JPH05149678A - 極低温空気分離で生成される窒素流れの液化法 - Google Patents

極低温空気分離で生成される窒素流れの液化法

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JPH05149678A
JPH05149678A JP4129960A JP12996092A JPH05149678A JP H05149678 A JPH05149678 A JP H05149678A JP 4129960 A JP4129960 A JP 4129960A JP 12996092 A JP12996092 A JP 12996092A JP H05149678 A JPH05149678 A JP H05149678A
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nitrogen
stream
pressure
flow
compressed
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JP4129960A
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Rakesh Agrawal
ラケツシユ．アグラワル
Sr Thomas E Cormier
トーマス．エドワード．コーミアー．エス．アール
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Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
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    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＬＮＧ気化の低温エネルギーを用いて、実質
上経済性のある液体生成物生成の液化装置と、先行技術
の０．４という割合を上回るＬＮＧ冷媒からの液体窒素
を生産する。 【構成】 供給材料窒素流れをＬＮＧの気化に接触させ
る熱交換によって付与される段間冷却の備わる多段式圧
縮器で少くとも３００ｐｓｉの圧力で圧縮する。出てく
る圧縮流れを第１、第２窒素副流に向け、その後、前記
第１副流をＬＮＧの気化に接触させる熱交換でさらに冷
却し、そこで、前記冷却第１副流を膨脹させて膨脹窒素
副流を生成する。ＬＮＧの気化と膨脹窒素副流の両方に
接触させて前記第２圧縮副流を凝縮させる。凝縮第２窒
素副流を減圧して２相窒素流れを生成する。相分離は、
最循環可能の窒素蒸気流れと液体窒素流れを生成物とし
て産出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温蒸留による空気
分離により生成された窒素を、改良冷凍源を使用して液
化する方法に関する。詳述すればＬＮＧを気化させて液
化窒素を産出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸素、窒素、アルゴン及び他の物質を生
成させる空気の分離は、電力節約達成のため低圧蒸留で
行われている。液化天然ガス（ＬＮＧ）から得られる冷
凍が供給空気の冷却又は（及び）成分ガスの圧縮に利用
できることは周知である。
【０００３】管路が実施不可能の時は、天然ガスは典型
的例として液化のうえ、ばら液体として船積みされる。
受取港においてはこの液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化し
て、周囲温度に加熱する必要がある。気化時におけるこ
の冷凍の有効利用が極めて望ましい。空気分離工場の、
この気化ＬＮＧから得られる冷凍を利用する液化装置と
の併設がますます一般的となっている。ＬＮＧから得ら
れる冷凍をさらに有効に利用して空気から液体生成物を
生産する効率のよい機構は、エネルギー資本投資に実質
的に節約をもたらすようになる。
【０００４】液化法は、液体生成物の需要が非常に高く
入手できるＬＮＧ冷媒の量が、全冷凍需要を十分満たす
ことができない場合に特に必要とされる。一般に、この
状況は、ＬＮＧの１屯当り生産される液体窒素等量の屯
数が０．４５以上の場合に発生する。このような場合に
は、現存のエネルギー源からの補助冷凍が、余分の冷凍
需要を満たす必要がある。いくつかの解決策が提案され
てきた一方、それらは液化のために、おのおのの低温圧
縮工程に先立って気体成分の予冷を一切必要としない
か、あるいは膨脹器機構を利用して補助冷凍の付与に適
する液体生成物の生成も示唆していない。技術上の問題
は、付加冷凍要求量をＬＮＧからの１次冷凍と統合する
ことと、それを変動温度レベルで行うこととである。
【０００５】多数の出版物が、ＬＮＧの気化と接触させ
る間接熱交換による液体窒素の生産を開示している。Ｌ
ＮＧの最低温度が典型的例として、−２６０°Ｆ（約−
１６２．２℃）以上であるので、窒素の凝縮には、窒素
を周囲圧力以上の圧力にする必要がある。それは窒素の
標準沸点が−３２０°Ｆ（約−１９５．６℃）であるか
らである。典型的例として、約−２６０°Ｆ（約−１６
２．２℃）の温度で凝縮するには、窒素を２２５ｐｓｉ
ａの圧力以上に圧縮する必要がある。窒素を圧縮してか
ら、ＬＮＧとの接触の熱交換による凝縮は、液体窒素生
成物生成に消費するエネルギーの主要源の１つである。
【０００６】米国特許第３，８８６，７５８号は、窒素
流れを、約１５気圧（２２１ｐｓｉａ）に圧縮してその
後、ＬＮＧの気化に接触させる熱交換により凝縮する。
全気体窒素は圧縮に先立っては、熱入れ天然ガスに接触
させる予冷を行わないので、窒素圧縮機に必要なエネル
ギー量は全く高い。
【０００７】イギリス国特許出願第１，５２０，５８１
号では、天然ガス液化工場設備に関連する過剰冷凍能力
を用いて付加ＬＮＧを、詳述すれば窒素液化用の冷凍を
付与する目的のために生成する方法を開示している。本
方法では、液化予定の空気分離工場設備からの窒素ガス
をＬＮＧに接触させる予冷の工程なしに圧縮する。
【０００８】ヤマノウチ（Ｙａｍａｎｏｕｃｈｉ）と、
ナガサワ（Ｎａｇａｓａｗａ）（１９７９年７月刊、Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇ． Ｐｒｏｇｒｅｓｓ 第７８
頁）が、空気分離にＬＮＧ冷凍を用いる別の方法を記述
している。ここでも約５．２気圧で窒素を、なんら予冷
することなく約３１気圧に圧縮している。そのうえ、こ
の論文では、ＬＮＧをＬＮＧ熱交換器で周囲圧力（１５
ｐｓｉａ）に近い圧力で気化させる。
【０００９】イギリス国特許第１，３７６，６７８号で
は、大気圧に近い圧力でのＬＮＧの蒸発が、気化した天
然ガスをその目的地に到達させ得る圧力、すなわち輸送
圧力で分配管路に収容する必要があるので、不十分であ
ることを教示している。この輸送圧力は大気圧よりずっ
と高圧で、通常７０気圧（１，０２９ｐｓｉ）を超えな
いものである。従ってＬＮＧを大気圧で気化させる場
合、その時は、前記気化ガスをその輸送圧力になるまで
再圧縮するため大量のエネルギーが必要である。その結
果、イギリス国特許第１，３７６，６７８号では、ＬＮ
Ｇを先ず、所定の圧力にポンピングしてその後、気化さ
せる。あいにく、この特許で教示されている冷凍エネル
ギー回収の方法は、ＬＮＧから得られる冷凍のすべてが
回収されないで、ＬＮＧ熱交換器を離れる気化天然ガス
はそれにもかかわらず、まだまだ冷たい温度（−１６５
°Ｆ（約−１０９．４℃））であるので不十分である。
この冷凍の不完全な回収は、この方法にとって大量のＬ
ＮＧが所定量の液体窒素（ＬＩＮ）の生産に必要である
ことを意味している。
【００１０】特公昭５２−３７５９６号（１９７７年）
では、高圧で作動する蒸留塔から直接得られる高圧窒素
流れに接触させる低圧ＬＮＧの気化を教示している。本
方法ではＬＮＧの極１部分を凝縮窒素に接触気化させ、
残部のＬＮＧをもう１つ別の熱交換器で気化させる。こ
れはＬＮＧの冷凍エネルギーの非効率的利用である。気
化天然ガスはそこで圧縮される。
【００１１】米国特許第３，８５７，２５１号は、ＬＮ
Ｇの貯蔵による蒸発から発生する蒸気からの窒素を抽出
して液体窒素を生産する方法を開示している。気体窒素
を多段式圧縮器で、水、空気、プロパン、アニモニヤも
しくはフルオロカーボンにより付与される段間冷却を伴
う圧縮を行う。
【００１２】特公昭４６−２０１２３号（１９７１年）
は、ＬＮＧを気化させて冷却した窒素流れの低温圧縮を
教示する。ただ１段の窒素圧縮を用いている。その結
果、広範な温度範囲に亘り気化するＬＮＧ低温エネルギ
ーの有効利用は達成されない。
【００１３】特公昭５３−１５９９３号（１９７８年）
では、ＬＮＧの冷凍を２塔式空気蒸留装置の高圧塔から
引出した高圧窒素に使用することを教示している。前記
窒素を多段式圧縮器で圧縮するが、この場合、ＬＮＧと
の段間冷却は行わない。
【００１４】ドイツ連邦共和国特許第２，３０７，００
４号は、ＬＮＧ冷凍を回収して液体窒素を生産する方法
を記述している。極低温空気分離工場設備の暖域端から
の窒素ガスは、周囲圧と周囲温度に近い。この圧縮ガス
の１部をＬＮＧに接触させ部分冷却し、膨脹器で膨脹さ
せて低いレベルの冷凍をつくる。圧縮窒素の他の部分を
冷間圧縮して、前記膨脹窒素ガスに接触させる熱交換で
凝縮する。膨脹ガスを熱入れ、中間圧力に再圧縮して、
その後、周囲温度に近い入口温度で作動する窒素供給材
料圧縮器に送る。前記窒素圧縮能力の大部分を周囲温度
に近い入口温度で圧縮器に付与するが、これらの圧縮器
では、ＬＮＧとの段間冷却をなんら用いないことは明白
である。
【００１５】米国特許第４，０５４，４３３号ならびに
４，１９２，６６２号では、閉ループ再循環流体を用い
て、気化ＬＮＧからの冷凍を凝縮窒素流れに伝達する方
法を教示している。米国特許第４，０５４，４３３号で
は、メタン、窒素、エタン又は、エチレン及びＣ３＋の
混合物を用いて、熱交換器の冷却曲線を平衡させてい
る。前記高圧塔（圧力は６．２気圧にほぼ等しい）から
の気体窒素をさらに圧縮することなく液化させる。しか
し、大量の窒素留分が、普通の２塔式空気蒸留装置から
周囲圧力に近い圧力で生成される、その有効液化には、
この窒素流れを実用的に圧縮する方法を必要とするが、
この米国特許には示唆されていない。
【００１６】米国特許第４，１９２，６６２号では、再
循環流体としてフルオロカーボンを用い、その場合、そ
れを気化ＬＮＧの１部に接触させて冷却し、その後、窒
素流れを低圧乃至中圧にする冷却用に用いる。この機構
は、若干の問題点乃至非効率性を提起する。フルオロカ
ーボン再循環によるエネルギー損失は大きく、補助熱交
換器及びポンプが必要である。そのうえ、フルオロカー
ボンを使用すると消極的環境に密接な関係があり、又代
替の流体を使用するには硬化につく。
【００１７】特公昭５８−１５０７８６号（１９８３
年）及びヨーロッパ特許出願第０３０４３５５−Ａ１号
（１９８９年）では、不活性ガス循環、たとえば窒素も
しくはアルゴンを用いてＬＮＧからの冷凍を空気分離装
置に伝達することを教示している。この機構では、高圧
不活性流れを天然ガスで液化させ、その後、再循環熱交
換器で気化させ、空気分離装置からの低め圧力不活性再
循環流れを冷却する。この冷却低め温度不活性再循環流
れを冷間圧縮して、その１部を熱入れ気化高圧窒素流れ
と混合する。前記混合流れをＬＮＧに接触させて液化
し、空気分離装置に送って所定の冷凍を付与し、その
後、熱入れ低め圧力再循環流れとして空気分離装置から
戻す。前記冷間圧縮流れの別の部分をＬＮＧと接触させ
る熱交換で液化させて、再循環熱交換器で気化予定の流
れを形成させる。これらの機構は非効果的である。たと
えば、再循環流体のすべてを、ＬＮＧでの段間冷却なし
に圧縮器で冷間圧縮させることである。
【００１８】従って、先の方法は、用いられたＬＮＧの
１屯当りで生産される液体窒素の１屯が０．５以下、好
ましくは０．４５以下である事例にかなり限られてい
る。従って、液化予定の窒素の量が、先に列挙した低温
範囲（−１８０°Ｆ乃至−２６０°Ｆ（約−１１７．８
℃乃至−１６２．２℃）でＬＮＧから得られる冷凍を十
分に超える状態がそれにもかかわらず存在する。本発明
は、窒素液化の熱力学的にさらに有効な方法を教示する
ことで、この実際的な制約に取り組んでいる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】注目できるように、Ｌ
ＮＧ気化の低温エネルギーを用いて、実質上経済性のあ
る空気からの液体生成物生産の液化装置に対する需要は
増大している。さらに、先行技術の０．４５という割合
を上回るＬＮＧ冷媒の１屯当り液体窒素の生産を可能に
するような需要がある。
【００２０】本発明の目的は、空気を供給される２塔式
蒸留装置で発生される中間生成物流れで起動し、通常高
圧塔と低圧塔からなる液化空気成分生成極低温法を提供
することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の方法では冷間圧
縮予定の低圧及び高圧（入口流れの場合）両気体供給材
料成分を、おのおの異なる温度に、比較的温暖な熱交換
工程で冷却する。各供給材料流れに対する多段式圧縮器
への予冷入口流れを著しく異なる温度にする。生成され
た高圧窒素流れの１つを膨脹器域に（副流として）通し
て、液化装置の低温端に補助冷凍（ＬＮＧで付与された
冷凍の補足）を付与する。第１膨脹域から引出したエネ
ルギーを用いて最終段冷間圧縮器の別の高圧窒素流れの
冷間圧縮して、最高圧凝縮空気成分を供給する。最後
に、第２の稠密流体膨脹器を凝縮低温最高圧液体流れで
用いると、そこで液体窒素生成物引取り流れの大半の部
分を付与する。
【００２２】暖域端冷却域の供給材料窒素流れを中間冷
間圧縮のため、異なる温度に予冷することは、ＬＮＧ流
れで利用できる冷凍のより十分な利用を容易にする一
方、多段式圧縮器での必要エネルギー量を低減させる。
この方法は、初期熱交換器の冷却曲線の非可逆性をより
小さくする。
【００２３】本発明による少くとも１基の蒸留塔が備わ
る極低温空気分離装置により生成される窒素流れの液化
の方法は、次掲の工程、すなわち：(a) 段間冷却を液化
天然ガスの気化に接触させる熱交換により付与する多段
式圧縮装置で少くとも３００ｐｓｉの圧力に前記窒素流
れを圧縮する工程と、(b) 前記圧縮窒素流れを第１及び
第２圧縮窒素支流に分割する工程と、(c) 前記第１圧縮
窒素支流を液化天然ガスの気化に接触させる熱交換によ
り冷却し、その後、前記冷却第１圧縮窒素支流を膨脹さ
せて膨脹窒素支流を生成させる工程と、(d) 前記第２圧
縮窒素支流を液化天然ガスの気化と、前記工程(c) の膨
脹窒素支流に接触させる熱交換により凝縮させる工程
と、(e) 前記凝縮第２圧縮窒素流れの圧力を減圧し、そ
れによって２相窒素流れを生成する工程と、(f) 前記２
相窒素流れを、液体窒素流れと窒素蒸気流れに相分離す
る工程と、(g) 前記窒素蒸気流れを熱入れして冷凍を回
収する工程とからなる。
【００２４】上述の方法の変型が、前記工程(d) の凝縮
第２圧縮窒素支流を過冷してから、前記工程(e) の圧力
を、前記工程(g) の熱入れ窒素蒸気流れと、前記工程
(c) の膨脹窒素支流とに接触させる熱交換により減圧す
る工程からなる。同時に、本方法はさらに、前記工程
(g) の熱入れ窒素蒸気流れを、前記工程(a) の多段式圧
縮器の中間段に再循環させる工程とからなる。
【００２５】別の主方法実施例では、前記工程(e) の圧
力の減圧を稠密流体膨脹器で凝縮、圧縮窒素流れを加工
膨脹させて実施する。
【００２６】又別の主方法実施例では、これは、前記工
程(d) の熱入れ膨脹窒素支流の少くとも１部を前記工程
(a) の多段式圧縮器の適当な中間段に再循環させる必要
がある。
【００２７】記述した第１実施例の好ましい変型では、
前記工程(c) の冷却、第１圧縮窒素支流の膨脹前の温度
は−１００°Ｆ乃至−２５０°Ｆ（約−７３．３℃乃至
−１５６．７℃）である。
【００２８】
【作用】ここで図４を参照しながら、詳しくは、冷媒Ｌ
ＮＧ液体と、液化予定の気体空気分離生成物たとえば窒
素との間のエネルギー伝達媒体として再循環フレオンを
用いる最新技術（先行技術）窒素液化装置を示す。空気
分離装置は（図示ぜず）からの入口供給材料は、熱入れ
高圧気体窒素流れ１０、熱入れ低温気体窒素流れ１２及
び低温低圧気体窒素流れ１４である。プロセスからの唯
一の生成物流れは液体窒素流れ１６である。装置の目的
は、すでに管路輸送に適する加圧天然ガスとしてプロセ
スを出るＬＮＧ供給材料１８の気化で入手できる冷凍の
実質的に全量を回収することである。これ以外の唯一の
冷凍入力は、再循環フレオンの密閉系に配置された補助
空間熱交換器２４で熱交換される冷却水流れ２２であ
る。利用できるＬＮＧの量は、入口気体流れを約−１８
０°Ｆ乃至−２６０°Ｆ（約−１１７．８℃乃至−１６
２．２℃）（窒素の標準沸点は−３２０．５°Ｆ（約−
１９５．８℃））の低温範囲に冷却するだけの十分な冷
凍で、液体窒素生成物の必要量の流れ１６として生成す
る。
【００２９】低温圧縮器３２、２９及び５４で圧縮され
る窒素供給材料流れ１０、１２及び１４を典型的例とし
て、第１及び第２段供給材料気体圧縮器の下流に取り付
けられた暖域端熱交換器で同一温度範囲に冷却する。
【００３０】窒素流れ１０は１次熱交換器２８を通過し
て予冷してから、１次低温圧縮器２９に入る。圧縮ガス
再循環流れ３０は、１次交換器２８を通過してから、第
２段低温圧縮器３２に入る。そこで冷却圧縮流れ３４を
さらに交換器３６と３８で冷却し、このようにして液体
窒素生成物の主源を形成する。冷却流れ４０は相分離器
４２を通過し、それの液体潜流４４と共に熱交換器４６
を通過し、その中で、入口流れ１４を部分熱入れし、そ
の後、別の相分離器４８を通り、液体窒素生成物流れ１
６としてでる。
【００３１】分離器４２と４８からのオーバーヘッド窒
素蒸気を熱交換器５０と４６をそれぞれ通って再循環し
てから低温圧縮器３２と２９にそれぞれ再循環し、そこ
で低温圧縮をうけ、その後、熱交換器で凝縮する。
【００３２】入口流れ１２も交換器２８で予冷してから
第１段圧縮器５４で低温圧縮し、その後、再循環させて
他の入口流れ１０に合流して、結合流れ５６として再度
交換器２８で冷却してから１次低温圧縮器２９で低温圧
縮し、そして、それに続き、先に主入口窒素流れ１０で
述べた冷却処理を行う。入口流れ１４を交換器４６と５
０で部分熱入れして入口流れ１２と合流させる。
【００３３】閉ループフルオロカーボン冷凍循環器２６
は冷凍を主熱交換器２８と、冷却水ループ２２にある副
熱交換器２４に供給する。１次冷媒ＬＮＧ流れ１８を下
流交換器３８と３６で冷却、凝縮窒素に接し、又交換器
５８で、冷凍循環路２６でフルオロカーボンに接して気
化し、生成物として流れ２０を経由してプロセスをで
る。
【００３４】フルオロカーボンは長い間再循環流体とし
て、熱交換器内でＬＮＧにつづいて低圧気体窒素流れの
持込みの防止に用いられてきた。さもなければ、漏れが
発生した場合、炭化水素は下流分離器を離れる液体窒素
を汚染する。しかし、フルオロカーボンの利用には、そ
の原因を熱交換器とポンプ電力必要条件に帰すべき付加
エネルギー損失が伴う。（交換器５８とブースターポン
プを意味する）。フルオロカーボンの使用はさらに、発
芽環境に密接な関係がある一方、別の循環流体の使用は
付加運転費がかかるという結果になる。
【００３５】ここで本発明のプロセスを、空気分離装置
から得られる窒素の液化に関し詳細に記述する。この目
的のために使用される空気分離装置は、普通の２塔式空
気蒸留法である。このような方法の詳細は、１９６７年
２月刊「ケミカル．エンジニアリング．プログレス（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇ． Ｐｒｏｇｒｅｓｓ）」第３
５乃至３９頁のＲ．Ｅ．ラティマー（Ｌａｔｉｍｅｒ）
による論文「ディスティレーション．オブ．エアー（Ｄ
ｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒ）に見られる。
しかし、説明の方法は、どのような蒸留塔構成に適用で
きる。
【００３６】
【実施例】図１は本発明の方法を最も単純な実施例とし
て示している。この実施例では、液化予定の窒素を、空
気分離装置（図示せず）から高圧と低圧流れとして供給
する。高圧窒素流れは、高圧塔から７５ｐｓｉａ以上の
圧力で到来し、又低圧窒素は、低圧塔から周囲圧力以上
又はそれに近い圧力で得られる。これらの流れを熱入れ
（周囲温度に近い）と、低温流れとして液化装置に供給
する。この混合供給は、空気分離装置でそれに供給する
供給材料空気流れの冷却に用いられる熱交換器（図示せ
ず）における冷却曲線を平衡させる。
【００３７】低圧窒素流れ８０を周囲温度に近い温度で
供給する。流れ８２は低圧窒素を−１５０°Ｆ乃至−３
００°Ｆ（約−１０１．１℃乃至−１８４．４℃）の温
度で産出する。任意に、液体窒素貯蔵タンク（図示せ
ず）からの煮沸蒸気を液化に流れ８４として供給する。
高圧窒素を高圧蒸留塔（図示せず）から流れ８６として
高圧蒸留塔温度に近い温度で供給する。気化させるＬＮ
Ｇを管路８８を通して供給する。ＬＮＧがどのような圧
力においても冷媒としての使用に適しているが、典型的
には、圧力を１００ｐｓｉ乃至１，２００ｐｓｉにし
て、それにより気化ＬＮＧが流れ９０として管路配給装
置にさらになんらの圧力を加えることなく送ることがで
きる。
【００３８】低圧窒素流れ８０を先ず、熱交換器９２で
ＬＮＧに接触させて冷却、それを圧縮器９４に送る。低
温、低圧窒素入口流れ８２と８４を流れ９６として結合
し、最高圧窒素分離流れ９８を熱交換器１００と１０２
で凝縮ならびに予冷する。結果としてでる僅かに熱入れ
された、結合供給流れ１０４を冷却低圧窒素流れ１０６
と混合して結合流れ１０８とする。結合流れ１０８を低
温圧縮器９４で圧縮して、増圧窒素流れ１１０の温度が
周囲温度以下になるようにする。典型的例として、この
温度は−１００°Ｆ（約−７３．３℃）乃至周囲温度の
範囲にある。
【００３９】増圧窒素流れ１１０を熱交換器１１２で冷
水（管路１１４）に接触させて僅かに熱入れして、その
後、熱交換器９２でＬＮＧの気化に接触する熱交換で冷
却、低温流れ１１６を生成し、それを第２段圧縮器１１
８に送る。この圧縮器の排気は高圧窒素流れ１２０で、
その圧力は、空気分離装置の高圧蒸流塔圧力と同様のも
のであり、典型的には７５ｐｓｉａ乃至２００ｐｓｉａ
の範囲である。高圧窒素流れ１２０を低温高圧窒素１２
２と混合して、混合高圧窒素流れ１２４を生成する。
【００４０】結合高圧窒素流れ１２４をその後、第３段
圧縮器１２６で冷間圧縮して窒素流れ１２８を得、それ
を主熱交換器で部分冷却して、流れ１２９として第４段
圧縮器１３０に送り、それによって、高圧窒素流れ１３
２を生成する。窒素流れ１３２をそこで、第５段圧縮器
１３４で圧縮して最高圧窒素流れ１３６を付与する。流
れ１３６の圧力は、３５０乃至１，５００ｐｓｉの範囲
内で、典型的には６００乃至１，２２０ｐｓｉの範囲で
ある。
【００４１】ＬＮＧの予冷を交換器９２で実施するた
め、前記４基全部の圧縮器（最終段圧縮器１３４は除外
できる）への入口流れ温度は周囲温度以下となる。典型
的例としての温度は、−１５０°Ｆ乃至−２６０°Ｆ
（約−４５．６℃乃至−１６２．２℃）、そして−９０
°Ｆ乃至−２２０°Ｆ（約−６７．８°Ｆ乃至−１４０
°Ｆ）がさらに適当である。注目に値することは、低温
圧縮器９４、１１８及び１３０への入口流れを熱交換器
９２から異なる位置で抜き取ることである。窒素流れを
温暖熱交換器９２で異なる温度に冷却して低温圧縮する
とＬＮＧ流れで得られる冷凍を正しく利用できるように
なる。
【００４２】最高圧窒素流れ１３６を交換器１３７で冷
却水を用いて冷却し、２つの最高圧窒素副流１３８と１
４０に分割する。第１最高圧窒素副流１４０を熱交換器
９２で冷却し、それを膨脹器１４２で等エンタルピー膨
脹させ、それによって流れ１４４を生成する。流れ１４
４のここでの圧力は最高圧窒素流れ入口８６の入口圧力
と同様である。増圧入口流れ１４６を流れ１４４と合流
させて、結合流れとして管路１４７に入り、熱交換器１
００と１０２でもう１つの最高圧窒素流れ９８の冷却に
用いる。流れ１６８の膨脹器１４２に、発電機を積載さ
せることができる。好ましい方式では、膨脹器１４２を
最終段圧縮器１３４に結合し、この膨脹器１４２から誘
導されるエネルギーを圧縮器１３４の高圧窒素流れ１３
２の圧縮に用いる。
【００４３】最高圧窒素副流１３８を熱交換器９２、１
０２及び１００でＬＮＧの気化と、低温気体窒素流れ、
すなわち熱交換器１００からの流れ１４７と９６の戻り
に接触させて冷却し、それによって流れ１４８を生成
し、それをさらに熱交換器１００で過冷して、低温最高
圧窒素流れ１５０を得る。流れ１５０の圧力を、約７５
ｐｓｉ乃至２００ｐｓｉの圧力に、それを稠密流体膨脹
器１５２に送ることで減圧させる。流れ１５０のこの等
エンタルピー膨脹は、本方法の効率をさらに向上させ
る。排気流れ１５３はさらに減圧して分離器１５４に送
ることができる。別の例として、低温高圧窒素流れ１５
０は、流れ１５６を通って前記稠密膨脹器を回避して、
等エンタルピー弁１５８を横切って減圧できる。どちら
にしても、減圧低温流れを相分離器１５４に送る。分離
器１５４の作業圧力は、高圧入口気体窒素流れ８６（す
なわち、７５ｐｓｉ乃至２００ｐｓｉ）の圧力に同様で
ある。分離器１５４からの蒸気１６０を低温高圧窒素流
れ８６の残量と混合して流れ１４６として熱交換器１０
０に送ってさらに加工する。分離器１５４からの液体窒
素潜流１６２を減圧して相分離器１６４に送る。分離器
１６４からの液体窒素潜流１６６を空気分離装置（図示
せず）に送って、さらなる処理と液体生成物の生成を行
う。窒素分離装置では、他の液体生成物たとえば液体酸
素と液体アルゴンを、供給された液体窒素からの冷凍を
用いて液化装置の管路１６６を経由して容易に生産でき
る。 実施例１ 本装置の計算機シミュレーションを行って生産された液
体窒素の量と、利用できるＬＮＧの量の間の関数関係を
測定した。空気分離装置から生産された液体窒素の量
の、生産された液体酸素の量に対する比は３である。
【００４４】
【表１】 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― ＬＮＧ１トン当りの液化窒素 液化窒素１トン当りのＫＷＨ （トン） ――――――――――――――――――――――――――――――――――― ０．４８ ２０７ ０．５６ ２４８ ０．６７ ２６４ ＬＮＧ使用せず ４７０ ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 表１の最終記載事項は、全電荷液化プラント、すなわち
ＬＮＧを冷凍に使用しないものに対するものである。列
挙した電力消費には、空気分離装置で気体窒素と酸素供
給材料流れの生成に消費された電力が含まれている。
【００４５】表２は、方法が図１に示されたものである
場合の、計算機シミュレーションの１つから種々の圧縮
器に至る入口・出口温度を示す。
【００４６】
【表２】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― °Ｆ ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 第１段 入口流れ１０８ −１９０ 第１段 出口流れ１１０ − ７５ 第２段 入口流れ１１６ −１４６ 第２段 出口流れ１２０ − ２３ 第３段 入口流れ１２４ −１１１ 第３段 出口流れ１２８ ５１ 第４段 入口流れ１２９ − ９５ 第４段 出口流れ１３２ ４７ 第５段 出口流れ１３６ ８４ 膨脹器１４２に至る内部低温窒素流れ１６８ −１７４ 膨脹器１４２の出口流れ１４４ −２８４ ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 前記５つの圧縮器のおのおのの入口温度が、互いに異な
っていることが容易に観測される。これらの温度差はＬ
ＮＧ流れで利用できる冷凍の適当な利用に役立つ一方、
これらの圧縮器の運転に用いられる電気エネルギーを最
少限に止める。又、熱交換器９２の冷却曲線の非可逆性
が弱まる。表２で注意すべきことは、最終段低温圧縮器
１３４に至る主入口はＬＮＧに接触させて冷却されなか
ったが、圧縮器１３０からの直接の流れである。又、低
温膨脹器１４２に至る中間圧縮流れ１６８の入口温度は
適当なレベルで選ばれる。
【００４７】図１は本発明の好ましい実施例を示すが、
いくつかの非効率性がある。このようなものの１つは、
温度が−２３°Ｆ（約−３０°Ｆ）の低温圧縮器１１８
の排気流れ１２０を、温度が−１９５°Ｆ（約−１２
６．１℃）の低温流れを混合させて、入口流れ１２４を
低温圧縮器に供給するとその温度は−１１１°Ｆ（約−
７９．４℃）である。この非効率性は、熱交換器９２の
再循環流れ１２２を適当な温度レベルにさらに加熱する
ことで軽減でき、その後、圧縮流れ１２０と混合すれば
よいが、同時に、流れ１２０を熱交換器９２で同じ適当
な温度レベルに冷却する必要がある。前記２つの流れを
そこで、混合して第３段低温圧縮機１２６の入口流れ１
２４を付与する必要がある。これらの工程は、低温圧縮
器のいくつかに至る入口流れの温度を一層低温にし、従
ってエネルギー消費を低減させる。
【００４８】図２は、図１の方法の別の実施例を示す。
この実施例では、中間段圧縮器１２６Ａが交換器９２Ａ
で流れ１２８Ａの段間冷却を用いてから、流れ１２９Ａ
を低温圧縮器１２６Ｂに戻して通し、又、最終圧縮器１
３４Ａに送られる入口流れ１３２Ｂを適当な温度に冷却
する。
【００４９】再循環流れ１３２Ａは、２段低温圧縮を受
け、又、交換器９２Ａで予冷してから流れ１３２Ｂとし
て最終段低温圧縮器１３４Ａに導入する。ややこれと似
た形で、圧縮器１２６Ａからの圧縮流れ１２８Ａは交換
器９２Ａで再冷却されて流れ１２９Ａを形成し、それを
圧縮器１２６Ｂで圧縮する。
【００５０】図３は、図１の又別の方法の実施例を示
す。この実施例では、暖域端気体窒素入口流れ８０Ｂと
１４０を交換器１１２Ｂで、最終段低温圧縮器１３４Ｂ
から抜き取った最高圧窒素流れ１３８Ａの部分１３８Ｂ
に接触させて予冷する。最高圧窒素１３８Ａの小部分１
３８Ｃを、中間圧窒素供給流れ１４２と共に、ポンプ１
４４Ａで管路圧に加圧した酸素流れ１４４の熱入れと気
化に用いる。熱入れ酸素は流れ１４６として出る。その
他の点では、方法構成は機能的には、段間冷却と組み合
わせた多段式流れ圧縮に関しては図２の特定の実施例プ
ロセスに同等である。図３の実施例は、窒素圧縮をポン
ピングした液体酸素系との統合を圧縮窒素流れの１部が
ポンピングした液体酸素流れから回収して気体酸素生成
物の高圧での送出を可能にする。この実施例は酸素圧縮
器に関連する費用を節減させる。
【００５１】図１と２両図の方法の、最低圧窒素流れを
第１低温圧縮（すなわち、圧縮器９４への入口流れ１０
８）の最低温度に冷却する。流れ圧とその流量が増大す
るに従って、低温圧縮工程の温度も逐次上昇して行く。
しかし、これは必ずしも真実でないことに注目すること
が肝要である。利用できるＬＮＧ冷凍の量によって、低
温圧縮器、たとえば１２６と１３０の入口区温度を、表
２とは逆であるが、圧縮器９４と１１８以下にすること
ができる。主目的は、暖域端交換器９２の冷却曲線を可
能な限り調和させることである。これを達成させるに
は、低温圧縮器に入る入口温度の様々な組み合わせを、
そのモデルが技術の熟錬内で最適条件の入口温度釣合、
すなわち、エネルギー消費を最低にするか、もしくはＬ
ＮＧから得られる冷凍の最大限の利用ができるよう試み
る必要がある。
【００５２】典型的例として、ＬＮＧは１つ以上の成分
からなり、おのおのが異なる温度で気化することであ
る。これは、広範な温度範囲に亘り、気化天然ガスのか
なり高い熱容量に結びつく。これに反して、冷却窒素流
れの熱容量が温度と圧力の強力な関数である。周囲温度
乃至−２００°Ｆ（約−１２８．９℃）の範囲の温度に
対し、圧力が１００ｐｓｉａ以下の窒素流れの熱容量
は、約７ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆである。それに対し、
圧力８００ｐｓｉａの窒素流れの熱容量は、温度７５°
Ｆ（約２３．９℃）で、約７．６ＢＴＵ／ポンドモル°
Ｆ、−１２０°Ｆ（約−８４．４℃）の温度で、１９．
６ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、−５０°Ｆ（約−４５．６
℃）の温度で、２１．５ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、そし
て０°Ｆ（約−１７．７℃）の温度で、約２４．０ＢＴ
Ｕ／ポンドモル°Ｆである。
【００５３】圧力７２５ｐｓｉａの圧力のＬＮＧ流れ
（９１．４％ＣＨ４、５．２％Ｃ２Ｈ６と３．４％Ｃ２
＋）の熱容量はほぼ、−１６０°Ｆ乃至−２４０°Ｆ
（約−１０６．７℃乃至−１５１．１℃）の温度で、１
４ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、−１２０°Ｆ（約−８４．
４℃）の温度で１９．６ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、−１
００°Ｆ（約−７３．３℃）の温度で２５．６ＢＴＵ／
ポンドモル°Ｆ、−５０°Ｆ（約−４５．６℃）の温度
で２１．５ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、そして０°Ｆ（約
−１７．７℃）以上の温度で１１．５ＢＴＵ／ポンドモ
ル°Ｆである。従って、低温熱交換器１０２で、最高圧
（例えば、７５０ｐｓｉａ）窒素流れ９８を（−１８０
°Ｆ乃至−２５０°Ｆ（約−１１７．８℃乃至−１５
６．７℃）の温度範囲）に冷却するに必要なＬＮＧの量
で、この最高圧窒素流れ９８以外の流れを比較的温暖な
温度で熱交換器９２で冷却するためには、なお多量の冷
凍が必要となる。
【００５４】−１８０°Ｆ（約−１１７．８℃）以下の
温度であるため最高圧窒素流れ９８の温度容量は、ＬＮ
Ｇに匹敵するか、もしくはそれ以上である。−１５０°
Ｆ（約−１０１．１℃）以上の温度では、その熱容量は
ＬＮＧよりずっと下回る。周囲温度乃至−１５０°Ｆ
（約−１０１．１℃）の温度では、最高圧窒素の熱容す
ればよいが、同時に、流れ１２０を熱交換器９２で同じ
適当な温度レベルに冷却する必要がある。前記２つの流
れをそこで、混合して第３段低温圧縮機１２６すればよ
いが、同時に、流れ１２０を熱交換器９２で同じ適当な
温度レベルに冷却する必要がある。前記２つの流れをそ
こで、混合して第３段低温圧縮機１２６の入口流れ１２
４を付与する必要がある。これらの工程は、低温圧縮器
のいくつかに至る入口流れの温度を一層低温にし、従っ
てエネルギー消費を低減させる。
【００５５】図２は、図１の方法の別の実施例を示す。
この実施例では、中間段圧縮器１２６Ａが交換器９２Ａ
で流れ１２８Ａの段間冷却を用いてから、流れ１２９Ａ
を低温圧縮器１２６Ｂに戻して通し、又、最終圧縮器１
３４Ａに送られる入口流れ１３２Ｂを適当な温度に冷却
する。
【００５６】再循環流れ１３２Ａは、２段低温圧縮を受
け、又、交換器９２Ａで予冷してから流れ１３２Ｂとし
て最終段低温圧縮器１３４Ａに導入する。ややこれと似
た形で、圧縮器１２６Ａからの圧縮流れ１２８Ａは交換
器９２Ａで再冷却されて流れ１２９Ａを形成し、それを
圧縮器１２６Ｂで圧縮する。
【００５７】図３は、図１の又別の方法の実施例を示
す。この実施例では、暖域端気体窒素入口流れ８０Ｂと
１４０を交換器１１２Ｂで、最終段低温圧縮器１３４Ｂ
から抜き取った最高圧窒素流れ１３８Ａの部分１３８Ｂ
に接触させて予冷する。最高圧窒素１３８Ａの小部分１
３８Ｃを、中間圧窒素供給流れ１４２と共に、ポンプ１
４４Ａで管路圧に加圧した酸素流れ１４４の熱入れと気
化に用いる。熱入れ酸素は流れ１４６として出る。その
他の点では、方法構成は機能的には、段間冷却と組み合
わせた多段式流れ圧縮に関しては図２の特定の実施例プ
ロセスに同等である。図３の実施例は、窒素圧縮をポン
ピングした液体酸素系との統合を圧縮窒素流れの１部が
ポンピングした液体酸素流れから回収して気体酸素生成
物の高圧での送出を可能にする。この実施例は酸素圧縮
器に関連する費用を節減させる。
【００５８】図１と２両図の方法の、最低圧窒素流れを
第１低温圧縮（すなわち、圧縮器９４への入口流れ１０
８）の最低温度に冷却する。流れ圧とその流量が増大す
るに従って、低温圧縮工程の温度も逐次上昇して行く。
しかし、これは必ずしも真実でないことに注目すること
が肝要である。利用できるＬＮＧ冷凍の量によって、低
温圧縮器、たとえば１２６と１３０の入口区温度を、表
２とは逆であるが、圧縮器９４と１１８以下にすること
ができる。主目的は、暖域端交換器９２の冷却曲線を可
能な限り調和させることである。これを達成させるに
は、低温圧縮器に入る入口温度の様々な組み合わせを、
そのモデルが技術の熟錬内で最適条件の入口温度釣合、
すなわち、エネルギー消費を最低にするか、もしくはＬ
ＮＧから得られる冷凍の最大限の利用ができるよう試み
る必要がある。
【００５９】典型的例として、ＬＮＧは１つ以上の成分
からなり、おのおのが異なる温度で気化することであ
る。これは、広範な温度範囲に亘り、気化天然ガスのか
なり高い熱容量に結びつく。これに反して、冷却窒素流
れの熱容量が温度と圧力の強力な関数である。周囲温度
乃至−２００°Ｆ（約−１２８．９℃）の範囲の温度に
対し、圧力が１００ｐｓｉａ以下の窒素流れの熱容量
は、約７ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆである。それに対し、
圧力８００ｐｓｉａの窒素流れの熱容量は、温度７５°
Ｆ（約２３．９℃）で、約７．６ＢＴＵ／ポンドモル°
Ｆ、−１２０°Ｆ（約−８４．４℃）の温度で、１９．
６ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、−５０°Ｆ（約−４５．６
℃）の温度で、２１．５ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、そし
て０°Ｆ（約−１７．７℃）の温度で、約２４．０ＢＴ
Ｕ／ポンドモル°Ｆである。
【００６０】圧力７２５ｐｓｉａの圧力のＬＮＧ流れ
（９１．４％ＣＨ４、５．２％Ｃ２Ｈ６と３．４％Ｃ２
＋）の熱容量はほぼ、−１６０°Ｆ乃至−２４０°Ｆ
（約−１０６．７℃乃至−１５１．１℃）の温度で、１
４ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、−１２０°Ｆ（約−８４．
４℃）の温度で１９．６ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、−１
００°Ｆ（約−７３．３℃）の温度で２５．６ＢＴＵ／
ポンドモル°Ｆ、−５０°Ｆ（約−４５．６℃）の温度
で２１．５ＢＴＵ／ポンドモル°Ｆ、そして０°Ｆ（約
−１７．７℃）以上の温度で１１．５ＢＴＵ／ポンドモ
ル°Ｆである。従って、低温熱交換器１０２で、最高圧
（例えば、７５０ｐｓｉａ）窒素流れ９８を（−１８０
°Ｆ乃至−２５０°Ｆ（約−１１７．８℃乃至−１５
６．７℃）の温度範囲）に冷却するに必要なＬＮＧの量
で、この最高圧窒素流れ９８以外の流れを比較的温暖な
温度で熱交換器９２で冷却するためには、なお多量の冷
凍が必要となる。
【００６１】−１８０°Ｆ（約−１１７．８℃）以下の
温度であるため最高圧窒素流れ９８の温度容量は、ＬＮ
Ｇに匹敵するか、もしくはそれ以上である。−１５０°
Ｆ（約−１０１．１℃）以上の温度では、その熱容量は
ＬＮＧよりずっと下回る。周囲温度乃至−１５０°Ｆ
（約−１０１．１℃）の温度では、最高圧窒素の熱容量
は気化ＬＮＧの半分以下である。それは、周囲温度乃至
−１８０°Ｆ（約−１１７．８℃）の温度のＬＮＧに貯
蔵された全冷凍エネルギーの有効な回収には、前記最高
圧窒素流れ９８のほかに若干の他の流れを冷却する必要
があることを意味する。
【００６２】
【発明の効果】本方法は、低圧窒素流れを高圧窒素流れ
と共に、熱交換器９２で冷却することで、−１８０°Ｆ
（約−１１７．８℃）以上の温度で得られる冷凍を有効
に利用する。低めの圧力入口窒素流れ８０、１１０及び
１２８を冷却して圧縮する。圧縮エネルギーが内部窒素
流れ１１０を加熱し、それを熱交換器９２でＬＮＧによ
り再度冷却する。おのおのの圧縮の後、圧縮窒素を再冷
却するため、熱入れ熱交換器９２からのＬＮＧのエンタ
ルピーはかなり高い。これはＬＮＧに貯蔵された低温エ
ネルギーをより十分に利用する。
【００６３】図示された方法では、ＬＮＧ冷媒を熱入れ
熱交換器９２（周囲温度乃至−１９０°Ｆ（約−１２
３．３℃）の温度範囲）で有効に利用した後、下流低温
熱交換器１０２の冷凍を、冷却高圧窒素流れ１６８を膨
脹器１４２で膨脹させて補足する。これは、周囲温度乃
至−１９０°Ｆ（約−１２３．３℃）の温度範囲のＬＮ
Ｇの冷凍のいくらかを低めの温度に非常に効率よく伝導
する。これはさらに、より大量の窒素の凝縮に役立つ。
【００６４】先に述べたように、窒素を−２００°Ｆ乃
至−２６０°Ｆ（約−１２８．９℃乃至−１６２．２
℃）の範囲の温度で凝縮するためには、それをかなり高
い圧力に圧縮する必要がある。本方法では、窒素を予冷
してから各圧縮段にかけて圧縮する。これは、液化工程
でのエネルギー消費を実質的に低減させる。従って、本
発明の本方法はＬＮＧに貯蔵された低温エネルギーを有
効に利用し、かつ低エネルギー消費で液体窒素生成物を
生成させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気成分を液化し、ＬＮＧ冷媒と、多段式低温
圧縮を利用する共通再循環液体を省略し、又複数の低温
圧縮器と膨脹器のまわりの流れ入口及び出口温度を反映
させる本発明の第１実施例の流れ図である。
【図２】空気成分を液化する本発明の第２実施例を示す
図である。
【図３】交換器の熱入れ供給材料流れを、本方法の最高
圧空気成分生成物の１部で予冷する工程を含む空気成分
を液化する本発明の第３実施例を示す図である。
【図４】窒素のような分留空気成分を、冷凍ＬＮＧの低
温エネルギー利用の媒体としてフレオンの最循環を用い
て液化させる最新技術である方法の流れ図である。
【符号の説明】
１０ 熱入れ高圧気体窒素流れ １２ 熱入れ低圧気体窒素流れ １４ 低温低圧気体窒素流れ １６ 液体窒素流れ １８ ＬＮＧ供給材料流れ ２０ 圧縮天然ガス ２２ 冷却水流れ（ループ） ２４ 補助空間熱交換器 ２６ 密閉系（閉ループ） ２８ 一次熱交換器 ２９ 低温圧縮器（１次） ３０ 圧縮最循環流れ ３２ 低温圧縮器 ３４ 冷却圧縮流れ ３６ 交換器 ３８ 交換器 ４０ 冷却流れ ４２ 相分離器 ４４ 液体潜流流れ ４６ 熱交換器 ４８ 相分離器 ５０ 熱交換器 ５４ 低温圧縮器 ５６ 結合流れ ５８ 交換器 ６０ ブースターポンプ ８０ 低圧窒素流れ ８２ 流れ ８４ 流れ（煮沸蒸気） ８６ 流れ（高圧窒素） ８８ 管路 ９０ 流れ ９２ 熱交換器 ９４ 圧縮器 ９６ 流れ（８２、８４の入口流れ） ９８ 最高圧窒素分割流れ １００ 熱交換器 １０２ 熱交換器 １０４ 僅かに熱入れした結合供給材料流れ １０６ 冷却低圧窒素流れ １０８ 結合流れ １１０ 増圧窒素流れ １１２ 熱交換器 １１４ 管路（冷水） １１６ 低温流れ １１８ 第２段圧縮器 １２０ 高圧窒素流れ １２２ 低温高圧窒素 １２４ 結合高圧窒素流れ １２６ 第３圧縮器 １２８ 窒素流れ １３０ 第４段圧縮器 １３２ 高圧窒素 １３４ 第５段圧縮器 １３６ 最高圧窒素流れ １３７ 交換器 １３８ 最高圧窒素流れ １４０ 最高圧副流 １４２ 膨脹器（低温） １４４ 流れ １４６ 増圧入口流れ １４７ 管路（流れ）（熱交換器１００から） １４８ 流れ（熱交換器１００から） １５０ 低温最高圧窒素流れ １５２ 稠密流体膨脹器 １５４ 分離器 １５６ 流れ １５８ 等エンタルピー弁 １６０ 蒸気流れ １６２ 液体窒素潜流 １６４ 相分離器 １６６ 液体窒素潜流 １６８ 流れ（中間圧縮）（冷却高圧窒素流れ） ８０Ｂ 暖域端気体窒素入口流れ ９２Ａ 交換器 １１２Ｂ 交換器 １２６Ａ 中間段圧縮器 １２６Ｂ 低温圧縮器 １２８Ａ 流れ（圧縮） １３２Ｂ 入口流れ １３４Ａ 最終段圧縮器 １３４Ｂ 最終段低温圧縮器 １３８Ａ 最高圧窒素流れ １３８Ｂ 部分（最高圧窒素１３８Ａの） １３８Ｃ 小部分（最高圧窒素１３８Ａの） １４０ 暖域端気体窒素入口流れ １４２ 中間圧窒素供給材料流れ １４４ 酸素流れ １４４Ａ ポンプ １４６ 流れ（熱入れ酸素）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラケツシユ．アグラワル アメリカ合衆国．18103．ペンシルバニア 州．アレンタウン．エス．ダヴルユー．エ ス．アーク．ストリート．2636 (72)発明者 トーマス．エドワード．コーミアー．エ ス．アール アメリカ合衆国．18103．ペンシルバニア 州．アレンタウン．エス．セヴンス．スト リート．928

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少くとも１基の蒸留塔が備わる極低温空
    気分離装置により生成された窒素流れの液化法におい
    て、 (a) 窒素流れを、段間冷却が液化天然ガスとの接触によ
    る熱交換で付与される多段式圧縮機で少くとも３００ｐ
    ｓｉの圧力に圧縮する工程と、 (b) 前記圧縮窒素流れを第１及び第２圧縮窒素副流とに
    分割する工程と、 (c) 前記第１圧縮窒素副流を液化天然ガスの気化に接触
    させる熱交換により冷却し、その後、前記冷却第１圧縮
    窒素流れを加工膨脹させて膨脹窒素流れを生成する工程
    と、 (d) 前記第２圧縮窒素副流を液化天然ガスの気化と、前
    記工程(c)の膨脹窒素副流に接触させる熱交換により凝
    縮させる工程と、 (e) 前記凝縮、第２圧縮窒素流れの圧力を減圧して、２
    相窒素流れを生成する工程と、 (f) 前記２相窒素流れを液体窒素流れと、窒素蒸気流れ
    に相分離する工程と、 (g) 前記窒素蒸気流れを熱入れして冷凍を回収する工程
    と、 からなる液化法。
  2. 【請求項２】 前記工程(d) の凝縮第２圧縮窒素副流を
    過冷してから、前記工程(e) の圧力を前記(g) の工程の
    熱入れ窒素蒸気流れと、前記工程(c) の膨脹窒素副流と
    に接触させる熱交換により減圧する工程をさらに含むこ
    とを特徴とする請求項１の液圧法。
  3. 【請求項３】 前記工程(g) の熱入れ窒素蒸気流れを前
    記工程(a)の多段式圧縮機の中間段に再循環させる工程
    をさらに含むことを特徴とする請求項１の液化法。
  4. 【請求項４】 前記工程(e) の圧力の減圧を前記凝縮、
    圧縮窒素流れを稠密流体膨脹器で、加工膨脹させること
    で達成することを特徴とする請求項１の液化法。
  5. 【請求項５】 前記工程(d) の熱入れ膨脹窒素副流の少
    くとも１部を前記工程(a) の多段式圧縮機の適当な中間
    段に再循環させる工程をさらに含むことを特徴とする請
    求項１の液化法。
  6. 【請求項６】 前記工程(C) の冷却、第１圧縮窒素副流
    の膨脹前の温度が、−１００°Ｆ乃至−２５０°Ｆ（約
    −７３．３℃乃至−１５６．７℃）であることを特徴と
    する請求項１の液化法。
  7. 【請求項７】 前記工程(a) の圧縮窒素流れの１部を、
    ポンピングした液体酸素流れに接触させる熱交換により
    冷却ならびに凝縮させて、加圧酸素生成物流れと、前記
    工程(d) の凝縮第２圧縮窒素副流と結合された凝縮窒素
    流れを生成することを特徴とする請求項１の液化法。
JP4129960A 1991-04-26 1992-04-23 極低温空気分離で生成される窒素流れの液化法 Pending JPH05149678A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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