JPH0440627B2 - - Google Patents
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- JPH0440627B2 JPH0440627B2 JP57073200A JP7320082A JPH0440627B2 JP H0440627 B2 JPH0440627 B2 JP H0440627B2 JP 57073200 A JP57073200 A JP 57073200A JP 7320082 A JP7320082 A JP 7320082A JP H0440627 B2 JPH0440627 B2 JP H0440627B2
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25J3/04642—Recovering noble gases from air
- F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
- F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
- F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
- F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は空気液化分離方法、特にアルゴンを
同時に採取するのに好適な空気液化分離方法に関
する。
同時に採取するのに好適な空気液化分離方法に関
する。
一般にアルゴンの製造は、空気液化分離装置の
複精留塔の上部塔からアルゴン含量の多い酸素を
原料ガスとして抜き出し、これを粗アルゴン塔に
送り、粗アルゴン塔で精留して粗アルゴンとし、
この粗アルゴン中の酸素を除去したのち高純アル
ゴン塔で精留し、高純アルゴンを得る方法によつ
て行われている。このようなアルゴン製造を伴う
空気液化分離方法としては、例えば第1図に示し
たような製造装置を用いるものが知られている。
複精留塔の上部塔からアルゴン含量の多い酸素を
原料ガスとして抜き出し、これを粗アルゴン塔に
送り、粗アルゴン塔で精留して粗アルゴンとし、
この粗アルゴン中の酸素を除去したのち高純アル
ゴン塔で精留し、高純アルゴンを得る方法によつ
て行われている。このようなアルゴン製造を伴う
空気液化分離方法としては、例えば第1図に示し
たような製造装置を用いるものが知られている。
図示しない圧縮機で約5Kg/cm2に圧縮された原
料空気は、管1からリバーシング熱交換器2に導
入され、ここで冷却されて、原料空気中の水、炭
酸ガスが除去され、ほぼ5Kg/cm2の空気の飽和温
度となつて、管3を通り、上部塔4a,凝縮器4
b、下部塔4cよりなる複精留塔4の下部塔4c
の下部に送られる。下部塔4cでは空気の予備精
留が行われ、下部塔4c頂部からは液化窒素が抜
き出され、管5を経て上部塔4aの頂部に導か
れ、下部塔4c中段からは不純液化窒素が抜き出
され、管6を経て上部塔4aの中間段に導かれ、
また下部塔4c底部からは液化空気が管7から抜
き出され、上部塔4aの中間段に導かれ、それぞ
れ還流液として上部塔4a内を流下し、凝縮器4
bにて上部塔4aの還流液の気化と下部塔4cの
上昇ガスの液化が行われ、これによつて上部塔4
a、下部塔4cでの精留が進む。そして、上部塔
4a頂部から管8に窒素ガスが、上部塔4a中間
段から管9に不純窒素ガスが、また上部塔4aの
下部から管10に酸素ガスがそれぞれ抜き出さ
れ、リバーシング熱交換器2に送られる。ここで
原料空気と熱交換して加温され、常温のガスとし
て取り出される。
料空気は、管1からリバーシング熱交換器2に導
入され、ここで冷却されて、原料空気中の水、炭
酸ガスが除去され、ほぼ5Kg/cm2の空気の飽和温
度となつて、管3を通り、上部塔4a,凝縮器4
b、下部塔4cよりなる複精留塔4の下部塔4c
の下部に送られる。下部塔4cでは空気の予備精
留が行われ、下部塔4c頂部からは液化窒素が抜
き出され、管5を経て上部塔4aの頂部に導か
れ、下部塔4c中段からは不純液化窒素が抜き出
され、管6を経て上部塔4aの中間段に導かれ、
また下部塔4c底部からは液化空気が管7から抜
き出され、上部塔4aの中間段に導かれ、それぞ
れ還流液として上部塔4a内を流下し、凝縮器4
bにて上部塔4aの還流液の気化と下部塔4cの
上昇ガスの液化が行われ、これによつて上部塔4
a、下部塔4cでの精留が進む。そして、上部塔
4a頂部から管8に窒素ガスが、上部塔4a中間
段から管9に不純窒素ガスが、また上部塔4aの
下部から管10に酸素ガスがそれぞれ抜き出さ
れ、リバーシング熱交換器2に送られる。ここで
原料空気と熱交換して加温され、常温のガスとし
て取り出される。
そして、アルゴン凝縮器11が設けられた粗ア
ルゴン塔12には、上部塔4aの中間段からアル
ゴン5〜15%、窒素1%以下、残部酸素よりなる
アルゴン原料ガスが管13を経て導入される。ア
ルゴン凝縮器11には、精留塔4の下部塔4c底
部から抜き出された液化空気の一部が管7から分
岐されて、管14を経て導入され、ここでアルゴ
ン原料ガスが凝縮され、還流液として粗アルゴン
塔12内を流下し、精留が行われる。これによつ
て、粗アルゴン塔12の頂部から、アルゴン95〜
98%、酸素1〜3%、窒素1〜3%程度の粗アル
ゴンが管15に導出され、以下図示しない公知の
アルゴン精製工程に送られ、高純アルゴンが採取
される。アルゴン凝縮器11に導入された液化空
気は、気化し、管16を経て精留塔4の上部塔4
aの中間段に送り込まれる。
ルゴン塔12には、上部塔4aの中間段からアル
ゴン5〜15%、窒素1%以下、残部酸素よりなる
アルゴン原料ガスが管13を経て導入される。ア
ルゴン凝縮器11には、精留塔4の下部塔4c底
部から抜き出された液化空気の一部が管7から分
岐されて、管14を経て導入され、ここでアルゴ
ン原料ガスが凝縮され、還流液として粗アルゴン
塔12内を流下し、精留が行われる。これによつ
て、粗アルゴン塔12の頂部から、アルゴン95〜
98%、酸素1〜3%、窒素1〜3%程度の粗アル
ゴンが管15に導出され、以下図示しない公知の
アルゴン精製工程に送られ、高純アルゴンが採取
される。アルゴン凝縮器11に導入された液化空
気は、気化し、管16を経て精留塔4の上部塔4
aの中間段に送り込まれる。
そして、これら装置の運転に必要な寒冷を補う
ために、管3から圧縮低温空気の一部が管17に
分岐され、リバーシング熱交換器2にて再熱さ
れ、さらに膨張タービン18で断熱膨張されたの
ち、管19から精留塔4の上部塔4aの中間段に
送り込まれる。
ために、管3から圧縮低温空気の一部が管17に
分岐され、リバーシング熱交換器2にて再熱さ
れ、さらに膨張タービン18で断熱膨張されたの
ち、管19から精留塔4の上部塔4aの中間段に
送り込まれる。
ところで、以上のようなアルゴン採取を伴う空
気液化分離法においては、膨張タービン18で断
熱膨張した低温低圧空気は、下部塔4cで予備精
留を受けていない空気とほぼ同一組成のガスであ
り、しかもガス状で上部塔4aに吹き込まれるの
で、上部塔4aの精留効果を悪くしている。ま
た、アルゴン凝縮器11で気化したガスも同様に
ほぼ空気と同一組成であり、しかもガス状で上部
塔4aに吹き込まれるので、同様に上部塔4aの
精留条件を悪化させている。このため、このよう
な空気液化分離方法は、酸素の分離効率が悪く、
特にアルゴン採取のように精留に厳しい条件を必
要とする場合には、上記の上部塔へのガスの吹き
込みは、非常に好ましくない操作である。
気液化分離法においては、膨張タービン18で断
熱膨張した低温低圧空気は、下部塔4cで予備精
留を受けていない空気とほぼ同一組成のガスであ
り、しかもガス状で上部塔4aに吹き込まれるの
で、上部塔4aの精留効果を悪くしている。ま
た、アルゴン凝縮器11で気化したガスも同様に
ほぼ空気と同一組成であり、しかもガス状で上部
塔4aに吹き込まれるので、同様に上部塔4aの
精留条件を悪化させている。このため、このよう
な空気液化分離方法は、酸素の分離効率が悪く、
特にアルゴン採取のように精留に厳しい条件を必
要とする場合には、上記の上部塔へのガスの吹き
込みは、非常に好ましくない操作である。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
上部塔での精留効果が格段に向上し、アルゴンの
増産が可能となり、しかも酸素の収率あるいは純
度の向上が計られるアルゴン採取を伴う空気液化
分離方法を提供することを目的とし、粗アルゴン
塔のアルゴン凝縮器の冷却源として、精留塔の下
部塔から取り出した液化窒素を用い、ここで気化
した窒素ガスを熱交換器にて加温したのち、膨張
タービンにて断熱膨張させ、さらに熱交換器にて
加温して常温の窒素ガスとして採取することを特
徴とするものである。
上部塔での精留効果が格段に向上し、アルゴンの
増産が可能となり、しかも酸素の収率あるいは純
度の向上が計られるアルゴン採取を伴う空気液化
分離方法を提供することを目的とし、粗アルゴン
塔のアルゴン凝縮器の冷却源として、精留塔の下
部塔から取り出した液化窒素を用い、ここで気化
した窒素ガスを熱交換器にて加温したのち、膨張
タービンにて断熱膨張させ、さらに熱交換器にて
加温して常温の窒素ガスとして採取することを特
徴とするものである。
以下、図面を参照してこの発明を詳しく説明す
る。
る。
第2図は、この発明の空気液化分離方法の一例
に用いられる装置を示すもので、第1図に示した
ものと同一構成部分には同一符号を付して、その
説明を省略する。
に用いられる装置を示すもので、第1図に示した
ものと同一構成部分には同一符号を付して、その
説明を省略する。
精留塔4の下部塔4cの上部から抜き出された
液化窒素は、管20を経て、粗アルゴン塔12の
アルゴン凝縮器11に圧力約1.5Kg/cm2Gで冷却
源として送られる。液化窒素は、ここでアルゴン
原料ガスと熱交換して気化し、窒素ガスとなる。
この際、アルゴン凝縮器11でのアルゴン原料ガ
スと液化窒素との温度差を従来のアルゴン原料ガ
スと液化空気との温度差と同一とすると、気化し
た窒素ガスの圧力は、約1.5Kg/cm2となる。この
1.5Kg/cm2の窒素ガスは、アルゴン凝縮器11か
ら管21を経て、リバーシング熱交換器2の再熱
系に送られて再熱されたのち、膨張タービン18
で断熱膨張して約0.2Kg/cm2の圧力となり、再び
管22を経てリバーシング熱交換器2に送られ、
原料空気と熱交換して運転に必要な寒冷を補い自
から常温となつて導出される。
液化窒素は、管20を経て、粗アルゴン塔12の
アルゴン凝縮器11に圧力約1.5Kg/cm2Gで冷却
源として送られる。液化窒素は、ここでアルゴン
原料ガスと熱交換して気化し、窒素ガスとなる。
この際、アルゴン凝縮器11でのアルゴン原料ガ
スと液化窒素との温度差を従来のアルゴン原料ガ
スと液化空気との温度差と同一とすると、気化し
た窒素ガスの圧力は、約1.5Kg/cm2となる。この
1.5Kg/cm2の窒素ガスは、アルゴン凝縮器11か
ら管21を経て、リバーシング熱交換器2の再熱
系に送られて再熱されたのち、膨張タービン18
で断熱膨張して約0.2Kg/cm2の圧力となり、再び
管22を経てリバーシング熱交換器2に送られ、
原料空気と熱交換して運転に必要な寒冷を補い自
から常温となつて導出される。
このような空気液化分離方法によれば、原料空
気全量を下部塔4cに導入して予備精留を行い、
膨張タービン18の運転に空気を使用せず、さら
に粗アルゴン塔12のアルゴン凝縮器11の冷却
源に下部塔4c上部から抜き出した液化窒素を用
い、アルゴン凝縮器11で気化した中圧窒素ガス
を膨張タービン18の運転に利用して寒冷補給を
行うようにし、上部塔4aへのガスの吹き込みを
行わないようにしたので、上部塔4aの精留条件
が悪化せず、精留効果が高められ、これに伴つて
アルゴンの収率も増大する。
気全量を下部塔4cに導入して予備精留を行い、
膨張タービン18の運転に空気を使用せず、さら
に粗アルゴン塔12のアルゴン凝縮器11の冷却
源に下部塔4c上部から抜き出した液化窒素を用
い、アルゴン凝縮器11で気化した中圧窒素ガス
を膨張タービン18の運転に利用して寒冷補給を
行うようにし、上部塔4aへのガスの吹き込みを
行わないようにしたので、上部塔4aの精留条件
が悪化せず、精留効果が高められ、これに伴つて
アルゴンの収率も増大する。
また、アルゴン凝縮器11に送り込まれる液化
窒素の圧力を約1.5Kg/cm2Gとしたので、粗アル
ゴン塔12でのアルゴンの精留が最適条件下で行
われるうえ、この粗アルゴン塔凝縮器での気化窒
素の有する寒冷および圧力を有効に利用すること
により電力原単位の向上が図られる。なお、この
実施例では、膨張タービン18へ供給されるアル
ゴン凝縮器11からの窒素ガスの圧力が低いの
で、発生寒冷が従来法に比べて少なくなり、不足
する場合がある。この場合は、下部塔4c上部か
ら中圧窒素を管23により一部抜き出してアルゴ
ン凝縮器11からの管21の中圧窒素に合流させ
てもよい。また、粗アルゴンを液体で採取すると
きや粗アルゴンを増産する場合には、運転に必要
な寒冷がさらに多くなり、上述の下部塔4c上部
から中圧窒素を多量に抜き出す必要が生ずる。こ
れはアルゴン増産を阻害することになるので、こ
のような場合には系外から液化酸素、液化窒素な
どの寒冷源を補給する。さらに、装置の熱バラン
スのために、第3図に示すように、下部塔4c上
部から抜き出した中圧窒素をアルゴン凝縮器11
で発生した中圧窒素と別系統24でリバーシング
熱交換器2に送り、再熱し、別の膨張タービン2
5に導入して、下部塔4cの圧力で膨張させるこ
ともできる。
窒素の圧力を約1.5Kg/cm2Gとしたので、粗アル
ゴン塔12でのアルゴンの精留が最適条件下で行
われるうえ、この粗アルゴン塔凝縮器での気化窒
素の有する寒冷および圧力を有効に利用すること
により電力原単位の向上が図られる。なお、この
実施例では、膨張タービン18へ供給されるアル
ゴン凝縮器11からの窒素ガスの圧力が低いの
で、発生寒冷が従来法に比べて少なくなり、不足
する場合がある。この場合は、下部塔4c上部か
ら中圧窒素を管23により一部抜き出してアルゴ
ン凝縮器11からの管21の中圧窒素に合流させ
てもよい。また、粗アルゴンを液体で採取すると
きや粗アルゴンを増産する場合には、運転に必要
な寒冷がさらに多くなり、上述の下部塔4c上部
から中圧窒素を多量に抜き出す必要が生ずる。こ
れはアルゴン増産を阻害することになるので、こ
のような場合には系外から液化酸素、液化窒素な
どの寒冷源を補給する。さらに、装置の熱バラン
スのために、第3図に示すように、下部塔4c上
部から抜き出した中圧窒素をアルゴン凝縮器11
で発生した中圧窒素と別系統24でリバーシング
熱交換器2に送り、再熱し、別の膨張タービン2
5に導入して、下部塔4cの圧力で膨張させるこ
ともできる。
以上説明したように、この発明の空気液化分離
方法は、粗アルゴン塔凝縮器の冷却源として精留
塔下部塔から取り出した液化窒素を用い、ここで
気化した窒素ガスを熱交換器にて加温したのち、
膨張タービンにて断熱膨張させ、再び熱交換器に
送り加温して常温の窒素ガスとして導出し、寒冷
が不足する場合は別途窒素ガスを導出して膨張タ
ービンに導入して寒冷を補うものであるので、従
来のアルゴン採取を伴う空気液化分離方法に比べ
て、上部塔へのガスの吹き込みがなく、これによ
る上部塔の精留条件の悪化が防止され、アルゴン
の収率が向上し、アルゴンの増産が可能となる。
また、上部塔の精留条件が改善されるので酸素の
収率も向上し、製品酸素の電力原単位の低下ある
いは酸素純度の向上が計られる。さらに、粗アル
ゴン塔のアルゴン凝縮器の冷却源に液化空気を使
わないので、アルゴン凝縮器でのアセチレンなど
の炭化水素の濃縮がおこらず、運転保安上有利と
なるなどの利点がある。
方法は、粗アルゴン塔凝縮器の冷却源として精留
塔下部塔から取り出した液化窒素を用い、ここで
気化した窒素ガスを熱交換器にて加温したのち、
膨張タービンにて断熱膨張させ、再び熱交換器に
送り加温して常温の窒素ガスとして導出し、寒冷
が不足する場合は別途窒素ガスを導出して膨張タ
ービンに導入して寒冷を補うものであるので、従
来のアルゴン採取を伴う空気液化分離方法に比べ
て、上部塔へのガスの吹き込みがなく、これによ
る上部塔の精留条件の悪化が防止され、アルゴン
の収率が向上し、アルゴンの増産が可能となる。
また、上部塔の精留条件が改善されるので酸素の
収率も向上し、製品酸素の電力原単位の低下ある
いは酸素純度の向上が計られる。さらに、粗アル
ゴン塔のアルゴン凝縮器の冷却源に液化空気を使
わないので、アルゴン凝縮器でのアセチレンなど
の炭化水素の濃縮がおこらず、運転保安上有利と
なるなどの利点がある。
第1図は従来のアルゴン採取を伴う空気液化分
離方法に用いられる装置を示す概略構成図、第2
図および第3図はいずれもこの発明の空気液化分
離方法の一例に用いられる装置を示す概略構成図
である。 1……管、2……リバーシング熱交換器、3…
…管、4……精留塔、4a……上部塔、4b……
凝縮器、4c……下部塔、11……アルゴン凝縮
器、12……粗アルゴン塔、18……膨張タービ
ン、20,21,22……管。
離方法に用いられる装置を示す概略構成図、第2
図および第3図はいずれもこの発明の空気液化分
離方法の一例に用いられる装置を示す概略構成図
である。 1……管、2……リバーシング熱交換器、3…
…管、4……精留塔、4a……上部塔、4b……
凝縮器、4c……下部塔、11……アルゴン凝縮
器、12……粗アルゴン塔、18……膨張タービ
ン、20,21,22……管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 空気液化分離装置の精留塔にて酸素、窒素を
分離するとともに精留塔の上部塔中間段より抜き
出したアルゴン用原料ガスを粗アルゴン塔に送り
精留分離してアルゴンを採取する空気液化分離方
法において、前記精留塔の下部塔より抜き出した
液化窒素により粗アルゴン塔凝縮器を冷却せし
め、気化した窒素ガスを導出し、熱交換器にて加
温したのち膨張タービンにて断熱膨張させ、つい
で前記熱交換器に送り、常温の窒素ガスとして導
出せしめるとともに運転条件により前記下部塔上
部から中圧の窒素ガスを一部抜き出し、前記粗ア
ルゴン塔凝縮器を導出した窒素ガスに合流させて
前記膨張タービンに導入することを特徴とする空
気液化分離方法。 2 空気液化分離装置の精留塔にて酸素、窒素を
分離するとともに精留塔の上部塔中間段より抜き
出したアルゴン用原料ガスを粗アルゴン塔に送り
精留分離してアルゴンを採取する空気液化分離方
法において、前記精留塔の下部塔より抜き出した
液化窒素により粗アルゴン塔凝縮器を冷却せし
め、気化した窒素ガスを導出し、熱交換器にて加
温したのち膨張タービンにて断熱膨張させ、つい
で前記熱交換器に送り、常温の窒素ガスとして導
出せしめるとともに運転条件により前記下部塔上
部から中圧の窒素ガスを一部抜き出して前記熱交
換器にて加温したのち、別の膨張タービンにて断
熱膨張させ、ついで前記熱交換器に導入すること
を特徴とする空気液化分離方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7320082A JPS58190680A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 空気液化分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7320082A JPS58190680A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 空気液化分離方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58190680A JPS58190680A (ja) | 1983-11-07 |
JPH0440627B2 true JPH0440627B2 (ja) | 1992-07-03 |
Family
ID=13511263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7320082A Granted JPS58190680A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 空気液化分離方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58190680A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6475883A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-22 | Toyo Sanso Kk | Manufacture of superhigh purity oxygen |
JP3315747B2 (ja) * | 1993-02-15 | 2002-08-19 | 株式会社東芝 | リセット機能付dラッチ回路 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS501359A (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-08 | ||
JPS5315993A (en) * | 1976-07-27 | 1978-02-14 | Tokyo Kikaika Kougiyou Kk | Method of sealing up tray |
JPS5760166A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-10 | Nippon Oxygen Co Ltd | Argon producing apparatus |
-
1982
- 1982-04-30 JP JP7320082A patent/JPS58190680A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS501359A (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-08 | ||
JPS5315993A (en) * | 1976-07-27 | 1978-02-14 | Tokyo Kikaika Kougiyou Kk | Method of sealing up tray |
JPS5760166A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-10 | Nippon Oxygen Co Ltd | Argon producing apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58190680A (ja) | 1983-11-07 |
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