JP6084437B2 - アルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備 - Google Patents

アルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備 Download PDF

Info

Publication number
JP6084437B2
JP6084437B2 JP2012244501A JP2012244501A JP6084437B2 JP 6084437 B2 JP6084437 B2 JP 6084437B2 JP 2012244501 A JP2012244501 A JP 2012244501A JP 2012244501 A JP2012244501 A JP 2012244501A JP 6084437 B2 JP6084437 B2 JP 6084437B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pipe
pressure
tower
nitrogen
column
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012244501A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014092341A (ja
Inventor
吉野　明
明 吉野
玲央奈 郷田
玲央奈 郷田
真子 田中
真子 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Water Inc
Original Assignee
Air Water Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Water Inc filed Critical Air Water Inc
Priority to JP2012244501A priority Critical patent/JP6084437B2/ja
Publication of JP2014092341A publication Critical patent/JP2014092341A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6084437B2 publication Critical patent/JP6084437B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04278—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using external refrigeration units, e.g. closed mechanical or regenerative refrigeration units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04218—Parallel arrangement of the main heat exchange line in cores having different functions, e.g. in low pressure and high pressure cores
    • F25J3/04224—Cores associated with a liquefaction or refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04254—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using the cold stored in external cryogenic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04636—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a hybrid air separation unit, e.g. combined process by cryogenic separation and non-cryogenic separation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04709—Producing crude argon in a crude argon column as an auxiliary column system in at least a dual pressure main column system
    • F25J3/04715—The auxiliary column system simultaneously produces oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04721—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column
    • F25J3/04727—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column using an auxiliary pure argon column for nitrogen rejection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/42—Quasi-closed internal or closed external nitrogen refrigeration cycle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

本発明は、高純度のアルゴンを液体または気体の状態で得るアルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備に関するものである。
例えば、鉄製品のスクラップやくず鉄を原料として製鉄する電気炉製鋼等では、電気炉での酸化溶解工程で使用する酸素ガスを製造する目的で、電気炉製鋼工場の用地内に、酸素ガス製造用の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）装置（例えば、特許文献１参照）が、通常、設置されている。また、上記酸化溶解工程を経た溶鋼中に含まれる酸素，硫黄，窒素の除去を目的とした還元精錬工程では、精錬炉で上記溶鋼中に少量の高純度アルゴンガス（純度９９．９％程度）を吹き込んで撹拌することが行われる。この高純度アルゴンガスを製造する従来の設備（例えば、特許文献２参照）は、大型のものとなり、大量の高純度アルゴンガスを製造するものであることから、それを電気炉製鋼工場の用地内に設置すると、場所をとられるうえ、必要量以上の高純度アルゴンガスを製造することとなり、不都合である。そこで、高純度の液体アルゴンが、電気炉製鋼工場の用地外の液体アルゴン製造工場から、タンクローリ等により運搬され、電気炉製鋼工場の用地内の貯槽（タンク）に一旦移して貯留され、必要時に気化されて精錬炉に供給されるようになっている。
特開平１０−２８６４２５号公報 特開平６−１８２１３６号公報
しかしながら、上記のように液体アルゴンをタンクローリ等により運搬するような状況では、運搬路が長くなるうえ、震災等で道路等のアクセスが遮断されると、電気炉製鋼工場での製鉄ができなくなる。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、アルゴン製造装置等に工夫をこらし、電気炉製鋼工場の同一用地内で高純度のアルゴンを液体または気体の状態で得ることができるアルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備の提供をその目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、同一用地内に、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、熱交換器と、低圧塔部と高圧塔部からなる深冷分離用の第１および第２精留塔と、上記第１および第２精留塔の各低圧塔部に備えられガスを冷却するコンデンサと、上記第１および第２精留塔の各高圧塔部に備えられガスを液化するリボイラと、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔のリボイラと低圧塔部とを経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を冷媒用窒素として循環させる下記（１）の窒素循環路と、寒冷発生用装置と、上記第１精留塔の高圧塔部から上記第２精留塔の高圧塔部に接続する第１配管と、この第１配管から分岐し上記第１精留塔のコンデンサに接続する第２配管と、上記第１精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第３配管と、上記第１配管において上記第２配管の分岐部分と上記第２精留塔の高圧塔部との間に設けられた第１減圧弁と、上記第２精留塔の高圧塔部から出て上記熱交換器を通る第４配管と、この第４配管から分岐し上記第２精留塔のコンデンサに接続する第５配管と、上記第２精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第６配管とを設ける工程と、上記寒冷発生用装置で発生した寒冷を深冷分離用の寒冷として上記第１および第２のいずれかの精留塔に供給する工程と、上記窒素循環路において、ガス状の上記冷媒用窒素を、下記循環用窒素圧縮機で昇圧し、下記第７配管により熱交換器に通し、上記第１および第２精留塔のリボイラに導入して液化させ、下記第８配管および下記第２減圧弁を介して上記第１および第２精留塔の低圧塔部に導入して気化させ、下記第９配管により熱交換器に通し、上記循環用窒素圧縮機に戻すことにより、循環させて上記第１および第２精留塔を冷却する工程と、上記圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、上記熱交換器に通して冷却する工程と、その冷却した酸素ガスを第１精留塔の高圧塔部に導入し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する工程と、上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを第１精留塔の高圧塔部から取り出してその一部を上記第１配管および上記第１減圧弁を介して上記第２精留塔の高圧塔部に導入し、深冷分離により、高純度液体アルゴンと、窒素ガスとに分離する工程と、その高純度液体アルゴンを上記第２精留塔の高圧塔部から取り出す工程と、上記第１精留塔の高圧塔部から取り出した上記アルゴンおよび窒素の混合ガスの残部を、上記第２配管，第１精留塔のコンデンサおよび第３配管を介して液化させ、上記第１精留塔の高圧塔部に戻す工程と、上記第２精留塔の高圧塔部で分離された上記窒素ガスを取り出してその一部を上記第４配管により上記熱交換器に通す工程と、上記第２精留塔の高圧塔部から取り出した上記窒素ガスの残部を、上記第５配管，第２精留塔のコンデンサおよび第６配管を介して液化させ、上記第２精留塔の高圧塔部に戻す工程とを備えているアルゴンの製法を第１の要旨とする。
（１）循環用窒素圧縮機と、この循環用窒素圧縮機から上記熱交換器を通って上記第１および第２精留塔のリボイラに接続する第７配管と、上記第１および第２精留塔においてリボイラから低圧塔部に接続される第８配管と、この第８配管に設けられた第２減圧弁と、上記第１および第２精留塔の低圧塔部から上記熱交換器を通って上記循環用窒素圧縮機に接続される第９配管とを備えた窒素循環路。
また、本発明は、同一用地内に、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、熱交換器と、低圧塔部と高圧塔部からなる深冷分離用の第１および第２精留塔と、上記第１および第２精留塔の各低圧塔部に備えられガスを冷却するコンデンサと、上記第１および第２精留塔の各高圧塔部に備えられガスを液化するリボイラと、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔のリボイラと低圧塔部とを経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を冷媒用窒素として循環させる下記（２）の窒素循環路と、この窒素循環路の上記熱交換器経由部分に形成した迂回路に取り付けた寒冷発生用装置と、上記第１精留塔の高圧塔部から上記第２精留塔の高圧塔部に接続する第１配管と、この第１配管から分岐し上記第１精留塔のコンデンサに接続する第２配管と、上記第１精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第３配管と、上記第１配管において上記第２配管の分岐部分と上記第２精留塔の高圧塔部との間に設けられた第１減圧弁と、上記第２精留塔の高圧塔部から出て上記熱交換器を通る第４配管と、この第４配管から分岐し上記第２精留塔のコンデンサに接続する第５配管と、上記第２精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第６配管とを設ける工程と、上記寒冷発生用装置で寒冷を発生させながら、上記窒素循環路において、ガス状の上記冷媒用窒素を、下記循環用窒素圧縮機で昇圧し、下記第７配管により熱交換器に通し、上記第１および第２精留塔のリボイラに導入して液化させ、下記第８配管および下記第２減圧弁を介して上記第１および第２精留塔の低圧塔部に導入して気化させ、下記第９配管により熱交換器に通し、上記循環用窒素圧縮機に戻すことにより、循環させて上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を冷却する工程と、上記圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、上記熱交換器に通して冷却する工程と、その冷却した酸素ガスを第１精留塔の高圧塔部に導入し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する工程と、上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを第１精留塔の高圧塔部から取り出してその一部を上記第１配管および上記第１減圧弁を介して上記第２精留塔の高圧塔部に導入し、深冷分離により、高純度液体アルゴンと、窒素ガスとに分離する工程と、上記第１精留塔で分離生成された液体酸素および上記第２精留塔で分離生成された高純度液体アルゴンを、上記熱交換器に通して加熱し気化させる工程と、その熱交換器で気化生成された高純度アルゴンガスを得る工程と、上記第１精留塔の高圧塔部から取り出した上記アルゴンおよび窒素の混合ガスの残部を、上記第２配管，第１精留塔のコンデンサおよび第３配管を介して液化させ、上記第１精留塔の高圧塔部に戻す工程と、上記第２精留塔の高圧塔部で分離された上記窒素ガスを取り出してその一部を上記第４配管により上記熱交換器に通す工程と、上記第２精留塔の高圧塔部から取り出した上記窒素ガスの残部を、上記第５配管，第２精留塔のコンデンサおよび第６配管を介して液化させ、上記第２精留塔の高圧塔部に戻す工程とを備えているアルゴンの製法を第２の要旨とする。
（２）循環用窒素圧縮機と、この循環用窒素圧縮機から上記熱交換器を通って上記第１および第２精留塔のリボイラに接続する第７配管と、上記第１および第２精留塔においてリボイラから低圧塔部に接続される第８配管と、この第８配管に設けられた第２減圧弁と、上記第１および第２精留塔の低圧塔部から上記熱交換器を通って上記循環用窒素圧縮機に接続される第９配管とを備えた窒素循環路。
そして、本発明は、上記第１の要旨のアルゴンの製法に用いるアルゴン製造設備であって、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、この圧力スイング吸着装置により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する熱交換器と、この熱交換器で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する、低圧塔部と高圧塔部からなる第１精留塔と、この第１精留塔で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により高純度液体アルゴンと窒素ガスとに分離する、低圧塔部と高圧塔部からなる第２精留塔と、上記第１および第２精留塔の各低圧塔部に備えられガスを冷却するコンデンサと、上記第１および第２精留塔の各高圧塔部に備えられガスを液化するリボイラと、上記第１および第２のいずれかの精留塔に寒冷を供給する寒冷発生用装置と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔のリボイラと低圧塔部とを経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を冷媒用窒素として循環させる下記（３）の窒素循環路と、上記第１精留塔の高圧塔部から上記第２精留塔の高圧塔部に接続する第１配管と、この第１配管から分岐し上記第１精留塔のコンデンサに接続する第２配管と、上記第１精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第３配管と、上記第１配管において上記第２配管の分岐部分と上記第２精留塔の高圧塔部との間に設けられた第１減圧弁と、上記第２精留塔の高圧塔部から出て上記熱交換器を通る第４配管と、この第４配管から分岐し上記第２精留塔のコンデンサに接続する第５配管と、上記第２精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第６配管とを同一用地内に備えているアルゴン製造設備を第３の要旨とする。
（３）循環用窒素圧縮機と、この循環用窒素圧縮機から上記熱交換器を通って上記第１および第２精留塔のリボイラに接続する第７配管と、上記第１および第２精留塔においてリボイラから低圧塔部に接続される第８配管と、この第８配管に設けられた第２減圧弁と、上記第１および第２精留塔の低圧塔部から上記熱交換器を通って上記循環用窒素圧縮機に接続される第９配管とを備えた窒素循環路。
また、本発明は、上記第２の要旨のアルゴンの製法に用いるアルゴン製造設備であって、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、この圧力スイング吸着装置により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する熱交換器と、この熱交換器で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する、低圧塔部と高圧塔部からなる第１精留塔と、この第１精留塔で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により高純度液体アルゴンと窒素ガスとに分離する、低圧塔部と高圧塔部からなる第２精留塔と、上記第１および第２精留塔の各低圧塔部に備えられガスを冷却するコンデンサと、上記第１および第２精留塔の各高圧塔部に備えられガスを液化するリボイラと、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔のリボイラと低圧塔部とを経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を冷媒用窒素として循環させる下記（４）の窒素循環路と、この窒素循環路の上記熱交換器経由部分に形成した迂回路に取り付けた寒冷発生用装置と、上記第１精留塔の高圧塔部から上記第２精留塔の高圧塔部に接続する第１配管と、この第１配管から分岐し上記第１精留塔のコンデンサに接続する第２配管と、上記第１精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第３配管と、上記第１配管において上記第２配管の分岐部分と上記第２精留塔の高圧塔部との間に設けられた第１減圧弁と、上記第２精留塔の高圧塔部から出て上記熱交換器を通る第４配管と、この第４配管から分岐し上記第２精留塔のコンデンサに接続する第５配管と、上記第２精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第６配管と、上記第１精留塔で分離生成された液体酸素を上記熱交換器に通す液体酸素用流路と、上記第２精留塔で分離生成された高純度液体アルゴンを上記熱交換器に通す液体アルゴン用流路とを同一用地内に備えているアルゴン製造設備を第４の要旨とする。
（４）循環用窒素圧縮機と、この循環用窒素圧縮機から上記熱交換器を通って上記第１および第２精留塔のリボイラに接続する第７配管と、上記第１および第２精留塔においてリボイラから低圧塔部に接続される第８配管と、この第８配管に設けられた第２減圧弁と、上記第１および第２精留塔の低圧塔部から上記熱交換器を通って上記循環用窒素圧縮機に接続される第９配管とを備えた窒素循環路。
なお、本発明において、「同一用地」とは、得られた液体アルゴンまたはアルゴンガスをタンクローリ等の車両により運搬する必要のない範囲内の土地のことを意味し、工場敷地に限定するものではない。
また、本発明において、液体アルゴンおよびアルゴンガスの「高純度」とは、純度が９９ｍｏｌ％以上のことを意味する。
本発明の第１の要旨のアルゴンの製法では、圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、熱交換器で冷却した後、第１精留塔で深冷分離し、ついで、第２精留塔で深冷分離するため、その第２精留塔での深冷分離により、高純度の液体アルゴンを得ることができる。そして、上記圧力スイング吸着装置と上記第２精留塔とが同一用地内に設けられているため、上記圧力スイング吸着装置を備えている電気炉製鋼工場の用地内で高純度の液体アルゴンを得ることができ、その用地外から高純度の液体アルゴンをタンクローリ等により運搬する必要がない。そのため、運搬費を節約することができ、かつ、震災等で道路等のアクセスが遮断されたとしても、電気炉製鋼工場での製鉄が可能である。
また、本発明の第２の要旨のアルゴンの製法では、圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、熱交換器で冷却した後、第１精留塔で深冷分離し、ついで、第２精留塔で深冷分離し、高純度の液体アルゴンを得、さらに、その液体アルゴンを上記熱交換器に通して加熱し気化するため、その熱交換器での加熱により、高純度のアルゴンガスを得ることができる。そして、上記圧力スイング吸着装置と上記熱交換器と上記第２精留塔とが同一用地内に設けられているため、上記圧力スイング吸着装置を備えている電気炉製鋼工場の用地内で高純度のアルゴンガスを得ることができ、その用地外から高純度のアルゴンガスをタンクローリ等により運搬する必要がない。そのため、運搬費を節約することができ、かつ、震災等で道路等のアクセスが遮断されたとしても、電気炉製鋼工場での製鉄が可能である。
そして、本発明の第３の要旨のアルゴン製造設備は、上記第１の要旨の製法に用いる装置一式を備えているため、上記第１の要旨のアルゴンの製法のようにして、電気炉製鋼工場の用地内で、高純度の液体アルゴンを得ることができる。そのため、その用地外から高純度の液体アルゴンをタンクローリ等により運搬する必要がなく、運搬費を節約することができ、かつ、震災等で道路等のアクセスが遮断されたとしても、電気炉製鋼工場での製鉄が可能である。
また、本発明の第４の要旨のアルゴン製造設備は、上記第２の要旨の製法に用いる装置一式を備えているため、上記第２の要旨のアルゴンの製法のようにして、電気炉製鋼工場の用地内で、高純度のアルゴンガスを得ることができる。そのため、その用地外から高純度のアルゴンガスをタンクローリ等により運搬する必要がなく、運搬費を節約することができ、かつ、震災等で道路等のアクセスが遮断されたとしても、電気炉製鋼工場での製鉄が可能である。
本発明のアルゴン製造設備の第１の実施の形態を模式的に示す構成図である。 本発明のアルゴン製造設備の第２の実施の形態を模式的に示す構成図である。 本発明のアルゴン製造設備の第３の実施の形態を模式的に示す構成図である。
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明のアルゴン製造設備の第１の実施の形態を示す構成図である。この実施の形態のアルゴン製造設備は、電気炉製鋼工場の同一用地内に設置されるものであり、電気炉での酸化溶解工程で使用する酸素ガスを製造する目的で上記用地内に設置されている圧力スイング吸着（ＰＳＡ）装置１を利用するものである。このＰＳＡ装置１で製造された酸素ガスには、アルゴンおよび窒素が少量含まれており、本発明のアルゴンの製法は、その酸素ガスからアルゴンを高純度で得る方法である。上記酸素ガスは、例えば、純度が９０体積％以上９５体積％以下程度であり、不純物としてアルゴンが４体積％以上５体積％以下程度、窒素が０体積％を超え６体積％以下程度含まれている。
すなわち、上記アルゴン製造設備は、上記ＰＳＡ装置１と、このＰＳＡ装置１により得られた上記酸素ガスを昇圧する酸素ガス圧縮機２と、この酸素ガス圧縮機２で昇圧された酸素ガスを冷却する主熱交換器３と、この主熱交換器３で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する第１精留塔４と、この第１精留塔４で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により液体アルゴンと窒素ガスとに分離する第２精留塔５と、冷媒用窒素を上記主熱交換器３ならびに上記第１および第２精留塔４，５を経由して循環させる窒素循環路６と、上記第２精留塔５に液体窒素（寒冷）を導入する液化ユニット（寒冷発生用装置）１１と、上記酸素ガス等の流体の流路となる第１〜第９配管Ａ〜Ｉと、上記第１配管Ａに設けられた第１減圧弁９と、上記第８配管Ｆに設けられた第２減圧弁６ｂ，６ｃ等とを備えている。
より詳しく説明すると、上記酸素ガス圧縮機２は、上記ＰＳＡ装置１で得られた上記酸素ガスを昇圧させ、その状態で、上記主熱交換器３に導入するようになっている。
また、上記第１および第２精留塔４，５は、それぞれ、上側の低圧塔部４Ａ，５Ａと、下側の高圧塔部４Ｂ，５Ｂとからなっている。上記上側の低圧塔部４Ａ，５Ａは、上記冷媒用窒素が循環途中に液体状態で一時溜まる液体窒素貯留室となっており、その内部に、下側の高圧塔部４Ｂ，５Ｂで気化したガスを冷却するコンデンサ４ａ，５ａを備えている。上記下側の高圧塔部４Ｂ，５Ｂは、その底部に、上記冷媒用窒素を通して液化するリボイラ４ｂ，５ｂを備えている。
そして、上記第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの上部から抜き出された、アルゴンおよび窒素の混合ガスの一部が、第１配管Ａにより、第１減圧弁９を通って、上記第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの高さ方向の中間部に導入されるようになっており、残部は、上記第１配管Ａから分岐した第２配管Ｈにより、コンデンサ４ａを通って液化し、還流液として、第３配管Ｂにより、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの上部に戻されるようになっている。
また、上記第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの上部から抜き出された窒素ガスの一部が、第４配管Ｃにより、上記主熱交換器３に通されるようになっており、残部は、上記第４配管Ｃから分岐した第５配管Ｉにより、コンデンサ５ａを通って液化し、還流液として、第６配管Ｄにより、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの上部に戻されるようになっている。さらに、上記主熱交換器３に通された窒素ガスは、その一部が、液体窒素の製造対象として、上記液化ユニット１１に導入されて有効利用され、残部は、外部に排気されるようになっている。
上記窒素循環路６は、循環用窒素圧縮機６ａを備え、この循環用窒素圧縮機６ａで昇圧された冷媒用窒素ガスは、第７配管Ｅにより、上記主熱交換器３を通って、上記第１および第２精留塔４，５の高圧塔部４Ｂ，５Ｂの各リボイラ４ｂ，５ｂに導入されるようになっている。そして、各リボイラ４ｂ，５ｂを通った冷媒用窒素ガスは、液化された状態で、第８配管Ｆにより、合流した後に分岐され、第２減圧弁６ｂ，６ｃを通って、上記第１および第２精留塔４，５の各液体窒素貯留室（低圧塔部４Ａ，５Ａ）に導入されるようになっている。その後、各液体窒素貯留室（低圧塔部４Ａ，５Ａ）で気化した冷媒用窒素ガスは、第９配管Ｇにより、合流され、再度、上記主熱交換器３を通って、上記循環用窒素圧縮機６ａで昇圧されるようになっている。このようにして、上記冷媒用窒素が気体または液体の状態で循環するようになっている。
上記アルゴン製造設備を用いたアルゴンの製法は、つぎのような方法である。
定常運転時には、窒素循環路６において、気体状態の冷媒用窒素が、循環用窒素圧縮機６ａで、例えば０．９２ＭＰａＧ（「Ｇ」はゲージ圧であることを意味する。以下同様）程度に昇圧され、主熱交換器３で、例えば−１６９℃程度まで冷却された状態で、上記第７配管Ｅにより、第１および第２精留塔４，５の底部の各リボイラ４ｂ，５ｂに導入され、液化される。そして、各リボイラ４ｂ，５ｂを通った冷媒用窒素は、液化された状態で、上記第８配管Ｆにより、合流した後に２つに分岐される。その一方は、減圧弁６ｂで、例えば０．３５ＭＰａＧ程度に減圧された状態で、第１精留塔４の液体窒素貯留室（低圧塔部４Ａ）に導入され、もう一方は、減圧弁６ｃで、例えば０．１０ＭＰａＧ程度に減圧された状態で、第２精留塔５の液体窒素貯留室（低圧塔部５Ａ）に導入される。その後、各液体窒素貯留室（低圧塔部４Ａ，５Ａ）で気化した冷媒用窒素は、上記第９配管Ｇにより、合流され、上記主熱交換器３で加熱された後、上記循環用窒素圧縮機６ａで昇圧される。
ところで、ＰＳＡ装置１により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスは、定常運転時には、酸素ガス圧縮機２で、例えば０．２ＭＰａＧ程度に昇圧され、主熱交換器３で、例えば−１７２℃程度まで冷却され、一部が液化した状態（液体と気体の混合状態）で、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの高さ方向の中間部に導入される。そして、その導入された上記酸素ガスは、還流液（液体窒素と液体アルゴンの混合液）に接し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離される。ついで、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの上部から抜き出された、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガスの一部は、上記第１配管Ａを通り、減圧弁９で、例えば０．１５ＭＰａＧ程度に減圧された状態で、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの高さ方向の中間部に導入される。そして、その導入された上記混合ガスは、還流液（液体窒素）に接し、深冷分離により、液体アルゴンと、窒素ガスとに分離される。ついで、その窒素ガスは、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの上部から、上記第４配管Ｃにより、抜き出され、その一部は、上記第４配管Ｃから分岐した第５配管Ｉにより、第２精留塔５のコンデンサ５ａを経て上記還流液となり、上記第６配管Ｄにより、上記高圧塔部５Ｂの上部に導入され、残部は、上記第４配管Ｃにより主熱交換器３に通されて加熱された後、さらにその一部が液化ユニット１１に供給されて有効利用され、残部が排気される。
そして、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの底部から、高純度の液体酸素が取り出され、液体酸素タンク７に製品として送出される。また、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの底部から、高純度の液体アルゴンが取り出され、液体アルゴンタンク８に製品として送出される。
なお、この実施の形態で用いた上記液化ユニット１１は、市販品でも、本発明者らが作成した独創的な液化ユニットでもよい。
図２は、本発明のアルゴン製造設備の第２の実施の形態を示す構成図である。この実施の形態のアルゴン製造設備は、上記第１の実施の形態（図１参照）において、液化ユニット１１に代えて、液体窒素タンク（寒冷発生用装置）１２を用いるものである。すなわち、その液体窒素タンク１２から液体窒素が、減圧弁１２ａを通って、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの上部に導入されるようになっている。この実施の形態は、電気炉製鋼工場で、何らかの用途で液体窒素を利用するために、上記液体窒素タンク１２が同一用地内に設置されている場合に有効である。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
なお、上記第１および第２の実施の形態では、寒冷発生用装置（第１の実施の形態では液化ユニット１１、第２の実施の形態では液体窒素タンク１２）の寒冷（液体窒素）を、第２精留塔５に導入したが、第１精留塔４に導入してもよい。
図３は、本発明のアルゴン製造設備の第３の実施の形態を示す構成図である。この実施の形態のアルゴン製造設備は、上記第１の実施の形態（図１参照）において、寒冷発生用装置として、液化ユニット１１に代えて、窒素循環路６の主熱交換器経由部分に形成した迂回路１３ａに取り付けたタービン１３を用いるとともに、第１精留塔４で得られた液体酸素および上記第２精留塔５で得られた液体アルゴンを、上記主熱交換器３に通して加熱し気化するようにしたものである。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
より詳しく説明すると、上記迂回路１３ａは、窒素循環路６において、循環用窒素圧縮機６ａで昇圧され主熱交換器３に導入された冷媒用窒素の一部を、その主熱交換器３から冷却状態で抜き出し、上記タービン１３で減圧した後、上記主熱交換器３に通して加熱し、循環用窒素圧縮機６ａで昇圧する前の窒素循環路６に合流させるように形成されている。
定常運転時には、窒素循環路６において、気体状態の冷媒用窒素が、循環用窒素圧縮機６ａで昇圧され、主熱交換器３に導入された後、その冷媒用窒素の一部が、上記主熱交換器３から−１３０℃程度で抜き出される。そして、その抜き出された冷媒用窒素は、上記タービン１３により、０．１０ＭＰａＧ適度まで減圧された後、上記主熱交換器３に通されて加熱され、循環用窒素圧縮機６ａで昇圧する前の窒素循環路６に合流される。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様である。
一方、ＰＳＡ装置１により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスは、定常運転時には、酸素ガス圧縮機２で昇圧され、主熱交換器３で、例えば−１８３℃程度まで冷却され、全部が液化した状態で、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの高さ方向の中間部に導入される。そして、上記第１の実施の形態と同様にして、第１精留塔４で高純度の液体酸素が得られ、第２精留塔５で高純度の液体アルゴンが得られる。その後、この実施の形態では、それら液体酸素および液体アルゴンが、上記主熱交換器３に通されて加熱され気化された状態で、製品として送出される。
本発明は、電気炉製鋼工場の用地内で高純度のアルゴンを液体または気体の状態で得ることに利用することができる。
１ ＰＳＡ装置
３ 主熱交換器
４ 第１精留塔
５ 第２精留塔
６ 窒素循環路
１１ 液化ユニット

Claims (4)

  1. 同一用地内に、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、熱交換器と、低圧塔部と高圧塔部からなる深冷分離用の第１および第２精留塔と、上記第１および第２精留塔の各低圧塔部に備えられガスを冷却するコンデンサと、上記第１および第２精留塔の各高圧塔部に備えられガスを液化するリボイラと、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔のリボイラと低圧塔部とを経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を冷媒用窒素として循環させる下記（１）の窒素循環路と、寒冷発生用装置と、上記第１精留塔の高圧塔部から上記第２精留塔の高圧塔部に接続する第１配管と、この第１配管から分岐し上記第１精留塔のコンデンサに接続する第２配管と、上記第１精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第３配管と、上記第１配管において上記第２配管の分岐部分と上記第２精留塔の高圧塔部との間に設けられた第１減圧弁と、上記第２精留塔の高圧塔部から出て上記熱交換器を通る第４配管と、この第４配管から分岐し上記第２精留塔のコンデンサに接続する第５配管と、上記第２精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第６配管とを設ける工程と、上記寒冷発生用装置で発生した寒冷を深冷分離用の寒冷として上記第１および第２のいずれかの精留塔に供給する工程と、上記窒素循環路において、ガス状の上記冷媒用窒素を、下記循環用窒素圧縮機で昇圧し、下記第７配管により熱交換器に通し、上記第１および第２精留塔のリボイラに導入して液化させ、下記第８配管および下記第２減圧弁を介して上記第１および第２精留塔の低圧塔部に導入して気化させ、下記第９配管により熱交換器に通し、上記循環用窒素圧縮機に戻すことにより、循環させて上記第１および第２精留塔を冷却する工程と、上記圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、上記熱交換器に通して冷却する工程と、その冷却した酸素ガスを第１精留塔の高圧塔部に導入し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する工程と、上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを第１精留塔の高圧塔部から取り出してその一部を上記第１配管および上記第１減圧弁を介して上記第２精留塔の高圧塔部に導入し、深冷分離により、高純度液体アルゴンと、窒素ガスとに分離する工程と、その高純度液体アルゴンを上記第２精留塔の高圧塔部から取り出す工程と、上記第１精留塔の高圧塔部から取り出した上記アルゴンおよび窒素の混合ガスの残部を、上記第２配管，第１精留塔のコンデンサおよび第３配管を介して液化させ、上記第１精留塔の高圧塔部に戻す工程と、上記第２精留塔の高圧塔部で分離された上記窒素ガスを取り出してその一部を上記第４配管により上記熱交換器に通す工程と、上記第２精留塔の高圧塔部から取り出した上記窒素ガスの残部を、上記第５配管，第２精留塔のコンデンサおよび第６配管を介して液化させ、上記第２精留塔の高圧塔部に戻す工程とを備えていることを特徴とするアルゴンの製法。
    （１）循環用窒素圧縮機と、この循環用窒素圧縮機から上記熱交換器を通って上記第１および第２精留塔のリボイラに接続する第７配管と、上記第１および第２精留塔においてリボイラから低圧塔部に接続される第８配管と、この第８配管に設けられた第２減圧弁と、上記第１および第２精留塔の低圧塔部から上記熱交換器を通って上記循環用窒素圧縮機に接続される第９配管とを備えた窒素循環路。
  2. 同一用地内に、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、熱交換器と、低圧塔部と高圧塔部からなる深冷分離用の第１および第２精留塔と、上記第１および第２精留塔の各低圧塔部に備えられガスを冷却するコンデンサと、上記第１および第２精留塔の各高圧塔部に備えられガスを液化するリボイラと、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔のリボイラと低圧塔部とを経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を冷媒用窒素として循環させる下記（２）の窒素循環路と、この窒素循環路の上記熱交換器経由部分に形成した迂回路に取り付けた寒冷発生用装置と、上記第１精留塔の高圧塔部から上記第２精留塔の高圧塔部に接続する第１配管と、この第１配管から分岐し上記第１精留塔のコンデンサに接続する第２配管と、上記第１精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第３配管と、上記第１配管において上記第２配管の分岐部分と上記第２精留塔の高圧塔部との間に設けられた第１減圧弁と、上記第２精留塔の高圧塔部から出て上記熱交換器を通る第４配管と、この第４配管から分岐し上記第２精留塔のコンデンサに接続する第５配管と、上記第２精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第６配管とを設ける工程と、上記寒冷発生用装置で寒冷を発生させながら、上記窒素循環路において、ガス状の上記冷媒用窒素を、下記循環用窒素圧縮機で昇圧し、下記第７配管により熱交換器に通し、上記第１および第２精留塔のリボイラに導入して液化させ、下記第８配管および下記第２減圧弁を介して上記第１および第２精留塔の低圧塔部に導入して気化させ、下記第９配管により熱交換器に通し、上記循環用窒素圧縮機に戻すことにより、循環させて上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を冷却する工程と、上記圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、上記熱交換器に通して冷却する工程と、その冷却した酸素ガスを第１精留塔の高圧塔部に導入し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する工程と、上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを第１精留塔の高圧塔部から取り出してその一部を上記第１配管および上記第１減圧弁を介して上記第２精留塔の高圧塔部に導入し、深冷分離により、高純度液体アルゴンと、窒素ガスとに分離する工程と、上記第１精留塔で分離生成された液体酸素および上記第２精留塔で分離生成された高純度液体アルゴンを、上記熱交換器に通して加熱し気化させる工程と、その熱交換器で気化生成された高純度アルゴンガスを得る工程と、上記第１精留塔の高圧塔部から取り出した上記アルゴンおよび窒素の混合ガスの残部を、上記第２配管，第１精留塔のコンデンサおよび第３配管を介して液化させ、上記第１精留塔の高圧塔部に戻す工程と、上記第２精留塔の高圧塔部で分離された上記窒素ガスを取り出してその一部を上記第４配管により上記熱交換器に通す工程と、上記第２精留塔の高圧塔部から取り出した上記窒素ガスの残部を、上記第５配管，第２精留塔のコンデンサおよび第６配管を介して液化させ、上記第２精留塔の高圧塔部に戻す工程とを備えていることを特徴とするアルゴンの製法。
    （２）循環用窒素圧縮機と、この循環用窒素圧縮機から上記熱交換器を通って上記第１および第２精留塔のリボイラに接続する第７配管と、上記第１および第２精留塔においてリボイラから低圧塔部に接続される第８配管と、この第８配管に設けられた第２減圧弁と、上記第１および第２精留塔の低圧塔部から上記熱交換器を通って上記循環用窒素圧縮機に接続される第９配管とを備えた窒素循環路。
  3. 請求項１記載のアルゴンの製法に用いるアルゴン製造設備であって、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、この圧力スイング吸着装置により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する熱交換器と、この熱交換器で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する、低圧塔部と高圧塔部からなる第１精留塔と、この第１精留塔で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により高純度液体アルゴンと窒素ガスとに分離する、低圧塔部と高圧塔部からなる第２精留塔と、上記第１および第２精留塔の各低圧塔部に備えられガスを冷却するコンデンサと、上記第１および第２精留塔の各高圧塔部に備えられガスを液化するリボイラと、上記第１および第２のいずれかの精留塔に寒冷を供給する寒冷発生用装置と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔のリボイラと低圧塔部とを経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を冷媒用窒素として循環させる下記（３）の窒素循環路と、上記第１精留塔の高圧塔部から上記第２精留塔の高圧塔部に接続する第１配管と、この第１配管から分岐し上記第１精留塔のコンデンサに接続する第２配管と、上記第１精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第３配管と、上記第１配管において上記第２配管の分岐部分と上記第２精留塔の高圧塔部との間に設けられた第１減圧弁と、上記第２精留塔の高圧塔部から出て上記熱交換器を通る第４配管と、この第４配管から分岐し上記第２精留塔のコンデンサに接続する第５配管と、上記第２精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第６配管とを同一用地内に備えていることを特徴とするアルゴン製造設備。
    （３）循環用窒素圧縮機と、この循環用窒素圧縮機から上記熱交換器を通って上記第１および第２精留塔のリボイラに接続する第７配管と、上記第１および第２精留塔においてリボイラから低圧塔部に接続される第８配管と、この第８配管に設けられた第２減圧弁と、上記第１および第２精留塔の低圧塔部から上記熱交換器を通って上記循環用窒素圧縮機に接続される第９配管とを備えた窒素循環路。
  4. 請求項２記載のアルゴンの製法に用いるアルゴン製造設備であって、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、この圧力スイング吸着装置により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する熱交換器と、この熱交換器で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する、低圧塔部と高圧塔部からなる第１精留塔と、この第１精留塔で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により高純度液体アルゴンと窒素ガスとに分離する、低圧塔部と高圧塔部からなる第２精留塔と、上記第１および第２精留塔の各低圧塔部に備えられガスを冷却するコンデンサと、上記第１および第２精留塔の各高圧塔部に備えられガスを液化するリボイラと、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔のリボイラと低圧塔部とを経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を冷媒用窒素として循環させる下記（４）の窒素循環路と、この窒素循環路の上記熱交換器経由部分に形成した迂回路に取り付けた寒冷発生用装置と、上記第１精留塔の高圧塔部から上記第２精留塔の高圧塔部に接続する第１配管と、この第１配管から分岐し上記第１精留塔のコンデンサに接続する第２配管と、上記第１精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第３配管と、上記第１配管において上記第２配管の分岐部分と上記第２精留塔の高圧塔部との間に設けられた第１減圧弁と、上記第２精留塔の高圧塔部から出て上記熱交換器を通る第４配管と、この第４配管から分岐し上記第２精留塔のコンデンサに接続する第５配管と、上記第２精留塔においてコンデンサと高圧塔部とを接続する第６配管と、上記第１精留塔で分離生成された液体酸素を上記熱交換器に通す液体酸素用流路と、上記第２精留塔で分離生成された高純度液体アルゴンを上記熱交換器に通す液体アルゴン用流路とを同一用地内に備えていることを特徴とするアルゴン製造設備。
    （４）循環用窒素圧縮機と、この循環用窒素圧縮機から上記熱交換器を通って上記第１および第２精留塔のリボイラに接続する第７配管と、上記第１および第２精留塔においてリボイラから低圧塔部に接続される第８配管と、この第８配管に設けられた第２減圧弁と、上記第１および第２精留塔の低圧塔部から上記熱交換器を通って上記循環用窒素圧縮機に接続される第９配管とを備えた窒素循環路。
JP2012244501A 2012-11-06 2012-11-06 アルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備 Active JP6084437B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012244501A JP6084437B2 (ja) 2012-11-06 2012-11-06 アルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012244501A JP6084437B2 (ja) 2012-11-06 2012-11-06 アルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014092341A JP2014092341A (ja) 2014-05-19
JP6084437B2 true JP6084437B2 (ja) 2017-02-22

Family

ID=50936523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012244501A Active JP6084437B2 (ja) 2012-11-06 2012-11-06 アルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6084437B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102018690B1 (ko) * 2018-06-21 2019-09-05 대성산업가스 주식회사 네온 헬륨 분리 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3364724B2 (ja) * 1993-06-30 2003-01-08 日本酸素株式会社 高純度アルゴンの分離方法及びその装置
JP2000088455A (ja) * 1998-09-14 2000-03-31 Nippon Sanso Kk アルゴンの回収精製方法及び装置
US6351971B1 (en) * 2000-12-29 2002-03-05 Praxair Technology, Inc. System and method for producing high purity argon

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102018690B1 (ko) * 2018-06-21 2019-09-05 대성산업가스 주식회사 네온 헬륨 분리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014092341A (ja) 2014-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI301883B (en) Air separation process utilizing refrigeration extracted form lng for production of liquid oxygen
TW201213692A (en) Integrated liquid storage
JP2008537089A5 (ja)
FR2885679A1 (fr) Procede et installation de separation de gaz naturel liquefie
JP2009174844A (ja) 空気流圧縮方法及び空気流圧縮装置
JPS6214750B2 (ja)
MX2011004356A (es) Separacion de nitrogeno de gas natural.
RU2580566C2 (ru) Способ охлаждения одно- или многокомпонентного потока
JP6323965B2 (ja) 圧縮機用のガス回収システム、圧縮機システム及び冷凍サイクルシステム
CN101360964B (zh) 具有延长盖帽过滤器的低温处理系统
KR101309963B1 (ko) 증발 가스의 재액화 방법
JP6084437B2 (ja) アルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備
US11709018B2 (en) Single packaged air separation apparatus with reverse main heat exchanger
JP6091847B2 (ja) ガス供給設備およびそれを用いたガス供給方法
JP4206083B2 (ja) 深冷空気分離装置によるアルゴン製造方法
JP2010025513A (ja) 窒素製造方法及び装置
JP2007003097A (ja) 窒素発生方法およびそれに用いる装置
RU2621572C2 (ru) Способ обратного сжижения богатой метаном фракции
RU2647297C2 (ru) Способ и установка для производства жидких и газообразных кислородсодержащих продуктов низкотемпературным разделением воздуха
JP2022156743A (ja) 空気液化分離装置及び空気液化分離装置の待機方法
US6276172B1 (en) Process for producing ultrapure nitrogen
JP2859663B2 (ja) 窒素ガスおよび酸素ガス製造装置
CA2976341C (en) Method for recovering helium
JPH11118350A (ja) 空気分離方法および空気分離システム
KR20140143081A (ko) 공기분리장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6084437

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250