JPH0213779A - 酸素・窒素液化設備における窒素精留塔の制御方法 - Google Patents
酸素・窒素液化設備における窒素精留塔の制御方法Info
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- JPH0213779A JPH0213779A JP16103988A JP16103988A JPH0213779A JP H0213779 A JPH0213779 A JP H0213779A JP 16103988 A JP16103988 A JP 16103988A JP 16103988 A JP16103988 A JP 16103988A JP H0213779 A JPH0213779 A JP H0213779A
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- 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
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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。
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〉
本発明は酸素・窒素液化設備における窒素精留塔の制御
方法に関し、窒素精留塔の運転を安定させることによっ
てバラツキ少く高純度液化窒素を得ることを目的として
いる。
方法に関し、窒素精留塔の運転を安定させることによっ
てバラツキ少く高純度液化窒素を得ることを目的として
いる。
〈従来の技術〉
窒素精留塔は、循環窒素圧縮機、冷凍機、膨張タービン
、熱交換器等からなる酸素・窒素液化設備で製造された
原料窒素ガス（Ｎｚ ＞ ９９．９９％）を必要純度、
例えばＮｔ ＞９９．９９９％、 Ｏｔ ＜ ｌｐｐｍ
まで精製して高純度液化窒素とするものである。
、熱交換器等からなる酸素・窒素液化設備で製造された
原料窒素ガス（Ｎｚ ＞ ９９．９９％）を必要純度、
例えばＮｔ ＞９９．９９９％、 Ｏｔ ＜ ｌｐｐｍ
まで精製して高純度液化窒素とするものである。
第２図に示すように原料窒素ガスは圧力的７ｋｇ ｒ
／ｃｄで熱交換器（図示省略）で冷却された後、配管９
から窒素精留塔１の下部に入り、窒素精留塔１内の高さ
方向に多設に配設されている各精留皿５を通して上昇し
、この上昇過程で窒素ガス純度が向上し高純度窒素ガス
となる。
／ｃｄで熱交換器（図示省略）で冷却された後、配管９
から窒素精留塔１の下部に入り、窒素精留塔１内の高さ
方向に多設に配設されている各精留皿５を通して上昇し
、この上昇過程で窒素ガス純度が向上し高純度窒素ガス
となる。
窒素精留塔１の頂部に達した高純度窒素ガスは頂部より
配管６を通って凝縮器２に導かれる一方、配管７から凝
縮器２に供給されて来る低純度液化窒素との熱交換によ
って冷却されて液化される。
配管６を通って凝縮器２に導かれる一方、配管７から凝
縮器２に供給されて来る低純度液化窒素との熱交換によ
って冷却されて液化される。
凝縮器２で液化された高純度液化窒素は一部が配管６か
ら分岐させた配管６ａから系外に抜出され製品高純度液
化窒素となり、残りの高純度液化窒素は配管６から窒素
精留塔１の上部に環流され、環流高純度液化窒素は各精
留器５を通って窒素精留塔１内を下る間に漸次低純度に
なり、精留塔１の下端部に低純度液化窒素１０として溜
まる。
ら分岐させた配管６ａから系外に抜出され製品高純度液
化窒素となり、残りの高純度液化窒素は配管６から窒素
精留塔１の上部に環流され、環流高純度液化窒素は各精
留器５を通って窒素精留塔１内を下る間に漸次低純度に
なり、精留塔１の下端部に低純度液化窒素１０として溜
まる。
このとき窒素精留塔１の低純度液化窒素１０の液面を液
面レベル計１３で測定し、この測定レベル信号に基いて
分岐配管６ａに設けた！ｌｉｉ！ｆｆ弁４の開度を羽部
して、系外に製品として抜出す高純度液化窒素量が制御
される。従って窒素精留塔内の上部に環流される高純度
液化窒素の供給量は間接的に制御されるわけであり、こ
のようにして供給された高純度液化窒素が窒素精留塔１
の下端部に到達してはじめて低純度液化窒素のレベルが
制御されることになるのである。なお１４は配管７に設
けた流量計である。
面レベル計１３で測定し、この測定レベル信号に基いて
分岐配管６ａに設けた！ｌｉｉ！ｆｆ弁４の開度を羽部
して、系外に製品として抜出す高純度液化窒素量が制御
される。従って窒素精留塔内の上部に環流される高純度
液化窒素の供給量は間接的に制御されるわけであり、こ
のようにして供給された高純度液化窒素が窒素精留塔１
の下端部に到達してはじめて低純度液化窒素のレベルが
制御されることになるのである。なお１４は配管７に設
けた流量計である。
かくして窒素精留塔１の下部に溜まった低純度窒素１０
は配管７の途上に設けた調節弁３を介して例えば７ ｋ
ｇ ｆ ／ｃｊから１．５ｋｇ ｆ ／ｃＪに減圧され
たのち凝縮器２に供給され、前記のように熱交換により
高純度窒素ガスを冷却液化し、低純度液化窒素自身は気
化してＤｋ’ｍ器２の出側の配管７を通って循環窒素系
に混合される。
は配管７の途上に設けた調節弁３を介して例えば７ ｋ
ｇ ｆ ／ｃｊから１．５ｋｇ ｆ ／ｃＪに減圧され
たのち凝縮器２に供給され、前記のように熱交換により
高純度窒素ガスを冷却液化し、低純度液化窒素自身は気
化してＤｋ’ｍ器２の出側の配管７を通って循環窒素系
に混合される。
〈発明が解決しようとする課題〉
前記従来の技術では、窒素精留塔１の下端部に溜まる低
純度液化窒素１０の液面レベルは凝縮器２で液化され、
配管６を通って窒素精留塔１の上部に環流される高純度
液化窒素量を変化させることにより制御されることにな
る。
純度液化窒素１０の液面レベルは凝縮器２で液化され、
配管６を通って窒素精留塔１の上部に環流される高純度
液化窒素量を変化させることにより制御されることにな
る。
この場合、液面レベル計１３の液面レベル信号により直
接的に制御されて変化するのは製品高純度液化窒素量で
あり、窒素精留塔１に環流される高純度液化窒素量は、
（環流高純度液化窒素量）＝（凝縮器での高純度液化窒
素発生量）−（制御される製品高純度液化窒素！！ｔ）
という形で間接的に制御されることになる。
接的に制御されて変化するのは製品高純度液化窒素量で
あり、窒素精留塔１に環流される高純度液化窒素量は、
（環流高純度液化窒素量）＝（凝縮器での高純度液化窒
素発生量）−（制御される製品高純度液化窒素！！ｔ）
という形で間接的に制御されることになる。
窒素精留塔１の上部に環流される高純度液化窒素は窒素
精留塔１の下端部に達するまでに多段の精留器５を通過
する。各精留器は１時的バッファとなるので窒素ｆ＃留
塔１の上部に供給される高純度液化窒素量の変化が高さ
が約６ｍに及ぶ窒素精留塔１の下端部に及んで低純度液
化窒素１０の液面レベルに反映されるまでに時間遅れを
生じる。このため、窒素精留塔１の下端部に溜る低純度
液化窒素の液面レベルが変動し易いという問題がある。
精留塔１の下端部に達するまでに多段の精留器５を通過
する。各精留器は１時的バッファとなるので窒素ｆ＃留
塔１の上部に供給される高純度液化窒素量の変化が高さ
が約６ｍに及ぶ窒素精留塔１の下端部に及んで低純度液
化窒素１０の液面レベルに反映されるまでに時間遅れを
生じる。このため、窒素精留塔１の下端部に溜る低純度
液化窒素の液面レベルが変動し易いという問題がある。
この時間遅れによる窒素精留塔１の低純度液化窒素１０
の液面レベル変動により、調節弁４の開度は２０〜８０
％範囲で周期的変動することになり、これによって製品
高純度液化窒素の流量は、１０〜９３Ｎボ／ Ｈｒとい
うような広範囲の周期的変動を強いられる他窒素精留塔
環流液化窒素量、窒素精留塔の上部と下部との差圧等も
ｒＦｉＪｊＪＩ的に変動することがあり、窒素精留塔ｌ
を安定して運転できず、製品高純度液化窒素中の酸素濃
度が０〜０．４ｐｐｍ範囲でバラツキを生じるという問
題点があった。
の液面レベル変動により、調節弁４の開度は２０〜８０
％範囲で周期的変動することになり、これによって製品
高純度液化窒素の流量は、１０〜９３Ｎボ／ Ｈｒとい
うような広範囲の周期的変動を強いられる他窒素精留塔
環流液化窒素量、窒素精留塔の上部と下部との差圧等も
ｒＦｉＪｊＪＩ的に変動することがあり、窒素精留塔ｌ
を安定して運転できず、製品高純度液化窒素中の酸素濃
度が０〜０．４ｐｐｍ範囲でバラツキを生じるという問
題点があった。
本発明は前記従来の問題点を解決し、窒素精留塔の低純
度液化窒素の液面レベルを一定となるように制御し、安
定して高純度液化窒素が製造できる酸素・窒素液化設備
における窒素精留塔の制御方法を提供することを目的と
するものである。
度液化窒素の液面レベルを一定となるように制御し、安
定して高純度液化窒素が製造できる酸素・窒素液化設備
における窒素精留塔の制御方法を提供することを目的と
するものである。
く課題を解決するための手段〉
上記目的を達成するための本発明の酸素・窒素液化設備
における窒素精留塔の制御方法は、窒素ｔｆｆ留塔の下
部に供給される原料窒素ガスを、上部から環流される高
純度液化窒素によって精製し、得られた高純度窒素ガス
を凝縮器で液化して高純度液化窒素とする一方、上記窒
素精留塔内で漸次純度低下して下端部に溜まる低純度液
化窒素の液面レベルが所定レベルになるように上記窒素
精留塔の底部から上記凝縮器に供給される低純度液化窒
素量を制御すると共に上記窒素精留塔の上部および下部
の差圧が所定範囲になるように上記凝縮器により液化さ
れた高純度液化窒素のうち製品として系外に取出される
高純度液化窒素量を制御することによって上記窒素精留
塔に環流される高純度液化窒素量を間接的に制御するこ
とを特徴とするものである。
における窒素精留塔の制御方法は、窒素ｔｆｆ留塔の下
部に供給される原料窒素ガスを、上部から環流される高
純度液化窒素によって精製し、得られた高純度窒素ガス
を凝縮器で液化して高純度液化窒素とする一方、上記窒
素精留塔内で漸次純度低下して下端部に溜まる低純度液
化窒素の液面レベルが所定レベルになるように上記窒素
精留塔の底部から上記凝縮器に供給される低純度液化窒
素量を制御すると共に上記窒素精留塔の上部および下部
の差圧が所定範囲になるように上記凝縮器により液化さ
れた高純度液化窒素のうち製品として系外に取出される
高純度液化窒素量を制御することによって上記窒素精留
塔に環流される高純度液化窒素量を間接的に制御するこ
とを特徴とするものである。
〈作 用〉
窒素精密器１の下端部に溜った低純度液化窒素１０は液
面レベルが凝縮器２に供給される低純度液化窒素量を制
御することによって直接的に行われるので、従来のよう
に時間遅れがなく、常に所定レベルに維持される。液面
レベル変動に伴うトラブルが防止される。
面レベルが凝縮器２に供給される低純度液化窒素量を制
御することによって直接的に行われるので、従来のよう
に時間遅れがなく、常に所定レベルに維持される。液面
レベル変動に伴うトラブルが防止される。
また窒素精留塔１内の上部と下部との差圧が所定の範囲
になるように系外に製品として取出される高純度液化窒
素量を制御するので精留塔１を安定した状態で運転する
ことができる。
になるように系外に製品として取出される高純度液化窒
素量を制御するので精留塔１を安定した状態で運転する
ことができる。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図において、原料窒素ガス（例えばＮｚ＞９９．９
９％）は圧力約７ｋｇｆ／ｃｄで熱交換器（図示省略）
で熱交換され飽和温度付近まで冷却された後、配管９か
ら窒素精留塔１の下部に導入され、多段の精留皿５を通
じて窒素精留塔１の内部を上昇する。この上昇過程で原
料窒素ガス中の含有酸素分が液化除去され、窒素精留塔
１の上部において高純度窒素ガス（例えばＮ、 ＞
９９．９９９％。
９％）は圧力約７ｋｇｆ／ｃｄで熱交換器（図示省略）
で熱交換され飽和温度付近まで冷却された後、配管９か
ら窒素精留塔１の下部に導入され、多段の精留皿５を通
じて窒素精留塔１の内部を上昇する。この上昇過程で原
料窒素ガス中の含有酸素分が液化除去され、窒素精留塔
１の上部において高純度窒素ガス（例えばＮ、 ＞
９９．９９９％。
０□＜ ｌ ｐｐｍ）となる。
窒素精留塔１の頂部に達した高純度窒素ガスは頂部の配
管６により窒素精留塔ｌの上方に設置されている凝縮器
２に導かれる。一方、窒素精留塔１の下端部に溜ってい
る低温の低純度液化窒素がｔＡ節弁３を介して減圧され
たのち配管７を通して凝縮器２の下部に導かれる。
管６により窒素精留塔ｌの上方に設置されている凝縮器
２に導かれる。一方、窒素精留塔１の下端部に溜ってい
る低温の低純度液化窒素がｔＡ節弁３を介して減圧され
たのち配管７を通して凝縮器２の下部に導かれる。
か（して、配管６から凝縮器２の上部に供給される高純
度窒素ガスは配管７から供給される低温の低純度液化窒
素により冷却されて液化し高純度液化窒素となる。凝縮
器２で液化された高純度液化窒素は凝出器２の出側配管
６により窒素精留塔１の上部に環流されるが一部は分岐
配管６ａにより製品液化窒素として系外に取り出され高
純度液化窒素貯蔵タンク（図示略）に貯される。
度窒素ガスは配管７から供給される低温の低純度液化窒
素により冷却されて液化し高純度液化窒素となる。凝縮
器２で液化された高純度液化窒素は凝出器２の出側配管
６により窒素精留塔１の上部に環流されるが一部は分岐
配管６ａにより製品液化窒素として系外に取り出され高
純度液化窒素貯蔵タンク（図示略）に貯される。
この際、製品高純度液化窒素の系外への取出し量の副部
は窒素精留塔１の上部および下部からそれぞれ取出した
配管１２ａおよび配管１２ｂ上に設けた差圧計８によっ
て窒素精留塔１の上部と下部との差圧を検出し、この差
圧が所定値例えば水柱で（３０００±１１００）＋ｎの
範囲になるように差圧計８からの差圧信号に基き分岐配
管６ａの調節弁４の開度を制御することによって行われ
る。
は窒素精留塔１の上部および下部からそれぞれ取出した
配管１２ａおよび配管１２ｂ上に設けた差圧計８によっ
て窒素精留塔１の上部と下部との差圧を検出し、この差
圧が所定値例えば水柱で（３０００±１１００）＋ｎの
範囲になるように差圧計８からの差圧信号に基き分岐配
管６ａの調節弁４の開度を制御することによって行われ
る。
一方、配管６により窒素精留塔１の上部に環流される高
純度液化窒素は多段の精留皿５を通して窒素精留塔１内
を下降し、この下降過程で窒素精留塔１内を上昇する原
料窒素ガスを精製し、高純度液化窒素自身は漸次純度を
低下しつつ窒素精留塔１の下端部に低純度液化窒素１０
として溜まる。
純度液化窒素は多段の精留皿５を通して窒素精留塔１内
を下降し、この下降過程で窒素精留塔１内を上昇する原
料窒素ガスを精製し、高純度液化窒素自身は漸次純度を
低下しつつ窒素精留塔１の下端部に低純度液化窒素１０
として溜まる。
窒素精留塔１の下端部に溜った低純度液化窒素１０の液
面レベルが液面レベル計１３によって測定され、測定液
面レベルが所定の液面レベルになるようにこの測定レベ
ル信号によって配管７に設けた調節弁３の開度を調節し
低純度液化窒素の供給槽を制御する。
面レベルが液面レベル計１３によって測定され、測定液
面レベルが所定の液面レベルになるようにこの測定レベ
ル信号によって配管７に設けた調節弁３の開度を調節し
低純度液化窒素の供給槽を制御する。
かくして窒素精留塔１の底部から供給される底純度液化
窒素は調節弁３によって７ ｋｇ ｒ ／ ｃシから１
．５ｋｇｆ／ｃ４に減圧されたのち配管７を通して凝縮
器２に送られる。一方、窒素精留塔１の頂部から圧力約
７ ｋｇ ｒ ／ ｃａの高純度窒素ガスを配管６を通
して凝１１？Ｉ器２に導き、前記手順により凝縮器２に
送られて来る低純度液化窒素と熱交換し飽和温度差によ
り高純度窒素ガスを冷却液化する。この時、低純度液化
窒素自身は気化して凝縮２の出側配管７を通して循環窒
素系に混合される。
窒素は調節弁３によって７ ｋｇ ｒ ／ ｃシから１
．５ｋｇｆ／ｃ４に減圧されたのち配管７を通して凝縮
器２に送られる。一方、窒素精留塔１の頂部から圧力約
７ ｋｇ ｒ ／ ｃａの高純度窒素ガスを配管６を通
して凝１１？Ｉ器２に導き、前記手順により凝縮器２に
送られて来る低純度液化窒素と熱交換し飽和温度差によ
り高純度窒素ガスを冷却液化する。この時、低純度液化
窒素自身は気化して凝縮２の出側配管７を通して循環窒
素系に混合される。
〈発明の効果〉
本発明は上記の構成であるから、精留塔の下端部に溜ま
る低純度液化窒素の液面レベル変動が低減すると共に精
密塔内の圧力変動が少くなる。これによって製品高純度
液化窒素量や環流高純度液化窒素量の変動が防止され、
従来の制御法では製品高純度液化窒素中の酸素量が０〜
０．４ｐｐｍの範囲でバラライでいたのに対し、本発明
の制御方法では０〜０．ｌｐｐｍの範囲にバラツキを低
減することができ、安定して高純度液化窒素を製造する
ことができる。
る低純度液化窒素の液面レベル変動が低減すると共に精
密塔内の圧力変動が少くなる。これによって製品高純度
液化窒素量や環流高純度液化窒素量の変動が防止され、
従来の制御法では製品高純度液化窒素中の酸素量が０〜
０．４ｐｐｍの範囲でバラライでいたのに対し、本発明
の制御方法では０〜０．ｌｐｐｍの範囲にバラツキを低
減することができ、安定して高純度液化窒素を製造する
ことができる。
第１図は本発明のフローを示す概略説明図、第２図は従
来のフローを示す概略説明図である。 １・・・窒素精留塔、 ２・・・凝縮器、３．４・
・・調節弁、 ５・・・精留皿、８・・・差圧計、
ＩＯ・・・低純度液化窒素、１３・・・液面レベ
ル計。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 第 ２ 図
来のフローを示す概略説明図である。 １・・・窒素精留塔、 ２・・・凝縮器、３．４・
・・調節弁、 ５・・・精留皿、８・・・差圧計、
ＩＯ・・・低純度液化窒素、１３・・・液面レベ
ル計。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 第 ２ 図
Claims (1)
- 窒素精留塔の下部に供給される原料窒素ガスを、上部か
ら環流される高純度液化窒素によって精製し、得られた
高純度窒素ガスを凝縮器で液化して高純度液化窒素とす
る一方、上記窒素精留塔内で漸次純度低下して下端部に
溜まる低純度液化窒素の液面レベルが所定レベルになる
ように上記窒素精留塔の底部から上記凝縮器に供給され
る低純度液化窒素量を制御すると共に上記窒素精留塔の
上部および下部の差圧が所定範囲になるように上記凝縮
器により液化された高純度液化窒素のうち製品として系
外に取出される高純度液化窒素量を制御することによっ
て上記窒素精留塔に環流される高純度液化窒素量を間接
的に制御することを特徴とする酸素・窒素液化設備にお
ける窒素精留塔の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16103988A JPH0213779A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 酸素・窒素液化設備における窒素精留塔の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16103988A JPH0213779A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 酸素・窒素液化設備における窒素精留塔の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0213779A true JPH0213779A (ja) | 1990-01-18 |
Family
ID=15727435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16103988A Pending JPH0213779A (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 酸素・窒素液化設備における窒素精留塔の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0213779A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101977500B1 (ko) * | 2017-12-05 | 2019-05-10 | 주식회사 포스코 | 공기분리설비 |
| CN116294433A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-06-23 | 准格尔旗鼎承气体有限责任公司 | 一种空分装置及利用空分装置提纯氧气、氮气的工艺 |
-
1988
- 1988-06-30 JP JP16103988A patent/JPH0213779A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101977500B1 (ko) * | 2017-12-05 | 2019-05-10 | 주식회사 포스코 | 공기분리설비 |
| CN116294433A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-06-23 | 准格尔旗鼎承气体有限责任公司 | 一种空分装置及利用空分装置提纯氧气、氮气的工艺 |
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