JPH05164462A - アルゴンの製造方法及び装置 - Google Patents
アルゴンの製造方法及び装置Info
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Abstract
特別な設備を不要にする。 【構成】 主精留塔2内のガスまたは上記主精留塔2へ
導入される空気の一部を抽出してこれを凝縮器33で液
化し、この液体を粗アルゴン塔6の塔頂コンデンサ10
へ導入してここで蒸発させ、その蒸発熱を利用して粗ア
ルゴン塔6内のガスから還流液を生成する。
Description
て、高純度アルゴンを製造するための方法及び装置に関
するものである。
るための方法としては、特開昭62−276387号公
報に示すようなものが知られている。この方法では、次
のような手順で高純度アルゴンガスが製造される。
と富酸素液体空気とに粗分離し、これらを主精留塔上塔
に導入し、この主精留塔上塔の中腹部から抽出した富ア
ルゴンガスを粗アルゴン塔に導入する。この粗アルゴン
塔内では粗アルゴンガスが精製されるが、このガスの酸
素濃度は約2%、窒素濃度は約2%とまだ十分には下が
っていないので、この粗アルゴンガスを一度常温に戻し
て酸素除去装置に導入し、この酸素除去装置で粗アルゴ
ンガスに水素を添加することにより、粗アルゴンガス中
の酸素分を水に変換してガス中から分離する。さらに、
このガスを再び低温に戻して精製アルゴン塔に導入し、
窒素や水素と行った不純物を精留分離することにより、
製品液体アルゴンを製造する。ここで、粗アルゴン塔に
おける上昇ガスには、上塔における主凝縮器による蒸発
ガスを使用しており、粗アルゴン塔の還流液は、この粗
アルゴン塔の塔頂に設けられた塔頂コンデンサにより生
成している。
おいて、上塔における主凝縮器の上昇ガスは、下塔に導
入されるガスの凝縮熱を用いて生成され、また粗アルゴ
ン塔の還流液は、主精留塔下塔の塔底液である富酸素液
体空気の蒸発熱を利用して生成されている。従って、こ
の方法では、粗アルゴン塔の還流比を上げるのに限界が
あり、この還流比増大の制限により、粗アルゴン塔で精
製される粗アルゴンガス中の酸素濃度を許容値まで低減
させるのが困難であるため、この粗アルゴンガスから酸
素を取り除くための手段がどうしても必要である。この
酸素を除去するためには、水素ガスの受入れ、貯槽、供
給等を行うための大がかりな設備が必要であるととも
に、粗アルゴンガスと水素とを反応させるのに粗アルゴ
ンガスを一旦常温まで加熱し、反応後に再び低温に戻す
といった操作が必要であり、アルゴン製造に関するコス
トの削減の大きな妨げとなっている。
ゴン塔で精製された粗アルゴンガスから酸素分を取り除
くための特別な設備を不要にすることができるアルゴン
の製造方法及び装置を提供することを目的とする。
塔下塔へ導入して窒素と富酸素液体空気とに粗分離し、
これら窒素と液体空気とを主精留塔上塔へ導入し、この
主精留塔上塔の中腹部より富アルゴンガスを抽出して、
塔頂コンデンサをもつ粗アルゴン塔へ導入し、この粗ア
ルゴン塔で高純度アルゴンを精製するアルゴンの製造方
法において、上記主精留塔内のガスの一部または上記主
精留塔下塔へ導入される空気の一部を抽出してこれを液
化し、この液体を上記粗アルゴン塔の塔頂コンデンサへ
導入してここで蒸発させ、その蒸発熱により粗アルゴン
塔内のガスを液化して還流液を生成するものである(請
求項1)。
は、上記上塔において窒素が存在しない部分から抽出す
ることが好ましい。(請求項2) また本発明は、空気を窒素と富酸素液体空気に粗分離す
る主精留塔下塔と、この主精留塔上塔で粗分離された窒
素及び富酸素液体空気が導入される主精留塔上塔と、こ
の主精留塔上塔の中腹部より抽出されたガスから高純度
アルゴンを精製する粗アルゴン塔と、この粗アルゴン塔
の頂部に設けられ、粗アルゴン塔内のガスを液化して還
流液を生成する塔頂コンデンサとを備えたアルゴンの製
造装置において、上記主精留塔内のガスまたは上記主精
留塔へ導入される空気の一部を抽出して上記塔頂コンデ
ンサを通して循環させるための循環通路と、この循環通
路において上記塔頂コンデンサよりも上流側の位置に設
けられ、循環通路を流れるガスを液化する液化手段とを
備えるとともに、この液化手段で液化された液体の蒸発
熱により粗アルゴン塔内のガスを液化するように上記塔
頂コンデンサを構成したものである(請求項3)。
ことがより好ましい(請求項4)。
は、主精留塔内のガスまたは主精留塔に導入される空気
を液化し、この液体を塔頂コンデンサで蒸発することに
より、その蒸発熱を利用して還流液を生成するようにし
ているので、上記液体の蒸発熱を利用する分だけ粗アル
ゴン塔における還流比を増大させることができる。この
還流比の増大に伴い、粗アルゴン塔で精製される粗アル
ゴンガス中の酸素濃度も低下するので、この粗アルゴン
ガスから酸素分を除去するための設備を省略することが
可能になる。
塔上塔において窒素が存在しない部分から、粗アルゴン
塔への供給ガスの抽出を行うようにしているので、この
粗アルゴン塔で精製される粗アルゴンガス中の窒素濃度
も十分低く、従って、この粗アルゴンガス中から窒素を
分離するための精製アルゴン塔を省略することが可能に
なる。
ルゴン塔を棚段塔よりも圧力損失の低い充填塔としてい
るので、この圧力損失の少ない分だけ粗アルゴン塔の理
論段数を高めることができ、これにより、粗アルゴン塔
で精製される粗アルゴンガス中の酸素濃度をさらに低減
させることができる。
る。
ゴン塔6を備え、主精留塔2は下塔3及び上塔4を備え
ている。下塔3の底部には、原料空気通路1が接続さ
れ、上塔4の底部4cには主凝縮器13が設けられてお
り、この主凝縮器13により、底部4cにおける富酸素
液体の蒸発と、下塔3の頂部3aにおけるガスの液化と
が同時に行われるようになっている。
て上塔4の頂部4aに接続され、下塔3の底部は富酸素
液体供給通路11を介して粗アルゴン塔6の頂部に接続
されており、この粗アルゴン塔6の頂部には、この粗ア
ルゴン塔6内のガスを液化して還流液を生成する塔頂コ
ンデンサ10が設けられている。また、上塔4において
窒素が存在しない部分、具体的には中部4bよりも下方
の部分がガス供給通路5及び液体返送通路7を介して粗
アルゴン塔6の底部に接続されている。
3が設けられている。この凝縮器33は、抽出通路(循
環通路を構成)30,32を介して上塔4の頂部4aに
接続されるとともに、液体供給通路(循環通路を構成)
34を介して上記粗アルゴン塔6の塔頂コンデンサ10
に接続されており、上記抽出通路30,32には、圧縮
機31及び熱交換器17が設けられている。また、上記
塔頂コンデンサ10は蒸発ガス通路(循環通路を構成)
35を介して上記抽出通路30に接続され、粗アルゴン
塔6の適当な部位からは系外へ製品アルゴン通路22が
導出されている。
の製造方法を説明する。
れた原料空気が、原料空気通路1を通じて下塔3内に導
入され、この下塔3内で窒素と富酸素液体空気とに分離
される。富酸素液体空気は、富酸素液体供給通路11を
通じて上塔4に供給されるとともに、その一部が抽出さ
れて粗アルゴン塔6の頂部に供給される。また、下塔3
頂部のガスは、上塔4の底部4cにおける凝縮器13で
液化され、下塔3内に還流されるが、この還流液は還流
液供給通路12を通じて上塔4の頂部4aに供給され
る。
窒素の分離と、底部4c方向への酸素の分離によりアル
ゴンの濃縮が行われる。そして、この上塔4において窒
素が存在していない部分、すなわち中部4bよりも所定
距離だけ下方に位置する部分からガス供給通路5を通じ
て粗アルゴン塔6内にガスが供給される。
されるが、この方法の特徴として、その一部が抽出通路
30、熱交換器17、圧縮機31、抽出通路32、及び
熱交換器17を順に介して凝縮器33に導入される。こ
の凝縮器33では、上塔4の底部4cにおける富酸素液
体の蒸発熱を利用して上記循環窒素の液化が行われ、こ
れにより生成された液体窒素は、液体供給通路34を通
じて粗アルゴン塔6の塔頂コンデンサ10に導入され、
ここで蒸発して蒸発ガス通路35から上記抽出通路30
に戻される。
頂のガスを塔頂コンデンサ10で液化し、還流液として
粗アルゴン塔6内に戻すようにしながら、アルゴンの精
製が行われる。ここで、上記塔頂コンデンサ10による
還流液の生成は、下塔3の底部3bから供給される液体
空気の蒸発熱に加え、抽出通路30,32で循環される
窒素の蒸発熱をも利用して行われるので、その分、粗ア
ルゴン塔6の還流比が高まり、この還流比の増大に伴っ
て、粗アルゴン塔6で精製される粗アルゴンガス中の酸
素濃度を下げることができる。しかも、粗アルゴン塔6
への供給ガスの抽出は、上塔4において窒素が存在して
いない部分から行われているので、上記粗アルゴンガス
における窒素濃度も十分に低下している。従って、この
粗アルゴン塔6で精製されるアルゴンガスを、そのまま
製品アルゴンとして製品アルゴン通路22から系外へ取
り出すことができる。
4の頂部4aにおける窒素ガスを一部抽出して凝縮器3
3で液化し、この液体窒素の蒸発熱を利用して粗アルゴ
ン塔6の還流液を生成することにより、この粗アルゴン
塔6の還流比を増大させ、精製アルゴンガス中の酸素濃
度を下げるようにしたものであるので、これにより酸素
除去のための設備を省略することができ、アルゴン製造
に関するコストを大幅に削減することができる。しか
も、上記実施例では、上塔4において窒素が存在してい
ない部分から、粗アルゴン塔6への供給ガスを抽出して
いるので、精製アルゴンガスの窒素濃度も十分に下げる
ことができ、これにより、従来の精製アルゴン塔を省略
することもできる。
塔6を棚段塔でなく、これよりも圧力損失の低い充填塔
にすれば、この圧力損失が低い分だけ、棚段塔の場合に
比べて粗アルゴン塔6の理論段数を高くすることができ
るので、この理論段数の増大分、粗アルゴン塔6で精製
されるアルゴンガス中の酸素濃度をより低減させること
ができる。
保して良好な精留が実現できるものであればよく、図2
に示すような穴8aをもつ薄波板状の規則充填物8を図
3に示すように規則的に配列しながら塔内に充填したも
のであってもよいし、従来から周知の不規則充填物、例
えば図4(a)に示すラシヒリング81、同図(b)に
示すサドル82、同図(c)に示すレシヒリング83、
同図(d)に示すヘリカル84等を充填したものであっ
てもよい。
る。
部分、すなわち中部4bから粗アルゴン塔6へガスが供
給される一方、粗アルゴン塔6で生成された粗アルゴン
ガスが通路27を通じて精製アルゴン塔9へ導入され、
ここで窒素成分が除去されるようになっている。より具
体的には、下塔3の頂部3aにおける富窒素ガスが通路
14を通じて精製アルゴン塔9のリボイラ23に導入さ
れ、ここで液化された後に通路24を通じて精製アルゴ
ン塔9の頂部コンデンサ26に導入されており、この精
製アルゴン塔9の頂部のガスが通路21を通じて廃ガス
として排出されるとともに、精製アルゴン塔9の塔底部
から高純度液体アルゴンが製品アルゴン通路22を通じ
て抽出されている。
4の底部における主凝縮器13が、循環窒素を液化する
手段として兼用されている。すなわち、上塔4の頂部4
aにおける窒素ガスが、抽出通路30,32を通じて上
記主凝縮器13に導入され、ここで液化された後、液体
供給通路34を通じて粗アルゴン塔6の塔頂コンデンサ
10に導入されている。
予め上塔4に設けられた主凝縮器13を利用したもので
あってもよい。
は、原料空気通路1を通じて下塔3に導入される原料空
気の一部が抽出通路(循環通路を構成)36を通じて凝
縮器33に導入され、ここで液化された液体空気が液体
供給通路34を通じて粗アルゴン塔6の塔頂コンデンサ
10に導入され、ここで蒸発後、蒸発ガス通路(循環通
路を構成)37を通じて上塔4の適所に供給されてい
る。すなわち、この実施例では、主精留塔2に供給され
る原料空気の蒸発熱を利用して粗アルゴン塔6における
還流液の生成が行われている。このような液体空気の循
環によっても、粗アルゴン塔6における還流比を高め、
酸素除去装置の省略を実現することが可能である。
に、上塔4の下部における富酸素ガスを抽出し、通路3
0,32,34を循環させるようにしてもよい。ただ
し、同圧下では酸素の沸点がアルゴンの沸点よりも高い
ため、塔頂コンデンサ10において液体酸素を良好に蒸
発させるには、上塔4から抽出した酸素ガスを予め減圧
弁38で減圧し、蒸発ガス通路35及び塔頂コンデンサ
10における酸素ガスの圧力を下げることにより、酸素
の沸点を下げることが必要である。
る。
40が設けられた装置において、上記実施例と同様に酸
素除去装置の省略が行われている。具体的には、前記第
1実施例と同様の圧縮機31の二次側に、通路32と分
岐するようにして通路39が接続されるとともに、この
通路39に圧縮機31aが設けられており、上記通路3
9を通じて上記圧縮機31の二次側の窒素ガスの一部が
抽出され、膨張タービン40で冷却された後に循環通路
30の適所、すなわち熱交換器17よりも上流側の部分
に返還されている。また、膨張タービン40に導かれな
かった残りの窒素ガスは下塔3の頂部3aに返還されて
いる。
0が設けられている場合でも、圧縮機31の二次側から
抽出通路32を通じて窒素ガスを凝縮器33に送り、こ
こで液化した後に粗アルゴン塔6の塔頂コンデンサ10
に導入することにより、前記各実施例と同様に粗アルゴ
ン塔6の還流比を高め、酸素除去装置の省略を実現する
ことができる。
のガスまたは上記主精留塔へ導入される空気の一部を抽
出してこれを液化し、この液体を上記粗アルゴン塔の塔
頂コンデンサへ導入してここで蒸発させ、その蒸発熱を
利用して粗アルゴン塔内のガスを液化することにより還
流液を得るようにしたものであるので、上記蒸発熱を利
用する分、粗アルゴン塔における還流比を増大させるこ
とができ、この還流比の増大によって、粗アルゴン塔で
精製されるアルゴンガス中の酸素濃度を低減させること
ができる。従って、このアルゴンガス中から酸素を除去
するための特別な設備を不要にすることができ、これに
よりアルゴン製造に関するコストを大幅に削減すること
ができる効果がある。
記粗アルゴン塔に導入するガスを、主精留塔上塔におい
て窒素が存在しない部分から抽出するようにしたもので
あるので、上記粗アルゴン塔で精製されるアルゴンガス
中の窒素濃度も十分に下げることができ、これにより、
窒素分離用の精製アルゴン塔を省略することができる効
果がある。
ルゴン塔を棚段塔よりも圧力損失の低い充填塔とするこ
とにより、上記圧力損失の差分だけ粗アルゴン塔の理論
段数を高めることができ、これにより、粗アルゴン塔で
精製されるアルゴンガス中の酸素濃度をより低減させる
ことができる効果がある。
を示すフローシートである。
充填される規則充填物を示す正面図である。
斜視図である。
に充填される不規則充填物の例を示す斜視図である。
ローシートである。
ローシートである。
ローシートである。
ローシートである。
ローシートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 空気を主精留塔下塔へ導入して窒素と富
酸素液体空気とに粗分離し、これら窒素と液体空気とを
主精留塔上塔へ導入し、この主精留塔上塔の中腹部より
富アルゴンガスを抽出して、塔頂コンデンサをもつ粗ア
ルゴン塔へ導入し、この粗アルゴン塔で高純度アルゴン
を精製するアルゴンの製造方法において、上記主精留塔
内のガスの一部または上記主精留塔下塔へ導入される空
気の一部を抽出してこれを液化し、この液体を上記粗ア
ルゴン塔の塔頂コンデンサへ導入してここで蒸発させ、
その蒸発熱により粗アルゴン塔内のガスを液化して還流
液を生成することを特徴とするアルゴンの製造方法。 - 【請求項2】 上記上塔において窒素が存在しない部分
からガスを抽出して粗アルゴン塔に導入することを特徴
とする請求項1記載のアルゴンの製造方法。 - 【請求項3】 空気を窒素と富酸素液体空気に粗分離す
る主精留塔下塔と、この主精留塔上塔で粗分離された窒
素及び富酸素液体空気が導入される主精留塔上塔と、こ
の主精留塔上塔の中腹部より抽出されたガスから高純度
アルゴンを精製する粗アルゴン塔と、この粗アルゴン塔
の頂部に設けられ、粗アルゴン塔内のガスを液化して還
流液を生成する塔頂コンデンサとを備えたアルゴンの製
造装置において、上記主精留塔内のガスまたは上記主精
留塔へ導入される空気の一部を抽出して上記塔頂コンデ
ンサを通して循環させるための循環通路と、この循環通
路において上記塔頂コンデンサよりも上流側の位置に設
けられ、循環通路を流れるガスを液化する液化手段とを
備えるとともに、この液化手段で液化された液体の蒸発
熱により粗アルゴン塔内のガスを液化するように上記塔
頂コンデンサを構成したことを特徴とするアルゴンの製
造装置。 - 【請求項4】 請求項3記載のアルゴンの製造装置にお
いて、上記粗アルゴン塔を充填塔としたことを特徴とす
るアルゴンの製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3329052A JP2995694B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | アルゴンの製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3329052A JP2995694B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | アルゴンの製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05164462A true JPH05164462A (ja) | 1993-06-29 |
JP2995694B2 JP2995694B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=18217079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3329052A Expired - Lifetime JP2995694B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | アルゴンの製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2995694B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5682767A (en) * | 1996-11-18 | 1997-11-04 | Air Liquide Process And Construction | Argon production |
KR20190077669A (ko) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 주식회사 포스코 | 공기압축기 2기를 구비하는 산소 플랜트 설비의 공기압축기 1기 가동에 의한 순아르곤 생산 방법 |
-
1991
- 1991-12-12 JP JP3329052A patent/JP2995694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5682767A (en) * | 1996-11-18 | 1997-11-04 | Air Liquide Process And Construction | Argon production |
KR20190077669A (ko) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 주식회사 포스코 | 공기압축기 2기를 구비하는 산소 플랜트 설비의 공기압축기 1기 가동에 의한 순아르곤 생산 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2995694B2 (ja) | 1999-12-27 |
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