JPH051882A - 超高純度窒素製造装置 - Google Patents

超高純度窒素製造装置

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JPH051882A
JPH051882A JP15293491A JP15293491A JPH051882A JP H051882 A JPH051882 A JP H051882A JP 15293491 A JP15293491 A JP 15293491A JP 15293491 A JP15293491 A JP 15293491A JP H051882 A JPH051882 A JP H051882A
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幹治 藤森
Masahiro Yamazaki
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】液体窒素の寒冷だけでなく純度も利用し、窒素
精製器、液化回路を設けることなく効率良く超高純度の
製品窒素を採取する超高純度窒素製造装置を提供する。 【構成】精留塔中間段に精留塔で精製された低純度の液
体窒素、又は装置の外部から低純度の液体窒素を供給
し、精留塔上部から超高純度の窒素ガスを採取するよう
に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、深冷分離による超高純
度窒素製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の装置においては、液体窒素の供給
を窒素凝縮器、精留塔上部、あるいは精留塔上部設置の
分縮器へ供給することが知られている。なお、この種の
装置として関連するものには、例えば特開平２−６１４
８１号公報が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、液体
窒素の寒冷のみを利用する液体窒素の供給方法であり、
より純度の高い製品窒素を得ることが出来ないという問
題があった。
【０００４】本発明の目的は、１ppmO2程度の従来ベー
スの液体窒素を利用し、窒素精製器等を追設することな
く１ppbO2程度の超高純度窒素を採取できる超高純度窒
素製造装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、タービンの寒冷発生量を調整する液面調整計（ＬＩ
Ｃ）３８、装置から採取する製品液体窒素量を調整する
流量調節計（ＦＩＣ）３７、タービン入口圧力を一定に
保つための圧力調節計（ＰＩＣ）３１、製品液体窒素量
を決定するための製品液体窒素流量調節計（ＦＩＣ）３
２、並びに精留塔中間段に液体窒素を供給するための液
体窒素流量計（ＦＩＣ）３９によって構成されている。
【０００６】
【作用】本発明において、凝縮器液面は液面調節計（Ｌ
ＩＣ）３８により制御される。これによって、外気温等
の変化による寒冷バランスの変動を無くすことが出来
る。
【０００７】一方、自動弁は、圧力調節計（ＰＩＣ）３
１によって制御されているので、タービンで使用された
残ガス（廃ガス）の量の多少によって自動弁開度が決定
される。すなわち、寒冷が余っている時には液面調節計
３８の働きでタービンの負荷が減少し、廃ガス量が増加
するため、自動弁開度も増加する。逆に、寒冷が不足し
ている時には液面調節計３８の働きでタービンの負荷が
増加し、廃ガス量が減少するため、自動弁開度も減少す
る。これによって、タービン入口圧力を常に一定に制御
している。
【０００８】流量調節計（ＦＩＣ）は、製品液体窒素流
量及び精留塔中間段に供給する液体窒素流量を設定値に
保つよう、液体窒素配管に設けた自動弁を制御する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２によ
り説明する。なお、実際にはコンピュ−タによる制御を
行なっているが、説明を判り易くするため同等の機能を
果たす工業用計器を使用して説明する。
【００１０】図１において、空気圧縮機１により所定の
圧力まで昇圧されてアフタ−ク−ラ２で常温まで冷却さ
れた原料空気は、吸着塔３で水分および炭酸ガスを吸着
除去された後、保冷槽１０内に設置された空気熱交換器
４に送入される。空気熱交換器４で低温戻りガスと熱交
換し、ほぼ液化温度まで冷却された原料空気は、精留塔
５下部へ送入される。精留塔５に入った原料空気は塔内
で精留分離されて高純度窒素となり、製品窒素ガスは塔
上部の管２１より取り出される。また、管２２より取り
出した窒素ガスは窒素凝縮器６へ導き、精留塔５頂部に
設けた窒素凝縮器液溜め部内の液体空気と熱交換させて
液化させた後、精留塔５上部に戻して精留塔５内下降液
として使用する。さらに製品液体窒素は精留塔５上部の
管２３より取り出され、弁１３を経て液体窒素貯槽８に
送入される。
【００１１】一方、精留塔５の下部より塔頂部に設けら
れた窒素凝縮器液溜め部に送入された液体空気は、窒素
凝縮器６で前記窒素ガスと熱交換されてガス化し、廃ガ
スとして管２４を通り空気熱交換器４で一部温度回復し
た後、弁１４を経て膨張タ−ビン７ヘ導かれる。膨張タ
−ビン７で断熱膨張し温度低下した廃ガスは、再び空気
熱交換器４に送入されて原料空気と熱交換し、常温まで
温度回復した後保冷槽１０より取り出され、吸着塔３の
再生ガスとして使用した後大気に放出される。なお、窒
素凝縮器６並びに液溜め部の廃ガス圧力は、圧力調節計
（ＰＩＣ）３１と弁１５により廃ガスの一部を膨張タ−
ビン７の出口ラインにバイパスさせることにより、一定
に保たれている。
【００１２】上記プロセスにおいて、精留塔５内よりも
昇圧された液体窒素貯槽４１から１ppmO2程度の液体窒
素が精留塔５の中間段に供給される。この液体窒素は、
タンクローリー４２によってバッチ的に供給されるもの
であり、中間段に供給されるため、従来ベースの１ppmO
2程度の純度の液体窒素であれば問題は無い。又、精留
塔５に供給される液体窒素は、流量調節器３９により弁
１７を制御し、流量は一定に保たれるようになってい
る。
【００１３】精留塔５に供給される液体窒素の中間段の
位置については、精留塔内純度が１ppmO2程度となる段
に設定される。
【００１４】液体窒素の精留塔５への供給前と供給後の
精留塔内の純度を比較すると、供給段より下部について
は、液体窒素が増加した分Ｌ／Ｖ（精留塔内下降液／上
昇ガス量）が大きくなるので、供給前と比べ精留分離は
進むため純度はアップする方向となる。供給段より上部
については、採取する液体窒素とガス窒素の総和が同じ
であれば、供給前とＬ／Ｖは同一となるため、供給前と
比べ純度低下するという問題は無い。従って、液体窒素
の供給前において精留塔５を１ppbレベルで計画してお
けば、液体窒素の中間段供給後においてはそれを下回る
ことはない。
【００１５】次に、本発明の他の実施例を図２において
説明する。
【００１６】図１との相違は、図２では液体窒素貯槽が
１つしか設けられていないことであり、１つしかない場
合においても、図２に示すようにＬＮポンプ４３によっ
て液体窒素を昇圧後、配管２５により精留塔５の中間段
へ供給、配管２３から液体窒素を液体窒素貯槽８へ再び
回収するという循環サイクルを繰り返すことによって純
化させることが可能であることを示したものである。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、従来ベース１ppm程度
の純度の液体窒素の寒冷、純度両方を利用できるため、
超高純度の液体窒素が多量に入用な場合において、液化
回路を増設することなく容易に１ppm程度の液体窒素を
精製して、１ppbレベルの液体窒素として採り出すこと
が可能となる。又、ガス採りが主体のプラントにおいて
も、窒素凝縮器、あるいは精留塔上部等に供給していた
従来方法よりも効率良く更に窒素精製を行ない、製品を
採り出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の超高純度窒素製造装置の概
略系統図である。
【図２】本発明の他の実施例の超高純度窒素製造装置の
概略系統図である。
【符号の説明】
１…空気圧縮機、２…アフタークーラ、３…吸着塔、４
…空気熱交換器、５…精留塔、６…窒素凝縮器、７…膨
張タービン、８，４１…液体窒素貯槽、９…液体窒素蒸
発器、１０…保冷槽、１１〜１７…弁、２１〜２４…
管、３１，３３，３４…圧力調節計、３２，３７，３９
…流量調節計、３５…ハイセレクター、３６…開度調節
計、３８…液面調節計、４２…タンクローリー、４３…
ＬＮポンプ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】原料空気を冷却して精留塔で深冷分離によ
    り窒素を製造する窒素製造装置において、前記精留塔の
    中間段に低純度の液体窒素を供給し、精留塔上部から超
    高純度の窒素ガスを採取するように構成したことを特徴
    とする超高純度窒素製造装置。
  2. 【請求項２】前記低純度の液体窒素は、精留塔で精製さ
    れた液体窒素を貯蔵する液体窒素貯槽から供給される液
    体窒素、あるいは装置の外部から供給される液体窒素を
    貯槽を介して供給するように構成したことを特徴とする
    請求項１記載の超高純度窒素製造装置。
JP15293491A 1991-06-25 1991-06-25 超高純度窒素製造装置 Pending JPH051882A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5501584A (en) * 1993-10-15 1996-03-26 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Scroll type compressor having a passage from the suction chamber to a compression pocket
EP2381197A1 (fr) 2010-04-22 2011-10-26 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Procédé et appareil de production d'azote par distillation cryogénique d'air
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