JPH02245201A - 精溜によって空気を分解する方法及び装置 - Google Patents

精溜によって空気を分解する方法及び装置

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JPH02245201A
JPH02245201A JP2042309A JP4230990A JPH02245201A JP H02245201 A JPH02245201 A JP H02245201A JP 2042309 A JP2042309 A JP 2042309A JP 4230990 A JP4230990 A JP 4230990A JP H02245201 A JPH02245201 A JP H02245201A
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pressure stage
conduit
work
stage
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Dietrich Rottmann
ディートリッヒ・ロットマン
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Linde GmbH
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    • Y10S62/924—Argon

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］ 本発明は空気を圧縮し、予備浄化し、冷却し、２段精溜
塔高圧段にて窒素に富んだ成分及び酸素に富んだ液体に
予備分解し、これらの両方の成分を少な（とも一部分前
記精溜塔の中間圧力段に導入して酸素及び窒素に分解し
、その際に少なくとも１つのガス状の窒素成分を取出し
て、加熱して少なくとも一部分仕事を行って膨張させる
ようになされている精溜によって空気を分解する方法に
関する。本発明の対象は更にこのような方法を実施する
装置に拡張される。
［従来の技術］ 上述のような方法はＵＳ−ＰＳ　２６６６３０３によっ
て公知である。この場合中間圧力段からの窒素が処理用
寒冷を作る為に膨張される。このものは、中間圧力段が
大気圧力よりも高い圧力で駆動される場合には高圧段の
窒素によって駆動される寒冷循環回路よりも経済的であ
る。しかし、前述の公知の方法は、中間圧力段からのガ
ス状の窒素成分の膨張された部分が、高圧状態にあるこ
とを必要とするような目的に対しては利用することが出
来ない欠点を有するのである。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、冒頭に述べた種類の方法及び装置の経
済性を改善し、特にガス状の窒素成分を更に利用するこ
とを制限しないで、特に好都合な方法で処理に要する寒
冷を得られるようになすことである。
［！ｉ！ｆｉを解決する為の手段及び作用］上述の目的
は、仕事を行って膨張される窒素の少なくとも一部分を
加熱して改めて圧縮し、その際に膨張の際に回収される
仕事量の少なくとも一部分を圧縮の為に利用するこれに
よって解決されるのである。
特に好都合なのは、仕事を行った膨張が戻し圧縮によっ
て、高圧で駆動される空気分解設備に利用することであ
る。何故ならばこの場合膨張タービンの入口に於ける圧
力が比較的高く、従って、更に良好な作動能率を得るこ
とが出来るからである。このことは特に石炭気化又は重
油気化によって共通に駆動される発電所に関連する空気
分解装置に対しても５嵌まる。
圧縮の際の仕事の一部分をこの処理の外部から導入され
るエネルギーによって充当する場合有利であることが証
明されている。これによって、膨張された窒素部分が適
当なパラメーターによって更に利用されなければならな
い場合に、膨張された窒素部分が再度元の圧力、（膨張
前の）又は更に高い圧力になされることが出来るのであ
る。例えば、戻し圧縮された窒素は空気分解設備及び石
炭気化発電所の間の連結部に於て一般に高圧状態にある
燃焼室に導入されるこ七が出来る。
その場合、本発明の更に他の特徴によって、ガス状の窒
素成分の膨張された部分が実質的にガス状の窒素成分を
分岐させる時の圧力に等しい圧力に圧縮され、更に引続
いて再びガス状の窒素成分の膨張されない部分に導入さ
れる場合特に有利である。
このような処理方法によって本発明によるような関連の
回収の場合にも中間圧力段の（一般に昇圧された）圧力
で全体的のガス状窒素成分が得られ、例えば石炭気化発
電所の燃焼室にて更に使用されることが出来るのである
。
特に、全体の空気の分解及び特に比較的高い圧力の中間
圧力段が稼働されなければならないような利用の場合に
は、企図される生成物の純度は屡満足なものではない。
このことは発生される窒素、特に著しく酸素生成物に５
嵌まるのである。
このような理由によって、成る一定の場合には、本発明
の更に他の特徴によって中間圧力段の頭部から窒素成分
を取出し、加熱し、圧縮し、引続いて再度冷却して高圧
段に導入するのが有利である。このようにして（純）窒
素成分が少なくとも一部分所謂増強回路（Ｖｅｒｓｔａ
ｅｒｋｕｎｇｓｋｒｅｉｓｌａｕｆ）に導かれるのであ
る。この増強回路を経て高圧段に導かれる窒素は中間圧
力段の底部液体との熱交換によって凝縮され、液体とし
て取出されて附加的な戻し分として中間圧力段に与えら
れるのである。これによって−高圧段に於ける物質交換
の影響を受けずに一中間圧力段に於ける反応が増大され
、生成物流が更に高い純度を有するようになされるので
ある。
本発明は又特許請求の範囲第６項及び第７項による方法
を実施する装置を提供するものである。
［実施例］ 本発明による方法の実施例を概略的に示す図面を参照し
、本発明及び本発明の更に詳細な事項が以下に詳述され
る。
導管１を経て、圧縮され、予備浄化された空気が導入さ
れ、主熱交換器１７内で生成物流との間接的な熱交換に
よって冷却され、２段精溜塔２の高圧段３に供給される
。この高圧段３（駆動圧カニ６乃至２０バール、望まし
くは８乃至１７バール）は共通の凝縮器／蒸発器１３を
経て中間圧力段４（駆動圧カニ１．５乃至１０バール、
望ましくは２．０乃至８．０バール）と熱交換関係にて
連結されている。導入された空気は高圧段３内で窒素及
び酸素に富んだ成分に分解される。酸素に富んだ成分は
導管６を経て液状で排出され、熱交換器３２内で過冷却
され、絞られて中間圧力段４に導入される。高圧段３の
頭部からの窒素は導管５を経て同様に液状で排出され、
熱交換器３２内で過冷却され一部分導管８を経て液状生
成物として排出される。高圧段３からの窒素の残りの部
分は導管９を経て戻し流として中間圧力段４に供給され
る。
生成物として液状の窒素（導管１４）、ガス状の純粋窒
素（導管１５）及び不純窒素（導管１６）が中間圧力段
４から取出され、主熱交換器１７内で加熱されるが、窒
素流は附加的に熱交換器３２内でも加熱される。
高圧段３内に供給される前に導管１内の空気の一部分（
導管２１）は中間圧力段４の底部からの酸素（導管１４
）と凝縮器２０内で熱交換を行って凝縮される。この為
に中間圧力段４の底部からの液体（導管１４）はポンプ
１９によって更に高い圧力になされ、凝縮器２０内で熱
交換を行う際に一部分蒸発される。一部分凝縮された空
気（導管２２）は高圧段３内に最初の供給位置（導管１
）よりも高い位置で導入される。窒素の蒸発された部分
は導管２３を経て排出されて、加熱（熱交換器１７）さ
れる。凝縮器２０内の酸素の残りの部分は導管４２を経
て液状生成物流として取出される。
本発明によって、導管１６内の不純窒素は約１１０乃至
２１０　Ｋ、望ましくは１３５乃至１８５　Ｋの中間温
度で導管３０で分岐されて主熱交換器１７から取出され
、膨張タービン３１内で仕事を行って２゜６乃至１．４
バール、望ましくは約２．０バールの圧力に膨張される
。この膨張された窒素は導管３２を経て改めて主熱交換
器１７の冷たい方の端部に導入され、約大気温度に加熱
される。その際この窒素は膨張の際に得られる寒冷を導
管１内の分解される空気に放出するのである。
窒素の膨張された部分を膨張されない部分（導管３９）
と共通に排出させ得るようになす為に、膨張された窒素
の部分は２つの圧縮機段３３．３６で再度圧縮され、そ
の際夫々の圧縮熱は引続いて除去される（冷却器３５．
３７）のである。第２の圧縮機段３６は膨張タービン３
１に連結され、膨張の際に得られた仕事量が処理工程に
回収されるようになされる。しかしガスを再度その最初
の圧力（導管３０或いは３９）になす為に外部から導入
されるエネルギーによって駆動される更に他の圧縮機段
３３が必要である。しかしこの附加的に使用されるエネ
ルギーは本発明による方法によって著しく有効に処理用
の寒冷に変換されるのである。
中間圧力段４よりも高い圧力の純窒素が必要な場合には
、純窒素が加熱の後で圧縮されることが出来る。このこ
とは一般に多くの圧縮機段４０．４１にて行われる。そ
の場合一般に夫々の圧縮機段４０．４１の後方で圧縮熱
が（図示されない）水冷却器によって冷却されるように
なされるのである。
この場合特に中間圧力段の反応及び生成物純度の向上を
得る為の増強回路を設けるのが好都合である。その為に
図面に破線で示された導管４２が必要である。導管４２
を経て純窒素の少なくとも一部分が圧力柱の圧力レベル
（この実施例の場合には圧縮機段４０及び４１の中間）
になされて導管１５から分岐され、主熱交換器１７内で
加熱されて更に導管４２を経て高圧段３に導入されるの
である。
この附加的な窒素は高圧段の頭部で凝縮され、その際に
中間圧力段４の底部の液体を蒸発させるのである。この
附加的な窒素は更に導管５を経て液状にて取出され、戻
し流として中間圧力段に供給される。これにより、対応
して増大された窒素量が導管１５を経て取出され、加熱
（熱交換器３２．１７）され、圧縮機段４０にて圧縮さ
れて増強回路が閉じて熱交換器３２及び１７の熱バラン
スが平衡されるようになされるのである。
［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているから、仕事を行っ
て膨張される窒素の少なくとも一部分を加熱して改めて
圧縮し、その際に膨張の際に回収される仕事量の少なく
とも一部分を圧縮の為に利用することによってガス状の
窒素成分を更に利用することを制限しないで、特に好都
合な方法で処理に要する寒冷を得られるようになして、
経済性を改善した精溜による空気の分解方法及び装置が
提供されるのである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の方法の実施例を概略的に示す回路図
。 ２・・・・・ ３・・・・・ ４・・・・・ １７・・・・・ １９・・・・・ ２０・・・・・ ３１・・・・・ ３２・・・・・ ３３．３６・・ ３５．３７・・ ４０．４１・・ ・２段精溜塔 ・高圧段 ・中間圧力段 ・主熱交換器 ・ポンプ ・凝縮器 ・膨張タービン ・熱交換器 ・圧縮機段 ・冷却器 ・圧縮機段

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、空気（１）を圧縮し、予備浄化し、冷却（１７）し
    、２段精溜塔（２）の高圧段（３）にて窒素に富んだ成
    分（５）及び酸素に富んだ液体（６）に予備分解し、こ
    れらの両方の成分（５、６）を少なくとも一部分前記精
    溜塔（２）の中間圧力段（４）に導入して酸素及び窒素
    に分解し、その際少なくとも１つのガス状の窒素成分を
    取出（１６）して、加熱（１７）し、少なくとも一部分
    （３０）仕事を行って膨張（３１）させるようになされ
    ている精溜によって空気を分解する方法に於て、前記仕
    事を行って膨張（３１）される窒素（３２）の少なくと
    も一部分が加熱（１７）され、改めて圧縮（３３、３６
    ）され、その際に前記膨張（３１）の際に回収される仕
    事の少なくとも一部分を前記圧縮（３６）に利用するこ
    とを特徴とする方法。 ２、前記圧縮（３３）の際の仕事の少なくとも一部分を
    この処理の外部から導入されるエネルギーによって行う
    ことを特徴とする請求項１に記載された方法。 ３、ガス状の窒素成分の膨張された部分（３２）を、実
    質的に前記ガス状の窒素成分（１６）を分岐（３０、３
    ９）する際の圧力に等しい圧力まで圧縮（３３、３６）
    することを特徴とする請求項１又は２に記載された方法
    。 ４、前記ガス状の窒素成分の、膨張され、再度圧縮され
    る部分（３８）を再度前記ガス状の窒素成分（１６）の
    膨張されない部分（３９）に導入することを特徴とする
    請求項３に記載された方法。 ５、中間圧力段（４）からその頭部にある更に他の窒素
    成分（１５）を取出して、加熱（３２、１７）し、圧縮
    （４０）し、引続いて再度冷却（１７）し、高圧段（３
    ）に導入（４２）することを特徴とする請求項１乃至４
    の何れかに記載された方法。 ６、空気通路（１）及び窒素通路（１６、３９）を含む
    主熱交換器（１７）と、高圧段（３）及び中間圧力段（
    ４）より成る２段精溜塔（２）とを有する請求項１乃至
    ５の何れかに記載された方法を実施する装置に於て、前
    記主熱交換器（１７）の中央範囲から出て前記窒素通路
    （１６）及び膨張タービン（３１）の入口に連結される
    導管（３０）及び前記膨張タービン（３１）の出口を圧
    縮機（３３、３６）の入口に連結して前記主熱交換器（
    １７）を通過させるように案内する更に他の導管（３２
    ）を有することを特徴とする装置７、前記圧縮機（３３
    、３６）の出口が前記主熱交換器（１７）の前記窒素通
    路（３９）の出口に連結されていることを特徴とする請
    求項６に記載された装置。
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