JPH0367984A - アルゴンを製造する空気精留設備 - Google Patents
アルゴンを製造する空気精留設備Info
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- F25J3/04642—Recovering noble gases from air
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- F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、中圧塔と低圧塔と娶含む複式空気精留塔及び
低圧塔と接続され、中圧塔の液溜めから取り出されて膨
張されたリッチ液体の気化によって冷却される頂部主凝
縮器をもった不純アルゴン製造塔を有する種類の空気精
留設備に関する。
低圧塔と接続され、中圧塔の液溜めから取り出されて膨
張されたリッチ液体の気化によって冷却される頂部主凝
縮器をもった不純アルゴン製造塔を有する種類の空気精
留設備に関する。
（従来技術）
アルゴンを得るための従来の解決法は、低圧塔の中間レ
ベルに配置されたアルゴン注入と呼ばれる管路によって
、１０％付近の濃度のアルゴンとわずかな濃度（〈０．
１憾）の窒素を有する蒸気を取り出すことからなってい
る。この蒸気は、“混合物基”と呼ばれる不純アルゴン
製造塔に送られ、酸素を富化された液体と精留板通過時
に接触することによってもつとも軽い成分（Ｎ２ ＋
Ａｒ ）を濃縮される。この液体は凝縮器内において塔
頂蒸気の一部が液化することによって得られ、凝縮器の
寒冷は、中圧塔の液溜めから取り出されたリッチ液体を
約−１８５°Ｃに過冷却後に低圧で気化することによっ
てもたらされる。
ベルに配置されたアルゴン注入と呼ばれる管路によって
、１０％付近の濃度のアルゴンとわずかな濃度（〈０．
１憾）の窒素を有する蒸気を取り出すことからなってい
る。この蒸気は、“混合物基”と呼ばれる不純アルゴン
製造塔に送られ、酸素を富化された液体と精留板通過時
に接触することによってもつとも軽い成分（Ｎ２ ＋
Ａｒ ）を濃縮される。この液体は凝縮器内において塔
頂蒸気の一部が液化することによって得られ、凝縮器の
寒冷は、中圧塔の液溜めから取り出されたリッチ液体を
約−１８５°Ｃに過冷却後に低圧で気化することによっ
てもたらされる。
混合物塔の頂部で取出されるアルゴン混合物（不純アル
ゴン）は、注入アルゴンの流量の約１／３０ の流量
と次のような紐取（モル比）を有する。
ゴン）は、注入アルゴンの流量の約１／３０ の流量
と次のような紐取（モル比）を有する。
Ｎ２ ３％
Ａｒ ９５係
０２ ２係
混合物塔の液溜めの液体は、低圧塔に送られる。
液状の純アルゴンを取得する最終工程は、第１段階にお
いて、過剰の水素の存在下に ■Ｉ２千０２→Ｈ２０ の反応により、”ＤＥＯＸＯ″と呼ばれる装置で水に接
触転化することによって酸素を除去することからなる。
いて、過剰の水素の存在下に ■Ｉ２千０２→Ｈ２０ の反応により、”ＤＥＯＸＯ″と呼ばれる装置で水に接
触転化することによって酸素を除去することからなる。
乾燥後、窒素、アルゴン及び痕跡の水素以外は含まない
混合物は冷却され、液溜めに液状のアルゴン、頂部に軽
いガスを生じる精留塔に送られろ。
混合物は冷却され、液溜めに液状のアルゴン、頂部に軽
いガスを生じる精留塔に送られろ。
” ＤＥＯＸＯ”の良好／Ｉ運転を保証するために、］
７たがってこの装置での水素の消費を制限するためには
、混合物の酸素モル濃度が２〜３％を越えたいことが好
ましい。さらに混合物塔の還流を確保するためには、気
化される液体と塔頂蒸気との間に、凝縮器での温度のあ
る隔たりを必要とする。
７たがってこの装置での水素の消費を制限するためには
、混合物の酸素モル濃度が２〜３％を越えたいことが好
ましい。さらに混合物塔の還流を確保するためには、気
化される液体と塔頂蒸気との間に、凝縮器での温度のあ
る隔たりを必要とする。
この頂部の蒸気は、窒素にキ・まりにも富んでいないと
か、したがって還流の非常に大きい含有量に応じて約１
ハ０ である注入アルゴンの窒素含有量が非常に少い
ということが必要である。注入アルゴンではほぼ０．１
％の窒素含有量が受は入れられ、このことは、アルゴン
混合物中では０．１％×３０＝３％を与えるのである。
か、したがって還流の非常に大きい含有量に応じて約１
ハ０ である注入アルゴンの窒素含有量が非常に少い
ということが必要である。注入アルゴンではほぼ０．１
％の窒素含有量が受は入れられ、このことは、アルゴン
混合物中では０．１％×３０＝３％を与えるのである。
この条件が新しい設備の考え方に問題を提起しないなら
ば、アルゴンの製造を予定されていｋい現存の複式精留
塔にアルゴン製造の手段を付加する必要があるときには
、同じようではない。
ば、アルゴンの製造を予定されていｋい現存の複式精留
塔にアルゴン製造の手段を付加する必要があるときには
、同じようではない。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、複式精留塔の運転を最少の乱れに抑えて、複
式精留塔設備でどのような場合でもアルゴンを製造させ
ることができるのを目的としているＯ （課題を解決するための手段） そのために本発明は、前述の種類の空気精留塔設備にお
いて、不純アルゴン製造塔の頂部蒸気を下部に供給され
、頂部補助蒸発器を備えた塔補助部、中圧塔で採取され
たリッチ液体よりも酸素の少い第２の液体を前記補助蒸
発器に供給する手段、及び前記塔補助部の液溜めの液体
を不純アルゴン製造塔に還流として戻す手段を有するこ
とを特徴としている。
式精留塔設備でどのような場合でもアルゴンを製造させ
ることができるのを目的としているＯ （課題を解決するための手段） そのために本発明は、前述の種類の空気精留塔設備にお
いて、不純アルゴン製造塔の頂部蒸気を下部に供給され
、頂部補助蒸発器を備えた塔補助部、中圧塔で採取され
たリッチ液体よりも酸素の少い第２の液体を前記補助蒸
発器に供給する手段、及び前記塔補助部の液溜めの液体
を不純アルゴン製造塔に還流として戻す手段を有するこ
とを特徴としている。
本発明の一実施例を、添付の図を参照しながら以下に述
べることとする。
べることとする。
（実施例）
図に示された設備は、主として混合物塔２と組合された
複式空気精留塔１を有する。複式精留塔は、大気圧より
わずｆＪ）に上で作動する低圧塔４を上にのせた、絶対
圧力約６パールで作動する中圧塔３を有している。中圧
塔３の頂部蒸気（窒素）は、蒸発凝縮器５によって低圧
塔４の液溜め液体（酸素）と間接熱交換される。
複式空気精留塔１を有する。複式精留塔は、大気圧より
わずｆＪ）に上で作動する低圧塔４を上にのせた、絶対
圧力約６パールで作動する中圧塔３を有している。中圧
塔３の頂部蒸気（窒素）は、蒸発凝縮器５によって低圧
塔４の液溜め液体（酸素）と間接熱交換される。
混合物塔２は、外筒６内に収容され、頂部主凝縮器７を
有している。外筒６は、小さな直径の補助外筒８によっ
て凝縮器７の上の方へ延びており、この補助外筒は、精
留板又はライニングによって具体化された何枚かの理論
精留板をもち、頂部補助凝縮器１０を備えた精留補助部
９を限定しているＯ 水分、二酸化炭素を除Ｄ）れ、絶対圧力約６バールに圧
縮され、露点付近まで冷却された分離すべき空気は、管
路１１によって中圧塔３の下部に入る。はとんど純粋な
窺素で構成されたプアー液体（酸素の乏しい液体）は、
管路■２によって中圧塔３の頂部から取り出され、膨張
弁１３（（おいて膨張される。膨張されたプアー液体の
一部は、管路１４を経て低圧塔４の頂部に還流として送
られ、残部は、弁１６を備えた管路１５を経て凝縮器１
゜に送られてそこで気化された後、管路１７を経て低圧
塔４に送られる。
有している。外筒６は、小さな直径の補助外筒８によっ
て凝縮器７の上の方へ延びており、この補助外筒は、精
留板又はライニングによって具体化された何枚かの理論
精留板をもち、頂部補助凝縮器１０を備えた精留補助部
９を限定しているＯ 水分、二酸化炭素を除Ｄ）れ、絶対圧力約６バールに圧
縮され、露点付近まで冷却された分離すべき空気は、管
路１１によって中圧塔３の下部に入る。はとんど純粋な
窺素で構成されたプアー液体（酸素の乏しい液体）は、
管路■２によって中圧塔３の頂部から取り出され、膨張
弁１３（（おいて膨張される。膨張されたプアー液体の
一部は、管路１４を経て低圧塔４の頂部に還流として送
られ、残部は、弁１６を備えた管路１５を経て凝縮器１
゜に送られてそこで気化された後、管路１７を経て低圧
塔４に送られる。
酸素が富化された空気で構成されたリッチ液体は、管路
１８によって中圧塔３の液溜めから取り出され、膨張弁
１９にす６いて膨張される。膨張された液体の一部は管
路２ｏを経て低圧塔４に還流液として送られ、残部は、
凝縮器７に送られてそこで気化された後、管路２１を経
て低圧塔４に送られる。
１８によって中圧塔３の液溜めから取り出され、膨張弁
１９にす６いて膨張される。膨張された液体の一部は管
路２ｏを経て低圧塔４に還流液として送られ、残部は、
凝縮器７に送られてそこで気化された後、管路２１を経
て低圧塔４に送られる。
混合物塔２は、低圧塔４の中間レベルで抽出された蒸気
を、アルゴン注入管２２によって底下部に供給される。
を、アルゴン注入管２２によって底下部に供給される。
液溜めの液体は、管路２３を経て、はとんど同じレベル
で低圧塔４に戻る。
で低圧塔４に戻る。
図にはまた、中圧の窒素ガス取り出し管路２４、及びそ
れぞれ液状及びガス状の低圧酸素取り出し管路２５．２
６も示されている。
れぞれ液状及びガス状の低圧酸素取り出し管路２５．２
６も示されている。
アルゴン注入管路２２のレベルで低圧塔４から取り出さ
れた蒸気の窒素含有量は、膨張されたリッチ液体によっ
て酸素２憾以下の混合物を凝縮するのにはあまりに高す
ぎ、この窒素含有量は、例えばほぼ１係である。このよ
うな状況は、アルゴンの製造を行う複式精留塔を完成す
るのが必要なときに、特に生じることがある。
れた蒸気の窒素含有量は、膨張されたリッチ液体によっ
て酸素２憾以下の混合物を凝縮するのにはあまりに高す
ぎ、この窒素含有量は、例えばほぼ１係である。このよ
うな状況は、アルゴンの製造を行う複式精留塔を完成す
るのが必要なときに、特に生じることがある。
上に述べた設備とともに、酸素−アルゴン分離の主要部
が混合物塔２で行われる。混合物塔頂部での窒素含有量
は、主凝縮器７内で気化する膨張されたリッチ液体の態
度と対応する含有量であり、この窒素含有量は、アルゴ
ン混合物の製造に対応する流量についての混合物塔２の
物質収支によって規定された含有量に比べてあまりにも
わずかである。蒸気中の窒素の濃縮は、膨張されたシア
ー液体の補助凝縮器１０内での気化によって保証される
還流により、補助部９内で行われ、前記気化は、はぼ低
圧塔４の圧力である膨張後の同じ圧力について主凝縮器
７の温度より低い温度で起る。
が混合物塔２で行われる。混合物塔頂部での窒素含有量
は、主凝縮器７内で気化する膨張されたリッチ液体の態
度と対応する含有量であり、この窒素含有量は、アルゴ
ン混合物の製造に対応する流量についての混合物塔２の
物質収支によって規定された含有量に比べてあまりにも
わずかである。蒸気中の窒素の濃縮は、膨張されたシア
ー液体の補助凝縮器１０内での気化によって保証される
還流により、補助部９内で行われ、前記気化は、はぼ低
圧塔４の圧力である膨張後の同じ圧力について主凝縮器
７の温度より低い温度で起る。
混合物塔２の還流が、主凝縮器７により凝縮された液体
及び補助部９の下部でつくられる液体によって同時に保
証されることは注目される。
及び補助部９の下部でつくられる液体によって同時に保
証されることは注目される。
しかしながら、典型的技術におけろように、リッチ液体
及びシアー液体は、膨張される前に過冷却することがで
きる。
及びシアー液体は、膨張される前に過冷却することがで
きる。
変形では、補助部９の還流を製造するために、シアル液
体を中圧塔３及び低圧塔の圧力の中間圧力で膨張すれば
十分であることを計算は示している。そのとき、自身の
膨張弁を備えた管路１２の分流によって補助凝縮器１０
は供給され、補足膨張弁の管路１７が設げられる。
体を中圧塔３及び低圧塔の圧力の中間圧力で膨張すれば
十分であることを計算は示している。そのとき、自身の
膨張弁を備えた管路１２の分流によって補助凝縮器１０
は供給され、補足膨張弁の管路１７が設げられる。
同様に変形では、補助部９は、外筒６の別の外筒内に配
置されてもよい。
置されてもよい。
現存の複式精留塔へのアルゴン製造の付加は、しばしば
予測困難な方法で精留塔の運転パラメータを修正する。
予測困難な方法で精留塔の運転パラメータを修正する。
したがって、窒素の実際の含有量が、注入アルゴンで得
られるかどうか確かでない場合が存在する。そのような
場合には、この窒素含有量があまりにも高いという好ま
しくない仮定から出発することによって、補助部９を予
測するのが有利である。運転中にこの含有量が、少くと
も設備のある操業について十分に低いと確認されるなら
ば、弁１６を閉じれば十分である。そのとき設備は、混
合物−塔２のみによって、従来の方法で適当なアルゴン
混合物を製造する。
られるかどうか確かでない場合が存在する。そのような
場合には、この窒素含有量があまりにも高いという好ま
しくない仮定から出発することによって、補助部９を予
測するのが有利である。運転中にこの含有量が、少くと
も設備のある操業について十分に低いと確認されるなら
ば、弁１６を閉じれば十分である。そのとき設備は、混
合物−塔２のみによって、従来の方法で適当なアルゴン
混合物を製造する。
図は、本発明に適合した設備を略図式に示した図である
。 １：複式空気精留塔、 ２：混合物塔、３：中圧塔、
４：低圧塔、 ５：蒸発凝縮器、６：外筒、 ７二項部
主凝縮器５ ８：補助外筒、 ９：補助部、 １０：頂部補助凝縮器、 １３，１９：膨張弁。
。 １：複式空気精留塔、 ２：混合物塔、３：中圧塔、
４：低圧塔、 ５：蒸発凝縮器、６：外筒、 ７二項部
主凝縮器５ ８：補助外筒、 ９：補助部、 １０：頂部補助凝縮器、 １３，１９：膨張弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、中圧塔（３）と低圧塔（４）とを含む複式空気精留
塔（１）、及び低圧塔と接続され、中圧塔の液溜めから
取出されて膨張されたリッチ液体の気化によつて冷却さ
れる頂部主凝縮器（７）をもつた不純アルゴン製造塔（
２）を有する種類の空気精留設備において、不純アルゴ
ン製造塔（２）の頂部蒸気を下部に供給され、頂部補助
蒸発器（１０）を備えた塔補助部（９）、中圧塔（３）
で採取されたリッチ液体よりも酸素の少い第２の液体を
前記補助蒸発器に供給する手段（１５）、及び前記塔補
助部の液溜めの液体を不純アルゴン製造塔に還流として
戻す手段を有することを特徴とする設備。 ２、前記塔補助部（９）が、前記主凝縮器（７）の上で
不純アルゴン製造塔（２）と同一の外筒（６，８）内に
収容されていることを特徴とする請求項１記載の設備。 ３、前記外筒（６，８）が、主凝縮器（７）の上で小さ
い直径を有していることを特徴とする請求項２記載の設
備。 ４、前記第２の液体が、中圧塔（３）の頂部から取り出
されたプアー液体であることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれか１項に記載の設備。
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