JPH05264167A - 酸素含有混合物の低温分離方法、この方法を実施するための規則的な充填物及びそのような充填物を有する空気精留塔 - Google Patents

酸素含有混合物の低温分離方法、この方法を実施するための規則的な充填物及びそのような充填物を有する空気精留塔

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JPH05264167A
JPH05264167A JP4095266A JP9526692A JPH05264167A JP H05264167 A JPH05264167 A JP H05264167A JP 4095266 A JP4095266 A JP 4095266A JP 9526692 A JP9526692 A JP 9526692A JP H05264167 A JPH05264167 A JP H05264167A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 非常に高濃度の酸素の、高圧下にある区域に
おいても、爆発の危険を除き、安価な製造コストを維持
できるアルミニウム製充填物の使用を可能にする低温分
離方法を提供する。 【構成】 低温分離方法は、酸素濃度が９８％以上、及
び／又は圧力が１．５×１０5 Ｐａ（絶対圧）以上であ
る少なくとも一つの移動区域において、板が０．３〜１
ｍｍの規制された厚さのアルミニウム帯でつくられ、板
のパックが４００ｍ2 ／ｍ3 以下の比表面を有する充填
物パック２によって熱交換及び物質交換を行う段階を含
んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高濃度の酸素を含む製
品を得るため、交差波づけされた金属板で構成された規
則的な充填物パックを有する少くとも一つの移動区域に
おいて、下降する液体と上昇するガスとの間に向流で熱
交換及び物質交換を行う段階を含む、酸素含有混合物の
低温分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の方法及び規則的な充填物は、出
願人名による国際特許出願公開第８９／１０５２７号に
記載されており、その内容はここでは参考として取入れ
られると思われる。この種の、特に空気の精留のための
方法では、充填物の金属板は厚さ０．２ｍｍの帯から構
成され、約５００ｍ2 ／ｍ3 の比表面を有し、金属はス
テンレス鋼、アルミニウム又は銅である(Dunbobbin, We
rley及びHanselによる、サン・ディエゴにおける１９９
０年８月のＡＩＣｈＥ損害防止(Loss Prevention) シン
ポジウムでの発表の導入部を参照) 。
【０００３】実際には、そのコスト及び性能の点から、
ほとんどの低温分離の応用においてアルミニウムが最良
の材料である。しかしながら、高純度（９８％以上）の
酸素の、特に高圧の区域では、アルミニウムはこの種の
充填物において爆発の危険を有することがある。これ
が、そのコストが大きく上昇するにもかかわらず、銅製
の充填物にのみ頼ることが推奨されてきた理由である
（上記発表参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、非常に高濃
度の酸素の、高圧下にある区域においても、爆発の危険
を除き、安価な製造コストを維持できるアルミニウム製
充填物の使用を可能にする低温分離方法を提供すること
を目的としている。
【０００５】本発明はまた、上記方法を実施するための
規則的な充填物も目的としている。本発明の他の目的
は、爆発の危険を一層根本的に除去するために、化学量
論量に対する液体酸素量の比を低減することを目指し
た、規則的な充填物の改良を提案することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的のために
本発明の一特徴によれば、酸素濃度が９８％以上である
移動区域においては少くとも、板は厚さ０．３〜１ｍｍ
のアルミニウム帯でつくられ、板のパックは４００ｍ2
／ｍ3 以下の、典型的には１００ｍ2 ／ｍ3 〜３００ｍ
2 ／ｍ3 の比表面を有する。
【０００７】本発明のさらに特定の特徴によれば、板は
７ｍｍ以上の、典型的にはほぼ１０ｍｍの波ピッチをも
つ形状をし、通常の充填物の板とは反対に、実際にはほ
とんど孔のない、１ｍ2 当り１０個以下の孔密度を有し
ている。
【０００８】本発明の他の特徴によれば、板のパック
は、陽極酸化か、水への浸漬又は水蒸気を含む酸化性雰
囲気下で、典型的には６０〜２００℃の温度で少くとも
１時間酸化物形成するかした、表面酸化段階を受けてい
る。
【０００９】本発明の第２の目的である上記方法を実施
する規則的な充填物は、０．３〜１ｍｍの規制された、
厚さ７ｍｍ以上の、典型的には約１０ｍｍの波ピッチを
有し、ほとんど孔のないアルミニウムの帯板で構成され
ることを特徴としている。
【００１０】公知の規則的な充填物の金属板は、液体を
広げるのを助長するためにエンボス加工又はさらに一般
的には細溝加工のような不規則な表面をもつようにつく
られ、その結果充填物表面に存在する液体酸素フィルム
の大きさが増加され、したがって化学量論的割合に近づ
く。
【００１１】さらに本発明による充填物の改良は、その
一特徴によれば、帯板は滑らかな、典型的には厚さの変
化が、多くも少なくも１ｍｍの１００分の１、有利なの
はほぼ１ｍｍの１０００分の５を超えない。
【００１２】本発明による手段は、帯の厚さ及び表面処
理の選択によって熱的慣性を増大し、したがって不測の
火の伝播の可能性を制限することができる。比表面の減
少は、有機不純物の爆発及び材料からくる部分的燃焼に
よって放出される熱を希釈することによって、充填物の
構造の断熱性を低減できる。
【００１３】孔の数の著しい減少、その消滅さえも、充
填物の局部での不測の燃焼からガスを守るようなやり方
で充填物構造内への閉じ込めを増大できる。最後に、帯
の表面酸化は爆発の危険を著しく制限する。
【００１４】これらの手段は、アルミニウム製充填物の
分野を、すぐれた安全を有し、限定されたままのコスト
で、高純度酸素及び高圧の方へ広げることができる。本
発明の他の特徴及び利点は、限定しない例として添付の
図面と関係づけて一実施態様について以下にされる記載
から理解されるであろう。
【００１５】
【実施例】図１に示されたように、空気精留塔１は、斜
めに波づけされた板３の交差集合体からなる少くとも一
つの充填物パック２を有し、波形は典型的には図２に見
るように三角形をしている。波形の傾斜方向は一つの板
から他の板へと逆にされる。同一要素の板は平行な垂直
平面内に配置される。
【００１６】充填物２は、精留塔内を下降する液体と上
昇するガスとの前に向流で熱交換及び物質交換する装置
を構成し、精留塔の底部には酸素富化液体が典型的には
集められ、酸素に乏しいガス混合物が精留塔頂部に回収
される。
【００１７】本発明によれば板３は切断によってつくら
れ、０．３〜１ｍｍの、典型的には約０．５ｍｍに規制
された厚さのアルミニウム製帯に加工され、厚さの差
は、多かれ少なかれ１００分の１ｍｍを超えない。波は
７ｍｍ以上の、典型的にはほぼ１０ｍｍのピッチｐ及び
７ｍｍ以上の、典型的にはほぼ１０ｍｍの波高ｈを有す
る。
【００１８】各板は孔あけをされているが、孔の数は板
の１ｍ2 当り１０個を超えない。このような板の集合体
によってつくられた充填物は、４００ｍ2 ／ｍ3 以下
の、典型的には純度及び圧力の条件に応じて１００ｍ2
／ｍ3 〜３００ｍ2 ／ｍ3 の比表面を有する。
【００１９】本発明の一実施態様によれば、孔あけされ
た各板は、不測の有機性堆積物を除くために、組立て前
に洗浄組成物又は溶媒での浸漬又は気化による脱脂及び
洗浄を受けさせられ、次いで、場合によっては１００℃
以下の温度に加熱された乾燥空気で乾燥される。
【００２０】本発明の他の実施態様によれば、平らな帯
は場合によっては冷間研磨の後処理を受けることによっ
て圧延に基因する状態に置かれる。確立された状態で、
傾斜板上を流れるフィルムの厚さは ｙ＝〔３μ・ｑ／ρ・ｇ・Ｌ・ｃｏｓθ〕1/3 の式によって定められ、ここでμは動粘性率、ｑは液体
の容積流量、ρは液体の容積質量、ｇは重力の加速度、
Ｌは板（二重板）の幅、θは板と垂直面との角度であ
る。
【００２１】μ＝１５×１０-5ｄａＰ，ｑ＝４×１０-3
ｍ3 ／ｓｅｃ，Ｌ＝５００ｍ（断面１ｍ2 の精留塔つい
て）、ρ＝１１３５ｋｇ／ｍ3 ，θ＝６０°をもった５
００ｍ2 ／ｍ3 の比表面を有する従来の充填物につい
て、フィルムの厚さは８０ミクロンに等しい。したがっ
て充填物の１ｍ3 については、８０×１０-6×５００＝
０．０４ｍ3 の液体酸素、すなわち、４５．４０ｋｇ又
は２８３７グラム原子の酸素が得られ、０．２×１０-3
×２５０＝０．０５ｍ3 のアルミニウム、すなわち１３
５ｋｇ又は５０００グラム原子のアルミニウムと比べる
ことができる。
【００２２】酸素の化学量論的割合は、５０００×３ 1
/2＝７５００グラム原子である。したがって、２８３７
／７５００＝０．３８の化学量論比が得られる。表面は
滑らかでないが細溝で蔽われているので、運転は確立す
るにいたらず、酸素フィルムの厚さは大きくなり、実際
にその結果、表面に蓄えられる液体酸素の量は、化学量
論比の２倍、０．７６と対応する。
【００２３】３００ｍ2 ／ｍ3 と等しい比表面、アルミ
ニウム帯の厚さ０．５ｍｍ及び平滑な帯の充填物をもっ
た本発明によれば、化学量論量の比は０．１８となる。
２００ｍ2 ／ｍ3 と等しい比表面、アルミニウム帯の厚
さ０．６ｍｍ及び平滑な帯をもった充填物によれば、化
学量論量の比は０．１０となる。本発明による構造によ
って、爆発の危険はほとんどなくなった。
【００２４】本発明による方法及び充填物は、９９．９
９％にも達することができる９８％以上の酸素含有量を
有し、及び／又は１．５×１０5 Ｐａ（絶対圧）の部分
的圧力下にある空気精留塔の部分に特に達している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による交差波型充填物を備えた空気精留
塔を略図的に示した図。
【図２】本発明による充填物の１枚の板の略断面図。
【符号の説明】
１ 空気精留塔 ２ 充填物パック ３ 波づけされた板

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高濃度の酸素を含む製品を得るため、交
    差波づけされた金属板（３）で構成された規則的な充填
    物パック（２）を有する少くとも一つの移動区域で、下
    降する液体と上昇するガスとの間に向流で熱交換及び物
    質交換を行う段階を含む酸素含有混合物の低温分離方法
    において、酸素濃度が９８％以上である移動区域では少
    くとも、板（３）が厚さ０．３〜１ｍｍのアルミニウム
    の帯でつくられ、板のパックが４００ｍ2 ／ｍ3 以下の
    比表面を有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 比表面が１００〜３００ｍ2 ／ｍ3 であ
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 各板（３）が７ｍｍ以上の波ピッチ
    （ｐ）をもった形状をとることを特徴とする請求項２記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 各板（３）が７ｍｍ以上の波高（ｈ）を
    もった形状をとることを特徴とする請求項３記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 各板（３）が１ｍ2 当り１０個所以下の
    孔密度を有することを特徴とする請求項１ないし４のい
    ずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 パック（２）が表面酸化の段階を受ける
    ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 各板（３）が組立て前に洗浄段階を受け
    ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記移動区域の圧力が１．５×１０5 Ｐ
    ａ（絶対圧）以上であることを特徴とする請求項１ない
    し７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 厚さ０．３〜１ｍｍ、波のピッチ約１０
    ｍｍをもったアルミニウム帯製の板の集合体で構成され
    ることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項
    に記載の方法を実施するための規則的な充填物。
  10. 【請求項１０】 板（３）がほとんど孔を有しないこと
    を特徴とする請求項９記載の充填物。
  11. 【請求項１１】 帯板が平滑な表面を有することを特徴
    とする請求項９又は１０記載の充填物。
  12. 【請求項１２】 帯板が、多くとも少なくとも１／１０
    ０ｍｍを超えない厚さの変化を有することを特徴とする
    請求項１１記載の充填物。
  13. 【請求項１３】 帯板が約５／１０００ｍｍの平均厚さ
    の変化を有することを特徴とする請求項１２記載の充填
    物。
  14. 【請求項１４】 帯板が圧延の後で研磨を受けることを
    特徴とする請求項１３記載の充填物。
  15. 【請求項１５】 ４００ｍ2 ／ｍ3 以下の比表面を有す
    る、請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の充填物
    パックを少くとも一つ有することを特徴とする空気精留
    塔。
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