JPH0413084A - 空気分離方法及び装置 - Google Patents

空気分離方法及び装置

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JPH0413084A
JPH0413084A JP11575790A JP11575790A JPH0413084A JP H0413084 A JPH0413084 A JP H0413084A JP 11575790 A JP11575790 A JP 11575790A JP 11575790 A JP11575790 A JP 11575790A JP H0413084 A JPH0413084 A JP H0413084A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気分離装置における酸素・アルゴンの採取量
の調整に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の空気分離装置において、原料空気の一部は寒冷発
生のための膨張タービンに送られ、残りは精留塔上塔に
吹き込まれる。精留塔上塔に吹き込まれた原料空気は、
上部より液体宣素下部より杓３ｓｌｏ２の液体空気に分
離されて、それぞれ上場に環流される。液体空気の一部
はアルゴン分離を行なう粗アルゴン培のコンデンサーを
経由してガス状で精留塔上塔に吹き込まれる。一方Ｊ１
１＠り−ビンで使用された原料空気は、精留塔上塔下部
主凝縮悪部からの製品酸素によりタービン低温熱交にて
冷却されて精留塔上塔に吹き込まれる。
従来の装置では、アルゴン採取量の調整は上記の環流液
を液体窒素の量を調節するか、膨張タービン出口から不
純窒素ラインにバイパスすることにより、精留塔上塔に
吹き込まれる原料である空気量を減らすことにより、酸
素を採取しにくくさせてアルゴンをより多く分離できる
ようにしていた。なお、この種の５に置として関連する
ものには例えば特願平１−１０００５５号が挙げられる
。
〔発明が解決しようとする諌題〕
上記従来技術は下記の不具合点があった。
１）Ｗｌ流液調節方法は、精留塔上塔の中部・下部を酸
素過剰雰囲気からアルゴンを採取し易い窒素過剰雰囲気
に変化させるものであるが、精留塔上塔の上流の上塔の
組成を変化させてしまうため、ある一つの操作を実施し
ても、まず精留塔上塔が完全に整定してから精留塔上塔
が整定されるためかなりの時間的な遅れがあり、整定し
すき゛ることにより粗アルゴン塔に′Ｉ！！素を多量に
送り込み、コンデンサーでの熱交換に支障を与えて、塔
内のアルゴン分を多く含んだ液を精留塔上塔下部に逆流
させて製品酸素純度を低下させてしまう可能性があった
。
２）ｊ１張タービン出口空気のバイパス方法は、上記の
精留塔上塔の整定の不具合点はないが、精留頂上塔に吹
き込まれる原料空気量を減らすことにより、酸素を採取
しにククシて、精留塔上場内部をＮ索過剰雰囲気にして
アルゴンのｍｕをするため、原料空気中の酸素と共にア
ルゴンもロスすることになるため、酸素およびアルゴン
の採取蓋の調整の上で不具合点があった。
本発明の目的は、前述の酸素およびアルゴンの採取量の
調整による不具合点を解決して安定したアルゴン調整が
できる空気分離装置を提供する二とにある。
ｃａｍを解決するための手段〕 上記目的を達成するために、上塔の組成変更はしないで
、かつ原料空気の精留塔上塔への吹き込み量の変化を極
力小さ（して、タービン低温熱交の交換熱量を変更する
ことにより、タービン低温熱交出口の製品酸素濃度を変
化させて、空気熱交への塞冷量を−節し、精留塔上塔吹
き込みの原料空気温度を変更するものである。この温度
を変化させることは、主凝縮器の熱交換量が変化するこ
とになり、すなわち精留塔上塔下部の上昇ガス量が変化
する。二の上昇ガス量の変化は精留操作の上で重要な因
子であるＬ／Ｖ（精留操作線）が変化することになり、
製品酸素および粗アルゴン塔へのフィードガス濃度を変
化させることにより実施する。本発明の場合は、精留塔
上塔吹込み空気の温度のみを変化させるのであり、精留
塔上塔への環流液量は変化ないため、場内濃度変化も極
小であり、整定までの時間的遅れも生じない。
〔作　　　用〕
タービン低温熱交の交換熱量な調節することによって、
精留塔上塔の精留操作線（Ｌ／Ｖ比）を変化させること
、すなわち理論段数を変化させるものである。従って、
精留塔上塔への影響はほとんどない二と、精留塔上塔自
体も処理空気量が変化しないことより、時間遅れの影響
が小さく、制御性が良い上、原料空気のロスをなくして
製品の回収量を向上できる。
〔実　施　例〕
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
図において、約５Ｋに昇圧された原料空気は、炭酸ガス
および水分を事前に除去されたのち、空気熱交ｌにより
精留分離された製品酸素・窒素および不純窒素との熱交
換により約−１７０℃まで冷却されて、精留塔上塔２に
送入される。送入された原料空気は主凝縮ｆｆ３にて液
化され、精留塔上塔２にて液体窒素と液体空気に分離さ
れる。該分離された一方の液体窒素は導管１４、弁９を
経て、精留塔上塔４の上部に環流される。他方、液体空
気は導管１５、弁１０を経て精留塔上塔４の中部に環流
される。
精留塔上塔４においては、主凝縮器３にてガス化され、
製品！！素、酸素および不純窒素と精留壜上塔４下部か
ら一部上昇ガスが、導管１６を経て粗アルゴン塔５に抜
き出されフィードガスに分離される。該分離されたフィ
ードガスは、精留塔上塔４に環流される液体空気の一部
が弁１１を経て供給されるコンデンサー６にて液化され
、粗アルゴンｔ？ｉ５内にて粗アルゴンと戻り液に分離
される。紋分離された戻り液は導管１７を経て精留塔上
塔４中部に戻される。
一方空気熱交ｌの中部から約−１００℃にて抜き出され
た原料空気の一部は、導管１８を経て膨張タービン７に
送られる。ここで寒冷を発生した低温空気は導管１９を
経て、タービン低温熱交８に送られ、ここで製品酸素と
の熱交換により約−１７５℃に冷却されて精留塔上塔４
中部に供給される。
該タービン低温熱交８での熱交換量は、主凝縮器３から
導管ｍにより抜き出された製品Ｍ素を弁認と弁１３とに
より分配されて製品酸素量が調節される。本実施例では
、この酸素流量の調節を製品酸素の空気熱交ｌの入口導
管２１に設置された温度調節計ｎにより行なう挙例を示
す。
二こで、発明動作の一例として、導管乙の製品酸素の温
度を上げる場合について述べる。温度調節計部の設定温
度を上げると、タービン低温熱交８にて十分寒冷回収が
行なわれるようになり、弁しは開方向、弁１３は閉方向
に動作する。該動作により、空気熱交１に供給される製
品酸素温度が上昇するため、寒冷量が減少する。したが
って、精留塔上塔２に供給される原料空気の流量は同じ
であるが、温度が上昇する。これにより主凝縮器３への
熱負荷が増加し、精留塔上塔４内の上昇ガスが増加する
。この場合、精留塔下Ｎ！２に関しては環流量の変化が
ないため、若干の温度変化があるだけで大きな影響はな
い。
精留塔上塔４内の上昇ガスは増加することにより、下降
する液量との比（Ｌ／Ｖ比）は小さ（なり、精留操作と
しては檗になる。第２図に操作線（Ｌ／Ｖ比）が１．３
と１．４の事例を示し説明する。
本図に示すように理論段数が、３％Ａｒ−４ｂチＡｒに
するのにおのおの３段と３．４　Ｍと差が生じる。
このように、本発明によれば精留塔上塔２の状態変化が
ほとんどない状態で、精留塔上塔４への原料空気処理量
を変化させないで、塔内濃度分布が変更可能となる。
なお、本実施例はタービン低温熱交の熱交量の調節を温
度調節計にて実施しているが、例えば製品＃！ｌ素純度
での調節等にて行なうことも可能である。
〔発明の効果〕 本発明によれば、１御のための時間的な遅れを最少限と
し、かつ高回収率で製品酸素、アルゴンの採取が可能と
なる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の空気分離装置の説明図、第
２図は操作線と理論段数との関係を示す気液平ｍ図であ
る。 ｌ・・・・・・空気熱交、２・・・・・・精留塔上塔、
３・・・・・・主凝縮器、４・・・・・・精留塔上塔、
５・・面粗アルゴン塔、６・・・・・・コンデンサー　
７・・曲膨張タービン、８・・・タービン低温熱交、ｎ
・・・・・・温度調節計第２閲

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、大気から取入れた原料空気中の水分および炭酸ガス
    を除去し空気熱交で冷却し精留塔で精留分離する空気分
    離方法において、 前記空気熱交の途中から原料空気の一部を取り出して寒
    冷を発生させ、該寒冷を発生させた原料空気と前記精留
    塔で精留分離された製品酸素の一部とを熱交換させ、製
    品酸素量の流量制御で製品酸素の温度を調節し、酸素と
    アルゴンとの採取量を調節することを特徴とする空気分
    離方法。 ２、大気から取入れた原料空気中の水分および炭酸ガス
    を除去し空気熱交で冷却し精留塔で精留分離する空気分
    離装置において、 前記空気熱交の途中から原料空気の一部を取り出して寒
    冷発生手段に導き、該寒冷発生手段で寒冷を発生させた
    原料空気を精留塔で精留分離された製品酸素の一部と熱
    交換させるタービン低温熱交を介して精留塔上塔に導く
    と共に、精留塔で精留分離された残りの製品酸素とター
    ビン低温熱交を経由した製品酸素の一部を合流させ、該
    合流後の製品酸素の温度をタービン低温熱交を経由させ
    る製品酸素量で制御するように構成したことを特徴とす
    る空気分離装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06207775A (ja) * 1992-09-23 1994-07-26 Air Prod And Chem Inc 一酸化炭素のない窒素を製造するための低温空気分離方法

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JPS61243273A (ja) * 1985-04-19 1986-10-29 日本酸素株式会社 空気液化分離方法
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