入される。
Next, the liquid manufacturing operation of the cryogenic air liquefaction separation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
That is, the raw material air purified by the
また、2分された原料空気の残りの残りは第3空気導入ライン11から高圧膨張タービン12の圧縮機12aに導入されて約5.0MPaGになるまで圧縮された後、第3開閉弁V3、第1空気導入ライン6を経て液化熱交換器7に導入される。そして、この液化熱交換器7で約−100℃に冷却された後に、第4空気導入ライン13(第4開閉弁V4は開弁、第2開閉弁V2は閉弁)から高圧膨張タービン12の膨張機12bに導入される。
膨張機12bに導入された、2分された原料空気の残りの残りは、約0.45MPaGに膨張されて深冷空気液化分離装置1の液製造運転のための寒冷を発生した後、空気供給先ライン5に合流し、前記主熱交換器4から出た2分された原料空気の一部と共に複式精留塔15の下部塔15bに導入される。
Further, the remainder of the bifurcated raw material air is introduced from the third
The remaining remainder of the bifurcated raw material air introduced into the
複式精留塔15の下部塔15bに導入された原料空気は、精留操作により上部塔15aの頂部に設けられた窒素ガス供給ライン18から取出される窒素ガスと、上部塔15aの下部に設けられた酸素ガス供給ライン19に取出される酸素ガスと、上部塔15aの上下方向の中程より上方位置に設けられた廃ガス排出ライン18aに取出される廃ガスと、下部塔15bの頂部に設けられた液体窒素供給ライン16に取出される液体窒素と、上部塔15aの底部に設けられた液体酸素供給ライン17に取出される液体酸素と、必要に応じて生産されるアルゴンに分離される。
The raw air introduced into the
前記窒素ガス供給ライン18から取出された窒素ガスは、主熱交換器4で原料空気と熱交換を行って常温になって導出され、図示しない窒素圧縮機で圧縮されて供給先に供給される。前記酸素ガス供給ライン19から取出された酸素ガスは、主熱交換器4で原料空気と熱交換を行って常温になって導出され、図示しない酸素圧縮機で圧縮されて供給先に供給される。前記廃ガス排出ライン18aから取出された廃ガスは、液化熱交換器7で原料空気と熱交換を行って常温になって導出される。そして、前記液体窒素供給ライン16から取出された液体窒素は、図示しない液体窒素タンクに送られ、液体酸素供給ライン17から取出される液体酸素は、図示しない液体酸素タンクに送られる。なお、この実施の形態1の場合には、液体窒素と液体酸素の両方を製造するようにしているが、液体窒素と液体酸素のうち何れか一方を製造するようにしても良い。
The nitrogen gas taken out from the nitrogen
本発明の実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1では、上記のとおり、ガス製造運転と液製造運転とが交互に繰り返されるのであるが、液化熱交換器7は液製造運転中のみならず、ガス製造運転中も熱交換器として作動されるように構成されている。従って、本発明の実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1によれば、下記のとおりの効果を得ることができる。
In the chilled air liquefaction separation apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention, as described above, the gas production operation and the liquid production operation are alternately repeated, but the
(1)ガス製造運転中の液化熱交換器7のガス出入り口間の温度分布は、液製造運転中における温度分布とほぼ同等に保持されていて、ガス製造運転から液製造運転に切換えるに際して冷却運転をする必要がないため、極めて短時間のうちにガス製造運転中の深冷空気液化分離装置1を液製造運転に移行させることができる。これにより、実質的な液製造運転時間が増加し、液体酸素・窒素等の生産性が向上するため、それら液体酸素・窒素等のコスト低減に大いに寄与することができる。
(2)ガス製造運転中の液化熱交換器のガス出入り口間の温度分布は、液製造運転中における温度分布とほぼ同等に保持されている。従って、温端側がマイナスの温度になっているということがなく、液製造運転への切換え時に低温流体が低温のまま放出されることがないため、常温ラインの配管が損傷するという危険性がない。
(3)液化熱交換器7は収縮と膨張とを繰り返すことがないため、液化熱交換器の耐久寿命が向上する。
(1) The temperature distribution between the gas inlet and outlet of the liquefied
(2) The temperature distribution between the gas inlets and outlets of the liquefied heat exchanger during the gas production operation is maintained substantially equal to the temperature distribution during the liquid production operation. Therefore, there is no danger of damaging the piping of the room temperature line because the hot end side is not at a negative temperature and the low temperature fluid is not released at a low temperature when switching to the liquid production operation. .
(3) Since the liquefied
本発明の運転方法を実施する、本発明の実施の形態2に係る深冷空気液化分離装置を、その系統図の図2を参照しながら説明する。本発明の実施の形態2が上記実施の形態1と相違するところは、図1と図2との比較において、良く理解されるように、空気供給元ライン3の第1空気導入ライン6の分岐部と、第1空気導入ライン6の空気導入元ライン9の分岐部との間から、吸着塔ユニット3bで精製された原料空気の一部を分流させる第1空気分流ラインを設けたところにあるから、上記実施の形態と同一のものには同一符号を付し、その相違する点について説明する。
A cryogenic air liquefaction separation apparatus according to a second embodiment of the present invention that implements the operation method of the present invention will be described with reference to FIG. 2 of the system diagram thereof. The difference of the second embodiment of the present invention from the first embodiment is that the first
即ち、本発明の実施の形態2に係る深冷空気液化分離装置1aでは、空気供給元ライン3の第1空気導入ライン6の分岐部と、第1空気導入ライン6の空気導入元ライン9の分岐部との間から、吸着塔ユニット3bで精製された原料空気を分流させる第1空気分流ライン20が分岐している。そして、この第1空気分流ライン20の先端側は、液化熱交換器7を介して、前記主熱交換器4から前記複式精留塔15の下部塔15bに連通する空気供給先ライン5に合流しており、ガス製造運転中、液製造運転中の如何を問わず、常時吸着塔ユニット3bで精製された原料空気の一部が液化点付近の温度になるまで冷却されて複式精留塔15の下部塔15bに導入されるように構成されている。
That is, in the chilled air
本発明の実施の形態2に係る深冷空気液化分離装置1aでは、上記実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1の場合と同様に、ガス製造運転中、液製造運転中の如何を問わず、液化熱交換器7が作動している。これに加えて、液化熱交換器7に対して、常時吸着塔ユニット3bで精製された原料空気の一部が導入されて熱交換する。従って、上記実施の形態2に係る深冷空気液化分離装置1aによれば、上記実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1と同様の効果が得られるのに加えて、主熱交換器4と液化熱交換器7との熱バランス状態をより良好にすることができるという優れた効果が得られる。
In the chilled air
本発明の運転方法を実施する、本発明の実施の形態3に係る深冷空気液化分離装置を、その系統図の図3を参照しながら説明する。本発明の実施の形態3が上記実施の形態1と相違するところは、図1と図3との比較において、良く理解されるように、空気供給元ライン3の第1空気導入ライン6の分岐部と、第1空気導入ライン6の空気導入元ライン9の分岐部との間から、吸着塔ユニット3bで精製された原料空気の一部を分流させる第2空気分流ラインを設け、これに寒冷発生手段を設けたところにあるから、上記実施の形態と同一のものには同一符号を付し、その相違する点について説明する。
A cryogenic air liquefaction separation apparatus according to a third embodiment of the present invention that implements the operation method of the present invention will be described with reference to FIG. 3 of the system diagram thereof. The third embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the first
即ち、本発明の実施の形態3に係る深冷空気液化分離装置1bでは、空気供給元ライン3の第1空気導入ライン6の分岐部と、第1空気導入ライン6の空気導入元ライン9の分岐部との間から、吸着塔ユニット3bで精製された原料空気を分流させる第2空気分流ライン21が分岐している。そして、この空気分流ライン21の先端側は、低圧膨張タービン22の圧縮機22a、主熱交換器4、低圧膨張タービン22の膨張機22bを経て前記複式精留塔15の上部塔15aに連通しており、ガス製造運転中、液製造運転中の如何を問わず、膨張タービン22の膨張機22bで装置の運転維持に必要な寒冷を発生し、常時複式精留塔15の上部塔15aに導入されるように構成されている。
That is, in the chilled air
そのため、本発明の実施の形態3に係る深冷空気液化分離装置1bによれば、上記実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1の場合と同様に、ガス製造運転中、液製造運転中の如何を問わず、液化熱交換器7が作動している。これに加えて、吸着塔ユニット3bで精製された原料空気の一部が低圧膨張タービン22の圧縮機22aで約0.9MPaGまで昇圧されて主熱交換器4で約−100℃まで冷却された後、低圧膨張タービン22の膨張機22bで約0.03MPaGに膨張されて深冷空気液化分離装置1bの運転維持に必要な寒冷を発生し、常時複式精留塔15の上部塔15aに導入される。
Therefore, according to the chilled air
従って、本発明の実施の形態3に係る深冷空気液化分離装置1bによれば、上記実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1と同様の効果が得られるのに加えて、高圧膨張タービン12の運転停止中、つまりガス製造運転中においても、低圧膨張タービン22の膨張機22bから寒冷を発生した原料空気が複式精留塔に常時供給されるため、深冷空気液化分離装置1bの運転維持に必要な寒冷を外部から補給する必要がない。
Therefore, according to the cryogenic air
本発明の運転方法を実施する、本発明の実施の形態4に係る深冷空気液化分離装置を、その系統図の図4を参照しながら説明する。本発明の実施の形態4が上記実施の形態1と相違するところは、図1と図2乃至4との比較において良く理解されるように、本発明の実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1に、本発明の実施の形態2に係る深冷空気液化分離装置1aに設けた第1空気分流ラインと、本発明の実施の形態3に係る深冷空気液化分離装置1bに設けた寒冷発生手段を備えた第2空気分流ライン21とを設けたものであるから、上記実施の形態と同一のものには同一符号を付し、その相違する点について説明する。
A cryogenic air liquefaction separation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention that implements the operation method of the present invention will be described with reference to FIG. 4 of the system diagram thereof. The difference of the fourth embodiment of the present invention from the first embodiment is that the chilled air liquefaction according to the first embodiment of the present invention is well understood in the comparison between FIG. 1 and FIGS. The separation device 1 is provided in the first air branch line provided in the chilled air
即ち、本発明の実施の形態4に係る深冷空気液化分離装置1cでは、空気供給元ライン3の第1空気導入ライン6の分岐部と、第1空気導入ライン6の空気導入元ライン9の分岐部との間から、吸着塔ユニット3bで精製された原料空気を分流させる第1空気分流ライン20が分岐している。そして、この第1空気分流ライン20の先端側は、液化熱交換器7を介して、前記主熱交換器4から前記複式精留塔15の下部塔15bに連通する空気供給先ライン5に合流しており、ガス製造運転中、液製造運転中の如何を問わず、常時吸着塔ユニット3bで精製された原料空気の一部が液化点付近の温度になるまで冷却されて複式精留塔15の下部塔15bに導入されるように構成されている。
That is, in the chilled air
また、空気供給元ライン3の第1空気導入ライン6の分岐部と、第1空気導入ライン6の空気導入元ライン9の分岐部との間から、吸着塔ユニット3bによって精製された原料空気を分流させる第2空気分流ライン21が分岐している。そして、この空気分流ライン21の先端側は、低圧膨張タービン22の圧縮機22a、主熱交換器4、低圧膨張タービン22の膨張機22bを経て前記複式精留塔15の上部塔15aに連通しており、ガス製造運転中、液製造運転中の如何を問わず、膨張タービン22の膨張機22bで装置の運転維持に必要な寒冷を発生し、常時複式精留塔15の上部塔15aに導入されるように構成されている。
In addition, the raw material air purified by the
本発明の実施の形態4に係る深冷空気液化分離装置1cでは、上記実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1の場合と同様に、ガス製造運転中、液製造運転中の如何を問わず、液化熱交換器7が作動している。これに加えて、液化熱交換器7に、常時吸着塔ユニット3bで精製された原料空気の一部が導入されると共に、低圧膨張タービン22の膨張機22bによって装置の運転維持に必要な寒冷を発生している。
In the chilled air
従って、本発明の実施の形態4に係る深冷空気液化分離装置1cによれば、上記実施の形態1に係る深冷空気液化分離装置1と同様の効果が得られ、さらに上記実施の形態1a,1bの効果、即ち主熱交換器4と液化熱交換器7との熱バランス状態をより良好にすることができるという優れた効果が得られる。また、ガス製造運転中においても、低圧膨張タービン22の膨張機22bから寒冷を発生した原料空気が複式精留塔に常時供給されるため、深冷空気液化分離装置1bの運転維持に必要な寒冷を外部から補給する必要がないという効果が得られる。
Therefore, according to the chilled air
以上説明した本発明の運転方法を実施する、本発明の上記実施の形態1乃至4に係る深冷空気液化分離装置1乃至1cは本発明の具体例に過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内における設計変更等は自由自在である。従って、深冷空気液化分離装置の形態は、上記実施の形態1乃至4に係る深冷空気液化分離装置1乃至1cの構成に限定されるものではない。 The chilled air liquefaction separation apparatuses 1 to 1c according to the first to fourth embodiments of the present invention that implement the operation method of the present invention described above are only specific examples of the present invention, and the technical idea of the present invention is achieved. Design changes and the like within a range that does not deviate are free. Therefore, the form of the chilled air liquefaction separation apparatus is not limited to the configuration of the chilled air liquefaction separation apparatuses 1 to 1c according to the first to fourth embodiments.
1,1a,1b,1c…深冷空気液化分離装置
2…原料空気圧縮機
3…空気供給元ライン,3a…予冷ユニット,
3b…吸着塔ユニット,3b1…第1吸着塔,3b2…第2吸着塔
4…主熱交換器
5…空気供給先ライン
6…第1空気導入ライン
7…液化熱交換器,7a…熱交換流
8…第2空気導入ライン
9…空気導入元ライン,9a…入側開閉弁,9b…昇圧圧縮機
10…空気導入先ライン,10a…出側開閉弁
11…第3空気導入ライン
12…高圧膨張タービン,12a…圧縮機,12b…膨張機
13…第4空気導入ライン
14…第5空気導入ライン
15…複式精留塔,15a…上部塔,15b…下部塔,15c…アルゴン精製装置
16…液体窒素供給ライン
17…液体酸素供給ライン
18…窒素ガス供給ライン,18a…廃ガス排出ライン
19…酸素ガス供給ライン
20…第1空気分流ライン
21…第2空気分流ライン
22…低圧膨張タービン,22a…圧縮機,22b…膨張機
1, 1a, 1b, 1c ... Cryogenic air
3b ... Adsorption tower unit, 3b 1 ... First adsorption tower, 3b 2 ...
Claims (2)
原料空気圧縮機と、この原料空気圧縮機で圧縮された原料空気を予冷する予冷ユニットと、この予冷ユニットで予冷された原料空気から水分・炭酸ガスを除去して精製する吸着塔ユニットと、製品として生成される窒素ガス、酸素ガスが冷却媒体として導入され、前記吸着塔ユニットで精製された原料空気の一部を冷却する主熱交換器と、前記吸着塔ユニットで精製された原料空気の残りを前記液製造運転時に圧縮する昇圧圧縮機と、前記窒素ガスの生成に伴い生成する廃ガスが冷却媒体として導入され、前記昇圧圧縮機で昇圧された原料空気の一部を冷却する液化熱交換器と、前記昇圧圧縮機で圧縮された原料空気の残りの一部を膨張させて寒冷を発生させる高圧膨張タービンと、前記主熱交換器からの原料空気と前記液化熱交換器からの原料空気とが導入され、該原料空気を窒素、酸素に精留分離する複式精留塔と、前記ガス製造運転中は開弁され、前記液製造運転中は閉弁される第1開閉弁が介装され、前記吸着塔ユニットで精製された原料空気の残りを前記液化熱交換器に導入する第1空気導入ラインと、前記ガス製造運転中は開弁され、前記液製造運転中は閉弁される第2開閉弁が介装され、前記液化熱交換器から出た原料空気を前記複式精留塔に導入する第2空気導入ラインと、前記ガス製造運転中は閉弁され、前記液製造運転中は開弁される第3開閉弁が介装され、前記高圧膨張タービンの圧縮機側から出た原料空気を前記液化熱交換器に導入する第3空気導入ラインと、前記ガス製造運転中は閉弁され、前記液製造運転中は開弁される第4開閉弁が介装され、前記液化熱交換器から出た原料空気を前記高圧膨張タービンの膨張機側に導入する第4空気導入ラインと、前記液製造運転に際して前記第4空気導入ラインから導入され、前記高圧膨張タービンの膨張機で膨張されて寒冷を発生した原料空気を前記複式精留塔に導入する第5空気導入ラインと、を備えたことを特徴とする深冷空気液化分離装置。 In a cryogenic air liquefaction separation apparatus that is switched between a gas production operation for producing nitrogen gas and oxygen gas and a liquid production operation for producing nitrogen gas, oxygen gas and liquid nitrogen and / or liquid oxygen,
A raw air compressor, a pre-cooling unit for pre-cooling the raw air compressed by the raw air compressor, an adsorption tower unit for removing water and carbon dioxide gas from the pre-cooled raw material air, and a product nitrogen gas produced as oxygen gas is introduced as a cooling medium, a main heat exchanger for cooling a portion of the feed air the purified by adsorption column units, the remaining feed air the purified by adsorption column units a booster compressor for compressing the time of the liquid preparation operation the waste gas produced along with production of the nitrogen gas is introduced as a cooling medium, liquefaction heat exchanger for cooling the portion of the feed air that is pressurized by the booster compressor vessels and a high pressure expansion turbine for generating refrigeration by expanding the remaining portion of the feed air compressed in the booster compressor, the feed air from the main heat exchanger from said liquefier heat exchanger Charge air is introduced, nitrogen the feed air, and the double column to oxygen rectification separation, the gas production runs are open, in the liquid preparation operation first on-off valve is closed A first air introduction line that introduces the remainder of the raw material air that is interposed and purified by the adsorption tower unit, and is opened during the gas production operation and closed during the liquid production operation. is the second on-off valve is interposed to be, a second air introduction line for introducing the feed air from the liquefaction heat exchanger to said double rectification column, the gas production runs are closed, the liquid preparation A third on-off valve that is opened during operation is interposed, and a third air introduction line that introduces raw air that has come out from the compressor side of the high-pressure expansion turbine into the liquefied heat exchanger, and during the gas production operation Is closed, and a fourth on-off valve that is opened during the liquid manufacturing operation is interposed, A fourth air introduction line for introducing the raw air discharged from the heat exchanger to the expander side of the high-pressure expansion turbine, and an expander for the high-pressure expansion turbine introduced from the fourth air introduction line during the liquid production operation in expanded by cryogenic air separation plant, characterized in that the feed air to generate refrigeration with a, a fifth air introduction line for introducing into the double rectification column.
前記吸着塔ユニットから出た原料空気の一部を前記主熱交換器に導入して、前記複式精留塔からの製品として生成される窒素ガス、酸素ガスとの熱交換によって冷却する一方、残りの原料空気を昇圧圧縮機で昇圧させた後に二分し、二分した一方の原料空気を前記液化熱交換器に導入して前記複式精留塔からの廃ガスとの熱交換によって冷却し、二分した他方の原料空気を高圧膨張タービンの圧縮機で圧縮して前記液化熱交換器に導入し、この液化熱交換器から出た原料空気を前記高圧膨張タービンの膨張機で膨張させた後に前記複式精留塔に導入すると共に、前記主熱交換器から出た原料空気、および前記液化熱交換器から出た前記二分した前記一方の原料空気を前記複式精留塔に導入して、窒素ガス、酸素ガス並びに液体窒素及び/又は液体酸素を製造する液製造運転とを、自動切換することを特徴とする深冷空気液化分離装置の運転方法。 The feed air is compressed in feed air compressor, the feed air from the feed air compressor and precooled with precooling unit, the feed air which is pre-cooled and introduced into the adsorption tower unit to remove moisture, carbon dioxide, this adsorption column Part of the raw material air from the unit is introduced into the main heat exchanger and cooled by heat exchange with nitrogen gas and oxygen gas produced as products from the double rectification tower, while the remaining raw material air is liquefied. is introduced into the heat exchanger is cooled by heat exchange with the waste gas from the double rectification column, wherein the double rectification and feed air leaving the feed air from the main heat exchanger from said liquefier heat exchanger A gas production operation for producing nitrogen gas and oxygen gas by introducing into the distillation column;
By introducing a portion of the feed air from the adsorption tower unit to the main heat exchanger, while cooling the nitrogen gas produced as a product from the double rectification column, by heat exchange with oxygen gas, the remaining the feed air is divided into two after being boosted by booster compressor, one of the feed air which is bisected by introducing into the liquefier heat exchanger cooled by heat exchange with the waste gas from the double rectification column, bisected the other feed air is compressed by the compressor of the high pressure expansion turbine and introduced into the liquefier heat exchanger, said double rectification feed air exiting from the liquefaction heat exchanger after being expanded in the expander of the high pressure expansion turbine is introduced into column, introducing feed air exiting the main heat exchanger, and said one feed air the bisected exiting said liquefier heat exchanger to said double rectification column, nitrogen gas, oxygen Gas and liquid nitrogen and / or A liquid preparation operation for manufacturing the body of oxygen, the method operation of cryogenic air separation plant, characterized in that the automatic switching.
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