JPH05280862A - 空気液化分離装置及び方法 - Google Patents
空気液化分離装置及び方法Info
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- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粗アルゴンの収率向上を図りながら、精留塔
高さを抑えることができ、コールドボックスの高さを低
く、また天井部の強度も軽減することができる空気液化
分離装置及び方法を提供する。 【構成】 原料空気が導入される中圧塔２０と、該中圧
塔２０の上部に連設され、塔頂部に凝縮器３２、塔底部
に主凝縮蒸発器３１をそれぞれ有する第１低圧塔３０
と、該第１低圧塔３０に並列に設けられた第２低圧塔４
０とを備え、第１低圧塔３０の頂部から粗アルゴンを、
下部から酸素ガスをそれぞれ導出し、第２低圧塔４０の
頂部から窒素ガスを導出する。
高さを抑えることができ、コールドボックスの高さを低
く、また天井部の強度も軽減することができる空気液化
分離装置及び方法を提供する。 【構成】 原料空気が導入される中圧塔２０と、該中圧
塔２０の上部に連設され、塔頂部に凝縮器３２、塔底部
に主凝縮蒸発器３１をそれぞれ有する第１低圧塔３０
と、該第１低圧塔３０に並列に設けられた第２低圧塔４
０とを備え、第１低圧塔３０の頂部から粗アルゴンを、
下部から酸素ガスをそれぞれ導出し、第２低圧塔４０の
頂部から窒素ガスを導出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気液化分離装置及び
方法に関し、特に、粗アルゴンを分離採取する系統を備
えた空気液化分離装置及び方法に関する。
方法に関し、特に、粗アルゴンを分離採取する系統を備
えた空気液化分離装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、圧縮，精製，冷却した原料空
気を、複精留塔及び粗アルゴン塔で液化精留して酸素，
窒素，粗アルゴンを製造することが行われている。
気を、複精留塔及び粗アルゴン塔で液化精留して酸素，
窒素，粗アルゴンを製造することが行われている。
【０００３】粗アルゴンを製造するための空気液化分離
装置は、原料空気を導入して窒素を分離する下部塔（中
圧塔）と、該下部塔からの酸素富化液化空気を精留して
酸素と窒素とに分離する上部塔（低圧塔）と、該上部塔
の中段から抜出したガスを精留して粗アルゴンを分離す
る粗アルゴン塔とを備えている。
装置は、原料空気を導入して窒素を分離する下部塔（中
圧塔）と、該下部塔からの酸素富化液化空気を精留して
酸素と窒素とに分離する上部塔（低圧塔）と、該上部塔
の中段から抜出したガスを精留して粗アルゴンを分離す
る粗アルゴン塔とを備えている。
【０００４】一般的に、上記上部塔と下部塔とは上下に
一体的に連設されて、いわゆる複精留塔を形成してお
り、上記粗アルゴン塔は、上部塔の側方に並列に設けら
れている。
一体的に連設されて、いわゆる複精留塔を形成してお
り、上記粗アルゴン塔は、上部塔の側方に並列に設けら
れている。
【０００５】図２（Ａ）は、従来の上部塔と粗アルゴン
塔との関係を示すものである。上部塔１は、底部に主凝
縮蒸発器２を備えており、該主凝縮蒸発器２で蒸発した
ガス（アルゴンを含む酸素ガス）が管３に導出されて粗
アルゴン塔４の下部に導入される。
塔との関係を示すものである。上部塔１は、底部に主凝
縮蒸発器２を備えており、該主凝縮蒸発器２で蒸発した
ガス（アルゴンを含む酸素ガス）が管３に導出されて粗
アルゴン塔４の下部に導入される。
【０００６】粗アルゴン塔４の頂部には、凝縮器５が設
けられており、該凝縮器５で液化した還流液と、前記管
３から導入された上昇ガスとで精留が行われ、塔頂部に
粗アルゴンを分離する。
けられており、該凝縮器５で液化した還流液と、前記管
３から導入された上昇ガスとで精留が行われ、塔頂部に
粗アルゴンを分離する。
【０００７】粗アルゴン塔４の底部に溜まる塔底液（主
として液化酸素）は、管６に導出されて上部塔１に戻さ
れる。このとき、上部塔１におけるガス抜出し位置、粗
アルゴン塔塔底液の上部塔への戻し位置は、上部塔１の
運転状態により最適な位置に決定され、また、粗アルゴ
ン塔４の塔底液を自重で上部塔１内に流下させることか
ら、粗アルゴン塔４の塔底部の高さは略自動的に決定さ
れてしまう。
として液化酸素）は、管６に導出されて上部塔１に戻さ
れる。このとき、上部塔１におけるガス抜出し位置、粗
アルゴン塔塔底液の上部塔への戻し位置は、上部塔１の
運転状態により最適な位置に決定され、また、粗アルゴ
ン塔４の塔底液を自重で上部塔１内に流下させることか
ら、粗アルゴン塔４の塔底部の高さは略自動的に決定さ
れてしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のような粗アルゴ
ン系統を有する空気液化分離装置において、近年は、粗
アルゴンの収率を向上させるため、粗アルゴン塔の精留
段数を多くして高さを高くする傾向にある。これに伴
い、従来の装置では、上部塔の上部が装置中で最も高い
位置にあったものが、近年では、粗アルゴン塔の上部が
上部塔より高くなってきている。
ン系統を有する空気液化分離装置において、近年は、粗
アルゴンの収率を向上させるため、粗アルゴン塔の精留
段数を多くして高さを高くする傾向にある。これに伴
い、従来の装置では、上部塔の上部が装置中で最も高い
位置にあったものが、近年では、粗アルゴン塔の上部が
上部塔より高くなってきている。
【０００９】一方、これらの精留塔は、低温で操作され
るため、外部からの熱ロスを防ぐ目的で一般的にコール
ドボックスと呼ばれる保冷箱に収納されており、上記複
精留塔はコールドボックス床面に支持され、粗アルゴン
塔はコールドボックス天井部から吊り下げるかたちで支
持されている。
るため、外部からの熱ロスを防ぐ目的で一般的にコール
ドボックスと呼ばれる保冷箱に収納されており、上記複
精留塔はコールドボックス床面に支持され、粗アルゴン
塔はコールドボックス天井部から吊り下げるかたちで支
持されている。
【００１０】したがって、上述のように粗アルゴン塔が
高くなると、コールドボックスの高さも従来より高くな
り、また、粗アルゴン塔の重量増加により、天井部の強
度も上げる必要があり、コストアップの要因となってい
る。
高くなると、コールドボックスの高さも従来より高くな
り、また、粗アルゴン塔の重量増加により、天井部の強
度も上げる必要があり、コストアップの要因となってい
る。
【００１１】そこで本発明は、粗アルゴンの収率向上を
図りながら、精留塔高さを抑えることができ、コールド
ボックスの高さを低く、また天井部の強度も軽減するこ
とができる空気液化分離装置及び方法を提供することを
目的としている。
図りながら、精留塔高さを抑えることができ、コールド
ボックスの高さを低く、また天井部の強度も軽減するこ
とができる空気液化分離装置及び方法を提供することを
目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の空気液化分離装置は、圧縮，精製，冷却
した原料空気を液化精留分離して酸素，窒素，粗アルゴ
ン等を製造する装置において、前記原料空気が導入され
る中圧塔と、該中圧塔の上部に連設され、塔頂部に凝縮
器、塔底部に主凝縮蒸発器をそれぞれ有する第１低圧塔
と、該第１低圧塔に並列に設けられた第２低圧塔とを備
え、前記中圧塔は、前記原料空気を上昇ガスとして導入
する塔下部の原料空気導入部と、塔底の酸素富化液化空
気を前記第１低圧塔頂部の凝縮器及び第２低圧塔の中段
に導出する酸素富化液化空気導出部を有し、前記第１低
圧塔は、塔頂部に分離した粗アルゴンを導出する粗アル
ゴン導出部と、塔底部の主凝縮蒸発器で気化した酸素ガ
スの一部を導出する酸素ガス導出部と、該塔中段のガス
の一部を第２低圧塔下部に導出するガス導出部と、第２
低圧塔塔底の液化ガスを還流液として導入する塔中段の
液化ガス導入部とを有し、前記主凝縮蒸発器は、第１低
圧塔塔底部の液化酸素を蒸発するとともに、中圧塔塔頂
部に分離した窒素ガスを凝縮液化して中圧塔に還流液と
して供給し、前記第２低圧塔は、塔底の液化ガスを第１
低圧塔中段に導出する液化ガス導出部と、前記第１低圧
塔中段のガスを上昇ガスとして導入する塔下部のガス導
入部と、前記凝縮器で気化した酸素富化空気を上昇ガス
として導入する塔中段の酸素富化空気導入部と、前記中
圧塔底部から導出した酸素富化液化空気を還流液として
導入する塔中段の酸素富化液化空気導入部と、前記主凝
縮蒸発器で液化した液化窒素の一部を還流液として導入
する塔頂部の液化窒素導入部と、塔頂部に分離した窒素
ガスを導出する窒素ガス導出部とを有していることを特
徴としている。
ため、本発明の空気液化分離装置は、圧縮，精製，冷却
した原料空気を液化精留分離して酸素，窒素，粗アルゴ
ン等を製造する装置において、前記原料空気が導入され
る中圧塔と、該中圧塔の上部に連設され、塔頂部に凝縮
器、塔底部に主凝縮蒸発器をそれぞれ有する第１低圧塔
と、該第１低圧塔に並列に設けられた第２低圧塔とを備
え、前記中圧塔は、前記原料空気を上昇ガスとして導入
する塔下部の原料空気導入部と、塔底の酸素富化液化空
気を前記第１低圧塔頂部の凝縮器及び第２低圧塔の中段
に導出する酸素富化液化空気導出部を有し、前記第１低
圧塔は、塔頂部に分離した粗アルゴンを導出する粗アル
ゴン導出部と、塔底部の主凝縮蒸発器で気化した酸素ガ
スの一部を導出する酸素ガス導出部と、該塔中段のガス
の一部を第２低圧塔下部に導出するガス導出部と、第２
低圧塔塔底の液化ガスを還流液として導入する塔中段の
液化ガス導入部とを有し、前記主凝縮蒸発器は、第１低
圧塔塔底部の液化酸素を蒸発するとともに、中圧塔塔頂
部に分離した窒素ガスを凝縮液化して中圧塔に還流液と
して供給し、前記第２低圧塔は、塔底の液化ガスを第１
低圧塔中段に導出する液化ガス導出部と、前記第１低圧
塔中段のガスを上昇ガスとして導入する塔下部のガス導
入部と、前記凝縮器で気化した酸素富化空気を上昇ガス
として導入する塔中段の酸素富化空気導入部と、前記中
圧塔底部から導出した酸素富化液化空気を還流液として
導入する塔中段の酸素富化液化空気導入部と、前記主凝
縮蒸発器で液化した液化窒素の一部を還流液として導入
する塔頂部の液化窒素導入部と、塔頂部に分離した窒素
ガスを導出する窒素ガス導出部とを有していることを特
徴としている。
【００１３】また、本発明の空気液化分離方法は、圧
縮，精製，冷却した原料空気を中圧塔下部に導入して液
化精留を行い、塔上部に分離した窒素ガスを、該中圧塔
の上部に連設した第１低圧塔の底部に設けた主凝縮蒸発
器に導入し、該第１低圧塔塔底の液化酸素を気化して該
第１低圧塔の上昇ガスにするとともに、窒素ガスを液化
して中圧塔の還流液とし、中圧塔の底部に分離した酸素
富化液化空気を過冷却して減圧した後、第１低圧塔頂部
に設けた凝縮器に導入し、該第１低圧塔塔頂の粗アルゴ
ンを液化して第１低圧塔の還流液にするとともに、酸素
富化液化空気を気化して第２低圧塔の中段に上昇ガスと
して導入し、また、第１低圧塔中段のガスを第２低圧塔
の下部に上昇ガスとして導入し、過冷却して減圧した前
記酸素富化液化空気の一部を第２低圧塔の中段に、前記
主凝縮蒸発器で液化した液化窒素の一部を過冷却及び減
圧して第２低圧塔の上部に、それぞれ還流液として導入
し、さらに該第２低圧塔の塔底液を前記第１低圧塔の中
段に導入し、該第２低圧塔頂部から製品窒素ガスを導出
して前記酸素富化液化空気及び液化窒素の過冷却源と
し、前記第１低圧塔頂部から粗アルゴンを、該第１低圧
塔下部から酸素をそれぞれ導出することを特徴としてい
る。
縮，精製，冷却した原料空気を中圧塔下部に導入して液
化精留を行い、塔上部に分離した窒素ガスを、該中圧塔
の上部に連設した第１低圧塔の底部に設けた主凝縮蒸発
器に導入し、該第１低圧塔塔底の液化酸素を気化して該
第１低圧塔の上昇ガスにするとともに、窒素ガスを液化
して中圧塔の還流液とし、中圧塔の底部に分離した酸素
富化液化空気を過冷却して減圧した後、第１低圧塔頂部
に設けた凝縮器に導入し、該第１低圧塔塔頂の粗アルゴ
ンを液化して第１低圧塔の還流液にするとともに、酸素
富化液化空気を気化して第２低圧塔の中段に上昇ガスと
して導入し、また、第１低圧塔中段のガスを第２低圧塔
の下部に上昇ガスとして導入し、過冷却して減圧した前
記酸素富化液化空気の一部を第２低圧塔の中段に、前記
主凝縮蒸発器で液化した液化窒素の一部を過冷却及び減
圧して第２低圧塔の上部に、それぞれ還流液として導入
し、さらに該第２低圧塔の塔底液を前記第１低圧塔の中
段に導入し、該第２低圧塔頂部から製品窒素ガスを導出
して前記酸素富化液化空気及び液化窒素の過冷却源と
し、前記第１低圧塔頂部から粗アルゴンを、該第１低圧
塔下部から酸素をそれぞれ導出することを特徴としてい
る。
【００１４】
【作 用】上記構成によれば、粗アルゴンを導出する第
１低圧塔、即ち従来のアルゴン塔に相当する精留塔は、
中圧塔、即ち下部塔の上部に連設され、下部塔と一体に
コールドボックス床面から支持される。また、従来の上
部塔に相当する第２低圧塔は、第１低圧塔の側方にコー
ルドボックス天井から吊り下げた形で設けられるが、窒
素ガスを導出する第２低圧塔は、粗アルゴン塔のような
凝縮器が無いので、粗アルゴン塔に比べて軽量にできる
ため、吊り下げ強度は、従来の粗アルゴン塔から凝縮器
部分を除いた重量程度あるいはそれ以下にできる。
１低圧塔、即ち従来のアルゴン塔に相当する精留塔は、
中圧塔、即ち下部塔の上部に連設され、下部塔と一体に
コールドボックス床面から支持される。また、従来の上
部塔に相当する第２低圧塔は、第１低圧塔の側方にコー
ルドボックス天井から吊り下げた形で設けられるが、窒
素ガスを導出する第２低圧塔は、粗アルゴン塔のような
凝縮器が無いので、粗アルゴン塔に比べて軽量にできる
ため、吊り下げ強度は、従来の粗アルゴン塔から凝縮器
部分を除いた重量程度あるいはそれ以下にできる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。
いて、さらに詳細に説明する。
【００１６】図１において、圧縮，精製されて主熱交換
器１０で冷却された原料空気は、中圧塔２０下部の原料
空気導入部２１から中圧塔２０内に導入され、従来の下
部塔と同様の液化精留操作により、該塔頂部に窒素ガス
が、塔底部に酸素富化液化空気が、それぞれ分離する。
器１０で冷却された原料空気は、中圧塔２０下部の原料
空気導入部２１から中圧塔２０内に導入され、従来の下
部塔と同様の液化精留操作により、該塔頂部に窒素ガス
が、塔底部に酸素富化液化空気が、それぞれ分離する。
【００１７】中圧塔頂部の窒素ガスは、窒素ガス導出部
２２から導出され、その一部が第１低圧塔３０の底部に
設けられた主凝縮蒸発器３１で液化して液化窒素導入部
２３から還流液として導入される。窒素ガスの残部は、
主熱交換器１０の再熱回路１１，膨張タービン１２を通
り、寒冷を発生した後、再び主熱交換器１０を通って系
外に導出される。
２２から導出され、その一部が第１低圧塔３０の底部に
設けられた主凝縮蒸発器３１で液化して液化窒素導入部
２３から還流液として導入される。窒素ガスの残部は、
主熱交換器１０の再熱回路１１，膨張タービン１２を通
り、寒冷を発生した後、再び主熱交換器１０を通って系
外に導出される。
【００１８】また、上記主凝縮蒸発器３１で液化した液
化窒素の一部は、過冷器１３，減圧弁１４を経て第２低
圧塔４０頂部の液化窒素導入部４１から該塔４０の還流
液として導入される。
化窒素の一部は、過冷器１３，減圧弁１４を経て第２低
圧塔４０頂部の液化窒素導入部４１から該塔４０の還流
液として導入される。
【００１９】一方、中圧塔２０底部の酸素富化液化空気
は、酸素富化液化空気導出部２４から導出されて過冷器
１３で過冷却され、一部が減圧弁１５を経て第１低圧塔
３０の頂部に設けられた凝縮器３２に寒冷源として導入
され、残部が減圧弁１６を経て第２低圧塔４０の中段の
酸素富化液化空気導入部４２から該塔４０の還流液とし
て導入される。
は、酸素富化液化空気導出部２４から導出されて過冷器
１３で過冷却され、一部が減圧弁１５を経て第１低圧塔
３０の頂部に設けられた凝縮器３２に寒冷源として導入
され、残部が減圧弁１６を経て第２低圧塔４０の中段の
酸素富化液化空気導入部４２から該塔４０の還流液とし
て導入される。
【００２０】上記凝縮器３２で第１低圧塔３０頂部の粗
アルゴンを液化することにより気化した酸素富化空気
は、第２低圧塔４０中段の酸素富化空気導入部４３から
該塔４０の上昇ガスとして導入される。
アルゴンを液化することにより気化した酸素富化空気
は、第２低圧塔４０中段の酸素富化空気導入部４３から
該塔４０の上昇ガスとして導入される。
【００２１】また、第１低圧塔３０の中段下部のガス導
出部３３からは、該塔３０内のガスの一部が導出され、
第２低圧塔４０下部のガス導入部４４から該塔４０の上
昇ガスとして導入され、該第２低圧塔４０底部の液化ガ
ス導出部４５からは、該塔４０底部に溜まる液化ガス
（アルゴンを含んだ液化酸素）が導出され、第１低圧塔
３０の中段下部の液化ガス導入部３４から該塔３０の還
流液として導入される。
出部３３からは、該塔３０内のガスの一部が導出され、
第２低圧塔４０下部のガス導入部４４から該塔４０の上
昇ガスとして導入され、該第２低圧塔４０底部の液化ガ
ス導出部４５からは、該塔４０底部に溜まる液化ガス
（アルゴンを含んだ液化酸素）が導出され、第１低圧塔
３０の中段下部の液化ガス導入部３４から該塔３０の還
流液として導入される。
【００２２】第１低圧塔３０は、上記液化ガス導入部３
４から導入されるアルゴンを含んだ液化酸素を、前記主
凝縮蒸発器３１で気化する酸素ガスを上昇ガス、前記凝
縮器３２で液化する液化粗アルゴンを還流液として精留
し、塔頂部にアルゴンを濃縮するとともに、塔底部に液
化酸素を分離するものであり、塔頂部の粗アルゴン導出
部３５からは粗アルゴンが導出され、塔下部の酸素ガス
導出部３６からは主凝縮蒸発器３１で気化した酸素ガス
が導出され、それぞれ主熱交換器１０を経て導出されて
いる。
４から導入されるアルゴンを含んだ液化酸素を、前記主
凝縮蒸発器３１で気化する酸素ガスを上昇ガス、前記凝
縮器３２で液化する液化粗アルゴンを還流液として精留
し、塔頂部にアルゴンを濃縮するとともに、塔底部に液
化酸素を分離するものであり、塔頂部の粗アルゴン導出
部３５からは粗アルゴンが導出され、塔下部の酸素ガス
導出部３６からは主凝縮蒸発器３１で気化した酸素ガス
が導出され、それぞれ主熱交換器１０を経て導出されて
いる。
【００２３】また、第２低圧塔４０は、該塔４０内に導
入される前記酸素富化液化空気と液化窒素を還流液、塔
下部のガス導入部４４から導入されるガスを主たる上昇
ガスとして精留し、塔頂部に窒素ガスを、塔底部に液化
酸素を濃縮するものであり、塔頂部の窒素ガス導出部４
６からは窒素ガスが導出され、過冷器１３，主熱交換器
１０を経て導出されている。
入される前記酸素富化液化空気と液化窒素を還流液、塔
下部のガス導入部４４から導入されるガスを主たる上昇
ガスとして精留し、塔頂部に窒素ガスを、塔底部に液化
酸素を濃縮するものであり、塔頂部の窒素ガス導出部４
６からは窒素ガスが導出され、過冷器１３，主熱交換器
１０を経て導出されている。
【００２４】ここで、第１低圧塔３０におけるガス導出
部３３及び液化ガス導入部３４の位置は、底部の主凝縮
蒸発器３１から上昇するガスと、第２低圧塔４０から導
入される液化ガスの組成が、従来の上部塔における粗ア
ルゴン塔への接続部と同じ組成の位置に設定されるとと
もに、流量も対応させており、したがって、該第１低圧
塔３０においては、ガス導出部３３及び液化ガス導入部
３４から下、主凝縮蒸発器３１部分までは従来の上部塔
と同じ精留操作が行われ、該ガス導出部３３及び液化ガ
ス導入部３４から上は、従来の粗アルゴン塔と同じ条件
で精留が行われている。一方の第２低圧塔４０は、従来
の上部塔における粗アルゴン塔との接続部から上と同じ
条件で精留操作が行われる。
部３３及び液化ガス導入部３４の位置は、底部の主凝縮
蒸発器３１から上昇するガスと、第２低圧塔４０から導
入される液化ガスの組成が、従来の上部塔における粗ア
ルゴン塔への接続部と同じ組成の位置に設定されるとと
もに、流量も対応させており、したがって、該第１低圧
塔３０においては、ガス導出部３３及び液化ガス導入部
３４から下、主凝縮蒸発器３１部分までは従来の上部塔
と同じ精留操作が行われ、該ガス導出部３３及び液化ガ
ス導入部３４から上は、従来の粗アルゴン塔と同じ条件
で精留が行われている。一方の第２低圧塔４０は、従来
の上部塔における粗アルゴン塔との接続部から上と同じ
条件で精留操作が行われる。
【００２５】図２（Ｂ）は、上記実施例における第１低
圧塔３０と第２低圧塔４０の関係を示すもので、図２
（Ａ）の従来装置に対して主凝縮蒸発器の位置を合わせ
て表している。
圧塔３０と第２低圧塔４０の関係を示すもので、図２
（Ａ）の従来装置に対して主凝縮蒸発器の位置を合わせ
て表している。
【００２６】ここで、粗アルゴン塔４の塔底液を自重で
上部塔１内に流下導入するためのヘッドを１５００ｍｍ
とし、従来装置における管６の上部塔１への接続部６ａ
からの高さを、上部塔１が１００００ｍｍ、粗アルゴン
塔４が１３５００ｍｍとし、これと同じ条件で本発明装
置を製作した場合、窒素ガスを分離導出する従来の上部
塔１に対応する本発明の第２低圧塔４０と、粗アルゴン
を分離導出する従来の粗アルゴン塔４に対応する本発明
の第１低圧塔３０のそれぞれの精留段数は同一であり、
精留段部分の高さは同一となる。
上部塔１内に流下導入するためのヘッドを１５００ｍｍ
とし、従来装置における管６の上部塔１への接続部６ａ
からの高さを、上部塔１が１００００ｍｍ、粗アルゴン
塔４が１３５００ｍｍとし、これと同じ条件で本発明装
置を製作した場合、窒素ガスを分離導出する従来の上部
塔１に対応する本発明の第２低圧塔４０と、粗アルゴン
を分離導出する従来の粗アルゴン塔４に対応する本発明
の第１低圧塔３０のそれぞれの精留段数は同一であり、
精留段部分の高さは同一となる。
【００２７】したがって、第２低圧塔４０においては、
塔底液を自重で第１低圧塔３０に導入するためのヘッド
が第１低圧塔３０の液化ガス導入部３４から１５００ｍ
ｍ必要であるから、これを加えて該塔３０の前記液化ガ
ス導入部３４からの高さは１１５００ｍｍとなる。
塔底液を自重で第１低圧塔３０に導入するためのヘッド
が第１低圧塔３０の液化ガス導入部３４から１５００ｍ
ｍ必要であるから、これを加えて該塔３０の前記液化ガ
ス導入部３４からの高さは１１５００ｍｍとなる。
【００２８】そして、従来の粗アルゴン塔４に対応する
本発明の第１低圧塔３０においては、従来、塔底液を上
部塔内に流下導入させるために必要だった１５００ｍｍ
のヘッドが不要になるので、この分が低くなり、前記液
化ガス導入部３４からの高さを１２０００ｍｍにするこ
とができる。即ち、従来に比べて１５００ｍｍ低くする
ことができる。
本発明の第１低圧塔３０においては、従来、塔底液を上
部塔内に流下導入させるために必要だった１５００ｍｍ
のヘッドが不要になるので、この分が低くなり、前記液
化ガス導入部３４からの高さを１２０００ｍｍにするこ
とができる。即ち、従来に比べて１５００ｍｍ低くする
ことができる。
【００２９】さらに、図２から明らかなように、本発明
の第２低圧塔４０は、凝縮器を備えていないため、従来
の粗アルゴン塔に比べて大幅な軽量化を図ることが可能
である。例えば、原料空気量が２８０００Ｎｍ3 ／ｈの
装置で、従来装置を製作すると、その粗アルゴン塔４の
重量は、運転時の液量を加えて約１５トンに達し、その
内訳は、凝縮器部が約８．５トン、精留段部が約６．５
トンである。これに対し、本発明の第２低圧塔４０は、
凝縮器を持たず、精留段部のみであり、その段数は略等
しいので、重量は約６．５トンであり、従来に比べて凝
縮器部分の重量８．５トンもの軽量化が図れる。
の第２低圧塔４０は、凝縮器を備えていないため、従来
の粗アルゴン塔に比べて大幅な軽量化を図ることが可能
である。例えば、原料空気量が２８０００Ｎｍ3 ／ｈの
装置で、従来装置を製作すると、その粗アルゴン塔４の
重量は、運転時の液量を加えて約１５トンに達し、その
内訳は、凝縮器部が約８．５トン、精留段部が約６．５
トンである。これに対し、本発明の第２低圧塔４０は、
凝縮器を持たず、精留段部のみであり、その段数は略等
しいので、重量は約６．５トンであり、従来に比べて凝
縮器部分の重量８．５トンもの軽量化が図れる。
【００３０】なお、粗アルゴンの収率を高めるため、さ
らに粗アルゴン塔の段数を増加した場合は、それに応じ
て従来は必要な吊り下げ荷重が大きくなったが、本発明
では、この荷重は全て中圧塔を介して基礎に支持される
ことになるので、相対的に第２低圧塔のための支持荷重
は小さくなり、装置コストの増加を抑えることができ
る。
らに粗アルゴン塔の段数を増加した場合は、それに応じ
て従来は必要な吊り下げ荷重が大きくなったが、本発明
では、この荷重は全て中圧塔を介して基礎に支持される
ことになるので、相対的に第２低圧塔のための支持荷重
は小さくなり、装置コストの増加を抑えることができ
る。
【００３１】これにより、該第２低圧塔４０を吊り下げ
るためのコールドボックスの天井部を簡単な構造にで
き、前記塔高さの低減によるコールドボックス高さの低
減に加えて、コールドボックスの製造に要するコストを
大幅に低減することができ、装置全体のコストダウンが
図れる。
るためのコールドボックスの天井部を簡単な構造にで
き、前記塔高さの低減によるコールドボックス高さの低
減に加えて、コールドボックスの製造に要するコストを
大幅に低減することができ、装置全体のコストダウンが
図れる。
【００３２】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、粗アルゴン以外に製品として採取するガ
ス（液化ガスも含む）の種類や量に応じて適宜最適な構
成を採用することが可能である。
ものではなく、粗アルゴン以外に製品として採取するガ
ス（液化ガスも含む）の種類や量に応じて適宜最適な構
成を採用することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の空気液化
分離装置及び方法は、従来の粗アルゴン塔に相当する部
分を従来の下部塔に相当する部分の上部に連設し、従来
の上部塔に相当する部分を従来の粗アルゴン塔の位置に
配置したので、粗アルゴンの収率向上のために粗アルゴ
ン濃縮用の精留段部を高く形成しても、その高さを従来
より低くすることができ、さらに、コールドボックスの
天井から吊り下げられる第２低圧塔には、従来の粗アル
ゴン塔のような凝縮器を設ける必要がないため、該第２
低圧塔の重量を従来の粗アルゴン塔に比べて大幅に軽量
化することができる。
分離装置及び方法は、従来の粗アルゴン塔に相当する部
分を従来の下部塔に相当する部分の上部に連設し、従来
の上部塔に相当する部分を従来の粗アルゴン塔の位置に
配置したので、粗アルゴンの収率向上のために粗アルゴ
ン濃縮用の精留段部を高く形成しても、その高さを従来
より低くすることができ、さらに、コールドボックスの
天井から吊り下げられる第２低圧塔には、従来の粗アル
ゴン塔のような凝縮器を設ける必要がないため、該第２
低圧塔の重量を従来の粗アルゴン塔に比べて大幅に軽量
化することができる。
【００３４】したがって、本発明を適用することによ
り、コールドボックスの高さを低くできるとともに、そ
の天井部の強度を軽減でき、簡単な構造にすることがで
きるので、コールドボックスの製造コストを低減するこ
とができる。
り、コールドボックスの高さを低くできるとともに、そ
の天井部の強度を軽減でき、簡単な構造にすることがで
きるので、コールドボックスの製造コストを低減するこ
とができる。
【図１】 本発明の一実施例を示す系統図である。
【図２】 本発明装置と従来装置との差を示す説明図で
ある。
ある。
１０…主熱交換器 １２…膨張タービン １３
…過冷器 １４，１５，１６…減圧弁 ２０…中圧塔 ２１…原料空気導入部 ２２…
窒素ガス導出部 ２３…液化窒素導入部 ２４…酸素富化液化空気導
出部 ３０…第１低圧塔 ３１…主凝縮蒸発器 ３２
…凝縮器 ３３…ガス導出部 ３４…液化ガス導入部 ３
５…粗アルゴン導出部 ３６…酸素ガス導出部 ４０…第２低圧塔 ４１…液化窒素導入部 ４２…
酸素富化液化空気導入部 ４３…酸素富化空気導入部 ４４…ガス導入部
４５…液化ガス導出部 ４６…窒素ガス導出部
…過冷器 １４，１５，１６…減圧弁 ２０…中圧塔 ２１…原料空気導入部 ２２…
窒素ガス導出部 ２３…液化窒素導入部 ２４…酸素富化液化空気導
出部 ３０…第１低圧塔 ３１…主凝縮蒸発器 ３２
…凝縮器 ３３…ガス導出部 ３４…液化ガス導入部 ３
５…粗アルゴン導出部 ３６…酸素ガス導出部 ４０…第２低圧塔 ４１…液化窒素導入部 ４２…
酸素富化液化空気導入部 ４３…酸素富化空気導入部 ４４…ガス導入部
４５…液化ガス導出部 ４６…窒素ガス導出部
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮，精製，冷却した原料空気を液化精
留分離して酸素，窒素，粗アルゴン等を製造する装置に
おいて、前記原料空気が導入される中圧塔と、該中圧塔
の上部に連設され、塔頂部に凝縮器、塔底部に主凝縮蒸
発器をそれぞれ有する第１低圧塔と、該第１低圧塔に並
列に設けられた第２低圧塔とを備え、前記中圧塔は、前
記原料空気を上昇ガスとして導入する塔下部の原料空気
導入部と、塔底の酸素富化液化空気を前記第１低圧塔頂
部の凝縮器及び第２低圧塔の中段に導出する酸素富化液
化空気導出部を有し、前記第１低圧塔は、塔頂部に分離
した粗アルゴンを導出する粗アルゴン導出部と、塔底部
の主凝縮蒸発器で気化した酸素ガスの一部を導出する酸
素ガス導出部と、該塔中段のガスの一部を第２低圧塔下
部に導出するガス導出部と、第２低圧塔塔底の液化ガス
を還流液として導入する塔中段の液化ガス導入部とを有
し、前記主凝縮蒸発器は、第１低圧塔塔底部の液化酸素
を蒸発するとともに、中圧塔塔頂部に分離した窒素ガス
を凝縮液化して中圧塔に還流液として供給し、前記第２
低圧塔は、塔底の液化ガスを第１低圧塔中段に導出する
液化ガス導出部と、前記第１低圧塔中段のガスを上昇ガ
スとして導入する塔下部のガス導入部と、前記凝縮器で
気化した酸素富化空気を上昇ガスとして導入する塔中段
の酸素富化空気導入部と、前記中圧塔底部から導出した
酸素富化液化空気を還流液として導入する塔中段の酸素
富化液化空気導入部と、前記主凝縮蒸発器で液化した液
化窒素の一部を還流液として導入する塔頂部の液化窒素
導入部と、塔頂部に分離した窒素ガスを導出する窒素ガ
ス導出部とを有していることを特徴とする空気液化分離
装置。 - 【請求項２】 圧縮，精製，冷却した原料空気を中圧塔
下部に導入して液化精留を行い、塔上部に分離した窒素
ガスを、該中圧塔の上部に連設した第１低圧塔の底部に
設けた主凝縮蒸発器に導入し、該第１低圧塔塔底の液化
酸素を気化して該第１低圧塔の上昇ガスにするととも
に、窒素ガスを液化して中圧塔の還流液とし、中圧塔の
底部に分離した酸素富化液化空気を過冷却して減圧した
後、第１低圧塔頂部に設けた凝縮器に導入し、該第１低
圧塔塔頂の粗アルゴンを液化して第１低圧塔の還流液に
するとともに、酸素富化液化空気を気化して第２低圧塔
の中段に上昇ガスとして導入し、また、第１低圧塔中段
のガスを第２低圧塔の下部に上昇ガスとして導入し、過
冷却して減圧した前記酸素富化液化空気の一部を第２低
圧塔の中段に、前記主凝縮蒸発器で液化した液化窒素の
一部を過冷却及び減圧して第２低圧塔の上部に、それぞ
れ還流液として導入し、さらに該第２低圧塔の塔底液を
前記第１低圧塔の中段に導入し、該第２低圧塔頂部から
製品窒素ガスを導出して前記酸素富化液化空気及び液化
窒素の過冷却源とし、前記第１低圧塔頂部から粗アルゴ
ンを、該第１低圧塔下部から酸素をそれぞれ導出するこ
とを特徴とする空気液化分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7704492A JPH05280862A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 空気液化分離装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7704492A JPH05280862A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 空気液化分離装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280862A true JPH05280862A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13622783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7704492A Pending JPH05280862A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 空気液化分離装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05280862A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102425917A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-04-25 | 杭州杭氧股份有限公司 | 一种多功能精馏塔 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7704492A patent/JPH05280862A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102425917A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-04-25 | 杭州杭氧股份有限公司 | 一种多功能精馏塔 |
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