JPH0339619B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、空気の液化深冷分離法により原料空
気を窒素と酸素リツチな液体空気に分離するため
の精留塔における下部液体空気留めの液面を計測
する装置に関する。

〔発明の背景〕

空気分離装置の中圧精留塔の上部には窒素が分
離され、下部には酸素リツチな液体空気が得られ
る。この液体空気の液面の位置（液位）は、通常
予め定められた液位になるように液面制御がなさ
れる。このような液面制御技術は、例えば、特開
昭53−36978号、特開昭51−83882号に開示されて
いる。

液面制御を行なうには、液面を計測する装置が
必要である。精留塔内の液化ガスの液面を計測す
るものとして、従来から差圧式液面測定方法が使
われている。液体空気の液面計の高圧側計装導圧
管には液体空気が入り込むため、導圧管の垂直部
に液体空気が存在すると液ヘツドにより正確な差
圧即ち、液面が測定出来ない。このため、高圧側
の計装導圧管は水平に引出され、この水平部で外
部からの熱で液体空気を蒸発させ液ヘツドで誤差
が出ないようにしている。しかし、塔内の液体空
気が純粋な物質の場合には問題ないが、実際には
液体空気中に炭酸ガス等の不純物が混入している
ので、液体空気の蒸発がはげしいと、高圧側計装
導圧管内で炭酸ガス等の不純物の濃縮が起こり、
ドライアイスとして析出し、管内の閉塞を引き起
こす。この対策としては、外部からドライ窒素ガ
スを高圧側計装導圧管内の末端に供給して逆吹き
を行ない、管内に析出するドライアイスを除去す
る方法が考えられる。しかし、かかる解決策が一
般に実用化されていないのは、次の大きな問題で
あるからである。

その一つは、空気分離装置では、原料空気中の
水分、炭酸ガス等の不純物を除去するために、前
段で可逆式熱交換器や吸着塔が設置されている
が、これらの機器は定期的に切替再生使用する必
要があるため、必ず切替えられる。この時、機器
の脱圧、加圧段階で圧力が変動する。中圧精留塔
の液面は差圧で500〜1000mmAqと小さいため、こ
の圧力変動により中圧精留塔の圧力が変わるため
の吹込ガス量が変動し液面の差圧がハンチングす
るという欠点はどうしてもさけられない。

二つ目の問題は、中圧精留塔より高圧であり、
ドライ窒素であるという逆吹き用窒素ガスの条件
を満たす、ガスの供給源は、特別に設置しない限
り存在しないという点である。空気分離装置では
原料空気の圧力に続いて高い圧力はこの中圧精留
塔下部の液体空気である。したがつて、中圧精留
塔の上部には窒素ガスがいくらでも存在している
が、塔上部の窒素ガスの圧力は、下部のガスゾー
ンに吹込まれた原料空気が、精留皿を通過して上
昇する分だけ圧力が低圧しているので圧力の関係
で使用できない。また、原料空気は水分、炭酸ガ
ス等の不純物を含んでいるため使用出来ない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる欠点を解消し、精留塔
下部の液体空気の液面を安定して計測することの
できる精留塔における液体空気の液面計測装置を
提供することである。

〔発明の概要〕

本発明は、精留塔の上部で精留された液体窒素
を液ヘツドをかけた状態でガス化させることによ
つて高圧の窒素ガスを得て、それを下部液体空気
を導出する高圧側計装導圧管に逆吹込みさせるこ
とを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により詳細に
説明する。第１図において、圧縮され冷却された
原料空気は、導管１より精留塔２の下部のガスゾ
ーンに吹込まれ、この精留塔２内を上昇するにつ
れて精留され、次第に窒素リツチとなり、コンデ
ンサ３で凝縮されて、還流液となつて下方に降下
する。この還流液は、上昇するガスと接触するこ
とによつて精留され、次第に酸素リツチな液体空
気となつて精留塔２の底部にためられる。このよ
うにして、精留塔２の上部に窒素が精留塔２の下
部に酸素リツチな液体空気が分離される。精留塔
下部（底部）にためられた液体空気は、導管８に
より抜出され、調節弁９を介して導管１０により
コンデンサ３に供給される。精留塔下部の液体空
気の液面は、底部の液体空気を導く高圧側計装導
圧管４と、上方のガスゾーンのガスを導く低圧側
計装導圧管５と、高圧側計装導圧管４により導出
された液体空気が外部熱によりガス化した高圧側
ガスと低圧側計装導圧管５により導出されたガス
との差圧を計測し、この差圧によつて精留塔下部
の液体空気の液面を測定する差圧式発信器６とに
よつて測定される。液面調節計７は、この差圧式
発信器６の出力として得られる液面を入力し、予
め定めた目標液面との差をなくすように、調節弁
９を調節し、精留塔下部の液体空気の液面が目標
の液面となるように制御する。

ところで、この液体空気中には炭酸ガス等の不
純物が混入している。すなわち、導管１より吹込
まれる原料空気中には、図示しない前処理工程で
除去しきれなかつた炭酸ガス、炭化水素等が混入
されているのが実情であり、これらの不純物はそ
のまま精留塔下部の液体空気中に溶解されてい
る。したがつて、高圧側計装導圧管４から導出さ
れる液体空気中にもこの不純物が溶解されてお
り、高圧側計装導圧管４の中で液体空気がガス化
される時、これら不純物は沸点が高いため蒸発せ
ず液体空気中で濃縮される。この濃縮が進むと、
高圧側計装導圧管４内には炭酸ガスがドライアイ
スの形で析出し、遂には管内を閉塞してしまう。
高圧側計装導圧管４の閉塞は、液面計測機能を全
くだめにしてしまうので、これを避ける必要があ
る。

このため、第１図に示す実施例においては、精
留塔２の上部でコンデンサーによつて凝縮された
液体窒素の一部を計装導圧管１６，１７で塔外に
導き、それを保冷槽１５の外部熱侵入の少ない部
分で垂直に下ろし、計装導圧管１６の底部に液ヘ
ツドがかかる状態にし、それを保冷槽１５の外部
に水平に引延ばして管内の液体窒素をガス化させ
る。このガス化された窒素ガスは、弁１８、計装
導圧管１７を介して、高圧側計装導圧管４に送給
され、管４内に窒素ガスを逆吹きさせる。この逆
吹きによつて、高圧側計装導圧管４内に析出して
いるドライアイス等を掃気する。弁１８は、吹込
み窒素ガス量の調節用であつて、液ヘツドのバラ
ンスがとれていれば不要である。計装導圧管１６
の液ヘツドは、精留塔２の上昇ガスによる精留皿
の抵抗分、塔底の液体空気液面高さのヘツド分、
更に逆吹きのための計装導圧管１６の圧力損失分
をまかなえるように、抜出し位置から下方に立下
げてヘツドをとるように配設される。

このような実施例においては、吹込み用の窒素
ガスを外部供給源を用いなくても簡単に連続的に
得ることができる。また、切替時等の圧力変動時
においても吹込み用の窒素ガス量を一定にするこ
とができ、安定して供給することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、逆吹かし
用窒素ガスを連続的に安定して供給でき、高圧側
計装導管の閉塞を防止すると共に計測に対する外
乱を少なくすることができる。したがつて、安定
した液面計測が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図である。 １……導管、２……精留塔、３……コンデン
サ、４……高圧側計装導圧管、５……低圧側計装
導圧管、６……差圧式発信器、７……液面調節
計、８……導管、９……調節弁、１０……導管、
１５……保冷管、１６，１７……計装導圧管、１
８……弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外部から供給される原料空気を精留してその
   上部に窒素をその下部に酸素リツチな液体空気を
   得る精留塔と、該精留塔の下部の該液体空気を導
   く高圧側計装導圧管と、該精留塔のガスゾーンの
   ガスを導く低圧側計装導圧管と、該高圧側計装導
   圧管によつて導出された液体空気がガス化された
   高圧側ガスおよび該低圧側計装導圧管によつて導
   出されたガスの供給を受け、それらの差圧を利用
   して前記精留塔内の液体空気の液面の位置を測定
   する差圧式発信器とを有する精留塔における液体
   空気の液面計測装置において、前記精留塔上部で
   凝縮された液体窒素の一部を液ヘツドのかかつた
   状態で抜出してガス化し、該ガス化された窒素ガ
   スを前記高圧側計装導圧管内に供給する計装導圧
   管を設けたことを特徴とする精留塔における液体
   空気の液面計測装置。