JP7105085B2 - 空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法 - Google Patents

空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7105085B2
JP7105085B2 JP2018068528A JP2018068528A JP7105085B2 JP 7105085 B2 JP7105085 B2 JP 7105085B2 JP 2018068528 A JP2018068528 A JP 2018068528A JP 2018068528 A JP2018068528 A JP 2018068528A JP 7105085 B2 JP7105085 B2 JP 7105085B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
pressure
path
condenser
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
JP2018068528A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019178816A (ja
Inventor
臣輔 對馬
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.)
Taiyo Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Taiyo Nippon Sanso Corp
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 Taiyo Nippon Sanso Corp filed Critical Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority to JP2018068528A priority Critical patent/JP7105085B2/ja
Publication of JP2019178816A publication Critical patent/JP2019178816A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7105085B2 publication Critical patent/JP7105085B2/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
    • F25J3/044—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 single pressure main column system only
    • 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
    • F25J3/04406—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 dual pressure main column system
    • F25J3/04412—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 dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure 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
    • 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
    • F25J3/04406—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 dual pressure main column system
    • F25J3/04424—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 dual pressure main column system without thermally coupled high and low pressure columns, i.e. a so-called split columns
    • 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
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04678—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
    • 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
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04824—Stopping of the process, e.g. defrosting or deriming; Back-up procedures
    • 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
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger

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、空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法に関し、詳しくは、圧縮機の点検などで空気液化分離装置の運転を一時的に停止した際の系内の圧力上昇を防止するための構成を備えた空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法に関する。
空気液化分離装置の運転を一時的に停止する際、液化ガスの蒸発による系内の圧力上昇を回避するため、系内から低温ガスの一部を外部に放出することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平２－２７９９７８号公報
しかし、特許文献１に記載された空気液化分離装置では、運転停止時には原料空気の導入が止まっているため、精留塔から導出した低温のガスが熱交換器で昇温されずに製品ガス採取用の配管に流れ込むので、配管が冷却されて低温脆性により破損するおそれがあった。このため、低温のガスの放出を停止しなければならず、系内の圧力が設計圧力を超えてしまうおそれがあった。また、配管として低温対応の材料を使用することもできるが、装置製作コストの上昇を招くことになる。
そこで本発明は、空気液化分離装置の運転停止時に放出する低温のガスが製品ガス採取用などの配管に流れ込むことを防止し、長時間の運転停止にも対応できる構成を備えた空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の空気液化分離装置は、第１の構成として、圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する高圧塔と低圧塔とを組み合わせた複式精留塔と、前記低圧塔内のガス流体を原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する冷却源経路とを備えた空気液化分離装置において、前記冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記冷却源経路内の原料空気冷却用流体を系外に放出する圧力調整経路を分岐させ、前記原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記圧力調整経路から放出する原料空気冷却用流体の流量を調節するガス放出弁を設けるとともに、前記高圧塔から導出した流体を前記低圧塔に導入する流体経路に、高圧塔から低圧塔に流体を流して高圧塔内の圧力上昇を防止するための高圧塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段を設けたことを特徴としている。
さらに、前記第１の構成の空気液化分離装置において、前記冷却源経路が前記低圧塔から排ガスを抜き出す排ガス導出経路であること、前記原料空気冷却用流体の圧力が前記低圧塔の上部の圧力であることを特徴としている。
本発明の空気液化分離装置の第２の構成は、圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する精留塔と凝縮器とを組み合わせた単式精留塔と、前記
凝縮器で気化したガス流体を原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する冷却源経路を備えた空気液化分離装置において、前記冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記冷却源経路内の原料空気冷却用流体を系外に放出する圧力調整経路を分岐させ、前記原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記圧力調整経路から放出する原料空気冷却用流体の流量を調節するガス放出弁を設けるとともに、前記精留塔から導出した流体を前記凝縮器に導入する流体経路に、精留塔から凝縮器に流体を流して精留塔内の圧力上昇を防止するための精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段を設けたことを特徴としている。
さらに、前記第２の構成の空気液化分離装置において、前記冷却源経路が前記凝縮器から排ガスを抜き出す排ガス導出経路であることを特徴としている。
本発明の空気液化分離装置の第３の構成は、圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する第１精留塔及び第１凝縮器と、前記第１精留塔の下部から導出した第１液化空気の一部を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路と、該第１凝縮器で第１液化空気が気化した第１ガス流体の一部を第１原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第１冷却源経路とを備えるとともに、前記第１液化空気の残部及び前記第１ガス流体の残部を液化精留分離する第２精留塔及び第２凝縮器と、前記第２精留塔の下部から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路と、該第２凝縮器で第２液化空気が気化した第２ガス流体を第２原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第２冷却源経路とを備えた空気液化分離装置において、第１の手段は、前記第１冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第１冷却源経路内の第１原料空気冷却用流体を系外に放出する第１圧力調整経路を分岐させ、前記第１原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第１圧力調整経路から放出する第１原料空気冷却用流体の流量を調節する第１ガス放出弁と、前記第１精留塔から導出した第１液化空気を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路に、第１精留塔から第１凝縮器に第１液化空気を流して第１精留塔内の圧力上昇を防止するための第１精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段とを設けたことを特徴としている。
また、第３の構成における第２の手段は、前記第２冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第２冷却源経路内の第２原料空気冷却用流体を系外に放出する第２圧力調整経路を分岐させ、前記第２原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第２圧力調整経路から放出する第２原料空気冷却用流体の流量を調節する第２ガス放出弁と、前記第２精留塔から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路に、第２精留塔から第２凝縮器に第２液化空気を流して第２精留塔内の圧力上昇を防止するための第２精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段とを設けたことを特徴としている。
さらに、第３の構成における第３の手段は、前記第１冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第１冷却源経路内の第１原料空気冷却用流体を系外に放出する第１圧力調整経路を分岐させ、前記第１原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第１圧力調整経路から放出する第１原料空気冷却用流体の流量を調節する第１ガス放出弁と、前記第２冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第２冷却源経路内の第２原料空気冷却用流体を系外に放出する第２圧力調整経路を分岐させ、前記第２原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第２圧力調整経路から放出する第２原料空気冷却用流体の流量を調節する第２ガス放出弁とを設けるとともに、前記第１精留塔から導出した第１液化空気を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路に、第１精留塔から第１凝縮器に第１
液化空気を流して第１精留塔内の圧力上昇を防止するための第１精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段と、前記第２精留塔から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路に、第２精留塔から第２凝縮器に第２液化空気を流して第２精留塔内の圧力上昇を防止するための第２精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段とを設けたことを特徴としている。
また、前記第３の構成の空気液化分離装置において、前記第１冷却源経路が前記第１凝縮器から排ガスを抜き出す第１排ガス導出経路であり、前記第２冷却源経路が前記第２凝縮器から排ガスを抜き出す第２排ガス導出経路であることを特徴としている。
また、本発明の空気液化分離装置の運転停止方法における第１の構成は、圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する高圧塔と低圧塔とを組み合わせた複式精留塔と、前記低圧塔内のガス流体を原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する冷却源経路とを備えた空気液化分離装置の運転を一時的に停止する方法において、運転停止時に、前記冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記冷却源経路内の原料空気冷却用流体を系外に放出するとともに、前記高圧塔から前記低圧塔に流体を流して高圧塔内の圧力上昇を防止することを特徴としている。
さらに、前記第１の構成の空気液化分離装置の運転停止方法において、前記冷却源経路が前記低圧塔から排ガスを抜き出す排ガス導出経路であること、前記原料空気冷却用流体の圧力が前記低圧塔の上部の圧力であること、前記高圧塔内の圧力上昇の防止を前記高圧塔から導出した流体の流量をあらかじめ設定された流量に設定することにより行うことを特徴としている。
本発明の空気液化分離装置の運転停止方法の第２の構成は、圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する精留塔と凝縮器とを組み合わせた単式精留塔と、前記凝縮器で気化したガス流体を原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する冷却源経路を備えた空気液化分離装置の運転を一時的に停止する方法において、運転停止時に、前記冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記冷却源経路内の原料空気冷却用流体を系外に放出するとともに、前記精留塔から前記凝縮器に流体を流して精留塔内の圧力上昇を防止することを特徴としている。
さらに、前記第２の構成の空気液化分離装置の運転停止方法において、前記冷却源経路が前記凝縮器から排ガスを抜き出す排ガス導出経路であること、前記精留塔内の圧力上昇の防止を前記単式精留塔から導出した流体の流量をあらかじめ設定された設定することにより行うことを特徴としている。
本発明の空気液化分離装置の運転停止方法の第３の構成は、圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する第１精留塔及び第１凝縮器と、前記第１精留塔の下部から導出した第１液化空気の一部を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路と、該第１凝縮器で第１液化空気が気化した第１ガス流体の一部を第１原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第１冷却源経路とを備えるとともに、前記第１液化空気の残部及び前記第１ガス流体の残部を液化精留分離する第２精留塔及び第２凝縮器と、前記第２精留塔の下部から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路と、該第２凝縮器で第２液化空気が気化した第２ガス流体を第２原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第２冷却源経路とを備えた空気液化分離装置の運転を一時的に停止する方法において、第１の手段は、運転停止時に、前記第１冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第１原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第１冷却源経路内の第１原料空気冷却用流体を系外に放出し、前記第１精留塔から前記第１凝縮器に流体を流して第１精留塔内の圧力上昇を防止することを特徴としている。
また、第３の構成における第２の手段は、運転停止時に、前記第２冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第２原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第２冷却源経路内の第２原料空気冷却用流体を系外に放出し、前記第２精留塔から前記第２凝縮器に流体を流して第２精留塔内の圧力上昇を防止することを特徴としている。
さらに、第３の構成における第３の手段は、運転停止時に、前記第１冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第１原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第１冷却源経路内の第１原料空気冷却用流体を系外に放出し、前記第１精留塔から前記第１凝縮器に流体を流して第１精留塔内の圧力上昇を防止するとともに、前記第２冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第２原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第２冷却源経路内の第２原料空気冷却用流体を系外に放出し、前記第２精留塔から前記第２凝縮器に流体を流して第２精留塔内の圧力上昇を防止することを特徴としている。
さらに、前記第３の構成の空気液化分離装置の運転停止方法において、前記第１冷却源経路が前記第１凝縮器から排ガスを抜き出す第１排ガス導出経路であり、前記第２冷却源経路が前記第２凝縮器から排ガスを抜き出す第２排ガス導出経路であること、前記第１精留塔内の圧力上昇の防止を前記第１精留塔から導出した第１液化空気の流量をあらかじめ設定された流量に設定し、前記第２精留塔内の圧力上昇の防止を前記第２精留塔から導出した第２液化空気の流量をあらかじめ設定された流量に設定することにより行うことを特徴としている。
本発明によれば、圧縮機の点検などで空気液化分離装置の運転を一時的に停止する際に、空気液化分離装置への原料空気の導入を停止するとともに、空気液化分離装置からの製品ガスや排ガスの導出を停止した際に、熱交換器の導入前の位置から分岐した圧力調整経路を介して系内のガスを放出するので、系内の圧力が設計圧力以上に上昇することを防止できる。
さらに、通常運転時には熱交換器で原料空気で昇温されてから製品ガス採取経路や排ガス経路に導出されるガスを、熱交換器導入前に放出することから、製品ガス採取経路や排ガス経路に低温のガスが流れ込むことがなくなる。これにより、これらの経路を形成する配管や弁などを、低温対応の材料で形成する必要がなくなり、一般的な炭素鋼で形成することができ、装置コストの低減を図れるとともに、製品ガス採取経路や排ガス経路の破損も防止できる。
本発明の運転停止方法を適用可能な空気液化分離装置の第１形態例を示す系統図である。 本発明の運転停止方法を適用可能な空気液化分離装置の第２形態例の要部を示す系統図である。 本発明の運転停止方法を適用可能な空気液化分離装置の第３形態例の要部を示す系統図である。
図１は、本発明の空気液化分離装置の第１形態例を示す系統図であって、本発明を複式精留塔を使用した空気液化分離装置に適用した一形態例を示している。なお、以下の説明における高圧、中圧、低圧は、各形態例それぞれにおける相対的な圧力の相違を示すものであって、圧力範囲を特定するものではない。
本形態例に示す空気液化分離装置は、主要な機器として、原料空気を圧縮する圧縮機１１と、原料空気中の不純物を除去する精製器１２と、精製された原料空気を低温ガスとの熱交換によって冷却する熱交換器１３と、冷却された原料空気を液化精留分離する高圧塔１４と低圧塔１５とを組み合わせた複式精留塔１６と、高圧塔１４の上部に分離した高圧の窒素ガスを低圧塔１５の底部に分離した低圧の液体酸素との熱交換によって液化し、液体窒素を生成する凝縮器１７と、高圧塔１４の底部から導出した液化ガス（酸素富化液化空気）と低圧塔１５の上部から導出したガス（製品窒素ガス、排ガス）とを熱交換させる過冷器１８とを備えている。
また、低圧塔１５には、アルゴン凝縮器１９を備えた粗アルゴン塔２０が付設されている。さらに、低温の各ガスが流れる各機器や経路は、外部からの熱侵入を抑制するためのコールドボックス２１内に収納されている。
このような構成を有する空気液化分離装置において、本形態例では、低圧塔１５の上部から排ガスを導出する排ガス導出経路２２に、前記熱交換器１３の導入前の位置から分岐し、排ガスを外部に排出するためのガス放出弁２３を備えた圧力調整経路２４を設けている。ガス放出弁２３には、低圧塔１５の上部圧力があらかじめ設定された圧力に上昇したときに開弁する保圧弁が用いられており、ガス放出弁２３と低圧塔１５の上部との間には、圧力伝達経路２５が設けられている。
まず、通常運転時の空気液化分離装置では、圧縮機１１で設定圧力に圧縮した原料空気を、精製工程と再生工程とに切り替え使用される一対の精製器の一方に導入し、原料空気中の水分や二酸化炭素などの不純物を吸着剤により吸着除去して精製した後、原料空気導入弁５１ａを備えた原料空気経路５１を介してコールドボックス２１内の熱交換器１３に導入する。熱交換器１３では、製品酸素ガス、製品窒素ガス、排ガスなどの低温流体からなる原料空気冷却用流体と熱交換することによって原料空気が所定の低温状態に冷却される。
低温の原料空気は、低温原料空気経路５２から高圧塔１４の下部に導入されて塔内を上昇し、塔内での精留操作によって塔上部に高圧窒素ガスが分離するとともに、塔底部に酸素が濃縮した高圧の液化空気が分離する。高圧塔底部の液化空気は、液化空気導出経路５３に抜き出され、過冷器１８で過冷却状態に冷却された後、液化空気導入経路５４を通り、減圧弁５４ａにて低圧塔圧力に対応した低圧状態に減圧されてから低圧塔１５の中段部に下降液として導入される。
また、液化空気の一部は、液化空気導出経路５３から分岐したアルゴン冷却経路５５を通り、減圧弁５５ａにて減圧されてからアルゴン凝縮器１９に導入され、気化してから気化空気経路５６を通って低圧塔１５の中段上部に上昇ガスとして導入される。一方、高圧塔１４の上部の高圧窒素ガスは、前記凝縮器１７で液化した後、一部が高圧塔１４の上部に下降液として導入され、残部が液体窒素経路５７から過冷器１８を通り、減圧弁５７ａで減圧された後、低圧塔１５の上部に下降液として導入される。
前記低圧塔１５では、塔内での精留操作によって塔上部に低圧窒素ガスが分離するとともに、塔底部に低圧の液体酸素が分離する。塔上部の低圧窒素ガスは、低圧窒素導出経路５８に抜き出され、過冷器１８を通り、更に熱交換器１３で原料空気と熱交換を行うことによって昇温した後、製品窒素採取弁５９ａを備えた製品窒素採取経路５９から製品窒素ガスとして採取される。
一方、塔底部の液体酸素は、前記凝縮器１７で高圧窒素ガスと熱交換して気化した後、酸素導出経路６０に抜き出され、熱交換器１３で原料空気と熱交換を行うことによって昇温した後、製品酸素採取弁６１ａを備えた製品酸素採取経路６１から製品酸素ガスとして採取される。
さらに、低圧塔１５の中段上部からは、低純度窒素が原料空気冷却用流体である排ガスとして前記排ガス導出経路２２に抜き出され、過冷器１８を通り、熱交換器１３を通って昇温した後、外部排ガス導出経路２２ａを通って前記精製器１２の再生ガスとして用いられる。
また、低圧塔１５の中段では、上昇ガスの一部がアルゴン原料経路６２に抜き出されて粗アルゴン塔２０に上昇ガスとして導入され、粗アルゴン塔２０の底部からは液化ガスが液化ガス戻り経路６３を通り、低圧塔１５の下降液として導入されている。
粗アルゴン塔２０では、塔内の精留操作によって塔上部にアルゴンが濃縮した粗アルゴンガスが分離し、この粗アルゴンガスがアルゴン凝縮器１９で前記液化空気の一部と熱交換することにより液化して液体粗アルゴンとなる。この液体粗アルゴンは、一部がアルゴン導出弁（図示せず）を経てアルゴン導出経路６４に抜き出され、残部は下降液経路６５を通り、粗アルゴン塔２０の上部に下降液として導入される。
このような複式精留塔において、圧縮機１１の点検などで運転を一時的に停止する際には、原料空気導入弁５１ａを閉じるとともに、コールドボックス２１内から低温ガスを導出する経路に設けられている製品窒素採取弁５９ａ、製品酸素採取弁６１ａ、アルゴン導出弁及び精製器１２に設けられている各弁を閉じることにより、コールドボックス２１の内外のガスの流れを遮断した状態にする。これにより、系内の低温の流体が外部に流出することがなくなり、コールドボックス２１内を所定の待機状態に保つことが可能となる。
空気液化分離装置の運転停止時間が長くなり、外部からの僅かな熱侵入によってコールドボックス２１内の温度が上昇すると、高圧塔１４、低圧塔１５や粗アルゴン塔２０の内部に保持されている各種液化ガスが蒸発し、系内の圧力が次第に上昇してくる。
このとき、液化空気導出経路５３及び液化空気導入経路５４を介して接続している高圧塔１４と低圧塔１５とにおいては、高圧塔１４内の高圧の液化空気が減圧弁５４ａを通って低圧塔１５内に流入することになるので、通常運転時と同じ状態では、大量の液化空気が高圧塔１４から低圧塔１５に流入し、高圧塔１４の圧力が低下して液化空気の蒸発量が増加するとともに、低圧塔１５では短時間で圧力が上昇することになる。
このため、高圧塔１４から導出した流体である液化空気を低圧塔１５に導入する流体経路である液化空気導出経路５３及び液化空気導入経路５４に、高圧塔１４内の圧力上昇を防止するための高圧塔内圧力上昇防止手段を設けている。この高圧塔内圧力上昇防止手段には、液化空気の流量をあらかじめ設定された流量に設定するための流量設定手段を用いることができ、例えば、減圧弁５４ａの開度を小さくして少量の液化空気が流れるように設定することにより、高圧塔１４の圧力低下及び低圧塔１５の圧力上昇を抑えることができる。一方、粗アルゴン塔２０は、アルゴン原料経路６２及び液化ガス戻り経路６３を介して常に低圧塔１５に連通した状態になっているため、特別な流量制限を行う必要はない。
また、高圧塔１４の上部に接続した状態になっている液体窒素経路５７を利用して高圧塔１４内の流体を低圧塔１５に導入することによって高圧塔内圧力上昇防止手段を形成することもできる。すなわち、液化窒素の流量をあらかじめ設定された流量に設定するための流量設定手段を用いることができ、例えば、減圧弁５７ａの開度を小さくして少量の液体窒素が流れるように設定することにより、高圧塔１４の圧力低下及び低圧塔１５の圧力上昇を抑えることができる。一方、空気液化分離装置が停止すると、高圧塔１４内の液化ガスは徐々に高圧塔内を下降する。したがって、高圧塔１４や液体窒素経路５７内の液体窒素の全てが減圧弁５７ａを経て低圧塔１５に導入された後は、高圧塔１４内のガス流体を液体窒素経路５７経由させて低圧塔１５に導入することにより、高圧塔１４内の圧力上昇を防止できる。このときの流量設定手段としては、減圧弁５７ａの開度を小さくして少量のガス流体が流れるように設定すればよい。
そして、液化ガスの蒸発によって系内の圧力、本形態例では、低圧塔１５の上部の圧力が、設計圧力より低いあらかじめ設定された上限圧力に上昇すると、圧力伝達経路２５から伝達される圧力信号によってガス放出弁２３が開き、排ガス導出経路２２内の排ガスを圧力調整経路２４から外部に放出する。これにより、コールドボックス２１内の系内の圧力を、機器の設計圧力以下に保持することができ、圧力の過度な上昇によって精留塔を含む各種機器が破損することを防止できる。
また、熱交換器１３に導入する前の排ガスを放出しているので、低温の排ガスが昇温せずに低温のまま外部の排ガス導出経路２２ａに流れ込むことがない。したがって、排ガス導出経路２２ａや精製器１２の出口部が低温の排ガスによって冷却されることがなく、これらを低温対応の材料で形成する必要がなくなるので、コストの削減を図れる。
一方、圧力調整経路２４は、製品窒素採取経路５９などに比べて小口径で短い長さの配管で形成できるので、製品窒素採取経路５９などを低温対応するのに比べてコスト上昇は僅かである。また、低圧窒素導出経路５８や酸素導出経路６０から圧力調整経路を分岐させることも可能であるが、製品系統からガスを放出すると、運転再開後の製品純度に悪影響を及ぼすおそれがあるため、圧力調整経路２４は、排ガス導出経路２２から分岐させることが好ましい。
このように、低圧塔１５の上部の圧力に応じて排ガスを外部に放出することにより、コールドボックス２１内を従来よりも長時間にわたって低温状態に保持することができ、各精留塔内に液化ガスを保有した状態にできるので、運転再開時の起動時間を大幅に短縮することが可能となる。
なお、流量設定手段は、減圧弁５４ａの開度を小さくすることに代えて、オリフィスなどの流量設定手段を有するバイパス経路と経路切換弁との組み合わせでもよく、流量設定手段に代えて保圧弁を用いることもできる。また、粗アルゴン塔２０を持たない複式精留塔にも適用可能であり、他の機能を有する経路などを付加した各種構成の複式精留塔にも適用可能である。
図２は、本発明の空気液化分離装置の第２形態例を示すもので、本発明を単式精留塔を使用した空気液化分離装置に適用した一形態例を示している。なお、以下の説明では、コールドボックス内に収納された要部の系統を図示して説明する。
本形態例に示す空気液化分離装置は、高圧で運転される精留塔３１と中圧で運転される凝縮器３２とを組み合わせた単式精留塔によって製品窒素ガスを採取するものであって、圧縮機で圧縮され、精製器で精製された原料空気は、コールドボックス内に収納した熱交換器３３で、原料空気冷却用流体である製品窒素ガス及び排ガスと熱交換を行って所定温度に冷却され、低温原料空気経路７１から精留塔３１の下部に導入される。
精留塔３１では、原料空気を精留することによって塔上部に窒素ガスが分離するとともに、塔底部に酸素が濃縮した液化空気が分離する。塔底部の液化空気は、液化空気導出経路７２に導出され、減圧弁３４で中圧状態に減圧された後に凝縮器３２に導入される。また、塔上部の窒素ガスは、一部が製品窒素採取経路７３に抜き出され、熱交換器３３で昇温後に高圧の製品窒素として採取され、残部の窒素ガスは凝縮経路７４を通って凝縮器３２に導入される。
凝縮器３２では、液化空気と窒素ガスとが熱交換を行い、窒素ガスは液化して液体窒素となり、下降液経路７５を通って精留塔３１の上部に下降液として導入される。また、液化空気は気化して中圧の排ガスとなり、原料空気冷却用流体として排ガス導出経路７６に導出され、通常運転時には、一部の排ガスは、タービン経路７７を通り、熱交換器３３で中間温度に昇温してから膨張タービン３５に導入されて低圧状態に膨張することにより寒冷を発生し、減圧経路７８の減圧弁７８ａで、前記膨張後の排ガスと同じ圧力に減圧された残部の排ガスと合流した後、合流経路７９を通り、原料空気冷却用流体として熱交換器３３に導入され、昇温後に外部に導出されて精製器の再生ガスなどに用いられる。
このように形成された単式精留塔を備えた空気液化分離装置において、前記排ガス導出経路７６における熱交換器３３への導入前の位置からガス放出弁３６を備えた圧力調整経路３７を分岐させている。ガス放出弁３６は、該ガス放出弁３６の一次側の圧力調整経路３７内の圧力、排ガス導出経路７６内の圧力あるいは凝縮器３２内の気相の圧力があらかじめ設定された圧力に上昇したときに開弁するものであって、これらの圧力が、設計圧力より低いあらかじめ設定された上限圧力に上昇すると開弁し、排ガス導出経路７６内の排ガスを圧力調整経路３７から外部に放出する。
また、塔底部の液化空気を精留塔３１から凝縮器３２に導入する液化空気導出経路７２には、減圧弁３４の開度を小さくしてあらかじめ設定された少流量の液化空気が流れるように設定することにより、精留塔３１内の圧力上昇を防止する精留塔内圧力上昇防止手段が設けられている。
これにより、空気液化分離装置の運転停止時に、原料空気導入弁、製品窒素採取弁、排ガス導出弁を閉じてコールドボックス内外のガスの流れを遮断した状態で、外部からの熱侵入によって精留塔３１や凝縮器３２に保持されている液化ガスが蒸発し、精留塔３１や凝縮器３２の圧力が上昇したときにガス放出弁３６が開弁し、圧力調整経路３７を通して排ガス導出経路７６から排ガスを放出するので、精留塔３１や凝縮器３２の圧力を設計圧力以下に保持することができ、圧力の過度な上昇によって精留塔などが破損することを防止できる。さらに、前記第１形態例と同様に、熱交換器３３で昇温しない低温のガスが外部の配管に流れ込むことがないので、外部の常温配管などの機器を低温対応の材料で形成する必要がなくなる。
図３は、本発明の空気液化分離装置の第３形態例を示す系統図であって、高圧の単式精留塔と中圧の単式精留塔とを組み合わせた２塔式の空気液化分離装置に本発明を適用した一形態例を示している。
本形態例に示す空気液化分離装置は、高圧で運転される第１精留塔４１と第１凝縮器４２とを組み合わせた第１の単式精留塔と、中圧で運転される第２精留塔４３と第２凝縮器４４とを組み合わせた第２の単式精留塔とによって高圧製品窒素ガスと中圧製品窒素ガスとをそれぞれ採取するものであって、圧縮機で圧縮され、精製器で精製された原料空気は、コールドボックス内に収納した熱交換器４５で、原料空気冷却用流体である製品窒素ガス及び排ガスと熱交換を行って所定温度に冷却され、低温原料空気経路８１から第１精留塔４１の下部に導入される。
相対的に高圧で運転される第１精留塔４１では、原料空気を精留することによって塔上部に第１窒素ガスが分離するとともに、塔底部に酸素が濃縮した第１液化空気が分離する。塔底部の第１液化空気は、第１液化空気導出経路８２に導出され、一部の第１液化空気が第１減圧弁４６ａで中間圧力（中圧）に減圧された後に第１凝縮器４２に導入される。残部の第１液化空気は、第１液化空気導出経路８２から第１液化空気分岐経路８３に分流し、分岐減圧弁４６ｂで中圧に減圧されて第２精留塔４３の下部に導入される。
また、塔上部の第１窒素ガスは、一部が第１製品窒素採取経路８４に抜き出され、熱交換器４５で昇温後に高圧の第１製品窒素として採取され、残部の第１窒素ガスは、第１凝縮経路８５を通って第１凝縮器４２に導入される。第１凝縮器４２では、第１液化空気と第１窒素ガスとが熱交換を行い、第１窒素ガスは液化して第１液体窒素となり、下降液経路８６を通って第１精留塔４１の上部に下降液として導入される。
また、第１液化空気は気化して中圧の第１排ガスとなり、第１排ガス導出経路８７に導出される。このとき、一部の第１排ガスが第１排ガス導入経路８８に分流して第２精留塔４３の下部に導入される。第１排ガスの残部は、第１原料空気冷却用流体となり、タービン経路８９を通り、熱交換器４５で中間温度に昇温してから膨張タービン４７に導入され、低圧状態に膨張して寒冷を発生させる。
中圧で運転される第２精留塔４３では、第１液化空気分岐経路８３から導入された第１液化空気と第１排ガス導入経路８８から導入された第１排ガスとが精留され、塔上部に第２窒素ガスが分離するとともに塔底部に第２液化空気が分離する。塔底部の第２液化空気は、第２液化空気導出経路９０に導出され、第２減圧弁４８で相対的に低い圧力（低圧）に減圧された後に第２凝縮器４４に導入される。また、塔上部の第２窒素ガスは、一部が第２製品窒素採取経路９１に抜き出され、熱交換器４５で昇温後に中圧の第２製品窒素として採取され、残部の第２窒素ガスは、第１凝縮経路９２を通って第２凝縮器４４に導入される。
第２凝縮器４４では、第２液化空気と第２窒素ガスとが熱交換を行い、第２窒素ガスは液化して第２液体窒素となり、下降液経路９３を通って第２精留塔４３の上部に下降液として導入される。また、第２液化空気は気化して低圧の第２排ガスとなり、第２排ガス導出経路９４に導出されて第２原料空気冷却用流体となり、排ガス合流経路９５で前記膨張タービン４７で膨張した第１排ガスと合流し、熱交換器４５で昇温後に低圧の排ガスとして導出され、精製器の再生ガスなどに用いられる。
このように形成された２塔式の空気液化分離装置において、前記第１排ガス導出経路８７における熱交換器４５への導入前の位置から第１ガス放出弁９６を備えた第１圧力調整経路９７を分岐させている。第１ガス放出弁９６は、該第１ガス放出弁９６の一次側の第１圧力調整経路９７内の圧力、第１排ガス導出経路８７内の圧力あるいは第１凝縮器４２内の気相の圧力が、設計圧力より低いあらかじめ設定された第１の上限圧力に上昇すると開弁し、第１排ガス導出経路８７内の中圧の排ガスを第１圧力調整経路９７から外部に放出する。
また、第１精留塔４１底部の液化空気を第１精留塔４１から第１凝縮器４２に導入する第１液化空気導出経路８２には、第１減圧弁４６ａの開度を小さくしてあらかじめ設定された少流量の第１液化空気が流れるように設定することにより、第１精留塔４１内の圧力上昇を防止する第１の精留塔内圧力上昇防止手段が設けられている。
さらに、前記第２排ガス導出経路９４における熱交換器４５への導入前の位置から第２ガス放出弁９８を備えた第２圧力調整経路９９を分岐させている。第２ガス放出弁９８は、該第２ガス放出弁９８の一次側の圧力調整経路９９内の圧力、第２排ガス導出経路９４内の圧力あるいは第２凝縮器４４内の気相の圧力が、設計圧力より低いあらかじめ設定された第２の上限圧力に上昇すると開弁し、第２排ガス導出経路９４内の低圧の排ガスを第２圧力調整経路９９から外部に放出する。
また、塔底部の液化空気を第２精留塔４３から第２凝縮器４４に導入する第２液化空気導出経路９０には、第２減圧弁４８の開度を小さくしてあらかじめ設定された少流量の第２液化空気が流れるように設定することにより、第２精留塔４３内の圧力上昇を防止する第２の精留塔内圧力上昇防止手段が設けられている。
これにより、空気液化分離装置の運転停止時に、原料空気導入弁、高圧及び中圧の各製品窒素採取弁、排ガス導出弁を閉じてコールドボックス内外のガスの流れを遮断した状態で、外部からの熱侵入によって各精留塔４１，４３や各凝縮器４２，４４に保持されている液化ガスが蒸発し、精留塔４１，４３や凝縮器４２，４４の圧力が上昇したときにガス放出弁９６，９８がそれぞれ開弁し、排ガス導出経路８７，９４から圧力調整経路９７，９９を通して各排ガスを放出する。これにより、各精留塔４１，４３や各凝縮器４２，４４の圧力をそれぞれの設計圧力以下に保持することができ、圧力の過度な上昇によって精留塔などが破損することを防止できる。さらに、前記第１形態例と同様に、熱交換器４５で昇温しない低温のガスが外部の配管に流れ込むことがないので、外部の常温配管などの機器を低温対応の材料で形成する必要がなくなる。
また、前記第３形態例では、第１の単式精留塔に対して第１圧力調整経路９７を設けるとともに、第２の単式精留塔に対して第２圧力調整経路９９を設けた例を示したが、第１圧力調整経路９７のみ、あるいは、第２圧力調整経路９９のみを設けるようにすることもできる。
すなわち、第１圧力調整経路９７のみを設けた場合、第１精留塔４１では、前記同様に、第１精留塔４１の底部の液化空気を流量制御して第１凝縮器４２に導入し、第１凝縮器４２から第１排ガス導出経路８７に導出した排ガスを第１圧力調整経路９７から外部に放出することにより、第１精留塔４１及び第１凝縮器４２の圧力上昇を防止する。一方、第２精留塔４３では、第１排ガス導入経路８８を介して第２精留塔４３内のガス流体を第１排ガス導出経路８７に逆流させ、第１凝縮器４２からのガス流体と合流させて第１圧力調整経路９７から外部に放出することにより、第２精留塔４３及び第２凝縮器４４の圧力上昇を防止することができる。
また、第２圧力調整経路９９のみを設けた場合、第２精留塔４３では、前記同様に、第２精留塔４３の底部の液化空気を流量制御して第２凝縮器４４に導入し、第２凝縮器４４から第２排ガス導出経路９４に導出した排ガスを第２圧力調整経路９９から外部に放出することにより、第２精留塔４３及び第２凝縮器４４の圧力上昇を防止する。一方、第１精留塔４１では、分岐減圧弁４６ｂで流量制御した第１液化空気を第１液化空気分岐経路８３を介して第２精留塔４３に導入し、第２精留塔４３内のガス流体に合流させることにより、第１精留塔４１及び第１凝縮器４２の圧力上昇を防止することができる。
このように、本発明は、各種構成の空気液化分離装置に適用可能であり、液化ガスを採取するものにも適用できる。また、停止後の再起動は、原料空気の供給を開始してから系内の圧力を保持して製品純度を確認しながら所定の弁を順次開いていけばよい。
１１…圧縮機、１２…精製器、１３…熱交換器、１４…高圧塔、１５…低圧塔、１６…複式精留塔、１７…凝縮器、１８…過冷器、１９…アルゴン凝縮器、２０…粗アルゴン塔、２１…コールドボックス、２２…排ガス導出経路、２２ａ…外部排ガス導出経路、２３…ガス放出弁、２４…圧力調整経路、２５…圧力伝達経路、３１…精留塔、３２…凝縮器、３３…熱交換器、３４…減圧弁、３５…膨張タービン、３６…ガス放出弁、３７…圧力調整経路、４１…第１精留塔、４２…第１凝縮器、４３…第２精留塔、４４…第２凝縮器、４５…熱交換器、４６ａ…第１減圧弁、４６ｂ…分岐減圧弁、４７…膨張タービン、４８…第２減圧弁、５１…原料空気経路、５１ａ…原料空気導入弁、５２…低温原料空気経路、５３…液化空気導出経路、５４…液化空気導入経路、５４ａ…減圧弁、５５…アルゴン冷却経路、５５ａ…減圧弁、５６…気化空気経路、５７…液体窒素経路、５７ａ…減圧弁、５８…低圧窒素導出経路、５９…製品窒素採取経路、５９ａ…製品窒素採取弁、６０…酸素導出経路、６１…製品酸素採取経路、６１ａ…製品酸素採取弁、６２…アルゴン原料経路、６３…液化ガス戻り経路、６４…アルゴン導出経路、６５…下降液経路、７１…低温原料空気経路、７２…液化空気導出経路、７３…製品窒素採取経路、７４…凝縮経路、７５…下降液経路、７６…排ガス導出経路、７７…タービン経路、７８…減圧経路、７８ａ…減圧弁、７９…合流経路、８１…低温原料空気経路、８２…第１液化空気導出経路、８３…第１液化空気分岐経路、８４…第１製品窒素採取経路、８５…第１凝縮経路、８６…下降液経路、８７…第１排ガス導出経路、８８…第１排ガス導入経路、８９…タービン経路、９０…第２液化空気導出経路、９１…第２製品窒素採取経路、９２…第１凝縮経路、９３…下降液経路、９４…第２排ガス導出経路、９５…排ガス合流経路、９６…第１ガス放出弁、９７…第１圧力調整経路、９８…第２ガス放出弁、９９…第２圧力調整経路

Claims (22)

  1. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する高圧塔と低圧塔とを組み合わせた複式精留塔と、前記低圧塔内のガス流体を原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する冷却源経路とを備えた空気液化分離装置において、前記冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記冷却源経路内の原料空気冷却用流体を系外に放出する圧力調整経路を分岐させ、前記原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記圧力調整経路から放出する原料空気冷却用流体の流量を調節するガス放出弁を設けるとともに、前記高圧塔から導出した流体を前記低圧塔に導入する流体経路に、高圧塔から低圧塔に流体を流して高圧塔内の圧力上昇を防止するための高圧塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段を設けたことを特徴とする空気液化分離装置。
  2. 前記冷却源経路は、前記低圧塔から排ガスを抜き出す排ガス導出経路であることを特徴とする請求項１記載の空気液化分離装置。
  3. 前記原料空気冷却用流体の圧力は、前記低圧塔の上部の圧力であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気液化分離装置。
  4. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する精留塔と凝縮器とを組み合わせた単式精留塔と、前記凝縮器で気化したガス流体を原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する冷却源経路を備えた空気液化分離装置において、前記冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記冷却源経路内の原料空気冷却用流体を系外に放出する圧力調整経路を分岐させ、前記原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記圧力調整経路から放出する原料空気冷却用流体の流量を調節するガス放出弁を設けるとともに、前記精留塔から導出した流体を前記凝縮器に導入する流体経路に、精留塔から凝縮器に流体を流して精留塔内の圧力上昇を防止するための精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段を設けたことを特徴とする空気液化分離装置。
  5. 前記冷却源経路は、前記凝縮器から排ガスを抜き出す排ガス導出経路であることを特徴とする請求項４記載の空気液化分離装置。
  6. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する第１精留塔及び第１凝縮器と、前記第１精留塔の下部から導出した第１液化空気の一部を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路と、該第１凝縮器で第１液化空気が気化した第１ガス流体の一部を第１原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第１冷却源経路とを備えるとともに、前記第１液化空気の残部及び前記第１ガス流体の残部を液化精留分離する第２精留塔及び第２凝縮器と、前記第２精留塔の下部から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路と、該第２凝縮器で第２液化空気が気化した第２ガス流体を第２原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第２冷却源経路とを備えた空気液化分離装置において、前記第１冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第１冷却源経路内の第１原料空気冷却用流体を系外に放出する第１圧力調整経路を分岐させ、前記第１原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を
    超えないように、前記第１圧力調整経路から放出する第１原料空気冷却用流体の流量を調節する第１ガス放出弁と、前記第１精留塔から導出した第１液化空気を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路に、第１精留塔から第１凝縮器に第１液化空気を流して第１精留塔内の圧力上昇を防止するための第１精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段とを設けたことを特徴とする空気液化分離装置。
  7. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する第１精留塔及び第１凝縮器と、前記第１精留塔の下部から導出した第１液化空気の一部を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路と、該第１凝縮器で第１液化空気が気化した第１ガス流体の一部を第１原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第１冷却源経路とを備えるとともに、前記第１液化空気の残部及び前記第１ガス流体の残部を液化精留分離する第２精留塔及び第２凝縮器と、前記第２精留塔の下部から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路と、該第２凝縮器で第２液化空気が気化した第２ガス流体を第２原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第２冷却源経路とを備えた空気液化分離装置において、前記第２冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第２冷却源経路内の第２原料空気冷却用流体を系外に放出する第２圧力調整経路を分岐させ、前記第２原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第２圧力調整経路から放出する第２原料空気冷却用流体の流量を調節する第２ガス放出弁と、前記第２精留塔から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路に、第２精留塔から第２凝縮器に第２液化空気を流して第２精留塔内の圧力上昇を防止するための第２精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段とを設けたことを特徴とする空気液化分離装置。
  8. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する第１精留塔及び第１凝縮器と、前記第１精留塔の下部から導出した第１液化空気の一部を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路と、該第１凝縮器で第１液化空気が気化した第１ガス流体の一部を第１原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第１冷却源経路とを備えるとともに、前記第１液化空気の残部及び前記第１ガス流体の残部を液化精留分離する第２精留塔及び第２凝縮器と、前記第２精留塔の下部から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路と、該第２凝縮器で第２液化空気が気化した第２ガス流体を第２原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第２冷却源経路とを備えた空気液化分離装置において、前記第１冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第１冷却源経路内の第１原料空気冷却用流体を系外に放出する第１圧力調整経路を分岐させ、前記第１原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第１圧力調整経路から放出する第１原料空気冷却用流体の流量を調節する第１ガス放出弁と、前記第２冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第２冷却源経路内の第２原料空気冷却用流体を系外に放出する第２圧力調整経路を分岐させ、前記第２原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第２圧力調整経路から放出する第２原料空気冷却用流体の流量を調節する第２ガス放出弁とを設けるとともに、前記第１精留塔から導出した第１液化空気を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路に、第１精留塔から第１凝縮器に第１液化空気を流して第１精留塔内の圧力上昇を防止するための第１精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段と、前記第２精留塔から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路に、第２精留塔から第２凝縮器に第２液化空気を流して第２精留塔内の圧力上昇を防止するための第２精留塔内圧力上昇防止手段として流量設定手段とを設けたことを特徴とする空気液化分離装置。
  9. 前記第１冷却源経路は、前記第１凝縮器から排ガスを抜き出す第１排ガス導出経路であり、前記第２冷却源経路は、前記第２凝縮器から排ガスを抜き出す第２排ガス導出経路であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載の空気液化分離装置。
  10. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する高圧塔と低圧塔とを組み合わせた複式精留塔と、前記低圧塔内のガス流体を原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する冷却源経路とを備えた空気液化分離装置の運転を一時的に停止する方法において、運転停止時に、前記冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記冷却源経路内の原料空気冷却用流体を系外に放出するとともに、前記高圧塔から前記低圧塔に流体を流して高圧塔内の圧力上昇を防止することを特徴とする空気液化分離装置の運転停止方法。
  11. 前記冷却源経路は、前記低圧塔から排ガスを抜き出す排ガス導出経路であることを特徴とする請求項１０記載の空気液化分離装置の運転停止方法。
  12. 前記原料空気冷却用流体の圧力は、前記低圧塔の上部の圧力であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の空気液化分離装置の運転停止方法。
  13. 前記高圧塔内の圧力上昇の防止は、前記高圧塔から導出した流体の流量をあらかじめ設定された流量に設定することにより行うことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項記載の空気液化分離装置の運転停止方法。
  14. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する精留塔と凝縮器とを組み合わせた単式精留塔と、前記凝縮器で気化したガス流体を原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する冷却源経路を備えた空気液化分離装置の運転を一時的に停止する方法において、運転停止時に、前記冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記冷却源経路内の原料空気冷却用流体を系外に放出するとともに、前記精留塔から前記凝縮器に流体を流して精留塔内の圧力上昇を防止することを特徴とする空気液化分離装置の運転停止方法。
  15. 前記冷却源経路は、前記凝縮器から排ガスを抜き出す排ガス導出経路であることを特徴とする請求項１４記載の空気液化分離装置の運転停止方法。
  16. 前記精留塔内の圧力上昇の防止は、前記単式精留塔から導出した流体の流量をあらかじめ設定された流量に設定することにより行うことを特徴とする請求項１４又は１５記載の空気液化分離装置の運転停止方法。
  17. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する第１精留塔及び第１凝縮器と、前記第１精留塔の下部から導出した第１液化空気の一部を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路と、該第１凝縮器で第１液化空気が気化した第１ガス流体の一部を第１原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第１冷却源経路とを備えるとともに、前記第１液化空気の残部及び前記第１ガス流体の残部を液化精留分離する第２精留塔及び第２凝縮器と、前記第２精留塔の下部から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路と、該第２凝縮器で第２液化空気が気化した第２
    ガス流体を第２原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第２冷却源経路とを備えた空気液化分離装置の運転を一時的に停止する方法において、運転停止時に、前記第１冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第１原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第１冷却源経路内の第１原料空気冷却用流体を系外に放出し、前記第１精留塔から前記第１凝縮器に流体を流して第１精留塔内の圧力上昇を防止することを特徴とする空気液化分離装置の運転停止方法。
  18. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する第１精留塔及び第１凝縮器と、前記第１精留塔の下部から導出した第１液化空気の一部を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路と、該第１凝縮器で第１液化空気が気化した第１ガス流体の一部を第１原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第１冷却源経路とを備えるとともに、前記第１液化空気の残部及び前記第１ガス流体の残部を液化精留分離する第２精留塔及び第２凝縮器と、前記第２精留塔の下部から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路と、該第２凝縮器で第２液化空気が気化した第２ガス流体を第２原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第２冷却源経路とを備えた空気液化分離装置の運転を一時的に停止する方法において、運転停止時に、前記第２冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第２原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第２冷却源経路内の第２原料空気冷却用流体を系外に放出し、前記第２精留塔から前記第２凝縮器に流体を流して第２精留塔内の圧力上昇を防止することを特徴とする空気液化分離装置の運転停止方法。
  19. 圧縮、精製した原料空気を冷却する熱交換器と、原料空気を液化精留分離する第１精留塔及び第１凝縮器と、前記第１精留塔の下部から導出した第１液化空気の一部を前記第１凝縮器に導入する第１液化空気経路と、該第１凝縮器で第１液化空気が気化した第１ガス流体の一部を第１原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第１冷却源経路とを備えるとともに、前記第１液化空気の残部及び前記第１ガス流体の残部を液化精留分離する第２精留塔及び第２凝縮器と、前記第２精留塔の下部から導出した第２液化空気を前記第２凝縮器に導入する第２液化空気経路と、該第２凝縮器で第２液化空気が気化した第２ガス流体を第２原料空気冷却用流体として前記熱交換器に導入する第２冷却源経路とを備えた空気液化分離装置の運転を一時的に停止する方法において、運転停止時に、前記第１冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第１原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第１冷却源経路内の第１原料空気冷却用流体を系外に放出し、前記第１精留塔から前記第１凝縮器に流体を流して第１精留塔内の圧力上昇を防止するとともに、前記第２冷却源経路における前記熱交換器の導入前の位置から、前記第２原料空気冷却用流体の圧力があらかじめ設定された上限圧力を超えないように、前記第２冷却源経路内の第２原料空気冷却用流体を系外に放出し、前記第２精留塔から前記第２凝縮器に流体を流して第２精留塔内の圧力上昇を防止することを特徴とする空気液化分離装置の運転停止方法。
  20. 前記第２精留塔内の圧力上昇の防止は、前記第２精留塔から導出した第２液化空気の流量をあらかじめ設定された流量に設定することを特徴とする請求項１８又は１９記載の空気液化分離装置の運転停止方法。
  21. 前記第１精留塔内の圧力上昇の防止は、前記第１精留塔から導出した第１液化空気の流量をあらかじめ設定された流量に設定することを特徴とする請求項１７又は１９記載の空気液化分離装置の運転停止方法。
  22. 前記第１冷却源経路は、前記第１凝縮器から排ガスを抜き出す第１排ガス導出経路であり、前記第２冷却源経路は、前記第２凝縮器から排ガスを抜き出す第２排ガス導出経路であることを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか１項記載の空気液化分離装置の運転停止方法。
JP2018068528A 2018-03-30 2018-03-30 空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法 Active JP7105085B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018068528A JP7105085B2 (ja) 2018-03-30 2018-03-30 空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018068528A JP7105085B2 (ja) 2018-03-30 2018-03-30 空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019178816A JP2019178816A (ja) 2019-10-17
JP7105085B2 true JP7105085B2 (ja) 2022-07-22

Family

ID=68278243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018068528A Active JP7105085B2 (ja) 2018-03-30 2018-03-30 空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7105085B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7385800B1 (ja) 2023-03-29 2023-11-24 レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 低温装置用熱交換器制御システムおよびその方法、そのシステムを備える空気分離装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004197981A (ja) 2002-12-16 2004-07-15 Kobe Steel Ltd 空気分離装置及び該装置を用いた製品ガス製造方法
US20170115053A1 (en) 2014-06-02 2017-04-27 Jeremiah J. Rauch Air separation system and method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004020161A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Air Water Inc 高純度窒素ガス製造装置
JP2017072282A (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 大陽日酸株式会社 窒素製造方法、及び窒素製造装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004197981A (ja) 2002-12-16 2004-07-15 Kobe Steel Ltd 空気分離装置及び該装置を用いた製品ガス製造方法
US20170115053A1 (en) 2014-06-02 2017-04-27 Jeremiah J. Rauch Air separation system and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019178816A (ja) 2019-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7059152B2 (en) Nitrogen rejection method and apparatus
JP5489805B2 (ja) 低温空気分離方法及び装置
CN111065872B (zh) 从空气分离单元回收不可冷凝气体诸如氖气、氦气、氙气和氪气的系统和方法
BR112020021240A2 (pt) sistema de separação de ar, unidade de separação de ar, e, método de separação de ar para produzir um ou mais produtos de nitrogênio.
JP2011511246A (ja) 低温空気分離方法及び装置
CN111033160B (zh) 用于从空气分离单元回收氖气和氦气的系统和方法
RU2761562C2 (ru) Способ и устройство для разделения воздуха криогенной дистилляцией
MXPA02004856A (es) Metodo de rechazo del nitrogeno.
JP6354516B2 (ja) 深冷空気分離装置及び深冷空気分離方法
JP7105085B2 (ja) 空気液化分離装置及び空気液化分離装置の運転停止方法
CN111512107B (zh) 用于从低温空气分离单元灵活回收氩的系统和方法
CN102901322B (zh) 通过低温空气分离获得压力氮和压力氧的方法和装置
JP2007147113A (ja) 窒素製造方法及び装置
TW201520498A (zh) 透過以可變能耗低溫分離空氣來提取氧之方法與裝置
JPH0842962A (ja) 空気低温分離方法および装置
JP2018169051A (ja) 空気分離方法、及び空気分離装置
CA2784884C (en) Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
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
CN103003652A (zh) 氧气汽化方法和系统
JP7458226B2 (ja) 空気分離装置及び酸素ガス製造方法
JP5027173B2 (ja) アルゴン製造方法およびその装置
JP2023137800A (ja) 空気液化分離装置、空気液化分離装置の運転停止方法及び起動方法
JP4551334B2 (ja) 深冷空気分離装置およびその制御方法
JP7385800B1 (ja) 低温装置用熱交換器制御システムおよびその方法、そのシステムを備える空気分離装置
JP7379764B1 (ja) 空気分離装置および空気分離方法

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20201106

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211130

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220215

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: 20220628

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220711

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7105085

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150