JPH02171580A - 空気分離装置 - Google Patents

空気分離装置

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JPH02171580A
JPH02171580A JP32715088A JP32715088A JPH02171580A JP H02171580 A JPH02171580 A JP H02171580A JP 32715088 A JP32715088 A JP 32715088A JP 32715088 A JP32715088 A JP 32715088A JP H02171580 A JPH02171580 A JP H02171580A
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喜徳 久角
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山崎　善弘
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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】 〔産業上の利用性！Ｆｆ） 本発明は液化天然ガス（以下、ＬＮＧという）の寒冷を
利月１して原料空気から液体窒素および液体酸素を製造
する空気分離装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の空気分離装置の構成と作用を第５図によって説明
する。
原料空気濾過器１で濾過された原料空気は、原料圧縮ａ
２により吸着塔３での吸菅操作を行なうのに必要な圧力
（通常は５Ｋｇ／ｃａｆｇ）まで加圧され、吸告塔３で
水分および炭酸ガス等の不要成分を除去された後、コー
ルドボックスＣに入る。４は予冷器、５は再生ガス加熱
器である。
コールドボックスＣは、主熱交換器６、精留塔７、循環
窒素熱交換器８、フラッシュボトル（減圧器）９から成
っている。また、精留塔７は、原料空気圧力（５８９／
ａｄｇ）で操作される高圧塔７ａと、これよりも低圧（
通常は０．２〜０．５へＵｌｃｉｇ）で操作される低圧
塔７ｂとから成っている。
吸右塔３から出た原料空気は、主熱交換器６により沸点
近くまで冷却された後、精留塔７の高、圧工へ７ａに入
り、同塔内を上昇する間に還流液体窒素との接触により
次第に窒素濃度を高め、頂部では高純度窒素ガスとなる
。この窒素ガスは低圧塔底部の液体酸素との熱交換によ
り凝縮して液体窒素となり、その一部は低圧塔還流液と
して低圧塔頂部に、また一部は還流液として高圧塔頂部
にそれぞれ供給され、残りは製品液体窒素としてｉｔｋ
体窒素タンク１０に抜き出される。
上記高圧塔還流液は、高圧塔７ａ内を下っていく間に空
気と接触して酸素濃度を高めっつ塔底から酸素３５〜４
０２６を含む液体空気となって抜き出され、低圧塔中間
部にＯ（給される。
この液体空気は、低圧塔７ｂ内を下降する間に酸素濃度
を増し、同塔底部から高純度液体酸素が液体酸素タンク
１１に抽出され、同塔所部から高純度窒素が抜き出され
る。また、低圧塔上部からは低純度窒素ガスが抜き出さ
れ、主熱交換器６により加熱された後、再生ガスとして
吸若塔３に入る。
上記高純度低圧窒素ガスは、一部が主熱交換器６により
、残りが循環窒素熱交換器８によりそれぞれ加熱された
後、循環窒素予冷器１２を経て循環窒素圧縮機１３によ
り加圧される。
この循環窒素圧縮機１３から出た高圧窒素ガスは、液化
天然ガス（以下、ＬＮＧという）を寒冷ｂ；（とするＬ
　Ｎ　Ｇ　、４Ａ交換器１４で冷却されて）ｆｋ化し、
循環窒素熱交換器８の低温部に入る。同熱交換器８を出
たｉｔｋ体窒素は、フラッシュボトル９により高圧塔７
ａの圧力まで減圧され、一部はガス化して熱交換器８経
由で循環窒素圧縮機１３に戻り、残りは高圧塔頂部に還
流液として供給される。
上記ＬＮＧ熱交換：Ｗ　１４には、高圧低温（通常は４
０に！Ｊ／ａｔ１ｇ　、　−１５０℃）のり、ＮＧが寒
冷源として供給され、このＬＮＧにより上記循に窒素圧
縮機１３から出た高圧窒素、および循環窒素圧縮機１２
に寒冷を与える循環冷媒（通常はフロン、以下、この例
で説明する）が冷却される。
また、循環窒素圧縮機１３は、低圧塔ｆｆｉ部から出た
低圧（０，５に’ｌ／ｄｇ　）の窒素ガスを高圧塔７ａ
のＪ：Ｖ！作正圧力５に！Ｆ／ＣＩ！ｇ）まで加圧する
低圧段圧縮機１３ａと、この低圧段圧縮機１３ａがら出
た窒素ガスを液化させるのに必要な圧力でかつＬＮＧ圧
力Ｃ４０Ｋｌ／ａｉｇ）よりも高い圧力（通常は６０に
９／ａｉｇ＞に加圧する高圧段圧縮８１１３ｂとによっ
て構成される。
なお、１５は冷媒ポンプ、１６は冷媒レシーバタンク、
１７はＬＮＧ加温器である。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような空気分離装置において、ＬＮＧ熱交換器１４
の寒冷源であるＬＮＧは、同然交換器１４で気化し、都
市ガスとして使用される。すなイ）ち、ＬＮＧ熱交換器
１４は、高圧窒素ガスおよびフロンに寒冷を与える冷却
器として機能すると同時に、ＬＮＧをガス化させる気化
器として機能する。
従って、都市ガスの需要量が減少する夜間には、ＬＮＧ
熱交換器１４に供給されるＬＮＧ量も減少することとな
り、これによって次のような問題が生じていた。
第４図は昼間運転時のＬＮＧ熱交換７Ｗ　１４のＴ−Ｑ
特性、すなわち温度対熱量（熱交換量）の関係を示して
いる。
この図に示すように、ＬＮＧ共給量が十分確保される昼
間運転時には、ＬＮＧのエクセルギーが大きい低温度域
（−８０℃以下）でＬＮＧ冷熱が利用され、ＬＮＧ温瓜
が一８０℃以上の高温度域ではＬＮＧ冷熱は殆ど利用さ
れない。このことは、ＬＮＧと被冷却ガス（高圧窒素ガ
ス＋フロン）の温度差が、低温度域では小さく、高温度
域では大♂くなっていることでわかる。
このように低温度域大流量のＬＮＧで被冷却ガスが冷却
される熱交換状態では、第５図のコールドボックスＣに
還流ｊｆｋとして入る高圧窒素の単位流足当りのエクセ
ルギーが大きくなるため、製品生産量を維持するために
必要な寒冷を得るのに求められる高圧’ｔｔＫ体窒素の
量が少なくてすむ。従って、循環窒素圧縮機１３の窒素
流量が少なくてすむため、同圧縮機１３ａの駆動動力が
少なくてすみ、電力を節減しうろこととなる。
ところが反面、従来装置においては、ＬＮＧのＯ（給量
が減少する夜間においても、このＬＮＧ流量の減少に関
係なく、ＬＮＧ熱交換器１４に対する高圧窒素ガスの流
量を昼間運転時と同じとじているため、ＬＮＧから高圧
窒素ガスが受取る寒冷が減少する。従って、精留塔を含
めて装置に与えられる寒冷が減少するため、製品（ｉｌ
＆：体酸索および液体窒素）の生産量も低下するという
問題があった。
そこで本発明は、ＬＮＧ熱交換器に対するＬＮＧ供給量
が減少する夜間にも、ＬＮＧから高圧窒素ガスが受取る
熱量を昼間と同等に保って、製品生産量を昼間と同じに
維１ｊｊすることができる空気分離装置を提（Ｊｔ、す
るものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、精留塔から抽出された窒素ガスを圧縮機によ
り加圧し、この高圧窒素ガスを、液化天然ガスを寒冷源
とするＬＮＧ熱交換器により冷却、ｉｆｋ化させて精留
塔に還流させるようにした空気分離装置において、上記
ＬＮＧ熱交換器に対する高圧窒素ガスの流量が、液化天
然ガスＯ（給量の減少時に増加し、液化天然ガス共給量
の増加時に減少するように、上記圧縮機を流量可食に構
成したものである。
〔作用〕
このように、ＬＮＧ流量が減少する夜間運転時には、圧
縮機流量を増加させてＬＮＧ熱交換器に対する高圧窒素
ガスの流量を増加させることにより、ＬＮＧの持つ冷熱
を、高温度域を含めて高圧窒素にフルに取込むことがで
きるため、装置がＬＮＧから受取る熱量を昼間運転時と
同等に保つことができる。従って、夜間においても、昼
間と同じ製品生産量を＆Ｔｃ保することができる。
しかも、安価な夜間電力によって圧縮機を増量駆動する
ため、圧縮機駆動のための動力費が安くてｒむ。
〔実施例〕
本発明の実施例を第１図乃至第３図によって説明する。
第１図には、実施例装置のうち循環窒素圧縮機２１およ
びＬＮＧ熱交換器２４とその周辺部分の構成のみを示し
、それ以外の従来装置と同一部分については図示省略し
ている。
循環窒素圧縮機２１は、基本的には従来装置の循環圧縮
機１３と同様、第５図の精留塔７の低圧塔１ｆ１部から
抽出された低圧（０，５豹／ｃＩＩｇ　）の窒素ガスを
高圧塔７ａの操作圧力（５Ｋ’Ｊ／　ｃｉｇ　）まで加
圧する低圧段圧縮機２２と、この低圧段圧縮機２２から
出た窒素ガスを液化させるのに必要な圧力でかつＬＮＧ
圧力よりも高い圧力（６０Ｋｔ／ｃｉｇ）まで加圧する
高圧段圧縮機２３とから成っている。
さらに、この高圧段圧縮機シ３は、昼夜兼用で運転され
る第１圧縮機２３ａと、夜間のみに運転される第２圧縮
機２３ｂとが並列に接続されて構成されている。
従って、Ｌ　Ｎ　Ｇ　ｒｊ％給瓜の多い昼間は、第１圧
縮機２３ａのみによる少流量の高圧窒素ガスがＬＮＧ熱
交換器２４に送り込まれ、第４図のＴ−Ｑ特性に基づき
、ＬＮＧのエクセルギーが大きい低温度域での冷熱が高
圧窒素ガスの冷却に利用される。
一方、Ｌ　Ｎ　Ｇ　（４％給量の少ない夜間は、第１．
第２両圧縮機２３ａ、２３ｂによる大流量の高圧窒素ガ
スがＬＮＧ熱交換器２４に送り込まれる。こうしてＬＮ
Ｇ熱交換器２４に対する高圧窒素ガスの流量が増加する
ことにより、第３図に示すように被冷却ガス（高圧窒素
ガス中フロン）の右上がりの傾きが大きくなり、ＬＮＧ
の保有する冷熱を低温度域だけでな（、高温度域まで利
用できるため、ＬＮＧから高圧窒素ガスに移動する熱量
、すなわち装置に与えられる寒冷が昼間運転時とほぼ同
等となる。このため、夜間においても、昼間と同等の製
品生産量を確保することができる。
しかも、圧縮機駆動のための電力費が昼間と比べて格段
に割安なため、高圧窒素ガス流量の増加のために圧縮機
駆動動力が増加しても電力費そのものは昼間と大差なく
、経済的となる。
なお、この実施例では、高圧窒素ガス流量の増加に伴い
、フロン温度を窒素ガス温度とのバランス上適当な温度
に作っために、ＬＮＧ熱交換器２４を通るフロンライン
に、開閉弁２５（または流量調節弁）２５を備えた抜出
しライン２６を設け、夜間運転時に、開閉弁２５の操作
により、ＬＮＧ熱交換器２４内の途中からフロンを外部
に抜出してフロン温度をコントロールするようにしてい
る＝あるいは、同じ１］的のために、フロンライに、Ｌ
ＮＧ熱交換器２４を迂回するバイパスラインを設けても
よい。
他の実施例 （り上記実施例で示した空気分離装置においては、精留
塔の低圧塔頂部から抽出した窒素ガスを低圧段圧縮機２
２で一次加圧した後、高圧段圧縮機２３で二次加圧して
ＬＮＧ熱交換器２４に送る構成としているが、第２図に
示すように、低圧塔頂部から抽ｔ１１シた窒素ガスを低
圧段圧縮Ｊ２１２２で加圧した後、低圧塔底部に戻して
液体酸素との熱交換によりＩＩｋ化させる一方、高圧塔
上部から抽出した窒素ガスを、高圧段圧縮機２３で加圧
した後、上記実施例同様、ＬＮＧ熱交換器２４に送るよ
うにしてもよい。
（■）上記実施例では、；η圧段圧縮機２３を、昼夜兼
用の第１圧縮機２３ａと夜間専用の第２圧縮ｔｊ％２３
ｂとで構成することにより、圧縮機２３全体として流量
可変に構成したが、回転数制御等により流量可変な一台
の圧縮機を用いても同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕 上記のように本発明によるときは、精留塔から抽出した
窒素ガスを加圧し高圧化させてＬＮＧ熱交換器に送る圧
１７１１機を流量可変に構成し、ＬＮＧ供給量が多い昼
間は、圧縮機を少流量運転してＬＮＧ冷熱をα（温度域
で利用し、ＬＮＧ供給量の少ない夜間は、圧縮機を大流
量運転してＬＮＧ熱量を低温度域だけでなく高温度域ま
でフルに利用するようにしたから、夜間においても、Ｌ
ＮＧから昼間と同等の寒冷を取込んで製品生産量を維持
することができる。
しかも、安価な夜間電力により圧縮機を増量運転するた
め、流量を増加させることによって電力費が高騰するお
それはなく、経済的となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例にかかる空気分離装置の一部の
フローシート、第２図は本発明の他の実施例にかかる第
１図相当図、第３図は実施例装置による夜間運転時のＴ
−Ｑ特性図、第４図は昼間運転時のＴ−Ｑ特性図、第５
図は従来装置のフローシートである。 ２１・・・循環窒素圧縮機、２３・・・循環窒素圧縮機
のうちの流量可変な高圧段圧縮機、２３ａ・・・高圧段
圧縮機を構成する第１圧縮機、２３ｂ・・・同第２圧縮
機、２４・・・ＬＮＧ熱交換器。 第　　１ 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、精留塔から抽出された窒素ガスを圧縮機により加圧
    し、この高圧窒素ガスを、液化天然ガスを寒冷源とする
    ＬＮＧ熱交換器により冷却、液化させて精留塔に還流さ
    せるようにした空気分離装置において、上記ＬＮＧ熱交
    換器に対する高圧窒素ガスの流量が、液化天然ガス供給
    量の減少時に増加し、液化天然ガス供給量の増加時に減
    少するように、上記圧縮機を流量可変に構成したことを
    特徴とする空気分離装置。
JP32715088A 1988-12-23 1988-12-23 空気分離装置 Granted JPH02171580A (ja)

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JP32715088A JPH02171580A (ja) 1988-12-23 1988-12-23 空気分離装置

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JP (1) JPH02171580A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1469265A1 (en) * 2003-04-08 2004-10-20 SIAD MACCHINE IMPIANTI S.p.a. Process for nitrogen liquefaction by recovering the cold derived from liquid methane gasification

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JPH0413627B2 (ja) 1992-03-10

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