JP4908740B2 - Cryogenic air separator operation method - Google Patents
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Description
本発明は、深冷空気分離装置の運転方法に係り、より詳しくは、需要先により高圧の製品酸素ガスを供給することができ、しかも運転コストの増大を抑制することを可能ならしめる深冷空気分離装置の運転方法に関する。 The present invention relates to a method of operating a cryogenic air separation equipment, and more particularly, can supply the high pressure product oxygen gas by the demand end, moreover makes it possible to suppress an increase in operating costs cryogenic a method for the operation of the air separation equipment.
鉄鋼業等の工業分野において、ガス酸素(製品酸素)はユーティリティあるいは原材料として使用されており、その供給源として深冷空気分離装置が使用されている。このような深冷空気分離装置の場合には、通常、製品酸素ガスは複式精留塔の上部塔の操作圧力である0.01〜0.02MPaG程度の圧力で上部塔から取出され、取出した酸素ガスを所要圧力に昇圧して需要先に供給している。しかしながら、酸素ガスを所要圧力に昇圧する酸素ガス圧縮機の所要動力が過大であり、所要動力の低減に対する強い要望があった。
酸素ガス圧縮機の所要動力の低減を可能ならしめるようにしたものとしては、例えば後述する構成になるものが公知である。以下、この従来例に係る深冷空気分離装置を、タービン一体式のガスブロワを備えた深冷空気分離装置における制御回路構成を示す図の図3を参照しながら説明する。
In industrial fields such as the steel industry, gaseous oxygen (product oxygen) is used as a utility or raw material, and a chilled air separation device is used as its supply source. In the case of such a cryogenic air separation apparatus, the product oxygen gas is usually taken out from the upper column at a pressure of about 0.01 to 0.02 MPaG, which is the operating pressure of the upper column of the double rectification column. Oxygen gas is boosted to the required pressure and supplied to customers. However, the required power of the oxygen gas compressor for boosting the oxygen gas to the required pressure is excessive, and there has been a strong demand for reducing the required power.
As a device that can reduce the required power of the oxygen gas compressor, for example, a device having a configuration described later is known. Hereinafter, the cryogenic air separation apparatus according to this conventional example will be described with reference to FIG. 3 showing a control circuit configuration in the cryogenic air separation apparatus provided with a turbine-integrated gas blower.
即ち、この従来例に係る深冷空気分離装置は、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機51と、この原料空気圧縮機51で圧縮されると共に前冷却装置52で冷却された原料空気を前処理する吸着塔ユニット53と、この吸着塔ユニット53で前処理された空気が原料として送り込まれ、この送り込まれた原料空気から深冷分離法にて窒素や酸素を分離連続生産する精留塔57,58と、前記送り込まれた原料空気を断熱膨張させて前記精留塔へ流入させる寒冷を発生させるための膨張タービン56とを有するコールドボックス55を有しており、製品酸素等の製品ガスの圧力を精留塔上塔57の運転圧力より高圧にすることが必要なプラントに適用される。製品ガス(例えば製品酸素)を深冷状態で精留分離する精留塔は、下塔(中圧塔)58と上塔(低圧塔)57から構成され、両者は主凝縮器90にて互いに熱交換を行うようになっている。この主凝縮器90には下塔58の上部から窒素ガスが供給され、液化された窒素は下塔58の上部に戻されるように構成されている。
That is, the chilled air separation apparatus according to this conventional example includes a raw
この従来例に係る深冷空気分離装置によれば、0.03MPaG程度の製品ガス(例えば製品酸素)89を上塔(低圧塔)57からガスの状態で取り出して、空気熱交換器63で温度回復させた後、膨張タービン56の常温側(片側)のブレーキファンを、製品ガス(例えば製品酸素)89を昇圧するためのガスブロワ66として使用される。即ち、このガスブロワ66は、製品となるガス(例えば製品酸素)の圧力が、上塔57の運転圧力より高い圧力レベルで取り合うことができるように、膨張タービン56の回転力を受けて製品ガス90を圧力比で1.36〜1.6程度に昇圧するものである。このように、製品となるガス(例えば製品酸素)の圧力が、上塔57の運転圧力より高い圧力レベルで取り合うことが要求されたプラントにおいて、上塔57から製品ガス(製品酸素等)をガスの状態で取り出し、この取り出された製品ガスを、寒冷発生のための膨張タービン56の片側に設けたブレーキ用ガスブロワ66で昇圧することにより、製品ガス(例えば製品酸素)89を所定の圧力にして送り出すものである。なお、図3において、精留塔の右側に示されてなる符号62は過冷却器である(例えば、特許文献1参照。)。
上記従来例に係る深冷空気分離装置によれば、コールドボックスから取出される製品酸素ガスの圧力が0.02〜0.08MPaGに限定されている。従って、需要先における製品酸素ガスの必要圧力が、この圧力に一致している場合には非常に有効な装置である。
しかしながら、これ以上の圧力を必要とする場合には、この深冷空気分離装置を使用することができない。勿論、酸素ガス圧縮機を設ければ、より高圧の製品酸素ガスを需要先に供給することができるが、酸素ガス圧縮機の駆動に多大な動力エネルギーを要するので、深冷空気分離装置の運転コストに関して経済的に好ましくない。
According to the cryogenic air separation apparatus according to the conventional example, the pressure of the product oxygen gas taken out from the cold box is limited to 0.02 to 0.08 MPaG. Therefore, it is a very effective device when the required pressure of the product oxygen gas at the demand destination matches this pressure.
However, when a pressure higher than this is required, this cryogenic air separation device cannot be used. Of course, if an oxygen gas compressor is provided, higher-pressure product oxygen gas can be supplied to the customer. However, since driving the oxygen gas compressor requires a large amount of power energy, the operation of the cryogenic air separation device Economically unfavorable in terms of cost.
従って、本発明の目的は、需要先により高圧の製品酸素ガスを供給することができ、しかも運転コストの増大を抑制することを可能ならしめる深冷空気分離装置の運転方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention, can supply the high pressure product oxygen gas by the demand end, yet to provide a possibly occupied cryogenic air separation equipment operating method to suppress an increase in operating costs is there.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る深冷空気分離装置の運転方法は、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機を備え、この原料空気圧縮機で圧縮された圧縮空気中の不純物を除去する吸着塔ユニットを備え、不純物除去後の圧縮空気を冷却する主熱交換器を備えると共に、上塔と下塔とからなり、前記主熱交換器で冷却されて導入された空気を酸素と窒素とに分離する複式精留塔を有する空気分離部を備えた深冷空気分離装置において、前記主熱交換器を経て下塔に連通し、吸着塔ユニットを経た原料空気の一部を下塔に導入する第1原料空気ラインと、この第1原料空気ラインから分岐して上塔に連通し、前記主熱交換器の上流側にブロワが介装されると共に、主熱交換器の下流側に膨張タービンが介装され、吸着塔ユニットを経た原料空気の残りを上塔に導入する第2原料空気ラインと、上塔から主熱交換器を介して製品酸素ガスを需要先に供給し、主熱交換器の下流側に酸素ガス圧縮機が介装されてなる第1製品酸素ラインと、上塔の底部から主熱交換器を介して製品酸素ガスを需要先に供給し、主熱交換器と上塔との間に液体酸素ポンプが介装され、前記第1製品酸素ラインの前記酸素ガス圧縮機の下流側に連通する第2製品酸素ラインとを備えてなり、
前記複式精留塔から取出される全製品酸素量の一部を、前記第2製品酸素ラインを介して液体酸素として取出し、取出した液体酸素を液体酸素ポンプで所要圧力に加圧した後に主熱交換器で蒸発させると共に加温して製品酸素ガスとし、残りの製品酸素量を、第1製品酸素ラインを介して酸素ガスとして取出し、取出した酸素ガスを主熱交換器で加温した後に酸素ガス圧縮機で所要圧力に圧縮して製品酸素ガスとするとともに、
前記第2製品酸素ラインを介して、圧力がP(MPaG)の製品酸素ガスを需要先に供給するに際して、全製品酸素量の16.4×P-0.8%以下の酸素ガスが得られる量の液体酸素を取出して前記液体酸素ポンプにより圧縮することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for operating a cryogenic air separation device according to
A part of the total product oxygen amount taken out from the double rectification column is taken out as liquid oxygen through the second product oxygen line, and the main heat is applied after the taken out liquid oxygen is pressurized to a required pressure by a liquid oxygen pump. The product oxygen gas is evaporated and heated in the exchanger, and the remaining product oxygen amount is taken out as oxygen gas through the first product oxygen line, and the oxygen gas is heated in the main heat exchanger and then oxygenated. Compressed to the required pressure with a gas compressor to produce product oxygen gas,
When supplying product oxygen gas having a pressure of P (MPaG) to the customer through the second product oxygen line, an amount of oxygen gas that is 16.4 × P −0.8 % or less of the total product oxygen amount is obtained. it is characterized in that the compression by the pre-Symbol LOX pump extracts the liquid oxygen.
本発明の請求項2に係る深冷空気分離装置の運転方法は、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機を備え、この原料空気圧縮機で圧縮された圧縮空気中の不純物を除去する吸着塔ユニットを備え、不純物除去後の圧縮空気を冷却する主熱交換器を備えると共に、上塔と下塔とからなり、前記主熱交換器で冷却されて導入された空気を酸素と窒素とに分離する複式精留塔を有する空気分離部を備えた深冷空気分離装置において、前記主熱交換器を経て下塔に連通し、吸着塔ユニットを経た原料空気の一部を下塔に導入する第1原料空気ラインと、この第1原料空気ラインから分岐して上塔に連通し、前記主熱交換器の上流側にブロワが介装されると共に、主熱交換器の下流側に膨張タービンが介装され、吸着塔ユニットを経た原料空気の残りを上塔に導入する第2原料空気ラインと、上塔から主熱交換器を介して製品酸素ガスを第1の需要先に供給し、主熱交換器の下流側に酸素ガス圧縮機が介装されてなる第1製品酸素ラインと、上塔の底部から主熱交換器を介して製品酸素ガスを第2の需要先に供給し、主熱交換器と上塔との間に液体酸素ポンプが介装されてなる第2製品酸素ラインとを備えてなり、
前記複式精留塔から取出される全製品酸素量の一部を、前記第2製品酸素ラインを介して液体酸素として取出し、取出した液体酸素を液体酸素ポンプで所要圧力に加圧した後に主熱交換器で蒸発させると共に加温して製品酸素ガスとし、残りの製品酸素量を、第1製品酸素ラインを介して酸素ガスとして取出し、取出した酸素ガスを主熱交換器で加温した後に酸素ガス圧縮機で所要圧力に圧縮して製品酸素ガスとするとともに、
前記第2製品酸素ラインを介して、圧力がP(MPaG)の製品酸素ガスを需要先に供給するに際して、全製品酸素量の16.4×P-0.8%以下の酸素ガスが得られる量の液体酸素を取出して前記液体酸素ポンプにより圧縮することを特徴とするものである。
The operation method of the cryogenic air separation apparatus according to
A part of the total product oxygen amount taken out from the double rectification column is taken out as liquid oxygen through the second product oxygen line, and the main heat is applied after the taken out liquid oxygen is pressurized to a required pressure by a liquid oxygen pump. The product oxygen gas is evaporated and heated in the exchanger, and the remaining product oxygen amount is taken out as oxygen gas through the first product oxygen line, and the oxygen gas is heated in the main heat exchanger and then oxygenated. Compressed to the required pressure with a gas compressor to produce product oxygen gas,
When supplying product oxygen gas having a pressure of P (MPaG) to the customer through the second product oxygen line, an amount of oxygen gas that is 16.4 × P −0.8 % or less of the total product oxygen amount is obtained. it is characterized in that the compression by the pre-Symbol LOX pump extracts the liquid oxygen.
本発明の請求項1、2に係る深冷空気分離装置の運転方法によれば、酸素ガスを酸素ガス圧縮機で圧縮することにより、第1製品酸素ラインを介して需要先に製品酸素ガスを供給することができる。また、液体酸素を液体酸素ポンプで圧縮した後、主熱交換器で加温することにより、第2製品酸素ラインを介して需要先に製品酸素ガスを供給することができる。従って、本発明によれば、酸素ガス圧縮機と液体酸素ポンプとを駆動して需要先に製品酸素ガスを供給するが、液体酸素ポンプの駆動力は酸素ガス圧縮機の駆動力よりも遥かに小動力でよいので、需要先に供給する製品酸素ガスの全量を酸素ガス圧縮機で圧縮して供給する場合に比較して、所要動力を削減することができる。また、本発明の請求項1、2に係る深冷空気分離装置の運転方法によれば、主熱交換器により液体酸素と原料空気とを熱交換させて液体酸素を蒸発させ、製品酸素ガスとして需要先に供給するが、全製品酸素量の16.4×P-0.8%以下の酸素ガスが得られる量の液体酸素が上塔から取出される。上塔から取出される液体酸素の量は、原料空気の全量により完全に蒸発させ得る量になるように決定された量であるため、主熱交換器の温度バランスを保持しながら、取り出された液体酸素の全てを蒸発させることができる。また、本発明の請求項2に係る深冷空気分離装置の運転方法によれば、所要圧力が相違する2つの需要先に、それらの需要先が要求する圧力の製品酸素ガスを個別に供給することができる。
According to the operation method of the cryogenic air separation apparatus according to
以下、本発明の形態1に係る深冷空気分離装置を、その模式的系統図の図1を参照しながら説明する。 Hereinafter, the cryogenic air separation device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 of a schematic system diagram thereof.
本発明の形態1に係る深冷空気分離装置は、図1に示すように、図示しないフィルタを介して吸引された原料空気を圧縮する原料空気圧縮機1a、この原料空気圧縮機1aで圧縮された圧縮空気中の不純物を除去する吸着塔ユニット1bが介装されてなる原料空気供給ライン1を備えている。この原料空気供給ライン1から第1原料空気ライン3が分岐しており、この第1原料空気ライン3は主熱交換器2を介して、後述する構成になる空気分離部10に連通している。つまり、吸着塔ユニット1bで不純物が除去された圧縮空気の一部は、第1原料空気ライン3を流れて、主熱交換器2で冷却されて空気分離部10に導入されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the cryogenic air separation apparatus according to the first embodiment of the present invention is compressed by a raw
また、この原料空気供給ライン1から第2原料空気ライン4が分岐しており、この第2原料空気ライン4は主熱交換器2を介して空気分離部10に連通している。即ち、吸着塔ユニット1bで不純物が除去された圧縮空気の残りが、この第2原料空気ライン4を介して空気分離部10に導入されるようになっている。この第2原料空気ライン4の分岐部と主熱交換器2の間に、原料空気を圧縮するブロワ4aと、このブロワ4aで圧縮された原料空気を冷却するクーラ4bとが介装されている。さらに、この第2原料空気ライン4の主熱交換器2と空気分離部10との間に膨張タービン4cが設けられており、空気分離部10に必要な寒冷を発生するように構成されている。
A second raw
一方、空気分離部10から図示しない製品需要先に、製品酸素ガスを供給する第1製品酸素ライン5が主熱交換器2、酸素ガス圧縮機5aを介して連通している。さらに、この第1製品酸素ライン5の酸素ガス圧縮機5aの下流側に、空気分離部10から液体酸素ポンプ6a、主熱交換器2を介して第2製品酸素ライン6が合流している。
On the other hand, a first
前記空気分離部10は、上塔11aと、この上塔11aの底部の内部に配設されてなる凝縮器11bと、この上塔11aの下側の下塔11cとからなる複式精留塔11と、過冷却器12を備えている。複式精留塔11の下塔11cの底部付近に前記第1原料空気ライン3が連通すると共に、上塔11aの上下方向の中程付近に前記第2原料空気ライン4が連通している。また、前記第2製品酸素ライン6の基端部は複式精留塔11の上塔11aの底部に接続されている。また、前記複式精留塔11の上塔11aの頂部から、過冷却器12を介して図示しない窒素需要先に製品窒素ガスGNを供給する製品窒素ライン7が主熱交換器2を介して連通している。さらに、複式精留塔11の上塔11aの上部付近から、過冷却器12を介して、前記吸着塔ユニット1b等に廃窒素ライン8が連通している。
この廃窒素ライン8は、主として吸着剤を再生するために吸着塔ユニット1bに廃窒素ガスWNを供給する働きをするものである。なお、吸着剤を再生した廃窒素ガスWNは、図示しないサイレンサーを介して大気中に放出される。
The
The
そして、下塔11cの底部より第1ライン13が過冷却器12を介して上塔11aに連通しており、下塔11cの底部の酸素リッチな液体空気を過冷却して上塔11aに導入するように構成されている。また、下塔11cの前記第1ライン13の連通部の上側から過冷却器12を介して上塔11aの前記第1ライン13の連通部の上側に第2ライン14が連通しており、下塔11cの中位位置の窒素リッチな液体空気を過冷却して上塔11aに導入するように構成されている。さらに、下塔11cの頂部から過冷却器12を介して、第3ライン15が上塔11aの頂部付近に連通しており、下塔11cの上位位置の高純度窒素を過冷却して上塔11aに導入するように構成されている。
The
前記第1原料空気ライン3を介して下塔11cの底部に導入された冷却された原料空気GAは、塔内を上昇する間に次第に窒素リッチになり、下塔11cの頂部では高純度窒素となる。また、上部塔11aに導入された酸素リッチな液体空気は、塔内を流下しながら次第に酸素が凝縮され、底部において高純度液体酸素となり、この上塔11aの底部に溜まるものである。なお、一点鎖線で示され、主熱交換器2、膨張タービン4c、液体酸素ポンプ6a、および空気分離部10を囲んでなるものはコールドボックス9である。
The cooled raw air GA introduced into the bottom of the
以下、本発明の形態1に係る深冷空気分離装置の作用態様を、図1を参照しながら説明する。即ち、原料空気圧縮機1aで圧縮されると共に、吸着塔ユニット1bで不純物が除去された原料空気の一部は,第1原料空気ライン3に流入し、主熱交換器2で略沸点温度まで冷却されて空気分離部10の下塔11cの底部に導入される。原料空気の残りの部分は、第2原料空気ライン4に流入し、ブロワ4aで昇圧され、クーラ4bで冷却された後に主熱交換器2で冷却されて上塔11aの上下方向の中程に導入される。空気分離部10の複式精留塔11に導入された原料空気は精留され、上塔11aの底部から第2製品酸素ライン6を介して液体酸素LOが、上塔11aの下部から第1製品酸素ライン5を介して酸素ガスGOが導出される。そして、上塔11aの頂部から製品窒素ライン7を介して製品窒素ガスGNが導出される。
Hereinafter, the operation mode of the cryogenic air separation device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. That is, a part of the raw material air compressed by the raw
本発明の形態1に係る深冷空気分離装置によれば、酸素ガス圧縮機5aで圧縮した酸素ガスに、液体酸素ポンプ6aで圧縮した液体酸素LOを、主熱交換器2により原料空気と熱交換させて蒸発させ、蒸発させた酸素ガスを合流させて、第1製品酸素ライン5を介して需要先に製品酸素ガスを供給することができる。ところで、第2製品酸素ライン6から液体酸素LOとして取出される量は、製品酸素ガスの圧力をPMPaGとした場合に、全製品酸素量の16.4×P-0.8%以下である。より詳しくは、液体酸素LOの量は、原料空気の全量により完全に蒸発させ得る量になるように設定されているため、主熱交換器2の温度バランスを保持しながら、取り出された液体酸素LOの全量を完全に蒸発させることができる。従って、本形態1に係る深冷空気分離装置によれば、製品酸素ガスの圧力が0.02〜0.08MPaGに限定されている従来例に係る深冷空気分離装置と異なり、遥かに高圧、しかも任意の圧力の製品酸素ガスを需要先に供給することができる。
According to the cryogenic air separation device according to the first embodiment of the present invention, the liquid oxygen LO compressed by the
また、本形態1に係る深冷空気分離装置によれば、上記のとおり、酸素ガス圧縮機5aと液体酸素ポンプ6bとを駆動して需要先に製品酸素ガスを供給するが、液体酸素ポンプ6aの駆動力は酸素ガス圧縮機5aの駆動力よりも遥かに小動力でよいので、需要先に供給する製品酸素ガスの全量を酸素ガス圧縮機で圧縮して供給する必要がある従来例に比較して、所要動力を削減することができる。
Further, according to the cryogenic air separation device according to the first embodiment, as described above, the
以下、本形態1に係る深冷空気分離装置の所要動力について、より具体的に説明する。
例えば、製品酸素ガスの所要流量と圧力とがそれぞれ10,000Nm3/h、2.5MPaGである場合、従来例に係る深冷空気分離装置では、10,000Nm3/hの酸素ガスを酸素ガス圧縮機で所要圧力2.5MPaGまで圧縮し、製品酸素ガスとして需要先に供給していた。酸素ガス圧縮機の所要動力は、酸素ガス1Nm3/h当たり、およそ0.15kWであるから、この場合には1,500kWの動力が必要である。
Hereinafter, the required power of the cryogenic air separation device according to the first embodiment will be described more specifically.
For example, if a required flow rate and pressure of the product oxygen gas is respectively 10,000Nm 3 /h,2.5MPaG, in cryogenic air separation unit according to the conventional example, oxygen gas and oxygen gas of 10,000 nM 3 / h The compressor was compressed to a required pressure of 2.5 MPaG and supplied to the customer as product oxygen gas. The required power of the oxygen gas compressor is approximately 0.15 kW per 1 Nm 3 / h of oxygen gas, and in this case, 1,500 kW of power is required.
一方、本発明の形態1に係る深冷空気分離装置の場合には、上記のとおり、全製品酸素量の16.4×P-0.8%以下=7.9%以下、例えば5%である500Nm3/hの酸素ガスを得ることができる量の液体酸素(以下、表現を簡略化するために500Nm3/hの液体酸素といい、液体酸素量の如何に拘らず同様の表現を用いることとする。)LOを上塔11aから取出し、残りの9,500Nm3/hの酸素ガスGOを上塔11aから取出す。この9,500Nm3/hの酸素ガスは、従来例と同様に酸素ガス圧縮機5aで2.5MPaGまで圧縮される。そして、500Nm3/hの液体酸素LOは液体酸素ポンプ6aにより、2.5MPaGまで圧縮されて第2製品酸素ライン6を流れ、第1製品酸素ライン5の酸素ガス圧縮機5aの下流側に流入して、酸素ガス圧縮機5aで圧縮された酸素ガスと合流して需要先に供給される。
On the other hand, in the case of the cryogenic air separation device according to
この場合、酸素ガス圧縮機5aにより圧縮する酸素ガスの量は9,500Nm3/hであるから、酸素ガス圧縮機5aの所要動力は1,425kWである。また、500Nm3/hの液体酸素を加圧する液体酸素ポンプ6aの動力が必要になるが、液体は気体に比較して密度が非常に大きく体積が小さいため、液体酸素を2.5MPaGまで加圧するに必要な動力は液体酸素1Nm3/h当たり約0.002kWでしかないから、液体酸素ポンプ6aの所要動力は1kWである。従って、酸素の圧縮に要する動力は、1,426kWになる。このように、本発明によれば、酸素ガス圧縮機に比較して低コストの液体酸素ポンプ6aおよびその回りの配管を追加設置するだけで、任意の圧力の製品酸素ガスを安価に提供することができる。因みに。製品酸素ガスの所要流量と圧力とがそれぞれ10,000Nm3/h、2.5MPaGである場合、約74kW低減されるから、電気代が仮に10円/kWhであるとすれば、年間約640万円もの電気代を低減することができる。
In this case, since the amount of oxygen gas compressed by the
次に、本発明の形態2に係る深冷空気分離装置を、その模式的系統図の図2を参照しながら説明する。なお、本発明の形態2に係る深冷空気分離装置が、上記形態1に係る深冷空気分離装置と相違するところは、圧力が相違する製品酸素ガスの需要先が2件あるところにあり、主要構成は全く同じである。従って、同一のもの並びに同一機能を有するものに同一符号を付し、かつ同一名称を以て、その相違する点について説明する。
Next, a cryogenic air separation device according to
本発明の形態2に係る深冷空気分離装置は、図2と、形態1に係る深冷空気分離装置の模式的系統図の図1との比較において良く理解されるように、第2製品酸素ライン6が第1製品酸素ライン5の酸素ガス圧縮機5aの下流側で合流しておらず、第1製品酸素ライン5を介して図示しない需要先2に、第2製品酸素ライン6を介して図示しない需要先1に、圧力が相違する製品酸素ガスを供給し得るように構成されている。
The cryogenic air separation device according to the second embodiment of the present invention has a second product oxygen as well understood in a comparison between FIG. 2 and FIG. 1 of the schematic system diagram of the cryogenic air separation device according to the first embodiment. The
本発明の形態2に係る深冷空気分離装置によれば、例えば、製品酸素ガスの所要流量と圧力が2種類存在し、需要先1に1,000Nm3/h、1.5MPaGの製品酸素ガスを、需要先2に9,000Nm3/h、2.5MPaGの製品酸素ガスを供給する場合に優れた効果を発揮することができる。
According to the cryogenic air separation device according to the second embodiment of the present invention, for example, there are two types of required flow rate and pressure of product oxygen gas, and the product oxygen gas of 1,000 Nm 3 / h, 1.5 MPaG at the
例えば、従来例の場合には、2種類の酸素ガス圧縮機を設置し、第1酸素ガス圧縮機で10,000Nm3/hの酸素ガスを1.5MPaGまで圧縮し、そのうちの1,000Nm3/hを製品酸素ガスとして需要先1に供給する。そして、残りの9,000Nm3/hを第2酸素ガス圧縮機で2.5MPaGまで圧縮して製品酸素ガスとして需要先2に供給するというように運転される。この場合、2種類の酸素ガス圧縮機が必要であるから、設備コストに関して不利になることは明白である。また、1種類の酸素ガス圧縮機で10,000Nm3/hの酸素ガスを2.5MPaGまで圧縮し、そのうちの9,000Nm3/hを製品酸素ガスとして需要先2に供給し、残りの1,000Nm3/hを1.5MPaGまで減圧して製品酸素ガスとして需要先1に供給するという運転方法も考えられる。しかしながら、1.5MPaGでよい需要先2に、2.5MPaGまで圧縮した酸素ガスを減圧して供給するのであるから、消費動力に関して不利になることは明白である。
For example, in the case of the conventional example, two types of oxygen gas compressors are installed, and the first oxygen gas compressor compresses 10,000 Nm 3 / h of oxygen gas to 1.5 MPaG, of which 1,000 Nm 3 / H is supplied to the
このような従来例に対して、本発明の形態2に係る深冷空気分離装置によれば、1,000Nm3/hの液体酸素が第2製品酸素ライン6から取出され、9,000Nm3/hの酸素ガスが第1製品酸素ライン5から取出される。この9,000Nm3/hの酸素ガスは、従来例の場合と同様に、酸素ガス圧縮機5aで所要の2.5MPaGまで圧縮され、製品酸素ガスとして第1製品酸素ライン5を介して需要先2に供給されることとなる。
一方、1,000Nm3/hの液体酸素が液体酸素ポンプ6aで所要の1.5MPaGまで圧縮され、主熱交換器2で蒸発、加温されて、製品酸素ガスとして第2製品酸素ライン6を介して需要先1に供給される。このように、本発明の形態2に係る深冷空気分離装置によれば、製品酸素ガスの所要流量と圧力が2種類存在する場合において、設備コスト増、消費動力増をきたすことなく、需要先の要求に応えることができるという優れた効果を奏することができる。
For such prior art, according to the cryogenic air separation unit according to
On the other hand, the liquid oxygen of 1,000 Nm 3 / h is compressed to the required 1.5 MPaG by the
上記実施の形態1,2においては、需要先に製品酸素ガスと製品窒素ガスとを供給することができる構成の深冷空気分離装置を例として説明した。しかしながら、本発明の技術的思想を、製品窒素ガスを製品として製造しない装置に対しても適用することができるので、上記実施の形態1,2に係る深冷空気分離装置の用途に限定されるものではない。 In the first and second embodiments, the chilled air separation device having a configuration capable of supplying the product oxygen gas and the product nitrogen gas to the customer has been described as an example. However, since the technical idea of the present invention can be applied to an apparatus that does not produce product nitrogen gas as a product, it is limited to the use of the cryogenic air separation apparatus according to the first and second embodiments. It is not a thing.
1…原料空気供給ライン,1a…原料空気圧縮機,1b…吸着塔ユニット
2…主熱交換器
3…第1原料空気ライン
4…第2原料空気ライン,4a…ブロワ,4b…クーラ,4c…膨張タービン
5…第1製品酸素ライン,5a…酸素ガス圧縮機
6…第2製品酸素ライン,6a…液体酸素ポンプ
7…製品窒素ライン
8…廃窒素ライン
9…コールドボックス
10…空気分離部
11…複式精留塔,11a…上塔,11b…凝縮器,11c…下塔
12…過冷却器
13…第1ライン
14…第2ライン
15…第3ライン
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記複式精留塔から取出される全製品酸素量の一部を、前記第2製品酸素ラインを介して液体酸素として取出し、取出した液体酸素を液体酸素ポンプで所要圧力に加圧した後に主熱交換器で蒸発させると共に加温して製品酸素ガスとし、残りの製品酸素量を、第1製品酸素ラインを介して酸素ガスとして取出し、取出した酸素ガスを主熱交換器で加温した後に酸素ガス圧縮機で所要圧力に圧縮して製品酸素ガスとするとともに、
前記第2製品酸素ラインを介して、圧力がP(MPaG)の製品酸素ガスを需要先に供給するに際して、全製品酸素量の16.4×P-0.8%以下の酸素ガスが得られる量の液体酸素を取出して前記液体酸素ポンプにより圧縮することを特徴とする深冷空気分離装置の運転方法。 A raw material air compressor for compressing raw material air, an adsorption tower unit for removing impurities in the compressed air compressed by the raw material air compressor, and a main heat exchanger for cooling the compressed air after removing impurities are provided. And a chilled air separation apparatus comprising an air separation section having a double rectification tower for separating the air introduced after being cooled by the main heat exchanger into oxygen and nitrogen. A first raw material air line that communicates with the lower tower via the main heat exchanger and introduces a part of the raw air that has passed through the adsorption tower unit into the lower tower, and branches from the first raw air line to the upper tower. In communication, a blower is interposed upstream of the main heat exchanger, and an expansion turbine is interposed downstream of the main heat exchanger, and the remainder of the raw air passed through the adsorption tower unit is introduced into the upper tower. Main heat exchanger from the second raw material air line and the upper tower The product oxygen gas is supplied to the customer, and the first product oxygen line in which the oxygen gas compressor is interposed downstream of the main heat exchanger, and the product from the bottom of the upper tower through the main heat exchanger. A second product oxygen that supplies oxygen gas to a customer, a liquid oxygen pump is interposed between the main heat exchanger and the upper tower, and communicates with the downstream side of the oxygen gas compressor in the first product oxygen line. With a line,
A part of the total product oxygen amount taken out from the double rectification column is taken out as liquid oxygen through the second product oxygen line, and the main heat is applied after the taken out liquid oxygen is pressurized to a required pressure by a liquid oxygen pump. The product oxygen gas is evaporated and heated in the exchanger, and the remaining product oxygen amount is taken out as oxygen gas through the first product oxygen line, and the oxygen gas is heated in the main heat exchanger and then oxygenated. Compressed to the required pressure with a gas compressor to produce product oxygen gas,
When supplying product oxygen gas having a pressure of P (MPaG) to the customer through the second product oxygen line, an amount of oxygen gas that is 16.4 × P −0.8 % or less of the total product oxygen amount is obtained. how the operation of the cryogenic air separation apparatus characterized by compressing the pre-Symbol LOX pump extracts the liquid oxygen.
前記複式精留塔から取出される全製品酸素量の一部を、前記第2製品酸素ラインを介して液体酸素として取出し、取出した液体酸素を液体酸素ポンプで所要圧力に加圧した後に主熱交換器で蒸発させると共に加温して製品酸素ガスとし、残りの製品酸素量を、第1製品酸素ラインを介して酸素ガスとして取出し、取出した酸素ガスを主熱交換器で加温した後に酸素ガス圧縮機で所要圧力に圧縮して製品酸素ガスとするとともに、
前記第2製品酸素ラインを介して、圧力がP(MPaG)の製品酸素ガスを需要先に供給するに際して、全製品酸素量の16.4×P-0.8%以下の酸素ガスが得られる量の液体酸素を取出して前記液体酸素ポンプにより圧縮することを特徴とする深冷空気分離装置の運転方法。 A raw material air compressor for compressing raw material air, an adsorption tower unit for removing impurities in the compressed air compressed by the raw material air compressor, and a main heat exchanger for cooling the compressed air after removing impurities are provided. And a chilled air separation apparatus comprising an air separation section having a double rectification tower for separating the air introduced after being cooled by the main heat exchanger into oxygen and nitrogen. A first raw material air line that communicates with the lower tower via the main heat exchanger and introduces a part of the raw air that has passed through the adsorption tower unit into the lower tower, and branches from the first raw air line to the upper tower. In communication, a blower is interposed upstream of the main heat exchanger, and an expansion turbine is interposed downstream of the main heat exchanger, and the remainder of the raw air passed through the adsorption tower unit is introduced into the upper tower. Main heat exchanger from the second raw material air line and the upper tower The product oxygen gas is supplied to the first customer, and the first product oxygen line in which the oxygen gas compressor is interposed downstream of the main heat exchanger, and the main heat exchanger from the bottom of the upper tower Product oxygen gas is supplied to a second customer through a second product oxygen line in which a liquid oxygen pump is interposed between the main heat exchanger and the upper tower,
A part of the total product oxygen amount taken out from the double rectification column is taken out as liquid oxygen through the second product oxygen line, and the main heat is applied after the taken out liquid oxygen is pressurized to a required pressure by a liquid oxygen pump. The product oxygen gas is evaporated and heated in the exchanger, and the remaining product oxygen amount is taken out as oxygen gas through the first product oxygen line, and the oxygen gas is heated in the main heat exchanger and then oxygenated. Compressed to the required pressure with a gas compressor to produce product oxygen gas,
When supplying product oxygen gas having a pressure of P (MPaG) to the customer through the second product oxygen line, an amount of oxygen gas that is 16.4 × P −0.8 % or less of the total product oxygen amount is obtained. how the operation of the cryogenic air separation apparatus characterized by compressing the pre-Symbol LOX pump extracts the liquid oxygen.
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