JPH01502446A - コンパンダー金縮loxboil空気蒸留 - Google Patents

コンパンダー金縮loxboil空気蒸留

Info

Publication number
JPH01502446A
JPH01502446A JP62502635A JP50263587A JPH01502446A JP H01502446 A JPH01502446 A JP H01502446A JP 62502635 A JP62502635 A JP 62502635A JP 50263587 A JP50263587 A JP 50263587A JP H01502446 A JPH01502446 A JP H01502446A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
column
air
liquid
latent heat
oxygen
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.)
Pending
Application number
JP62502635A
Other languages
English (en)
Inventor
エリクソン、ドナルド・シー
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25316095&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH01502446(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JPH01502446A publication Critical patent/JPH01502446A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04103Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression using solely hydrostatic liquid head
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04006Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04151Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/04206Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04248Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04309Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04406Processes 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
    • F25J3/04412Processes 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04406Processes 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
    • F25J3/04418Processes 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 with thermally overlapping high and low pressure columns
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04642Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666Producing 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
    • F25J3/04672Producing 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
    • F25J3/04678Producing 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04642Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666Producing 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
    • F25J3/04672Producing 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
    • F25J3/0469Producing 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 and an intermediate re-boiler/condenser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F25J2200/54Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the low pressure column of a double pressure main column system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/40One fluid being air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/50One fluid being oxygen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00Refrigeration
    • Y10S62/923Inert gas
    • Y10S62/924Argon

Landscapes

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

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】 本発明は、極低温分別蒸留により空気を分離して90〜99.8%純度の酸素ガ スと共に任意の共生酸物であるアルゴンや窒素を生成するための方法および装置 に関する。本発明は、相殺するような生成物の純度および回収率の低減を生じさ せることなく、より高い0、生成圧が可能である。酸素は鉄、スチール、電力( 石炭ガス化結合サイクル)の生産や多数の他の用途に有用である。
技術的背景 極低温空気分離法は、通常蒸留塔の二重圧または二重カラム装置が組み込まれて おり、そこでは圧縮し清浄化し冷却した供給空気を高圧精留塔に供給し;液体低 部生成物(がま液)を低圧蒸留塔に供給し;潜熱交換器によりHP精留塔を頂部 還流させると共にLP塔の低部または中間部のいずれかを再沸騰させ;HP精留 塔・頂部液体る。歴史的にみて、0!ガス生成物は、例えばR,E、ラティマー 著「空1967年2月、アイクイ−(AIChE)、ニューヨーク発行、に示さ れているように、通常HP精留塔・頂部窒素との潜熱交換により生成されている 。HP精留塔の窒素を代表的な圧力88psia(6絶対圧)とし、潜熱交換温 度差を3°F(1,67K)とすると、これによって23.2psiaおよび一 289°Fの酸素沸騰または蒸発条件が確立される。
凝縮HP精留塔窒素との熱交換から達成可能である圧力以上に酸素蒸発圧を増加 するための信頼でき経済的でかつ効率的な手段について、継続的な研究がなされ てきた。これらの努力は主に以下の3つの部類に分けられる。
a、ポンプ圧縮 LOX この部類では、液体酸素(LOX)は所望の輸送圧にポンプ圧縮され、蒸発した LOXと潜熱交換するのに十分に外部動力付与された圧縮器で供給空気部分(2 5〜35%)が付加的に圧縮される。この方法および付随的な問題は米国特許第 4604116号に記載されている。先行技術の米国特許には3110155号 および4372764号が包含される。
b、TCLOXBOIL ポンプ圧縮LOXのこの変形は付加的な外部動力付与圧縮器を必要としない。全 縮により液体酸素が蒸発に付される供給空気の25〜30%は供給空気と同じ一 般圧である。所定の圧力における空気のバブルポイントは同圧での窒素の該飽和 温度よりも約4°F高いので、蒸発酸素もまた4°F高い。このことが前記23 psiaを28psiaに増加させ得る。この技術の先行技術の例には米国特許 第3277655号、第4133662号およびソビエト特許第756150号 が包含される。
c、Pc LOXBOIL 分縮液体酸素沸騰(PCLOXBOIL)法は、全てまたは大部分の供給空気を 供給圧力でLOXBOIL熱交換器に通し次いで該空気の少量部分のみを凝縮さ せる点で、TCLOXBOILとは異なる。流出する蒸気と液体は平衡であるの で、TCLOXBOILで得られる21%の液体0バ液体空気またはLAIR) と対比されるように、液体組成は35%のOlで、蒸気は17.5%のO2であ る。液体N、中0,35%のバブルポイントは、同圧でのN、の飽和温度よりも 約7°F高い。蒸発温度における7’Fの上昇は前記の23psia酸素を32 .3psiaに増加させうる。PCLOXBOILを組み込んでいる先行技術の 例には米国特許第3327489号、第3251190号、第3371496号 および第4560398号が含まれる。最後の特許はTCLOXBOルは望まし くないと述べている(5頁65行)。
コンパンダ−(緊密に結合された圧縮器と膨張器)の使用は極低温プラント、特 に空気分離プラントにおいて一般的に知られている。
低圧酸素ガスプラントにおいて冷却を生じさせるのに使用される蒸気膨張器は主 要な空気圧縮器動力の約2〜3%の軸仕事を生成する。
小型で加温目的の空気圧縮器を駆動させることと電気発生器を作動させることの 間には軸出力に関し費用の違いはほとんどない。駆動する目的として冷凍膨張器 を使用し駆動される目的として暖かい空気用の圧縮器を使用する極低温空気分離 コンパンダ−の先行技術の例には、米国特許第3261128号、第43753 67号、第4133662号およびソビエト特許第756150号が含まれる。
最後の2つはコンパンダ−付TCLOXBOILを説明している。すなわち暖か い空気をコンパンダ−中でさらに圧縮し、ついでこれをTCLOXBOILに使 用している。コンパンダ−処理空気の付加的な圧力によりそのバブルポイントは HP精留塔圧におけるN、のバブルポイントよりも7〜9°F上昇し、したがっ てPCLOXBOILの圧力と等しいかまたはそれ以上の0.蒸発圧がコンパン ダ−付TCLOXBOILにより得られる。
国際(PCT)出願(公開番号1086106462.1986年11月6日公 開)は、アルゴン・サイドアーム・基低部の再沸騰率を増加させ、それに対応し て低圧塔における窒素ストリッピング段階セクションの再沸騰率を減少させるこ とによる二重圧基からの粗製アルゴンの回収率増加手段を開示している。この効 果は、アルゴン・サイドアームの中間高さから低圧塔の窒素ストリッピング・セ クションの中間高さへの潜熱交換によって達成される′。米国特許460542 7号は三重圧塔からのアルゴン回収率増加の関連技術を記載している。
米国特許3729943号はアルコ゛ン・サイドアームが潜熱交換により頂部お よび底部の画部分で還流される高純度酸素およびアルゴン生成態様を開示してい る。蒸発する液体はN、であり、これは実質的に膨張される。出願728264 号はN、蒸発によるアルゴン・サイドアームを中間還流すること、およびその後 の仕事膨張を記載している。
付加的な圧縮エネルギーの投入を行なわずにO1圧力を増加させる先行技術の方 法に関する問題点は以下のとおりである。前記の出願061583817を除き 、LOXBOILノ変形は全て、共通の問題をかかえている。すなわち塔還流用 のLN、の利用が限られることである。HP精留塔へ供給される蒸気がより少な くなることは、必然的にLN、頂部生成物がより少なくなることを意味する。あ る種の空気分離方法では、このことは問題とならない。なぜなら、r、Ntの還 流の要求が本質的に低いからである。たとえば、アルゴン共生成物および実質的 な量の加圧N、副主生成物全く生成しない従来からの中程度純度O1のプラント (90〜b用したときでさえ、0.の95十%回収のために十分なLN!還流を 示す。このようなプラントは米国特許4133662号、4560398号、3 251190号およびソビエト特許756150号開示のプラントである。しか し、他の方法は先行技術に開示のLOXBOILから得られるよりも多量のLN 、還流が必要であり、その結果、LOXBOILをこれらの方法に適用すると、 L N を還流の欠乏は、0!放出圧の増加が損失以下の値を有する程度にまで 生成物回収を減少させる。公知ρLOXBOIL技術の適用に際し問題となるプ ロセスの例は以下のとおりである。
i)高純度酸素+アルゴン アルゴンは、がま液の一部を蒸発させることによって還流されるサイドアーム塔 中に回収される。LP塔への供給(がま液)をより多量に蒸発させれば、該塔に 必要な最少還流量を増加させることがマツクケーブーシーレ・ダイアダラムで容 易に証明することができる。
たとえば、シー・ジエイ・キング著、マクグロウ・ヒル、ニューヨーク、198 0年、「分離方法」第2版、221頁および235頁参照。従って高純度酸素十 アルゴンプラントは、完全な(95十%)0゜回収を達成するには本質的に中程 度純度のプラントよりも多量のLN、還流が必要であり、先行技術TCLOXB OIL開示から得られるLN。
還流はその目的に十分ではない。これがTCLOXBOIL開示の先行技術が全 く純度酸素+アルゴンの生成を記載していない理由でありうる。
ii) 加圧N、共主生成 物P精留塔から生成物として回収されるいずれのN、ガスもまた利用可能なLN 、の還流量を減少させる。すなわち、先行技術のLOXBOIL工程図では、公 称量以上、たとえば約5%の加圧N、が回収されれば回収の損失さえはじまる。
1ii) 極低圧中程度純度のプラントある種のプラントではHP精留塔頂部は 、底部ではなく中間高さのLP塔を再沸騰させる。底部は空気の凝縮によって再 沸騰される。
これはさらに、HP精留塔に供給される蒸気量をLOXBOILによる減少以上 に減少させ、したがってさらに、利用可能なL N を還流量を減少させる。T CまたはPCLOXBOILのいずれかを組み込んでいるこの種のプラントの例 は米国特許3277644号、3327489号および3371496号である 。今日までのこれらのプラントの限られた使用は、少なくとも一部にはTCまた はPCLOXBOILによって引き起こされるLN、の減少した利用性によって なされるO3回収率の低下が原因であると推論し得る。
必要なことは、そして本発明の主要な目的は、すべての先行技術開示物で被る生 成物回収率および/または純度の低下という相殺するような不利益を回避しつつ 、圧縮器またはコンパンダ−付TCLOXBOIL二重圧空気分離法の高O3放 出圧の利点が得られるような方法および装置を提供することである。
産里■鼠丞 上記および他の有用な利益は、以下のような工程(プロセス)または装置の特異 的な組み合わせから得られる。HP精留塔と、N、精ランドにおいて、液体酸素 は、少なくともHP精留塔圧と同じ圧力で存在する供給空気の少量部分との潜熱 交換によって、蒸発し、その結果、実質的に全ての該空気少量部分が凝縮する。
得られる液体空気は少なくとも2つの流れに分割され、そのうちの1つは中間還 流物としてHP精留塔に供給され、他の1つは、中間還流としてLP塔のN、精 留セクションへ、好ましくはサブクーリング後、供給される。少なくとも15% のLAIRが各々の中間還流位置へ供給されるが、この好ましい分配はLP塔が 約1/3で、HP精留塔が2/3である。LAIRの分割はそれぞれの液体の流 れを制御する2つの制御バルブの協調した作用によって行うことができる。LA IR中間還流物分割の割合は、2つの塔へのLN、還流物の合計必要量が最小限 になるように選択される。したがって、開示した新規な工程の組み合わせにより 、他の方法では避は得ないような不十分なLN、還流による有害な影響を回避す ることができたのである。
実質的に全縮した該少量空気部分は、好ましくは0.生成圧をさらに増加させる ために、HP精留圧よりも高い圧力にする。加えられる空気圧は、好ましくは冷 凍膨張器により駆動される加温目的の空気圧縮器を備えたコンパンダ−によって 供給される。空気またはN、のいずれかを膨張することができる。コンパンダー の使用により、圧力の増加を得るのに外部動力の付加的な投入は全く必要ない。
上記の改善された工程の組み合わせは、任意の二重または三重圧の空気蒸留装置 における一般的な有用性である。しかしながら、かかる利点は、高純度(99, 5十%)酸素+共生酸物アルゴン生成の工程、中程度の純度(90〜99%)O 3十実質的な量の共生酸物N。
生成の工程および非常に低い供給圧(4、5ATA以下)を使用する中程度の純 度0.生成の工程において、特に重要である。
高純度酸素+共生酸物アルゴンを生成する際、さらに好ましくは向流気液接触域 上部からのアルゴン精留セクション(サイドアーム)蒸気と、LP塔の窒素スト リッピング・セクション中間部高さからの液体の間(精留セクションからストリ ッピング・セクションへの熱流)で潜熱交換するための手段からなるようなアル ゴン回収率・増加手段を組み込む。付加的にまたは別法として、アルゴンの回収 は、HP精留塔からの液体窒素・頂部生成物の一部を部分的に減圧しこれをアル ゴン・サイドアーム中の向流気液接触域上部からの蒸気との潜熱交換によって中 間的圧力で蒸発させ蒸発した該窒素を仕事膨張させて該仕事により該空気少量部 分用の該圧縮器に好適に動力付与することで、また増加させることができる。
茎皿尖鼠巣ダ脱肌 第1図は高純度酸素+共生酸物アルゴンを生成するために用いられる本発明の具 体例を単純化した模式的工程系統図である。第2図は非常に低い供給圧を達成す るように、重ね合わせられた二重基を組み込んだ具体例すなわちHP精留塔によ りLP塔の中間高さを再沸騰させ、そして回収率を高めるためにコンパンダ−付 TCLOXBOILおよび分割液体空気による2つの中間部還流を該HP塔に組 み込んだ具体例を示す。第3図は、液体窒素との潜熱交換によりアルゴン・サイ ドアームを還流させてアルゴン回収を増加させついでN、ガスを膨張仕事させる こと以外、第1図と同様な高純度酸素+共生酸物アルゴン生成の工程系統図であ る。
本発明の実施に最も好ましい態様 第1図に関し、低圧塔lおよび高圧精留塔2が共同して二重圧基を構成する。潜 熱交換器3はHP精留塔・頂部蒸気を凝縮し、LP塔底部を再沸騰させる。圧縮 、乾燥、清浄化した空気を分割し、主要部分は主要交換器4で4点近くまで冷却 する。残りの少1部分(全体の約25〜30%)は、周囲温度近くに維持しなが ら更に圧縮器5で圧縮し、ついでまず所望により周囲冷却によって冷却し、次に 、主要交換器4によるような、冷却容器から出くる生成物との熱交換によって冷 却する。露点温度近くまで冷却した後、該少量部分はLOX蒸留器6で実質的に 全縮する。液体空気は2つの流れに分割し、1つの流れは制御バルブ7によって HP精留塔の中間部高さに注入し、もう1つの流れは、好ましくは顕然交換器9 でサブクーリング後、制御バルブ8により、LP塔1の中間部精留塔高さに注入 する。
該主要空気流は、部分的に冷却し膨張器lOに送りここで該空気をLP塔圧に膨 張させて仕事をも生成させる場合のみ、その一部を分離してもよい。かかる仕事 は、好ましくはコンパンダ−形態で結合される圧縮器の動力付与に用いられる。
残りの該主要部分はHP精留塔で精留し、頂部LN、と底部かま液を生成する。
がま液は9でサブクーリングし、ついで好ましくは協調したバルブ11および1 2の作用により分割し、一部を、LP塔への供給前に潜熱交換器13で蒸発させ 、残部をより高いトレイ高さに直接供給する。また、膨張器lOからの排出空気 は、がま液とほぼ同じ高さのLP塔に供給する。
LP塔は、供給位置の上下に気液接触域を有する。接触域1aおよびlbは窒素 精留域で、制御バルブ8通過の液体空気は中間部還流がなされる。なぜなら、該 液体空気が城1aと域1bの間に導入されるからで、すなわちその上方および下 方の両方に向流気液接触域を介する窒素精留域が存在するからである。供給域1 cの下方に、窒素ストリッピング域1dおよびIeが存在する。実質的に窒素非 含有の、域1e下方の酸素およびアルゴン含有蒸気はアルゴン精留塔(「サイド アーム」)14と連通しており、14の底部液体は塔lに戻される。アルゴンサ イドアーム14は還流凝縮器13により遺留されており、粗アルゴン・頂部生成 物は気相または液相で回収し、さらに処理する。HP精留塔上方の凝縮器3の液 体窒素の一部をサブクーリングし、バルブ15により減圧し、所望により相を1 6で分離し、ついで遺留物としてLP塔頂部に直接注入する。そこからの窒素を 交換器9および4で加温し、排出する。LP塔底部の生成物純度の液体酸素をワ ンウェイ・フロー用の手段、例えばポンプまたは逆止めバルブにより加圧し、L OX蒸発器6に送る。6における0゜圧は、好ましくはLP塔lの底部よりも約 8〜13psi高いので、高さ20〜26フイートの液体酸素・大気脚に関する 静水頭は圧力増加を生成するのに十分である。すなわち、大気脚の使用によりL OXポンプのようなLOX加圧用の他の手段が不要になる。最後に、生成物であ る酸素ガスを6から回収する。
第1図では、アルゴン回収の増加を達成するのに潜熱交換器18を組み込んでい る。この交換器は、接触域1dおよびle、すなわち窒素ストリッピング・セク ションの中間部高さの機能的な位置選定により、塔lの該窒素ストリッピング・ セクションを中間部再沸騰させる。もちろん、実際的な物理的位置は図示するよ うな塔lの内側とする必要はない。18において中間部再沸騰される凝縮蒸気は 向流気液接触域(14a)上方のサイドアーム14から移される。かかる位置は 、接触域14bが存在するか否かに応じてサイドアーム14の中間部または頂部 のいずれかとすることができる。より多量のアルゴン回収は域14bを除去すれ ば達成できるが、熱交換器18の温度差が対応して減少する。
液体空気分割の比率は、第1図および他の全ての具体例の本発明において開示し た利点達成に成功するのに、臨界的な重要性を有する。これは、はんの少量の中 間部遺留でも常に役立つのに対し、多すぎると全く無い場合と同じかそれよりも 悪化しうるからである。
LOXBOILでは必然的に、利用される実質的な量の液体空気が0.28モル /圧縮空気1モル(m/IIca)のオーダーになる。分割せずに、すなわち先 行技術に開示のようにLP塔またはHP塔のいずれかに全て、供給すれば、回収 率はPCLOXBOILに匹敵するかまたはそれよりも悪化さえしうる。これが 、米国特許第4560398号がTCLOXBO比は望ましくないと記載する理 由であろう。しかしながら驚くべきことに、少なくとも約15%の液体空気(供 給空気全量の約4%)を中間部遺留物として各N、精留に供給すると、その回収 率はPCLOXBOILのそれよりも超過する。すなわち、2つの液体空気流の 流速は相互に約6以内のファクターとすべきである。さらに該分割を最適にすれ ば、実質的に付加された生成物回収率がPCLOXBOILで可能になる。すな わち、高純度07、共生酸物アルゴンまたは他の生成物が増大する。最適な液体 空気分割の正確な割合は臨界的ではないが、一般に、1:l〜2.5:1であり 、工程系統図に応じて変化させることができる。例えば、PCLOXBOILと 比較して少なくとも約2%多量の高純度酸素を回収することができる。加えて、 コンパンダ−をTCLOXBOILと共に用いれば、0.放出圧ハPCLOXB OILと等しいかまたはそれ以上にすることができる。
向流気液接触を達成するための手段は当該分野で公知の任意のもの、例えばシー ブ・トレイ、バブル・キャップ、パツキン(ランダムまたはストラフチャード) 、ワイヤー・メツシュ等である。
第2図では、HP精留塔lは潜熱交換器19によりLP塔2の中間高さを再沸騰 させる。LP塔底部の再沸騰は潜熱交換器20における供給空気′の該主要部分 の分縮による。相分離器21(所望による装置)はかかる流れから凝縮物を取り 出す。この液体はかま液と近似の組成からなるので、それは通常かま液と合され る。成分4.5.6.8.9.12.15および17は第1図と同じように示し た。第2図は第1図のような空気の代わりにN、膨張による精留を示す。いずれ の方法も全工程の結果においてほぼ等しい。窒素ガスの少量の流れ(約0.1〜 0 、15 ta/ mca)をHP精留塔の頂部から引き抜き、部分的に加温 し、ついでN、膨張器22で仕事膨張させ、圧縮器5に動力を付与する。所望に より、該少量空気部分(TCLOXBOIL部分)を、所望による周囲冷却を含 め、外部動力付与圧縮器23により付加的に圧縮して、0.放出圧をさらに増加 させる。この所望の工程は、別の0.圧縮器の必要性を排除できる点で特に有利 である。
第2図の塔2は遺留物2および再沸騰物2を有し、精留塔lは遺留物2を有する 。交換器19および20の相対的な熱効率を調節し、バルブ7および8により液 体空気の分割を最適にすることにより、各基の操作ラインをそれらの平衡ライン に緊密に接近させる。すなわち、非常に効率的な塔操作が達成される。これは、 わずか4.5ATAの供給空気圧を用いる中程度純度の酸素の高い回収率と共に 約20psiaの放出圧(または外部的動力付与ブースト空気圧縮器を組み込む 場合にはそれ以上)をもたらす。
第3図は、コンパンダ−付TCLOXBOILおよび2つの別々の中間部遺留物 用のLAIRSPLITからなる実在する本発明の別の具体例が開示されている 。第3図は、第1図と同様な高純度酸素および共生成物粗アルゴンの製造につい てである。成分1〜9および11−16は第1図と同様な記載である。第3図は 、第1図開示の潜熱交換器18に対し別のアルゴン回収率増加手段を組込んでい る。第3図において、液体窒素の一部をバルブ24により部分的に減圧し、つい で潜熱交換器25で蒸発させ、これにより少なくとも一部のアルゴンサイドアー ム14を遺留させる。蒸発した窒素は、HP精留塔とLP塔の間の圧力で膨張器 26により仕事膨張される。後者の膨張器は、好ましくは唯一つ存在し、好まし くは圧縮器5の駆動に用いられる。
高純度0.の工程系統図は第1図に従う空気膨張冷凍、第2図に従う窒素膨張冷 凍または第3図に従う部分的減圧窒素膨張冷凍を利用することができる。後者は アルゴン・ストリッパーおよびアルゴン精留塔を介する再沸騰の増加に有利であ る。不利な点は膨張器による流れの増大(はぼ倍の、例えば0.2m/mci) と利用可能なL N を遺留の減少である。注意深いLAIRSPLITの最適 化により、再沸騰増加の利点に加え、完全なO7の回収をなお維持できる。アル ゴン回収増加の他の方法(潜熱交換器18)は、第3図に付加的に組み込んでさ らにアルゴン回収を増加できるものと、認められる。
3つの図面全てが従来からの二重圧力塔を示しているのにも拘らず、開示した改 良点はHP精留塔およびN、精留セクションN、除去塔を有するLP塔の両方を 組み込んだいずれの空気分離工程系統に対しても包括的であることを、当業者な らば認識できる。これには、第3の塔がN、除去塔圧よりもわずかに低い圧で操 作されるアルゴン除去塔である、米国特許第3688513号、第450713 4号および第4578095号開示の二重圧工程が包含される。
特表平1−502446 (9) 補正書の写しく翻訳文)提出室 (特許法第184条の8) !、特許出願の表示 PCT/US 8710 O861 、発明の名称 コンパンダ−全縮LOXBOIL空気蒸留3、特許出願人 住所 アメリカ合衆国メリーランド 21401.アナポリス、サウス・・ハー バ−・レイン 1704番住所 〒540 大阪府大阪市東区域見2丁目1番6 1号ツイン21MIDタワー内−電話(06)949−12611988年6月 20日 6、添付書類の目録 補正音の翻訳文 補正した請求の範囲 1、極低温蒸留により空気から酸素ガスを製造するにあたり、a、圧縮し清浄化 した空気の主要部分を冷却し、b、かかる主要空気部分を高圧精留塔で精留させ て、液体窒素・頂部生成物とがま液・底部生成物を生成し、C0該がま液を低圧 塔で蒸留させて、液体酸素・底部生成物と窒素ガス・頂部生成物を生成し、 d、少なくとも77%のN、を含有する補償蒸気をLP塔のほぼ頂部圧に仕事膨 張させて冷凍を生み出し、e、圧縮し清浄化した暖かい上記空気の残りの少量部 分を上記膨張仕事により動力が付与された圧縮器で圧縮し、f、該液体酸素をL P塔底部の圧力よりも少なくとも約0.1 ATA以上に加圧し、 g、該少量空気部分をその露点付近に冷却し、交換により凝縮させ、 i、蒸発した酸素を生成物として回収し、j、該凝縮空気を2つの流れに分け( 各々、少なくとも15%の該少量空気部分を含有する)、ついで に、上記流れの1つをHP精留塔の中間部高さに注入すると共に、第2の該流れ をLP塔の中間部高さに注入することを特徴とする方法。
2、さらに、LP塔への注入前に、第2の液体空気の流れをサブクーリングする 請求の範囲第1項記載の方法。
3、さらに、蒸留前のがま液の一部を蒸発させて、アルゴン・サイドアームを遺 留させる請求の範囲第2項記載の方法。
4、さらに、上記主要部分の流れから部分的に冷却した少しの量の流れを分離し 、これを仕事膨張工程に供給する請求の頼囲第2項記載の方法。
5、さらに、HP精留塔・頂部N、ガスを仕事膨張工程に供給する請求の範囲第 2項記載の方法。
6、さらに、HP精留塔頂部の、圧縮空気1モル当り少なくとも0.05モルの N、を副生成物として回収する請求の範囲第2項記載の方法。
7、さらに、該アルゴン・サイドアームにおける向流気液接触域上方の蒸気と、 LP塔における中間部高さのN、ストリッピングセクションの間で潜熱を交換さ せる請求の範囲第2項または第3項記載の方法。
8、さらに、HP精留塔の液体窒素頂部生成物の一部を部分的に減圧させ、これ を、アルゴン・サイドアームにおける向流気液接触域上方の蒸気との潜熱交換に より蒸発させ、液体還流物を該サイドアームに戻す請求の範囲第3項記載の方法 。
9、さらに、蒸発した上記N、を仕事膨張工程に供給する請求の範囲第8項記載 の方法。
10、さらに、LP塔の底部を、冷却した該主要空気部分との部分的な凝縮潜熱 交換により再沸騰させ、LP塔の中間部高さを、HP精留塔頂部のNt′l#ス との潜熱交換により再沸騰させる請求の範囲第2項記載の方法。
11、圧縮空気の極低温分別蒸留による酸素ガス製造用に設計され寸法が決めら れ適用される装置であって、a、HP精留塔とLP塔からなる蒸留装置す、該L P塔の液体酸素を加圧するための手段C0該圧縮空気の少量部分を実質的に完全 に凝縮させ、該加圧液体酸素を蒸発させるための手段 d、凝縮した該少量空気部分を、相互にファクター6以内の流速を有する2つの 流れに分割するための手段e、該流れの一方をLP塔の中間部高さに注入し、該 流れの他方をHP精留塔の中間部高さに注入するための手段f、冷却目的の膨張 器と、該潜熱交換手段への途中の該少量空気部分を圧縮するための加温目的の圧 縮器からなるコンパンダ−1および g、該少量空気部分を圧縮すると共に外部から動力付与される加温目゛的の第2 圧縮器 を備えることを特徴とする装置。
17.圧縮空気の極低温分別蒸留による酸素ガス製造用に設計され寸法が決めら れ適用される装置であって、a、HP精留塔とLP塔からなる蒸留装置す、該L Pカラムの液体酸素を加圧するための手段C0上記圧縮空気の少量部分を実質的 に完全に凝縮させ、該加圧液体酸素を蒸発させるための手段 d、該凝縮少量空気部分を、相互にファクター6以内の流速を有する2つの流れ に分割するための手段 e、該流れの一方をLPカラムの中間部高さに注入し、該流れの他方をHP精留 塔の中間部高さに注入するための手段f、冷却目的の膨張器と、該潜熱交換手段 への途中の該少量空気部分を圧縮するための加温目的の圧縮器からなるコンパン ダ−h、大気脚からなる液体酸素加圧用の手段i、該LPカラムの底部を再沸騰 させるための手段j、 該LPカラムの中間部高さを再沸騰させるための)(P 精l塔還流凝縮器、および に、該圧縮主要空気部分を、途中の該分縮器を介し該HP精留塔に送るための導 管手段 を備えることを特徴とする装置。
18、空気の極低温分別蒸留により二重圧塔およびアルゴン・サイドアームにお いて酸素と粗アルゴン共生成物を製造するにあたり、a、少なくとも一部のがま 液との潜熱交換により該サイドアームを還流させ、 b6該サイドアームにおける向流気液接触域を、該域上方の蒸気からHP精留塔 の一部の液体頂部生成物への潜熱交換により付加的に遺留させ、 C9工程すの該蒸発頂部生成物を膨張させて仕事を生み出し、d、LP塔の加圧 液体酸素・底部生成物を、供給空気の全縮少量部分との潜熱交換により蒸発させ 、ついでe、少なくとも15%の得られた液体空気をHP精留塔およびLP塔の 各々にそれらの中間部遺留物として注入することを特徴とする方法。
19、さらに、膨張仕事により動力付与されるほぼ周囲温度の該少量空気部分用 の圧縮器。
24、高純度酸素および粗製アルゴンを製造するための二重圧極低温空気蒸留装 置であって、 a、高圧(HP)精留塔 す、アルゴン・サイドアームと窒素除去セクションの両者がらなり該HP精留塔 の蒸気の凝縮により再沸騰される低圧LP塔C1該LP塔の液体酸素底部生成物 を、約30%以下の全縮される供給空気との潜熱交換により該kP塔圧よりも少 なくとも約0゜3 ATA高い圧力で蒸発させるための手段d、工程Cの供給空 気を、該HP精留塔と該LP塔の両方のための別々の中間部還流の流れに分割す るための手段e、該ササイドアームおける向流気液接触域上方の蒸気から、該L P塔におけるN、除去セクションの中間部高さ液体に、潜熱を交換するための手 段 を備えることを特徴とする特許 国際調査報告

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.極低温蒸留により空気から酸素ガスを製造するにあたり、a.圧縮し清浄化 した空気の主要部分を冷却し、b.かかる主要空気部分を高圧精留塔で精留させ て、液体窒素・頂部生成物とかま液・底部生成物を生成し、c.該かま液を低圧 塔で蒸留させて、液体酸素・底部生成物と窒素ガス・頂部生成物を生成し、 d.少なくとも77%のN2を含有する補償蒸気をLP塔のほぼ頂部圧に仕事膨 張させて冷凍を生み出し、e.さらに、圧縮し清浄化した暖かい上記空気の残り の少量部分を上足膨張仕事により動力が付与された圧縮器で圧縮し、f.該液体 酸素をLP塔底部の圧力よりも少なくとも約0.1ATA以上に加圧し、 g.該少量空気部分をその露点付近に冷却し、h.実質的に全ての該少量空気部 分を、該加圧液体酸素との潜熱交換により凝縮させ、 i.蒸発した酸素を生成物として回収し、j.該凝縮空気を2つの流れに分け( 各々、少なくとも15%の該少量空気部分を含有する)、ついで k.上記流れの1つをHP精留塔の中間部高さに注入すると共に、第2の該流れ をLP塔の中間部高さに注入することを特徴とする方法。
  2. 2.さらに、LP塔への注入前に、第2の液体空気の流れをサブクーリングする 請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 3.さらに、蒸留前のかま液の一部を蒸発させて、アルゴン・サイドアームを還 流させる請求の範囲第2項記載の方法。
  4. 4.さらに、上記主要部分の流れから部分的に冷却した少しの量の流れを分離し 、これを仕事膨張工程に供給する請求の範囲第2項記載の方法。
  5. 5.さらに、HP精留塔・頂部N2ガスを仕事膨張工程に供給する請求の範囲第 2項記載の方法。
  6. 6.きちに、HP精留塔頂部の、圧縮空気1モル当り少なくとも0.05モルの N2を副生成物として回収する請求の範囲第2項記載の方法。
  7. 7.さらに、該アルゴン・ナイドアームにおける向流気液接触域上方の蒸気と、 LP塔における中間部高さのN2ストリッピングセクションの間で潜熱を交換さ せる請求の範囲第2項および第3項記載の方法。
  8. 8.さらに、HP精留塔の液体窒素頂部生成物の一部を部分的に減圧させ、これ を、アルゴン・サイドアームにおける向流気液接触域上方の蒸気との潜熱交換に より蒸発させ、液体還流物を該サイドアームに戻す請求の範囲第3項記載の方法 。
  9. 9.さらに、蒸発した上記N2を仕事膨張工程に供給する請求の範囲第8項記載 の方法。
  10. 10.さらに、LP塔の底部を、冷却した該主要空気部分との部分的な凝縮潜熱 交換により再沸騰させ、LP塔の中間部高さを、HP精留塔頂部のN2ガスとの 潜熱交換により再沸騰させる請求の範囲第2項記載の方法。
  11. 11.圧縮空気の極低温分別蒸留による酸素ガス製造用に設計され寸法が決めら れ適用される装置であって、a.HP精留塔とLP塔からなる蒸留装置b.該L P塔の液体酸素を加圧するための手段c.該圧縮空気の少量部分を実質的に完全 に凝縮させ、該加圧液体酸素を蒸発させるための手段 d.凝縮した該少量空気部分を、相互にファクター6以内の流速を有する2つの 流れに分割するための手段e.該流れの一方をLP塔の中間部高さに注入し、該 流れの他方をHP精留塔の中間部高さに注入するための手段、およびf.冷却目 的の膨張器と、該潜熱交換手段への途中の該少量空気部分を圧縮するための加温 目的の圧縮器からなるコンパンダーを備えることを特徴とする装置。
  12. 12.さらに、LP塔・頂部生成物と該LP塔用の液体空気の間で顕熱交換する ための手段、および大気脚からなる液体酸素加圧手段を備える請求の範囲第11 項記載の装置。
  13. 13.さらに、該LP塔と連通するアルゴン・サイドアーム、およびかま液との 潜熱交換により該サイドアームを還流させるための手段を備える請求の範囲第1 2項記載の装置。
  14. 14.さらに、かま液を2つの流れに分割し一方の流れのみを該潜熱交換手段に 送るための手段を備える請求の範囲第13項記載の装置。
  15. 15.さらに、該サイドアームにおける向流気液接触域上方の蒸気から、該LP 塔におけるN2除去セクションの中間部高さ液体に、潜熱を交換するための手段 を備える請求の範囲第11項〜第14項の1つに記載の装置。
  16. 16.さらに、HP精留塔の液体窒素・頂部生成物の一部を部分的に減圧するた めの手段、該サイドアームにおける向流気液接触域上方の蒸気との潜熱交換によ り該液体窒素を蒸発させるための手段、該蒸発窒素を該膨張器の入口に送るため の管手段を備える請求の範囲第14項記載の装置。
  17. 17.さらに、LP塔の底部を再沸騰させるための空気分縮手段、LP塔の中間 部高さを再沸騰させるためのHP精留塔還流凝縮器、および該圧縮主要空気部分 を途中の該分縮器を介し該HP精留塔に送るための手段を備える請求の範囲第1 2項記載の装置。
  18. 18.空気の極低温分別蒸留により二重圧塔およびアルゴン・サイドアームにお いて酸素と粗アルゴン共生成物を製造するにあたり、a.少なくとも一部のかま 液との潜熱交換により該サイドアームを還流させ、 b.該サイドアームにおける向流気液接触域を、該域上方の蒸気からHP精留塔 の一部の液体頂部生成物への潜熱交換により付加的に還流させ、 c.工程bの該蒸発頂部生成物を膨張させて仕事を生み出し、d.LP塔の加圧 液体酸素・底部生成物を、供給空気の全縮少量部分との潜熱交換により蒸発させ 、ついでe.少なくとも15%の得られた液体空気をHP精留塔およびLP塔の 各々にそれらの中間部還流物として注入することを特徴とする方法。
  19. 19.さらに、膨張仕事により動力付与されるほぼ周囲温度の該少量空気部分用 の圧縮器。
  20. 20.高純度酸素および共生成物アルゴンを製造するための空気蒸留用装置であ って、 a.HP精留塔、LP塔およびアルゴン・サイドアームからなる二重圧塔 b.液体窒素との潜熱交換により少なくとも一部の該サイドアームを還流させる ための手段 c.蒸発した窒素用の膨張器 d.該LP塔の加圧液体酸素を沸騰させ供給空気の少量部分を凝縮させるための 熱交換器、および e.凝縮液体空気の一部をLP塔の中間部高さに注入しその残部をHP塔の中間 部高さに注入するための手段を備えることを特徴とする装置。
  21. 21.さらに、供給空気の上記少量部分を付加的に圧縮させるための手段を備え る請求項20記載の装置。
  22. 22.さらに、供給空気の上記少量部分を付加的に圧縮させ外部的に動力付与さ れる加温目的の第2圧縮器を備える請求項11記載の装置。
  23. 23.高純度酸素およびアルゴンを分離するための3重圧蒸留装置であって、H P精留塔、N2精留セクションを有するLP塔、LOXBOIL蒸発器および冷 凍膨張器からなり、a.供給空気の少量部分を付加的に圧縮させ該膨張器により 外部的に動力付与される加温目的の圧縮器 b.付加的に圧縮した該空気を、全縮用の該LOXBOIL蒸発器に輸送するた めの管手段、および c.HP精留塔とLP塔の両方の中間還流のために、得られた液体空気を2つの 流れに分割するための手段を備えることを特徴とする装置。
  24. 24.高純度酸素および粗製アルゴンを製造するための三重圧極低温空気蒸留装 置であって、 a.高圧(HP)精留塔 b.アルゴン・サイドアームと窒素除去セクションの両者からなり該HP精留塔 の蒸気の凝縮により再沸騰される低圧LP塔c.該LP塔の液体酸素底部生成物 を、約30%以下の全縮される供給空気との潜熱交換により該LP塔圧よりも少 なくとも約0.3ATA高い圧力で蒸発させるための手段d.工程cの供給空気 を、該HP精留塔と該LP塔の両方のための別々の中間部還流の流れに分割する ための手段e.該サイドアームにおける向流気液接触域上方の蒸気から、該LP 塔におけるN2除去セクションの中間部高さ液体に、潜熱を交換するための手段 を備えることを特徴とする装置。
JP62502635A 1986-04-18 1987-04-17 コンパンダー金縮loxboil空気蒸留 Pending JPH01502446A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/853,461 US4817393A (en) 1986-04-18 1986-04-18 Companded total condensation loxboil air distillation
US853,461 1986-04-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01502446A true JPH01502446A (ja) 1989-08-24

Family

ID=25316095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62502635A Pending JPH01502446A (ja) 1986-04-18 1987-04-17 コンパンダー金縮loxboil空気蒸留

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4817393A (ja)
EP (1) EP0302888B1 (ja)
JP (1) JPH01502446A (ja)
AU (1) AU7306287A (ja)
WO (1) WO1987006329A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05272866A (ja) * 1992-02-13 1993-10-22 Air Prod And Chem Inc アルゴンを製造する低温空気蒸留方法
JPH07159026A (ja) * 1993-09-23 1995-06-20 Air Prod And Chem Inc 酸素と窒素を気体及び/又は液体製品として同時に製造するための空気の低温蒸留法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8622055D0 (en) * 1986-09-12 1986-10-22 Boc Group Plc Air separation
US4832719A (en) * 1987-06-02 1989-05-23 Erickson Donald C Enhanced argon recovery from intermediate linboil
US4838913A (en) * 1988-02-10 1989-06-13 Union Carbide Corporation Double column air separation process with hybrid upper column
US4854954A (en) * 1988-05-17 1989-08-08 Erickson Donald C Rectifier liquid generated intermediate reflux for subambient cascades
US5100448A (en) * 1990-07-20 1992-03-31 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Variable density structured packing cryogenic distillation system
US5315833A (en) * 1991-10-15 1994-05-31 Liquid Air Engineering Corporation Process for the mixed production of high and low purity oxygen
US5365741A (en) * 1993-05-13 1994-11-22 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with liquid oxygen boiler
US5379598A (en) * 1993-08-23 1995-01-10 The Boc Group, Inc. Cryogenic rectification process and apparatus for vaporizing a pumped liquid product
US5765396A (en) * 1997-03-19 1998-06-16 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing high pressure nitrogen and high pressure oxygen
US5924307A (en) * 1997-05-19 1999-07-20 Praxair Technology, Inc. Turbine/motor (generator) driven booster compressor
US5950455A (en) * 1998-04-01 1999-09-14 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system for feed air flow disturbances
US5901579A (en) * 1998-04-03 1999-05-11 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system with integrated machine compression
GB9807833D0 (en) * 1998-04-09 1998-06-10 Boc Group Plc Separation of air
AU2018269511A1 (en) 2017-05-16 2019-11-28 Terrence J. Ebert Apparatus and process for liquefying gases
EP3719427A4 (en) * 2017-11-29 2021-12-01 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude CRYOGENIC DISTILLATION PROCESS AND DEVICE FOR GENERATING COMPRESSED AIR BY USING AN EXPANDER-BOOSTER IN COMBINATION WITH A NITROGEN EXPANDER FOR BRAKING

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3210951A (en) * 1960-08-25 1965-10-12 Air Prod & Chem Method for low temperature separation of gaseous mixtures
US3079759A (en) * 1961-03-22 1963-03-05 Air Prod & Chem Separation of gaseous mixtures
GB1180904A (en) * 1966-06-01 1970-02-11 British Oxygen Co Ltd Air Separation Process.
US4137056A (en) * 1974-04-26 1979-01-30 Golovko Georgy A Process for low-temperature separation of air
DE2535132C3 (de) * 1975-08-06 1981-08-20 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Drucksauerstoff durch zweistufige Tieftemperaturrektifikation von Luft
SU756150A1 (ru) * 1977-04-21 1980-08-15 Viktor P Belyakov Способ разделения воздуха 1
US4224045A (en) * 1978-08-23 1980-09-23 Union Carbide Corporation Cryogenic system for producing low-purity oxygen
US4356014A (en) * 1979-04-04 1982-10-26 Petrochem Consultants, Inc. Cryogenic recovery of liquids from refinery off-gases
US4410343A (en) * 1981-12-24 1983-10-18 Union Carbide Corporation Air boiling process to produce low purity oxygen
US4433989A (en) * 1982-09-13 1984-02-28 Erickson Donald C Air separation with medium pressure enrichment
US4604116A (en) * 1982-09-13 1986-08-05 Erickson Donald C High pressure oxygen pumped LOX rectifier
US4464191A (en) * 1982-09-29 1984-08-07 Erickson Donald C Cryogenic gas separation with liquid exchanging columns
US4605427A (en) * 1983-03-31 1986-08-12 Erickson Donald C Cryogenic triple-pressure air separation with LP-to-MP latent-heat-exchange
US4533375A (en) * 1983-08-12 1985-08-06 Erickson Donald C Cryogenic air separation with cold argon recycle
US4543115A (en) * 1984-02-21 1985-09-24 Air Products And Chemicals, Inc. Dual feed air pressure nitrogen generator cycle
US4560398A (en) * 1984-07-06 1985-12-24 Union Carbide Corporation Air separation process to produce elevated pressure oxygen
US4578095A (en) * 1984-08-20 1986-03-25 Erickson Donald C Low energy high purity oxygen plus argon
US4582518A (en) * 1984-09-26 1986-04-15 Erickson Donald C Nitrogen production by low energy distillation
US4670031A (en) * 1985-04-29 1987-06-02 Erickson Donald C Increased argon recovery from air distillation
US4615716A (en) * 1985-08-27 1986-10-07 Air Products And Chemicals, Inc. Process for producing ultra high purity oxygen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05272866A (ja) * 1992-02-13 1993-10-22 Air Prod And Chem Inc アルゴンを製造する低温空気蒸留方法
JPH07159026A (ja) * 1993-09-23 1995-06-20 Air Prod And Chem Inc 酸素と窒素を気体及び/又は液体製品として同時に製造するための空気の低温蒸留法

Also Published As

Publication number Publication date
WO1987006329A1 (en) 1987-10-22
EP0302888B1 (en) 1991-07-17
AU7306287A (en) 1987-11-09
EP0302888A1 (en) 1989-02-15
EP0302888A4 (en) 1989-02-09
US4817393A (en) 1989-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3084682B2 (ja) 酸素の効率的な製造方法
US4796431A (en) Nitrogen partial expansion refrigeration for cryogenic air separation
JP2865274B2 (ja) 酸素と窒素を気体及び/又は液体製品として同時に製造するための空気の低温蒸留法
JPH01502446A (ja) コンパンダー金縮loxboil空気蒸留
JP2836781B2 (ja) 空気分離方法
US4543115A (en) Dual feed air pressure nitrogen generator cycle
JPH0571870A (ja) 高圧窒素の製造方法及び装置
JPH11257845A (ja) エキスパンダ―及び低温コンプレッサ―を使用する酸素製造方法
JPH03505911A (ja) マルチ圧力空気蒸留用に最適な中間部高さ還流
JPH03505119A (ja) サブアンビエント・カスケード用の精留塔生成液体中間部還流
JPH102664A (ja) 低純度及び高純度の酸素製品を製造する圧縮原料空気流の低温蒸留方法
JPS61503047A (ja) 低エネルギ−高純度酸素およびアルゴン
JP3063030B2 (ja) プロセス流れの圧縮のための廃棄物膨張の使用を伴う加圧空気分離方法
MXPA97008225A (en) A cryogenic cycle of three columns for the production of impure oxygen and nitrogen p
US5839296A (en) High pressure, improved efficiency cryogenic rectification system for low purity oxygen production
JPH02501850A (ja) 極低温空気分離用の空気の部分的膨張による冷凍
JP3190013B2 (ja) 窒素を製造する空気原料の低温蒸留方法
JPH03500924A (ja) 窒素製造用の空気分別の改善
JP3084683B2 (ja) 高温エキスパンダー及び低温エキスパンダーを使用する空気の低温蒸留方法
JPH01503082A (ja) 低エネルギー高純度酸素放出圧の増加
JP2000356464A (ja) 空気分離用低温蒸着システム
JP2000356465A (ja) 空気分離用低温蒸留システム
JPH01503481A (ja) 高純度酸素のための空気蒸留の改善
JP3222851B2 (ja) 複数のエキスパンダーを使用する空気の低温蒸留方法
JP2000346546A (ja) 空気分離用低温蒸留システム