JPH05187764A - 空気分離装置 - Google Patents

空気分離装置

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JPH05187764A
JPH05187764A JP237292A JP237292A JPH05187764A JP H05187764 A JPH05187764 A JP H05187764A JP 237292 A JP237292 A JP 237292A JP 237292 A JP237292 A JP 237292A JP H05187764 A JPH05187764 A JP H05187764A
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liquid
pressure column
passage
reflux
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Tamotsu Hashimoto
保 橋本
Hideto Fujita
秀人 藤田
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部寒冷を用いることなく、高圧塔と低圧塔
とを略水平に並べて配置することを可能にする。 【構成】 高圧塔１０の頂部に酸素室１６を形成し、こ
の酸素室１６内に低圧塔１２の底部の液体酸素を導入す
るための液体酸素移送通路３０及び液体酸素ポンプ２８
と、酸素室１６の頂部における酸素ガスを低圧塔１２に
返還するための酸素ガス移送通路２２とを備える。そし
て、上記酸素室１６の内部に主凝縮器１８を設置し、酸
素室１６内の液体酸素の蒸発熱を利用して高圧塔１０の
窒素ガスから高圧塔１０及び低圧塔１２の還流液を生成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、精留操作により、原料
空気から窒素ガス及び酸素ガスを取り出すための空気分
離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、空気分離装置に用いられる精留塔
は、下塔である高圧塔と、上塔である低圧塔が上下に連
続して配された一連塔構造とされている。ここで、高圧
塔及び低圧塔が上下に配されているのは、低圧塔の底部
に、この低圧塔のリボイラを兼ねた主凝縮器が設けられ
ており、この主凝縮器で生成された還流液が高圧塔内に
重力で流れ落ちるように、どうしても主凝縮器の下方に
高圧塔を配置しなければならないからである。
【０００３】しかしながら、このように２つの塔が上下
に直列に配された装置では、精留塔や、この精留塔を収
容する保冷箱の全高が４０ｍを超えることとなり、膨大
な建設費を要する欠点がある。
【０００４】そこで、特開平２−５２９７９号公報に
は、上記高圧塔及び低圧塔を略水平方向に並べて配置す
ることを可能にした装置が提案されている。この装置
は、液体窒素の需要の伸びに伴い、ＬＮＧなどによる外
部寒冷の必要量が大幅に増加したことに着目したもので
あり、高圧塔の還流液の生成を上記外部寒冷のみで行う
一方、低圧塔の底部に主凝縮器（主蒸化器）を設け、こ
の主凝縮器に高圧塔頂部の窒素ガスを導いてこれを凝縮
させ、この凝縮液を還流液として低圧塔の頂部に送りこ
むとともに、低圧塔頂部の窒素ガスを圧縮状態で上記主
凝縮器に送り込んで凝縮させ、液体窒素として取り出す
ようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記装置は、液体窒素
及び液体酸素の製造を目的とするため、ＬＮＧ等による
外部寒冷を用いることを前提としている。従って、例え
ば窒素ガスや酸素ガスの取り出しを目的とする場合のよ
うに、特に外部寒冷を要しない場合には適用が困難とな
る。すなわち、この装置では、外部寒冷を用いなければ
高圧塔の還流液を生成することができず、従って高圧塔
と低圧塔との並列設置が不可能となる不都合がある。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、外部寒
冷を用いることなく、高圧塔と低圧塔とを略水平に並べ
て配置することができる空気分離装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、導入された原
料空気を富酸素液体と窒素ガスとに精留分離する高圧塔
と、この高圧塔から供給される富酸素液体を液体酸素と
窒素ガスとに精留分離する低圧塔とを備え、両塔が互い
に横方向に並ぶ位置に配された空気分離装置において、
上記高圧塔の頂部に形成された酸素室と、この酸素室内
に設置され、酸素室内の液体酸素の蒸発熱により高圧塔
内の窒素ガスを凝縮させて還流液を生成する主凝縮器
と、この主凝縮器で生成された還流液の一部を上記低圧
塔の上部へ導くための還流液移送通路と、酸素室の頂部
から酸素ガスを低圧塔に導くための酸素ガス移送通路
と、上記低圧塔の底部と上記酸素室とを接続する液体酸
素移送通路と、この液体酸素移送通路に設けられ、上記
低圧塔の底部の液体酸素を酸素室内に送り込む液体酸素
送り手段とを備えたものである（請求項１）。
【０００８】さらに、上記主凝縮器に窒素通路と酸素通
路とを形成し、上記液体酸素移送通路を直接上記酸素通
路に接続するとともに、酸素室内の余剰の液体酸素を上
記低圧塔内に返還するための液体酸素返還通路を備える
ことにより、後述のようなより優れた効果が得られる
（請求項２）。
【０００９】また本発明は、導入された原料空気を富酸
素液体と窒素ガスとに精留分離する高圧塔と、この高圧
塔から供給される富酸素液体を液体酸素と窒素ガスとに
精留分離する低圧塔とを備え、両塔が互いに横方向に並
ぶ位置に配された空気分離装置において、上記低圧塔の
底部に設置され、低圧塔底部の液体酸素の蒸発熱により
高圧塔から供給される窒素ガスを凝縮させて還流液を生
成する主凝縮器と、上記高圧塔の頂部の窒素ガスを上記
主凝縮器に導くための窒素ガス移送通路と、上記主凝縮
器で生成された還流液を上記高圧塔の上部に返還するた
めの高圧側還流通路と、上記主凝縮器で生成された還流
液を上記低圧塔の上部に導くための低圧側還流通路と、
両還流通路に設けられ、上記還流液を高圧塔及び低圧塔
の上部に送り込む還流液送り手段とを備えたものである
（請求項３）。
【００１０】さらに、上記還流液送り手段から送り出さ
れる液体窒素の一部を上記主凝縮器に返還するための液
体窒素循環通路を備えることにより、後述のようなより
優れた効果が得られる（請求項４）。
【００１１】
【作用】まず、請求項１記載の装置によれば、高圧塔に
導入された原料空気は窒素ガスと富酸素液体とに精留分
離され、富酸素液体は低圧塔へ供給される。この低圧塔
で、液体酸素と窒素ガスとの精留分離が行われ、窒素ガ
スを系外へ取り出すことが可能な状態となる一方、塔底
の液体酸素は液体酸素送り手段により液体酸素移送通路
を通じて高圧塔頂部の酸素室内に送り込まれる。この酸
素室内では、液体酸素の蒸発熱を利用して主凝縮器によ
り高圧塔内の窒素ガスの凝縮が行われ、これにより生成
された還流液が高圧塔内に返還されるとともに、その一
部が還流液移送通路を通じて低圧塔の上部へも導かれ
る。換言すれば、上記窒素ガスの凝縮熱によって酸素室
内の液体酸素の気化が行われ、この酸素室頂部から酸素
ガスを系外へ取り出すことが可能であるとともに、その
一部が酸素ガス返還通路を通じて低圧塔へ導かれる。
【００１２】従って、この装置では、外部寒冷を用いる
ことなく高圧塔及び低圧塔の還流液が生成される。な
お、この装置では、低圧塔底部の液体酸素を酸素室内に
送り込むために液体酸素送り手段を要するが、この液体
酸素送り手段は液体酸素を両塔の圧力差に抗して酸素室
内へ送り込むだけの動力を要するのみであり、必要動力
は非常に小さい。
【００１３】さらに、請求項２記載の装置によれば、液
体酸素送り手段により、上記主凝縮器の酸素通路へ液体
酸素を比較的大きな流速で直接送り込む一方、酸素室内
の余剰の液体酸素を液体酸素返還通路を通じて上記低圧
塔内に返還することにより、この酸素通路内に液体酸素
の積極的な流れが形成されるので、酸素室内で液体酸素
がほぼ静止している装置に比べ、主凝縮器における伝熱
効率が向上する。
【００１４】また、請求項３記載の装置によれば、高圧
塔で精留分離された窒素ガスが窒素ガス移送通路を通じ
て低圧塔底部の主凝縮器に送り込まれる。この主凝縮器
では、低圧塔底部の液体酸素の蒸発熱を利用して上記窒
素ガスの凝縮が行われ、これにより生成された還流液
は、還流液送り手段により、高圧側還流通路及び低圧側
還流通路を通じてそれぞれ高圧塔及び低圧塔の上部に送
り込まれる。また、酸素ガスは低圧塔の所定部位から取
り出すことが可能である。
【００１５】従って、この場合も、外部寒冷を用いるこ
となく高圧塔及び低圧塔の還流液が生成される。
【００１６】さらに、請求項４記載の装置によれば、上
記還流液送り手段から送り出される液体窒素の一部が液
体窒素循環通路を通じて上記主凝縮器に返還されること
により、上記還流液送り手段の動力で還流液の循環が形
成される。これにより、主凝縮器における窒素の流量が
増大し、主凝縮器における伝熱効率が向上する。
【００１７】
【実施例】本発明の第１実施例を図１に基づいて説明す
る。
【００１８】図において、Ｃは保冷箱であり、この保冷
箱Ｃ内に高圧塔１０及び低圧塔１２が互いに横方向に並
ぶ状態で配置されている。
【００１９】高圧塔１０の下部には原料空気導入通路１
３が接続されるとともに、高圧塔１０の底部は富酸素液
体供給通路１４を介して高圧塔１２の中部に接続されて
いる。 高圧塔１０の頂部には、酸素室１６が形成され
ている。この酸素室１６内には、窒素通路１８ａを有す
る主凝縮器１８が設置され、その入口側及び出口側が高
圧塔１０本体（すなわち酸素室１６よりも下方の部分）
の頂部に接続されている。酸素室１６の頂部には酸素ガ
ス取り出し通路２０及び酸素ガス移送通路２２が接続さ
れており、酸素ガス取り出し通路２０は保冷箱Ｃの外部
に導出され、酸素ガス移送通路２２は低圧塔１２の下部
に接続されている。また、高圧塔１０本体の頂部には、
上記主凝縮器１８で生成された還流液（すなわち液体窒
素）を受ける皿２４が設けられ、この皿２４に対応する
部分が還流液移送通路２６を通じて低圧塔１２の頂部に
接続されている。
【００２０】低圧塔１２の底部は、液体酸素移送通路３
０を介して酸素室１６に接続されており、この液体酸素
移送通路３０の途中には、高圧塔１２底部の液体酸素を
両塔１０，１２の圧力差に抗して高圧塔１０の酸素室１
６内に送り込むための液体酸素ポンプ（液体酸素送り手
段）２８が設けられている。また、低圧塔１２の頂部に
は窒素ガス取り出し通路３２が接続され、この窒素ガス
取り出し通路３２は保冷箱Ｃの外部に導出されている。
【００２１】次に、この装置の作用を説明する。
【００２２】まず、図外の手段で前処理された原料空気
が、原料空気通路１３を通じて高圧塔１０内に導入さ
れ、この原料空気は、窒素ガスと富酸素液体とに精留分
離される。
【００２３】上記富酸素液体は、富酸素液体供給通路１
４を通じて低圧塔１２の中部へ供給され、この低圧塔１
２で、液体酸素と窒素ガスとの精留分離が行われる。こ
こで、窒素ガスは窒素ガス取り出し通路３２を通じて系
外へ取り出される一方、塔底の液体酸素は、液体酸素ポ
ンプ２８の動力により、両塔１０，１２の圧力差に抗し
て液体酸素移送通路３０を通じ高圧塔１０頂部の酸素室
１６内に送り込まれる。この酸素室１６内では、液体酸
素がほぼ充満しており、この液体酸素の蒸発熱を利用し
て、主凝縮器１８で高圧塔１０内の窒素ガスの冷却、凝
縮が行われる。
【００２４】これにより生成された還流液（液体窒素）
は、高圧塔１０内の皿２４に供給され、その一部が還流
液として高圧塔１０内を降下するとともに、一部が還流
液移送通路２６を通じて低圧塔１２の頂部にも還流液と
して供給される。一方、酸素室１６頂部の酸素ガスの一
部は、酸素ガス取り出し通路２０を通じて系外へ取り出
され、残りは酸素ガス移送通路２２を通じて低圧塔１２
の下部に返還される。
【００２５】従って、この装置によれば、高圧塔１０及
び低圧塔１２を略水平方向に並べた状態で、しかも外部
寒冷を用いることなく、高圧塔１０及び低圧塔１２の還
流液を生成することができ、このため、効率良く窒素ガ
ス及び酸素ガスの取り出しを行うことができ、その低廉
化を図ることができる。
【００２６】なお、この装置では、低圧塔１２底部の液
体酸素を酸素室１６内に送り込むために液体酸素ポンプ
２８を要するが、この液体酸素ポンプ２８の運転は、少
なくとも液体酸素を両塔１０，１２の圧力差に抗して酸
素室１６内へ送り込むだけの動力があれば足りる。
【００２７】次に、第２実施例を図２に基づいて説明す
る。
【００２８】上記第１実施例の装置では、高圧塔１０の
頂部に形成された酸素室１６内に、高圧塔１０における
凝縮器と低圧塔１２におけるリボイラとを兼ねる主凝縮
器１８が設置されているが、この実施例では、上記と同
等の役割を担う主凝縮器１８が低圧塔１２の底部に直接
設置されている。
【００２９】この主凝縮器１８も、窒素通路１８ａを有
し、その入口側が窒素ガス移送通路３６を介して高圧塔
１０の頂部に接続され、出口側が、低圧塔１２の近傍に
配置された気液分離器４０に通路３８を介して接続され
ている。
【００３０】この気液分離器４０の液相側（すなわち底
部側）には還流通路４４が接続されている。この還流通
路４４は途中で高圧側還流通路４４Ｈ及び低圧側還流通
路４４Ｌに分岐しており、高圧側還流通路４４Ｈは高圧
塔１０内の皿２４に対応する部分に接続され、低圧側還
流通路４４Ｌは低圧塔１２の頂部に接続されている。そ
して、この還流通路４４において上記分岐点よりも上流
側の共通通路部分に、液体窒素ポンプ２９が設けられて
いる。
【００３１】なお、上記気液分離器４０の気相側（すな
わち頂部側）は通路４２を通じて主凝縮器１８のガス溜
り部に接続されており、このガス溜り部からは適宜ガス
抜きが行われるようになっている。また、高圧塔１０の
頂部及び低圧塔１２の所定部位にはそれぞれ窒素ガス取
り出し通路３４及び酸素ガス取り出し通路４５が接続さ
れ、両通路３４，４５はそれぞれ保冷箱Ｃの外部に導出
されている。
【００３２】次に、この装置の作用を説明する。
【００３３】この装置においても、前記第１実施例と同
様に、高圧塔１０で原料空気の精留分離が行われ、富酸
素液体が富酸素液体通路１４を通じて低圧塔１２に導入
される。
【００３４】これに対し、高圧塔１０で精留分離された
窒素ガスは、一部が窒素ガス取り出し通路３４を通じて
系外へ取り出される一方、一部が窒素ガス移送通路３６
を通じて低圧塔１２底部における主凝縮器１８の窒素通
路１８ａに送り込まれる。この主凝縮器１８では、低圧
塔１２底部の液体酸素の蒸発熱を利用して上記窒素ガス
の凝縮が行われ、これにより生成された流体は、通路３
８を通じて気液分離器４０内に導入される。そして、こ
の気液分離器４０の底部における液体窒素が、還流液ポ
ンプ２９の動力により、高圧側還流通路４４Ｈ及び低圧
側還流通路４４Ｌを通じてそれぞれ高圧塔１０及び低圧
塔１２の上部に還流液として送り込まれる。
【００３５】また、低圧塔１２内の酸素ガスは、低圧塔
１２の所定部位から酸素ガス取り出し通路４５を通じて
取り出される。
【００３６】従って、この実施例装置においても、両塔
１０，１２が横方向に並んだ状態で、しかも外部寒冷を
用いることなく、高圧塔及び低圧塔の還流液を生成し、
窒素ガス及び酸素ガスの取り出しを効率良く行うことが
できる。
【００３７】なお、上記気液分離器４０は設置すること
が好ましいが、本装置において必ずしも要するものでは
ない。
【００３８】次に、第３実施例を図３に示す。
【００３９】ここに示す装置は、上記高圧塔１０及び低
圧塔１２に加え、保冷箱Ｃ内に粗アルゴン塔４６が設置
されたものである。具体的に、この粗アルゴン塔４６の
頂部には、富液体酸素通路１４内の富酸素液体の一部が
通路４８を介して導入され、その蒸発ガスが粗アルゴン
塔４６の頂部から通路５０を通じて低圧塔１２に導入さ
れるようになっている。また、粗アルゴン塔４６の底部
は、ガス供給通路５１及び液体返送通路５２を介して接
続されている。
【００４０】この実施例に示すように、本発明装置で
は、高圧塔１０及び低圧塔１２に加えて適宜他のデバイ
スを付設するようにしてもよい。
【００４１】次に、第４実施例を図４に基づいて説明す
る。
【００４２】ここでは、前記第１実施例で示した装置に
おいて、主凝縮器１８に、窒素通路１８ａに加えて酸素
通路１８ｂが形成されている。そして、この酸素通路１
８ｂの入口側に直接、液体酸素移送通路３０が接続され
ており、出口側は酸素室１６内に開放されている。ま
た、酸素室１６の底部は液体酸素返還通路５４を介して
低圧塔１２の下部に接続されており、この液体酸素返還
通路５４の途中には弁５６が設けられている。
【００４３】このような装置によれば、液体酸素ポンプ
２８の動力により、比較的大きな流速で液体酸素を主凝
縮器１８の酸素通路１８ｂ内に導入し、酸素室１６内の
余剰の液体酸素を液体酸素返還通路５４を通じて低圧塔
１２の下部に返還することにより、上記酸素通路１８ｂ
内に液体酸素の流れを積極的に形成することができる。
従って、前記第１実施例に示すように、酸素室１６内の
液体酸素がほぼ静止した状態にある場合に比べ、主凝縮
器１８における窒素と酸素との間の伝熱効率を大幅に向
上させることができ、その結果、主凝縮器１８の伝熱面
を削減したり、窒素の液化効率の向上に伴って高圧塔１
０の圧力を低下させたりすることが可能となる。
【００４４】次に、第５実施例を図５に基づいて説明す
る。
【００４５】ここでは、前記第２実施例で示した装置に
おいて、主凝縮器１８の窒素通路１８ａの入口側が、還
流通路４４において還流液ポンプ２９の吐き出し側の部
分に液体窒素循環通路５８を介して接続されており、液
体酸素循環通路５８の途中に弁６０が設けられている。
【００４６】このような装置においても、還流液ポンプ
２９から送り出される液体窒素の一部が上記液体窒素循
環通路５８を通じて主凝縮器１８に返還されることによ
り、還流液ポンプ２９の動力によって上記主凝縮器１８
を流れる窒素の循環が形成されることになり、上記窒素
通路１８ａ内に窒素の流れを積極的に形成することがで
きる。これにより、主凝縮器１８における窒素と酸素と
の間の伝熱効率を大幅に向上させることができ、前記第
４実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、本願請求項１や請求項３
記載の装置は、高圧塔の頂部もしくは低圧塔の底部に主
凝縮器を設けるとともに、両塔の圧力差に抗して液体酸
素や還流液（液体窒素）を移動させる液体酸素送り手段
や還流液送り手段を備え、上記主凝縮器の周囲の液体酸
素の蒸発熱を利用して高圧塔内の窒素ガスを凝縮させ、
これを高圧塔及び低圧塔に還流液として供給するように
したものであるので、上記還流液の発生に外部寒冷を用
いることなく、高圧塔と低圧塔を横方向に並べることを
可能にすることができる。従って、多大な建設費を要さ
ない安価な構造で、窒素ガスや酸素ガスを効率良く取り
出すことができ、その大幅な低廉化を図ることができる
効果がある。
【００４８】さらに、請求項２や請求項４記載の装置に
よれば、上記液体酸素送り手段や還流液送り手段の動力
を利用して、主凝縮器内に酸素や窒素の積極的な流れを
形成することにより、窒素と酸素との間の伝熱効率を大
幅に向上させることができ、その結果、主凝縮器におけ
る伝熱面の削減や、窒素液化効率の向上に伴う高圧塔内
圧力の低下を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における空気分離装置を示
すフローシートである。
【図２】本発明の第２実施例における空気分離装置を示
すフローシートである。
【図３】本発明の第３実施例における空気分離装置を示
すフローシートである。
【図４】本発明の第４実施例における空気分離装置を示
すフローシートである。
【図５】本発明の第５実施例における空気分離装置を示
すフローシートである。
【符号の説明】
１０ 高圧塔 １２ 低圧塔 １３ 原料空気導入通路 １４ 富酸素液体供給通路 １６ 酸素室 １８ 主凝縮器 １８ａ 窒素通路 １８ｂ 酸素通路 ２２ 酸素ガス移送通路 ２６ 還流液移送通路 ２８ 液体酸素ポンプ（液体酸素送り手段） ２９ 還流液ポンプ（還流液送り手段） ３０ 液体酸素移送通路 ３６ 窒素ガス移送通路 ４４ 還流通路 ４４Ｈ 高圧側還流通路 ４４Ｌ 低圧側還流通路 ５４ 液体酸素返還通路 ５８ 液体窒素循環通路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導入された原料空気を富酸素液体と窒素
    ガスとに精留分離する高圧塔と、この高圧塔から供給さ
    れる富酸素液体を液体酸素と窒素ガスとに精留分離する
    低圧塔とを備え、両塔が互いに横方向に並ぶ位置に配さ
    れた空気分離装置において、上記高圧塔の頂部に形成さ
    れた酸素室と、この酸素室内に設置され、酸素室内の液
    体酸素の蒸発熱により高圧塔内の窒素ガスを凝縮させて
    還流液を生成する主凝縮器と、この主凝縮器で生成され
    た還流液の一部を上記低圧塔の上部へ導くための還流液
    移送通路と、酸素室の頂部から酸素ガスを低圧塔に導く
    ための酸素ガス移送通路と、上記低圧塔の底部と上記酸
    素室とを接続する液体酸素移送通路と、この液体酸素移
    送通路に設けられ、上記低圧塔の底部の液体酸素を酸素
    室内に送り込む液体酸素送り手段とを備えたことを特徴
    とする空気分離装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の空気分離装置において、
    上記主凝縮器に窒素通路と酸素通路とを形成し、上記液
    体酸素移送通路を直接上記酸素通路に接続するととも
    に、酸素室内の余剰の液体酸素を上記低圧塔内に返還す
    るための液体酸素返還通路を備えたことを特徴とする空
    気分離装置。
  3. 【請求項３】 導入された原料空気を富酸素液体と窒素
    ガスとに精留分離する高圧塔と、この高圧塔から供給さ
    れる富酸素液体を液体酸素と窒素ガスとに精留分離する
    低圧塔とを備え、両塔が互いに横方向に並ぶ位置に配さ
    れた空気分離装置において、上記低圧塔の底部に設置さ
    れ、低圧塔底部の液体酸素の蒸発熱により高圧塔から供
    給される窒素ガスを凝縮させて還流液を生成する主凝縮
    器と、上記高圧塔の頂部の窒素ガスを上記主凝縮器に導
    くための窒素ガス移送通路と、上記主凝縮器で生成され
    た還流液を上記高圧塔の上部に返還するための高圧側還
    流通路と、上記主凝縮器で生成された還流液を上記低圧
    塔の上部に導くための低圧側還流通路と、両還流通路に
    設けられ、上記還流液を高圧塔及び低圧塔の上部に送り
    込む還流液送り手段とを備えたことを特徴とする空気分
    離装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の空気分離装置において、
    上記還流液送り手段から送り出される液体窒素の一部を
    上記主凝縮器に返還するための液体窒素循環通路を備え
    たことを特徴とする空気分離装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2774752A1 (fr) * 1998-02-06 1999-08-13 Air Liquide Installation de distillation d'air et boite froide correspondante
JP2002513908A (ja) * 1998-04-30 2002-05-14 レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 空気蒸留プラントおよび付随するコールドボックス
CN108240733A (zh) * 2018-01-24 2018-07-03 北京拓首能源科技股份有限公司 一种利用液化天然气冷能的空气分离系统
CN108266965A (zh) * 2018-01-24 2018-07-10 北京拓首能源科技股份有限公司 一种利用液化天然气冷能的氧氮分离系统
IT202000023140A1 (it) * 2020-10-01 2022-04-01 Saipem Spa Processo di generazione di potenza che impiega un combustibile, aria e/o ossigeno liquidi a zero emissioni di co2

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2774752A1 (fr) * 1998-02-06 1999-08-13 Air Liquide Installation de distillation d'air et boite froide correspondante
US6148637A (en) * 1998-02-06 2000-11-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air-distillation plant and corresponding cold box
JP2002513908A (ja) * 1998-04-30 2002-05-14 レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 空気蒸留プラントおよび付随するコールドボックス
CN108240733A (zh) * 2018-01-24 2018-07-03 北京拓首能源科技股份有限公司 一种利用液化天然气冷能的空气分离系统
CN108266965A (zh) * 2018-01-24 2018-07-10 北京拓首能源科技股份有限公司 一种利用液化天然气冷能的氧氮分离系统
IT202000023140A1 (it) * 2020-10-01 2022-04-01 Saipem Spa Processo di generazione di potenza che impiega un combustibile, aria e/o ossigeno liquidi a zero emissioni di co2
WO2022070125A1 (en) * 2020-10-01 2022-04-07 Saipem S.P.A. Power generation process utilizing liquid fuel, air, and/or oxygen with zero co2 emissions

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