JP7329714B1 - 窒素製造方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の窒素製造方法を適用した第1形態例の窒素製造装置1の系統図である。なお、以下の説明における高圧、中圧、低圧や高温、低温は、各形態例それぞれにおける相対的な圧力や温度の相違を示すものであって、圧力範囲や温度範囲を特定するものではない。また、空気及び液化空気は少なくとも酸素、窒素、アルゴンを含み酸素濃度5%乃至70%の範囲の組成の混合流体であり、窒素ガス及び液化窒素は窒素濃度95%以上の組成の混合流体であり、酸素ガス及び液化酸素は酸素濃度70%以上の組成の混合流体であり、アルゴンガス又は液化アルゴンはアルゴン濃度90%以上の組成の混合流体である。
図2は、本発明の窒素製造方法を適用した第2形態例の窒素製造装置101の系統図である。第1形態例の窒素製造装置1では、第2精留塔8の底部の中圧液化空気を原料として酸素塔11及びアルゴン塔14でそれぞれ製品液化酸素LO及び製品液化アルゴンLARも生成可能な窒素製造装置である。一方、第2形態例の窒素製造装置101は、第2精留塔8の中間部の中圧液化空気を原料としている点で異なるものであるが、第1形態例の窒素製造装置1と同様の基本構成を備えるものである。なお、第1形態例の窒素製造装置1と同様の構成については、図2において図1の窒素製造装置1と同じ符号を付して示し、第1形態例の窒素製造装置1と異なるように繋いだライン及び異なる位置に配置したバルブについては、図2において数字の後に「b」を付加した符号を付して示している。
以上、本発明を上記の実施形態例に基づき説明したが、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
Claims (14)
- 酸素、窒素、及びアルゴンを含む空気を、圧縮、予冷、及び精製することで得られる原料空気を冷却して得られた低温原料空気を低温蒸留して、高圧窒素ガスと高圧液化空気とに分離する第1分離工程と、
前記高圧窒素ガスと前記高圧液化空気を減圧して得られた中圧液化空気とを間接熱交換させて、前記高圧窒素ガスを液化させて高圧液化窒素を生成すると共に、前記中圧液化空気を気化させて中圧空気を生成する第1凝縮工程と、
前記中圧空気を低温蒸留して、中圧窒素ガスと中圧液化空気とに分離する第2分離工程と、
前記中圧窒素ガスと前記中圧液化空気を減圧して得られた低圧液化空気とを間接熱交換させて、前記中圧窒素ガスを液化させて中圧液化窒素を生成すると共に、前記低圧液化空気を気化させて低圧空気を生成する第2凝縮工程と、
前記第2分離工程で生成された中圧液化空気の一部を低温蒸留して、低圧空気と液化酸素とアルゴン富化酸素ガスとに分離する酸素分離工程と、
前記液化酸素を気化させて、酸素ガスを生成する酸素蒸発工程と、
前記酸素分離工程で生成されたアルゴン富化酸素ガスを低温蒸留して、アルゴンガスとアルゴン富化液化酸素とに分離するアルゴン分離工程と、
前記アルゴンガスを液化させて、液化アルゴンを生成するアルゴン凝縮工程と、
前記高圧窒素ガスの一部を製品として導出する製品窒素導出工程と、
少なくとも前記酸素ガスの一部又は前記液化酸素の一部のいずれかを製品として導出する製品酸素導出工程と、
少なくとも前記アルゴンガスの一部又は前記液化アルゴンの一部のいずれかを製品として導出する製品アルゴン導出工程と、を含むことを特徴とする窒素製造方法。 - 前記酸素蒸発工程において、前記高圧窒素ガスの一部と前記液化酸素との間接熱交換により、前記高圧窒素ガスを液化させて高圧液化窒素を生成すると共に、前記液化酸素を気化させて酸素ガスを生成し、
前記高圧液化窒素を昇圧後に第1分離工程の原料の一部とする昇圧液化窒素供給工程を含むこと特徴とする請求項1記載の窒素製造方法。 - 前記酸素蒸発工程において、前記中圧窒素ガスの一部と前記液化酸素との間接熱交換により、前記中圧窒素ガスを液化させて中圧液化窒素を生成すると共に、前記液化酸素を気化させて酸素ガスを生成し、
前記中圧液化窒素を昇圧後に少なくとも第1分離工程又は第2分離工程のいずれかの原料とする昇圧液化窒素供給工程を含むこと特徴とする請求項1記載の窒素製造方法。 - 前記アルゴン凝縮工程において、前記アルゴンガスと前記第2分離工程で生成された中圧液化空気の一部を減圧して得られた低圧液化空気との間接熱交換により、前記アルゴンガスを液化させて液化アルゴンを生成すると共に、前記低圧液化空気を気化させて低圧空気を生成することを特徴とする請求項1記載の窒素製造方法。
- 前記第2分離工程において、精留塔内を下降する途中の中圧液化空気の一部を抜き出し、前記酸素分離工程の原料とする中圧液化空気サイドカット工程を含むことを特徴とする請求項1記載の窒素製造方法。
- 前記第1分離工程において、精留塔内を下降する途中の高圧液化空気の一部を抜き出し、前記第2分離工程の原料とする高圧液化空気サイドカット工程を含むことを特徴とする請求項5記載の窒素製造方法。
- 前記製品酸素導出工程は、少なくとも酸素塔の底部から前記酸素ガスの一部又は前記液化酸素の一部のいずれかを抜き出すと同時に、少なくとも酸素塔内を下降する途中の液化酸素又は酸素塔内を上昇する途中の酸素ガスのいずれかを抜き出すことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の窒素製造方法。
- 酸素、窒素、及びアルゴンを含む空気を、圧縮、予冷、及び精製することで得られる原料空気を冷却して得られた低温原料空気を低温蒸留して、高圧窒素ガスと高圧液化空気とに分離する第1精留塔と、
前記高圧窒素ガスと前記高圧液化空気を減圧して得られた中圧液化空気とを間接熱交換させて、前記高圧窒素ガスを液化させて高圧液化窒素を生成すると共に、前記中圧液化空気を気化させて中圧空気を生成する第1凝縮器と、
前記中圧空気を低温蒸留して、中圧窒素ガスと中圧液化空気とに分離する第2精留塔と、
前記中圧窒素ガスと、前記中圧液化空気を減圧して得られた低圧液化空気とを間接熱交換させて、前記中圧窒素ガスを液化させて中圧液化窒素を生成すると共に、前記低圧液化空気を気化させて低圧空気を生成する第2凝縮器と、
前記第2精留塔で生成された中圧液化空気の一部を低温蒸留して、低圧空気と液化酸素とアルゴン富化酸素ガスとに分離する酸素塔と、
前記液化酸素を気化させて、酸素ガスを生成する酸素蒸発器と、
前記酸素塔で生成されたアルゴン富化酸素ガスを低温蒸留して、アルゴンガスとアルゴン富化液化酸素とに分離するアルゴン塔と、
前記アルゴンガスを液化させて、液化アルゴンを生成するアルゴン凝縮器と、
前記高圧窒素ガスの一部を製品として導出する製品窒素導出ラインと、
少なくとも前記酸素ガスの一部又は前記液化酸素の一部のいずれかを製品として導出する製品酸素導出ラインと、
少なくとも前記アルゴンガスの一部又は前記液化アルゴンの一部のいずれかを製品として導出する製品アルゴン導出ラインと、を含むことを特徴とする窒素製造装置。 - 前記酸素蒸発器において、前記高圧窒素ガスの一部と前記液化酸素との間接熱交換により、前記高圧窒素ガスを液化させて高圧液化窒素を生成すると共に、前記液化酸素を気化させて酸素ガスを生成し、
前記高圧液化窒素を昇圧後に第1精留塔に供給する昇圧液化窒素供給ラインを含むこと特徴とする請求項8記載の窒素製造装置。 - 前記酸素蒸発器において、前記中圧窒素ガスの一部と前記液化酸素との間接熱交換により、前記中圧窒素ガスを液化させて中圧液化窒素を生成すると共に、前記液化酸素を気化させて酸素ガスを生成し、
前記中圧液化窒素を昇圧後に少なくとも第1精留塔又は第2精留塔のいずれかに供給する昇圧液化窒素供給ラインを含むこと特徴とする請求項8記載の窒素製造装置。 - 前記アルゴン凝縮器において、前記アルゴンガスと前記第2精留塔で生成された中圧液化空気の一部を減圧して得られた低圧液化空気との間接熱交換により、前記アルゴンガスを液化させて液化アルゴンを生成すると共に、前記低圧液化空気を気化させて低圧空気を生成することを特徴とする請求項8記載の窒素製造装置。
- 前記第2精留塔内を下降する途中の中圧液化空気の一部を抜き出し、前記酸素塔に供給する中圧液化空気サイドカットラインを含むことを特徴とする請求項8記載の窒素製造装置。
- 前記第1精留塔内を下降する途中の高圧液化空気の一部を抜き出し、前記第2精留塔に供給する高圧液化空気サイドカットラインを含むことを特徴とする請求項12記載の窒素製造装置。
- 前記製品酸素導出ラインは、少なくとも前記酸素塔の塔底から前記酸素ガスの一部又は前記液化酸素の一部のいずれかを抜き出すラインと、少なくとも前記酸素塔内を下降する途中の液化酸素又は前記酸素塔内を上昇する途中の酸素ガスのいずれかを抜き出すラインとであることを特徴とする請求項8乃至13のいずれか一項に記載の窒素製造装置。
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