JPH01147279A - 凝縮蒸発器 - Google Patents

凝縮蒸発器

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JPH01147279A
JPH01147279A JP62308252A JP30825287A JPH01147279A JP H01147279 A JPH01147279 A JP H01147279A JP 62308252 A JP62308252 A JP 62308252A JP 30825287 A JP30825287 A JP 30825287A JP H01147279 A JPH01147279 A JP H01147279A
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liquefied oxygen
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Nippon Sanso Corp
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Japan Oxygen Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、凝縮蒸発器に関し、特に大型の空気液化分離
装置の複精留塔に用いるのに好適な凝縮蒸発器に関する
ものである。
〔従来の技術〕
空気を液化して窒素や酸素等を採取する空気液化分離装
置の複精留塔には、上部塔の液化酸素と下部塔の窒素ガ
スとを熱交換させ、液化酸素を蒸発気化させて酸素ガス
とし、窒素ガスを凝縮液化させて液化窒素とする凝縮蒸
発器が配設されている。この凝縮蒸発器は、通常開放さ
れた酸素室と密閉された窒素室とを備えた熱交換器によ
り構成され、上部塔の底部に溜る液化酸素中に浸漬され
て使用されており、窒素室内に下部塔の窒素ガスを導入
して熱交換を行っている。
また装置が大型化するにつれて凝縮蒸発器も大型化し、
そのままの形では複精留塔の上部塔底部に配設すること
が設備上、性能上困難となり、複精留塔とは別に凝縮蒸
発器を設けて2塔式としたり、あるいは凝縮蒸発器を上
下多段に設けたりしていた。
例えば特公昭49−37627号公報に示される精留塔
用凝縮蒸発器では、上部塔の底部を複数の底板により多
段に仕切って各段に凝縮蒸発器を構成する複数の熱交換
器群を並列に配設するとともに、各段から下方の段に液
化酸素を流下させるオーバーフロー管を各段に設けて、
各段に所定量の液化酸素を滞留させていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述のものでは、いずれも凝縮蒸発器を
構成する熱交換器を液化酸素中に浸漬して使用している
ので、装置の起動時に熱交換器を浸漬させるために多量
の液化酸素が必要であり、長時間の起動運転が必要であ
った。また装置の停止時には、この多量の液化酸素を放
出しなければならなかった。
、さらに凝縮蒸発器を精留塔と別に設けて2塔式とした
場合には、液化酸素の溜り部分が上部塔の底部と凝縮蒸
発器の2か所となるため、さらに大量の液化酸素が必要
となり、また精留塔と凝縮蒸発器を接続する配管が複雑
になったり、液化酸素を凝縮蒸発器に送出する液化酸素
ポンプが必要と=  3 − なるため動力費も必要となり、配管に弁や計装を設ける
必要があるなどコストアップの要因となっていた。また
液溜りが大容量になるため、不純物の濃縮に対する十分
な配慮が必要であった。
そこで本発明は、大型の複精留塔への組込みが容易で、
しかも大量の液化酸素を溜めることなく運転することの
できる凝縮蒸発器を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記した目的を達成するために本発明は、空気液化分離
装置の複精留塔に用いられる凝縮蒸発器において、該凝
縮蒸発器を構成する熱交換器を上下多段に複数個配設す
るとともに、該熱交換器をそれぞれ密閉された複数の酸
素室と窒素室とに区画形成し、前記酸素室の下部に液化
酸素を酸素室に導入する液化酸素入口ヘッダーを、上部
に気化した酸素ガス及び酸素室から溢流する液化酸素を
導出する酸素出口ヘッダーをそれぞれ設け、さらに該酸
素出口ヘッダーと略同高位置に溢流部を有する溢流管を
前記液化酸素入口ヘッダーと連通して設け、該溢流管を
下方に配設された熱交換器の液化酸素入口ヘッダーに接
続したことを特徴とする。
〔作 用〕
従って、液化酸素を液化酸素入口ヘッダーから熱交換器
の酸素室に導入することで凝縮蒸発器の運転が開始でき
るので、凝縮蒸発器に溜める必要がなくなり、起動時間
を短縮できるとともに、熱交換器を上下多段に配設した
ので精留塔への組込みが容易となる。また凝縮蒸発器を
複精留塔と別に設けたものに比べて配管が単純化し、液
化酸素ポンプ等も不要とすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図は、熱交換器を3列3段に配設した凝縮蒸発器の一例
を示すものであって、第1図は凝縮蒸発器を複精留塔に
組込んだ状態を示す概略正面図、第2図は同じく概略側
面図、第3図は同じく概略平面図、第4図は酸素室にお
ける液化酸素及び酸素ガスの流れを示す概略正面図、第
5図は窒素室における窒素ガス及び液化窒素の流れを示
す概略正面図、第6図は熱交換器内の酸素及び窒素の流
れを示す概略側面図、第7図は酸素室の酸素出口ヘッダ
ーの導出部付近の拡大正面図である。
凝縮蒸発器1は、複精留塔2の上部塔3と下部塔4の間
に組込まれ、凝縮蒸発器1の外筒5は、上部塔3の架台
を兼ねて、上部塔3及び下部塔4と略同径に形成されて
いる。
この凝縮蒸発器1を構成する熱交換器6,6aは、内部
を酸素室7と窒素室8とに区画形成されており(第6図
)、酸素室7の下部には液化酸素入口ヘッダ−9が、上
部には酸素出口ヘッダ−10がそれぞれ設けられている
上記液化酸素入口ヘッダ−9には、液化酸素導入管11
が接続され、酸素出口ヘッダ−10には、酸素ガス導出
管12と液化酸素戻し管13がそれぞれ接続゛されてい
る。液化酸素導入管11は、上方に配設された熱交換器
6,6aの酸素出口ヘッダ−10と上端の溢流部が略同
高位置に設けられた溢流管14.14aの下部に接続さ
れており、また前記液化酸素戻し管13もこの溢流管1
4゜148に接続されている。
一方前記酸素ガス導出管12は、溢流管14゜14aの
内周側に二重管として設けられた酸素ガス導出主管15
に接続きれている。また酸素出口ヘッダ−10の端部に
は、金網等により形成され、蒸発ガス中に含まれる液ミ
ストを分離回収するデミスタ−16が設けられている(
第7図)。
最上部の熱交換器6aに接続された溢流管14aは、凝
縮蒸発器1上部の分配板17に、該分配板17を貫通し
て僅かに突出した状態で接続されており、酸素ガス導出
主管15の上端は、分配板17を貫通して上部塔3の精
留板18近傍にまで延設されている。また分配板17に
は、凝縮蒸発器1内の気圧の平衡をとるバランス管19
が設【プられており、分配板17の上方の外筒5には、
酸素ガス採取管20が接続されている。さらに分配板1
7と精留板18との間には、上部塔3がら流下する液化
酸素を案内する液化酸素案内管21が設けられている。
一方前記熱交換器6.6aの窒素室8には、上部側方に
窒素ガス入口ヘッダ−22、下部側方に液化窒素出口ヘ
ッダ−23が設けられており、上記窒素ガス入口ヘッダ
−22には窒素ガス導入管24が接続され、液化窒素出
口ヘッダ−23には液化窒素導出管25が接続されてい
る(第5図)。
次にこのように形成された凝縮蒸発器1の気液の流れを
説明する。
まず窒素ガスGNは、下部塔4の頂部から窒素ガス導入
管24を上昇して各熱交換器6,6aの窒素ガス入口ヘ
ッダ−22から窒素室8に導入される。この窒素ガスG
Nは、窒素室8で液化酸素LOと熱交換を行い液化して
液化窒素LNとなって流下し、液化窒素出口ヘッダ−2
3から液化窒素導出管25を経て下部塔4に戻される。
この窒素の流れは、従来の凝縮蒸発器と略同様の系統で
ある。
次に液化酸素「Oは、上部塔3最下段の精留板18から
液化酸素案内管21により案内されて分配板17上に溜
り、各溢流管14aから3列に設けられた各熱交換器6
,6a群に均等に分配されて流下する。溢流管14aを
流下した液化酸素LOは、液化酸素導入管11から液化
酸素入口ヘッダ−9に流入し、酸素室7内を上昇する。
ここで前記窒素ガスGNと熱交換を行い一部が気化して
酸素ガスGoとなり、酸素出口ヘッダ−10から導出さ
れる。
酸素ガスGoとともに酸素出口ヘッダ−10に上昇した
液化酸素LOの液ミストは、デミスタ−16により分離
されて液化酸素戻し管13から溢流管14.14aに戻
され、酸素ガスGOは、酸素ガス導出管12、酸素ガス
導出主管15を経て分配板17の上方に導かれ、一部が
製品として酸素ガス採取管20から採取され、残部が上
部塔3の上昇ガスとなる。この時、酸素ガス導出主管1
5から放出される酸素ガスGOの流速が酸素ガス導出主
管15の開口部で急激に低下することにより、酸素ガス
Go中に僅かに含まれている液化酸素LOのミス1〜が
自然落下により分離し、分配板17上に落下する。
また液化酸素導入管11から液化酸素入口ヘッダ−9に
流入した液化酸素10の一部は、酸素室7に流入せずに
下方の熱交換器6に接続された溢流管14部分を上昇し
、該溢流管14から下方の熱交換器6の液化酸素導入管
11、液化酸素入口ヘッダ−9を経て酸素室7に導入さ
れ、同様に窒素ガスGNと熱交換を行う。
このように、それぞれ密閉された酸素室と窒素室とに区
画形成した熱交換器を上下多段に積層して凝縮蒸発器を
形成したので、各熱交換器の大きさや配列、積層数を適
宜に選定することで各種火きさの複精留塔に容易に組込
むことができ、大型の複精留塔でも上部塔を一体に形成
することが可能となる。これにより凝縮蒸発器を複精留
塔と別に配設したものに比べて設備費や運転の際の動力
費が大幅に低減できる。さらに凝縮蒸発器を構成する熱
交換器の酸素室に液化酸素を導入すればよいため、従来
に比べて少量の液化酸素で凝縮蒸発器の運転が可能とな
り、起動時間を大幅に短縮することができるとともに、
装置の運転停止時に放出する酸素量も少なくなる。
また熱交換器上部の酸素出口ヘッダーと略同じ高さに溢
流部を有する溢流管を設けて、該溢流管により液化酸素
を下方の熱交換器に流下させるので、熱交換器の酸素室
内の液化酸素が溢流管の溢流部の高さ、即ち酸素出口ヘ
ッダ一部分まで上昇するので液化酸素量(液面高さ)を
略一定とできる。これにより、液化酸素の液深による温
麿変化を回避できるとともに、各熱交換器の伝熱面積が
無駄なく使用でき、窒素ガスとの熱交換量も一定に保つ
ことができる。さらに液化酸素を順次下方に流下させる
ことで、凝縮蒸発器内での部分的な液化酸素の滞留が起
こらず、i部的な不純物の濃縮を避けることができる。
さらに酸素比ロヘツグーの端部にデミスタ−を設けたこ
とにより、酸素ガスとともに上昇する液ミストを回収し
て溢流管に戻すことができるので、液化酸素の流れの無
駄を無くし、熱交換効率を向上さることができる。
また上記実施例のごとく、溢流管と酸素ガス導出主管を
2重管で形成することにより、配管スペースを少なくで
き、凝縮蒸発器を小型にまとめることが可能となる。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明したように、酸素室と窒素室とに区画
形成した熱交換器を上下多段に配設し、液化酸素を溢流
管により下方の熱交換器に流下させるので、熱交換器の
大きさや配列、積層数を適宜に選定することで各極大き
さの複精留塔に容易に組込むことができ、大型の複精留
塔でも上部塔を一体に形成することが可能となる。
また凝縮蒸発器を構成する熱交換器の酸素室に液化酸素
を導入すれば凝縮蒸発器の運転ができるため、従来の浸
漬タイプに比べて少量の液化酸素で空気液化分離装置の
運転が可能となり、起動時間を大幅に短縮することがで
きるとともに、装置の運転停止時に放出する酸素量も少
なくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は凝縮蒸発器を複精留塔に組込んだ状態を示す概
略正面図、第2図は同じく概略側面図、第3図は同じく
概略平面図、第4図は酸素室における液化酸素及び酸素
ガスの流れを示す概略正面図、第5図は窒素室における
窒素ガス及び液化窒素の流れを示す概略正面図、第6図
は熱交換器内の酸素及び窒素の流れを示す概略側面図、
第7図は酸素室の酸素比ロヘツグーの導出部付近の拡大
正面図である。 1・・・凝縮蒸発器  2・・・複精留塔  3・・・
上部塔  4・・・下部塔  6,6a・・・熱交換器
7・・・酸素室  8・・・窒素室  9・・・液化酸
素入口ヘッダ−10・・・酸素出口ヘッダ−11・・・
液化酸素導入管  12・・・酸素ガス導出管13・・
・液化酸素戻し管  14.14a・・・溢流管15・
・・酸素ガス導出主管  16・・・デミスター17・
・・分配板  22・・・窒素ガス入口ヘッダー23・
・・液化窒素出口ヘッダ−24・・・窒素ガス導入管 
 25・・・下部液化窒素導出管  GN・・・窒素ガ
ス  Go・・・酸素ガス  LN・・・液化窒素10
・・・液化酸素

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、空気液化分離装置の複精留塔に用いられる凝縮蒸発
    器において、該凝縮蒸発器を構成する熱交換器を上下多
    段に複数個配設するとともに、該熱交換器をそれぞれ密
    閉された複数の酸素室と窒素室とに区画形成し、前記酸
    素室の下部に液化酸素を酸素室に導入する液化酸素入口
    ヘッダーを、上部に気化した酸素ガス及び酸素室から溢
    流する液化酸素を導出する酸素出口ヘッダーをそれぞれ
    設け、さらに該酸素出口ヘッダーと略同高位置に溢流部
    を有する溢流管を前記液化酸素入口ヘッダーと連通して
    設け、該溢流管を下方に配設された熱交換器の液化酸素
    入口ヘッダーに接続したことを特徴とする凝縮蒸発器。
JP62308252A 1987-12-04 1987-12-04 凝縮蒸発器 Expired - Lifetime JPH0789008B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003535301A (ja) * 2000-05-31 2003-11-25 リンデ アクチエンゲゼルシヤフト 多段浴凝縮器
JP2015522782A (ja) * 2012-04-23 2015-08-06 ルマス テクノロジー インコーポレイテッド コア交換用のコールドボックス設計

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JP2015522782A (ja) * 2012-04-23 2015-08-06 ルマス テクノロジー インコーポレイテッド コア交換用のコールドボックス設計

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