JPH0587448A - 空気液化分離方法及び装置 - Google Patents
空気液化分離方法及び装置Info
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- JPH0587448A JPH0587448A JP24942391A JP24942391A JPH0587448A JP H0587448 A JPH0587448 A JP H0587448A JP 24942391 A JP24942391 A JP 24942391A JP 24942391 A JP24942391 A JP 24942391A JP H0587448 A JPH0587448 A JP H0587448A
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- F25J3/04496—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 for air using the cold from cryogenic liquids produced within the air fractionation unit and stored in internal or intermediate storages for compensating variable air feed or variable product demand by alternating between periods of liquid storage and liquid assist
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- F25J2235/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being nitrogen
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製品の需要変動により産出量を変化させる場
合でも、昼夜の電力料金差により装置の運転状態を変化
させる場合でも、空気精留分離部の状態を変化させるこ
とがなく、安定した状態で製品を製造することができる
空気液化分離方法及び装置を提供する。 【構成】 寒冷発生手段を有しない空気精留分離部Ａか
ら導出したガスを、特定の時間帯のみ運転されるガス液
化サイクル部Ｂに導入して液化し、得られた液化ガスを
貯槽５１に貯留するとともに、該貯槽５１内の液化ガス
の所定量を前記空気精留分離部Ａに運転用寒冷源として
常時供給する。
合でも、昼夜の電力料金差により装置の運転状態を変化
させる場合でも、空気精留分離部の状態を変化させるこ
とがなく、安定した状態で製品を製造することができる
空気液化分離方法及び装置を提供する。 【構成】 寒冷発生手段を有しない空気精留分離部Ａか
ら導出したガスを、特定の時間帯のみ運転されるガス液
化サイクル部Ｂに導入して液化し、得られた液化ガスを
貯槽５１に貯留するとともに、該貯槽５１内の液化ガス
の所定量を前記空気精留分離部Ａに運転用寒冷源として
常時供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気液化分離方法及び
装置に関し、詳しくは、製品ガスや製品液化ガスの需要
変動や電力料金の昼夜の差に対して、原料空気を精留分
離する空気精留分離部における精留塔の運転条件を最適
な状態に保って効率よく運転することができる空気液化
分離方法及び装置に関する。
装置に関し、詳しくは、製品ガスや製品液化ガスの需要
変動や電力料金の昼夜の差に対して、原料空気を精留分
離する空気精留分離部における精留塔の運転条件を最適
な状態に保って効率よく運転することができる空気液化
分離方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
ら空気を原料として液化精留分離により、酸素，窒素，
アルゴン等の各種ガス，液化ガスを製造することが行わ
れている。このような空気液化分離装置において、製品
酸素ガスや製品窒素ガスの需要変動に対応するように構
成したものが各種開発されている。
ら空気を原料として液化精留分離により、酸素，窒素，
アルゴン等の各種ガス，液化ガスを製造することが行わ
れている。このような空気液化分離装置において、製品
酸素ガスや製品窒素ガスの需要変動に対応するように構
成したものが各種開発されている。
【０００３】例えば、特公昭６１−５１２３３号公報や
特開平３−６３４９０号公報に記載されている装置で
は、製品酸素ガスの需要変動に対応するため、液化酸素
貯槽，液化窒素貯槽，液化空気貯槽等の設備を設け、液
化酸素，液化窒素，液化空気を必要に応じてそれぞれ導
入，導出するようにしている。
特開平３−６３４９０号公報に記載されている装置で
は、製品酸素ガスの需要変動に対応するため、液化酸素
貯槽，液化窒素貯槽，液化空気貯槽等の設備を設け、液
化酸素，液化窒素，液化空気を必要に応じてそれぞれ導
入，導出するようにしている。
【０００４】しかしながら、上述の装置では、酸素ガス
の需要が変動した場合、液化ガスの流れ方向を逆にした
り、寒冷量を調節するために膨張タービンの流量を変化
させたり、あるいは原料空気の供給量を変化させたりす
る必要がある。
の需要が変動した場合、液化ガスの流れ方向を逆にした
り、寒冷量を調節するために膨張タービンの流量を変化
させたり、あるいは原料空気の供給量を変化させたりす
る必要がある。
【０００５】これにより、各部の流量が変化して精留塔
内の操作条件が変化し、精留効率が低下することがある
だけでなく、酸素ガスの需要変動に応じて各部が安定運
転するようになるまで時間がかかるという問題があっ
た。
内の操作条件が変化し、精留効率が低下することがある
だけでなく、酸素ガスの需要変動に応じて各部が安定運
転するようになるまで時間がかかるという問題があっ
た。
【０００６】そこで、空気液化分離装置として、液化ガ
スを多く採取するものでは、装置の運転に多くの寒冷量
を必要とすることから、精留塔を含む空気精留分離部に
付随させてガス液化サイクル部を設け、該ガス液化サイ
クル部で製造した液化ガスを空気精留分離部の寒冷源と
して精留塔内に供給するものが知られている。
スを多く採取するものでは、装置の運転に多くの寒冷量
を必要とすることから、精留塔を含む空気精留分離部に
付随させてガス液化サイクル部を設け、該ガス液化サイ
クル部で製造した液化ガスを空気精留分離部の寒冷源と
して精留塔内に供給するものが知られている。
【０００７】図４は上記ガス液化サイクル部を備えた空
気液化分離装置の一般的な系統を示すものである。圧
縮，精製された原料空気は、管１から空気精留分離部Ａ
の主熱交換器２に導入され、戻りガスと熱交換すること
により冷却された後、精留塔の下部塔３に導入され、精
留作用により下部塔上部の窒素ガスと下部塔底部の酸素
富化液化空気とに分離する。
気液化分離装置の一般的な系統を示すものである。圧
縮，精製された原料空気は、管１から空気精留分離部Ａ
の主熱交換器２に導入され、戻りガスと熱交換すること
により冷却された後、精留塔の下部塔３に導入され、精
留作用により下部塔上部の窒素ガスと下部塔底部の酸素
富化液化空気とに分離する。
【０００８】下部塔底部の酸素富化液化空気は、管４に
抜き出されて過冷器５，減圧弁６を経て上部塔７の中段
に導入される。また、下部塔３上部の窒素ガスは、主凝
縮蒸発器８で液化して液化窒素となり、下部塔３の還流
液となる他、一部が管９から前記過冷器５，減圧弁１０
を経て上部塔７の頂部に導入されるとともに、さらにそ
の一部が管１１，弁１２を経て液化窒素貯槽１３に製品
液化窒素として貯えられる。
抜き出されて過冷器５，減圧弁６を経て上部塔７の中段
に導入される。また、下部塔３上部の窒素ガスは、主凝
縮蒸発器８で液化して液化窒素となり、下部塔３の還流
液となる他、一部が管９から前記過冷器５，減圧弁１０
を経て上部塔７の頂部に導入されるとともに、さらにそ
の一部が管１１，弁１２を経て液化窒素貯槽１３に製品
液化窒素として貯えられる。
【０００９】上部塔７に導入された前記酸素富化液化空
気と液化窒素は、上部塔７での精留作用により上部塔頂
部の高純度窒素ガスと上部塔底部の液化酸素とに分離す
る。上部塔頂部の高純度窒素ガスは管１４に抜き出さ
れ、前記過冷器５，主熱交換器２を経た後、弁１５，管
１６を介して製品窒素ガスとして採取される。また、上
部塔７底部からは管１７により製品液化酸素が抜き出さ
れるとともに、管１８からは主凝縮蒸発器８で蒸発した
酸素ガスが抜き出され、主熱交換器２，管１９を経て製
品として採取される。さらに、上部塔７の中段からは、
管２０により排ガスが抜き出され、過冷器５，主熱交換
器２，管２１を介して排出される。
気と液化窒素は、上部塔７での精留作用により上部塔頂
部の高純度窒素ガスと上部塔底部の液化酸素とに分離す
る。上部塔頂部の高純度窒素ガスは管１４に抜き出さ
れ、前記過冷器５，主熱交換器２を経た後、弁１５，管
１６を介して製品窒素ガスとして採取される。また、上
部塔７底部からは管１７により製品液化酸素が抜き出さ
れるとともに、管１８からは主凝縮蒸発器８で蒸発した
酸素ガスが抜き出され、主熱交換器２，管１９を経て製
品として採取される。さらに、上部塔７の中段からは、
管２０により排ガスが抜き出され、過冷器５，主熱交換
器２，管２１を介して排出される。
【００１０】一方、前記上部塔７頂部から管１４に抜き
出されて前記管１６から採取される窒素ガスの一部は、
弁１５の手前で管２２に分岐し、弁２３を通ってガス液
化サイクル部Ｂに導入される。この窒素ガスは、まず圧
縮機２４，２５で高圧に圧縮され、第１循環熱交換器２
６，第２循環熱交換器２７で戻りガスと熱交換すること
により冷却された後、膨張弁２８から気液分離器２９に
導入される。
出されて前記管１６から採取される窒素ガスの一部は、
弁１５の手前で管２２に分岐し、弁２３を通ってガス液
化サイクル部Ｂに導入される。この窒素ガスは、まず圧
縮機２４，２５で高圧に圧縮され、第１循環熱交換器２
６，第２循環熱交換器２７で戻りガスと熱交換すること
により冷却された後、膨張弁２８から気液分離器２９に
導入される。
【００１１】また、前記第１循環熱交換器２６出口で管
３０に分岐した窒素ガスは、膨張タービン３１で膨張し
て寒冷を発生した後、前記気液分離器２９から管３２に
抜き出された窒素ガスと合流して管３３から第２循環熱
交換器２７，第１循環熱交換器２６で常温に戻された
後、前記圧縮機２４，２５の中段に戻される。
３０に分岐した窒素ガスは、膨張タービン３１で膨張し
て寒冷を発生した後、前記気液分離器２９から管３２に
抜き出された窒素ガスと合流して管３３から第２循環熱
交換器２７，第１循環熱交換器２６で常温に戻された
後、前記圧縮機２４，２５の中段に戻される。
【００１２】そして、前記気液分離器２９内の液化窒素
は、空気精留分離部Ａの寒冷源として、管３４，弁３５
を経て前記下部塔３の中段に常時所定量が供給される。
は、空気精留分離部Ａの寒冷源として、管３４，弁３５
を経て前記下部塔３の中段に常時所定量が供給される。
【００１３】このように構成された空気液化分離装置に
おいては、全体の設備消費電力の内６０〜７０％が前記
ガス液化サイクル部Ｂで消費しており、運転コストの大
半を占めていた。
おいては、全体の設備消費電力の内６０〜７０％が前記
ガス液化サイクル部Ｂで消費しており、運転コストの大
半を占めていた。
【００１４】一方、圧縮機等を駆動するための電力は、
昼間の料金に比べて夜間が安く設定されている。従っ
て、昼間には圧縮機をできるだけ抑えて運転し、夜間に
増量運転することが望ましい。従って、上述の空気液化
分離装置においても、ガス液化サイクル部Ｂを夜間の電
力料金の安い時間帯のみに運転するようにすれば、全体
の設備消費電力を大幅に低減することが可能となる。
昼間の料金に比べて夜間が安く設定されている。従っ
て、昼間には圧縮機をできるだけ抑えて運転し、夜間に
増量運転することが望ましい。従って、上述の空気液化
分離装置においても、ガス液化サイクル部Ｂを夜間の電
力料金の安い時間帯のみに運転するようにすれば、全体
の設備消費電力を大幅に低減することが可能となる。
【００１５】しかしながら、上記装置構成では、ガス液
化サイクル部Ｂで液化した液化窒素を、直接下部塔３に
供給しているため、ガス液化サイクル部Ｂを昼間停止す
ると、空気精留分離部Ａは寒冷源を失い、装置の運転を
継続することができなくなってしまう。
化サイクル部Ｂで液化した液化窒素を、直接下部塔３に
供給しているため、ガス液化サイクル部Ｂを昼間停止す
ると、空気精留分離部Ａは寒冷源を失い、装置の運転を
継続することができなくなってしまう。
【００１６】また、上述のようなガス液化サイクル部を
前述の需要変動対応型の装置に組み込むことも可能であ
るが、この場合も、製品の需要変動に対応してガス液化
サイクル部の運転状態を変化させたり、各部の流量を変
化させる必要があるため、前記同様に空気精留分離部の
状態が変化して分離効率が低下したり、運転状態が安定
するまでの時間が長くかかるという問題がある。
前述の需要変動対応型の装置に組み込むことも可能であ
るが、この場合も、製品の需要変動に対応してガス液化
サイクル部の運転状態を変化させたり、各部の流量を変
化させる必要があるため、前記同様に空気精留分離部の
状態が変化して分離効率が低下したり、運転状態が安定
するまでの時間が長くかかるという問題がある。
【００１７】そこで本発明は、製品（各種ガス及び液化
ガス）の需要変動により製品の産出量を変化させる場合
でも空気精留分離部の状態を変化させることがなく、さ
らに上述のガス液化サイクルを昼間の電力料金が高い時
間帯に停止させても空気精留分離部を安定した状態で運
転することができ、電力を効率よく使用して運転コスト
を低減させることができる空気液化分離方法及び装置を
提供することを目的としている。
ガス）の需要変動により製品の産出量を変化させる場合
でも空気精留分離部の状態を変化させることがなく、さ
らに上述のガス液化サイクルを昼間の電力料金が高い時
間帯に停止させても空気精留分離部を安定した状態で運
転することができ、電力を効率よく使用して運転コスト
を低減させることができる空気液化分離方法及び装置を
提供することを目的としている。
【００１８】さらに、本発明は、上記液化サイクル部を
有する空気液化分離装置において、液化サイクル部の起
動・停止時の運転操作の簡略化、所要時間の短縮、及び
このときの精留塔内の状態の変動を防止し、効率よく生
産し得る空気液化分離方法及び装置を提供することも目
的とするものである。
有する空気液化分離装置において、液化サイクル部の起
動・停止時の運転操作の簡略化、所要時間の短縮、及び
このときの精留塔内の状態の変動を防止し、効率よく生
産し得る空気液化分離方法及び装置を提供することも目
的とするものである。
【００１９】
【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方法は、原料空気を圧縮，
精製，冷却して精留し、酸素，窒素等を分離する空気液
化分離方法において、寒冷発生手段を有しない空気精留
分離部から導出したガスを、特定の時間帯のみ運転され
るガス液化サイクル部に導入して液化し、得られた液化
ガスを貯槽に貯留するとともに、該貯槽内の前記液化ガ
スの所定量を前記空気精留分離部に運転用寒冷源として
常時供給することを特徴とし、さらに前記貯槽内の液化
ガスを主副２基の液化ガスポンプのいずれか一方で空気
精留分離部に供給するとともに、主副の液化ガスポンプ
の運転切替時間中に空気精留分離部が必要とする液化ガ
スを、あらかじめ液化ガスポンプの下流側に貯留してお
くことを特徴としている。
ため、本発明の空気液化分離方法は、原料空気を圧縮，
精製，冷却して精留し、酸素，窒素等を分離する空気液
化分離方法において、寒冷発生手段を有しない空気精留
分離部から導出したガスを、特定の時間帯のみ運転され
るガス液化サイクル部に導入して液化し、得られた液化
ガスを貯槽に貯留するとともに、該貯槽内の前記液化ガ
スの所定量を前記空気精留分離部に運転用寒冷源として
常時供給することを特徴とし、さらに前記貯槽内の液化
ガスを主副２基の液化ガスポンプのいずれか一方で空気
精留分離部に供給するとともに、主副の液化ガスポンプ
の運転切替時間中に空気精留分離部が必要とする液化ガ
スを、あらかじめ液化ガスポンプの下流側に貯留してお
くことを特徴としている。
【００２０】また、本発明の空気液化分離装置は、原料
空気を圧縮，精製，冷却して精留し、酸素，窒素等を分
離する空気精留分離部と、該空気精留分離部から導出し
たガスを特定の時間帯のみ運転して液化するガス液化サ
イクル部と、該ガス液化サイクル部で液化した液化ガス
を貯留する貯槽と、該貯槽内の液化ガスの所定量を前記
空気精留分離部に運転用寒冷源として常時供給する液化
ガス供給系統とを備えていることを特徴とし、さらに、
前記液化ガス供給系統に、いずれか一方が運転される主
副２基の液化ガスポンプを設けるとともに、該主副の液
化ガスポンプの下流側に、液化ガスポンプの運転切替時
間中に空気精留分離部が必要とする液化ガスを貯留する
貯槽を設けたこと、さらに、該貯槽に多孔板を設けたこ
とを特徴としている。
空気を圧縮，精製，冷却して精留し、酸素，窒素等を分
離する空気精留分離部と、該空気精留分離部から導出し
たガスを特定の時間帯のみ運転して液化するガス液化サ
イクル部と、該ガス液化サイクル部で液化した液化ガス
を貯留する貯槽と、該貯槽内の液化ガスの所定量を前記
空気精留分離部に運転用寒冷源として常時供給する液化
ガス供給系統とを備えていることを特徴とし、さらに、
前記液化ガス供給系統に、いずれか一方が運転される主
副２基の液化ガスポンプを設けるとともに、該主副の液
化ガスポンプの下流側に、液化ガスポンプの運転切替時
間中に空気精留分離部が必要とする液化ガスを貯留する
貯槽を設けたこと、さらに、該貯槽に多孔板を設けたこ
とを特徴としている。
【００２１】
【作 用】上記構成によれば、ガス液化サイクル部の運
転を変化させても、あるいは一時中断しても、空気精留
分離部には、貯槽内に貯留されている液化ガスが常時所
定量供給されるので、空気精留分離部の状態が変化する
ことはなく安定した条件で運転を継続することができ
る。例えば酸素ガスや窒素ガスの需要が減少したときに
は、前記ガス液化サイクル部を稼働させ、余剰となるガ
スを液化して液化ガスとして貯槽に貯留するような運転
を行い、ガスの需要が増大した場合には、ガス液化サイ
クル部を停止させて空気精留分離部から導出されるガス
を全量製品ガスとして送り出すような運転を行うことが
できる。この場合、空気精留分離部が必要とする寒冷
は、前記貯槽から常時所定量が供給されているため、空
気精留分離部の状態が変化することはない。即ち、これ
らの切換時の運転操作の簡略化、時間の短縮ができ、精
留塔の状態の変動が防止できる。
転を変化させても、あるいは一時中断しても、空気精留
分離部には、貯槽内に貯留されている液化ガスが常時所
定量供給されるので、空気精留分離部の状態が変化する
ことはなく安定した条件で運転を継続することができ
る。例えば酸素ガスや窒素ガスの需要が減少したときに
は、前記ガス液化サイクル部を稼働させ、余剰となるガ
スを液化して液化ガスとして貯槽に貯留するような運転
を行い、ガスの需要が増大した場合には、ガス液化サイ
クル部を停止させて空気精留分離部から導出されるガス
を全量製品ガスとして送り出すような運転を行うことが
できる。この場合、空気精留分離部が必要とする寒冷
は、前記貯槽から常時所定量が供給されているため、空
気精留分離部の状態が変化することはない。即ち、これ
らの切換時の運転操作の簡略化、時間の短縮ができ、精
留塔の状態の変動が防止できる。
【００２２】また、夜間の電力料金の安い時間帯に前記
ガス液化サイクル部を運転し、得られた液化ガスを空気
精留分離部に供給しながら貯槽内に貯留し、昼間の電力
料金が高い時間帯にはガス液化サイクル部を停止させて
貯槽内の液化ガスを使用するようにすることにより、安
価な電力を使用して効率よく空気液化分離装置を運転す
ることができる。
ガス液化サイクル部を運転し、得られた液化ガスを空気
精留分離部に供給しながら貯槽内に貯留し、昼間の電力
料金が高い時間帯にはガス液化サイクル部を停止させて
貯槽内の液化ガスを使用するようにすることにより、安
価な電力を使用して効率よく空気液化分離装置を運転す
ることができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づい
て、さらに詳細に説明する。尚、以下の説明において、
前記図４に示した従来装置と同一要素のものには同一符
号を付して、その詳細な説明は省略する。
て、さらに詳細に説明する。尚、以下の説明において、
前記図４に示した従来装置と同一要素のものには同一符
号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２４】まず図１において、空気精留分離部Ａとガ
ス液化サイクル部Ｂとは、前記図４に示した装置と略同
様に構成されており、空気精留分離部Ａにおいて、原料
空気は、管１から主熱交換器２を経て下部塔３及び上部
塔７からなる精留塔に導入され、精留分離されて管１４
から高純度窒素ガスが、管１７から製品液化酸素が、管
１８から製品酸素ガスが、管２０から排ガスが、それぞ
れ導出される。
ス液化サイクル部Ｂとは、前記図４に示した装置と略同
様に構成されており、空気精留分離部Ａにおいて、原料
空気は、管１から主熱交換器２を経て下部塔３及び上部
塔７からなる精留塔に導入され、精留分離されて管１４
から高純度窒素ガスが、管１７から製品液化酸素が、管
１８から製品酸素ガスが、管２０から排ガスが、それぞ
れ導出される。
【００２５】また、ガス液化サイクル部Ｂは、管１６か
ら採取される窒素ガスの一部を管２２に分岐し、圧縮機
２４，２５，循環熱交換器２６，２７，膨張弁２８，気
液分離器２９及び膨張タービン３１により液化し、弁３
５から導出する。
ら採取される窒素ガスの一部を管２２に分岐し、圧縮機
２４，２５，循環熱交換器２６，２７，膨張弁２８，気
液分離器２９及び膨張タービン３１により液化し、弁３
５から導出する。
【００２６】そして、本実施例装置では、上記弁３５か
ら導出された液化窒素を貯留する貯槽５１と、該貯槽５
１内の液化窒素を送り出す液化ガスポンプ５２と、減圧
弁５３とを有する液化ガス供給系統を設けている。即
ち、上記弁３５から導出された液化窒素を貯槽５１内に
貯留するとともに、該貯槽５１から、空気精留分離部Ａ
が必要とする寒冷量に相当する液化窒素を液化ガスポン
プ５２で送出し、減圧弁５３で供給先、図１においては
上部塔７の圧力に応じた圧力に減圧して供給するように
構成している。なお、貯槽５１内の圧力が十分に高い場
合には、液化ガスポンプ５２を省略することもできる。
ら導出された液化窒素を貯留する貯槽５１と、該貯槽５
１内の液化窒素を送り出す液化ガスポンプ５２と、減圧
弁５３とを有する液化ガス供給系統を設けている。即
ち、上記弁３５から導出された液化窒素を貯槽５１内に
貯留するとともに、該貯槽５１から、空気精留分離部Ａ
が必要とする寒冷量に相当する液化窒素を液化ガスポン
プ５２で送出し、減圧弁５３で供給先、図１においては
上部塔７の圧力に応じた圧力に減圧して供給するように
構成している。なお、貯槽５１内の圧力が十分に高い場
合には、液化ガスポンプ５２を省略することもできる。
【００２７】このように構成し、ガス液化サイクル部Ｂ
の液化能力と貯槽５１の容量を適当に設定することによ
り、ガス液化サイクル部Ｂの運転状態に関係無く常時一
定量の液化窒素を空気精留分離部Ａに供給することが可
能になる。例えば、電力料金の安価な夜間にガス液化サ
イクル部Ｂを運転して液化窒素を貯槽５１内に貯え、電
力料金の高い昼間はガス液化サイクル部Ｂを停止させて
貯槽５１内の液化窒素を空気精留分離部Ａに供給するよ
うにすることが可能になる。
の液化能力と貯槽５１の容量を適当に設定することによ
り、ガス液化サイクル部Ｂの運転状態に関係無く常時一
定量の液化窒素を空気精留分離部Ａに供給することが可
能になる。例えば、電力料金の安価な夜間にガス液化サ
イクル部Ｂを運転して液化窒素を貯槽５１内に貯え、電
力料金の高い昼間はガス液化サイクル部Ｂを停止させて
貯槽５１内の液化窒素を空気精留分離部Ａに供給するよ
うにすることが可能になる。
【００２８】また、製品窒素ガスの需要が変動するもの
においては、管１６から送り出される製品窒素ガスの需
要量が少なくなったときに、余剰となる高純度窒素ガス
を管２２からガス液化サイクル部Ｂに導入して液化する
ようにすることにより、高純度窒素ガスを無駄に排出し
たり、精留塔の運転状態を変化させることなく必要量の
製品窒素ガスを需要先に供給することができる。一方、
製品窒素ガスの需要量が最大の場合には、ガス液化サイ
クル部Ｂを止め、管１４から導出される高純度窒素ガス
の全量を製品として送り出すことができる。
においては、管１６から送り出される製品窒素ガスの需
要量が少なくなったときに、余剰となる高純度窒素ガス
を管２２からガス液化サイクル部Ｂに導入して液化する
ようにすることにより、高純度窒素ガスを無駄に排出し
たり、精留塔の運転状態を変化させることなく必要量の
製品窒素ガスを需要先に供給することができる。一方、
製品窒素ガスの需要量が最大の場合には、ガス液化サイ
クル部Ｂを止め、管１４から導出される高純度窒素ガス
の全量を製品として送り出すことができる。
【００２９】さらに、製品窒素ガスの需要は、通常昼間
が多く、夜間が少ないため、上述の場合においても、夜
間の安価な電力を有効に利用することが可能である。
が多く、夜間が少ないため、上述の場合においても、夜
間の安価な電力を有効に利用することが可能である。
【００３０】なお、貯槽５１内の液化窒素は、必要に応
じて製品として取り出すことができ、また、需要増大時
のバックアップとして気化圧送することもできる。さら
に、酸素の需要変動に対応する場合には、ガス液化サイ
クル部Ｂに酸素ガスを導入して液化したり、あるいは上
記ガス液化サイクル部Ｂで得た液化窒素を寒冷源として
酸素ガスを液化するように、熱交換器と液化酸素貯槽と
配管とを適宜に設ければよい。
じて製品として取り出すことができ、また、需要増大時
のバックアップとして気化圧送することもできる。さら
に、酸素の需要変動に対応する場合には、ガス液化サイ
クル部Ｂに酸素ガスを導入して液化したり、あるいは上
記ガス液化サイクル部Ｂで得た液化窒素を寒冷源として
酸素ガスを液化するように、熱交換器と液化酸素貯槽と
配管とを適宜に設ければよい。
【００３１】次に図２に示す実施例は、前記液化ガスポ
ンプ５２の故障時を考慮してサブポンプ５２ａを設ける
とともに、該液化ガスポンプ５２，５２ａの下流に緩衝
貯槽５４を設けたものである。
ンプ５２の故障時を考慮してサブポンプ５２ａを設ける
とともに、該液化ガスポンプ５２，５２ａの下流に緩衝
貯槽５４を設けたものである。
【００３２】上記緩衝貯槽５４は、図３に詳細に示すよ
うに、該貯槽５４内の中間位置に目皿状の多孔板等から
なる隔離板６０を設け、該隔離板６０により、その上下
における温度差のある液が混合しないようにしてある。
即ち、該貯槽５４内に供給される液化窒素は、液化窒素
貯槽５１の圧力が０．３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度であり、そ
の飽和液を液化ガスポンプ５２で昇圧しているため、そ
の分過冷液となっている。そこで、供給液は隔離板６０
の下部の液中に供給し、貯槽５４上部のガス層にはガス
は供給されず、管５６は下部塔下部塔３と接続している
のみである。
うに、該貯槽５４内の中間位置に目皿状の多孔板等から
なる隔離板６０を設け、該隔離板６０により、その上下
における温度差のある液が混合しないようにしてある。
即ち、該貯槽５４内に供給される液化窒素は、液化窒素
貯槽５１の圧力が０．３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度であり、そ
の飽和液を液化ガスポンプ５２で昇圧しているため、そ
の分過冷液となっている。そこで、供給液は隔離板６０
の下部の液中に供給し、貯槽５４上部のガス層にはガス
は供給されず、管５６は下部塔下部塔３と接続している
のみである。
【００３３】また、上記のようにサブポンプ５２ａを設
けることにより、主たる液化ガスポンプ５２が故障等に
より停止し、液化窒素の送り出しをサブポンプ５２ａに
切替える場合、サブポンプ５２ａが安定運転するまでの
間、即ち、液化ガスポンプの運転切替時間中に空気精留
分離部Ａが必要とする液化窒素を、前記緩衝貯槽５４内
の液化窒素で賄うことができる。
けることにより、主たる液化ガスポンプ５２が故障等に
より停止し、液化窒素の送り出しをサブポンプ５２ａに
切替える場合、サブポンプ５２ａが安定運転するまでの
間、即ち、液化ガスポンプの運転切替時間中に空気精留
分離部Ａが必要とする液化窒素を、前記緩衝貯槽５４内
の液化窒素で賄うことができる。
【００３４】従って、液化ガスポンプ５２が故障しても
一定量の液化ガスを空気精留分離部Ａに継続して供給す
ることが可能となり、精留塔の操作条件を変化させずに
安定した状態で運転を継続することができる。
一定量の液化ガスを空気精留分離部Ａに継続して供給す
ることが可能となり、精留塔の操作条件を変化させずに
安定した状態で運転を継続することができる。
【００３５】次に、図２に示す実施例装置の操作状態の
一例を説明する。原料空気圧縮機により５．５kg／cm2
Ｇまで圧縮され、前処理設備により水，二酸化炭素が除
去された原料空気１００００Ｎｍ3 ／ｈは、管１により
空気精留分離部Ａの主熱交換器２に導入され、戻りガス
と熱交換することにより−１７０℃まで冷却され、精留
塔下部塔３に導入される。
一例を説明する。原料空気圧縮機により５．５kg／cm2
Ｇまで圧縮され、前処理設備により水，二酸化炭素が除
去された原料空気１００００Ｎｍ3 ／ｈは、管１により
空気精留分離部Ａの主熱交換器２に導入され、戻りガス
と熱交換することにより−１７０℃まで冷却され、精留
塔下部塔３に導入される。
【００３６】下部塔３に導入された原料空気は、精留作
用により分離され、管９から液化窒素３８００Ｎｍ3 ／
ｈ、管４から酸素富化液化空気６２００Ｎｍ3 ／ｈが抜
き出される。管９から抜き出された液化窒素は、過冷器
５で戻りガスと熱交換することにより−１８８℃まで過
冷却された後、貯槽５１から液化ガスポンプ５２，緩衝
貯槽５４，減圧弁５３を介して管５５から供給される液
化窒素１３００Ｎｍ3 ／ｈと合流して上部塔７の上部に
導入される。また、管４に抜き出された酸素富化液化空
気も、過冷器５で−１７８℃まで過冷却された後、上部
塔７に導入される。
用により分離され、管９から液化窒素３８００Ｎｍ3 ／
ｈ、管４から酸素富化液化空気６２００Ｎｍ3 ／ｈが抜
き出される。管９から抜き出された液化窒素は、過冷器
５で戻りガスと熱交換することにより−１８８℃まで過
冷却された後、貯槽５１から液化ガスポンプ５２，緩衝
貯槽５４，減圧弁５３を介して管５５から供給される液
化窒素１３００Ｎｍ3 ／ｈと合流して上部塔７の上部に
導入される。また、管４に抜き出された酸素富化液化空
気も、過冷器５で−１７８℃まで過冷却された後、上部
塔７に導入される。
【００３７】上記液化窒素及び酸素富化液化空気は、上
部塔７の精留作用により分離され、管１７から製品液化
酸素９００Ｎｍ3 ／ｈ、管１８から製品酸素ガス１１０
０Ｎｍ3 ／ｈ、管１４から高純度窒素ガス８２００Ｎｍ
3 ／ｈ、管２０から排ガス１１００Ｎｍ3 ／ｈが抜き出
される。管１４及び管２０から抜き出された高純度窒素
ガスと排ガスは、前記過冷器５で熱交換した後、管１８
からの酸素ガスと共に主熱交換器２で前記原料空気と熱
交換して常温となり、製品及び排ガスとしてそれぞれ送
り出される。
部塔７の精留作用により分離され、管１７から製品液化
酸素９００Ｎｍ3 ／ｈ、管１８から製品酸素ガス１１０
０Ｎｍ3 ／ｈ、管１４から高純度窒素ガス８２００Ｎｍ
3 ／ｈ、管２０から排ガス１１００Ｎｍ3 ／ｈが抜き出
される。管１４及び管２０から抜き出された高純度窒素
ガスと排ガスは、前記過冷器５で熱交換した後、管１８
からの酸素ガスと共に主熱交換器２で前記原料空気と熱
交換して常温となり、製品及び排ガスとしてそれぞれ送
り出される。
【００３８】管１４から送り出された高純度窒素ガス
は、２００Ｎｍ3 ／ｈが管１６を経て製品として送ら
れ、８０００Ｎｍ3 ／ｈが管２２に分岐してガス液化サ
イクル部Ｂに液化用の窒素ガスとして導入される。この
窒素ガスは、まず圧縮機２４で圧縮された後、管３３か
らの循環戻り窒素ガス７２０００Ｎｍ3 ／ｈと合流し、
さらに圧縮機２５で５０kg／cm2 Ｇに圧縮される。この
高圧の窒素ガス８００００Ｎｍ3 ／ｈは、第１循環熱交
換器２６で戻りガスと熱交換することにより−１００℃
まで冷却され、その一部９５００Ｎｍ3 ／ｈがさらに第
２循環熱交換器２７で戻りガスと熱交換することにより
−１６２℃まで冷却された後、膨張弁２８で８．５kg／
cm2 Ｇに減圧膨張して気液分離器２９に導入され、窒素
ガスと液化窒素とに分離する。
は、２００Ｎｍ3 ／ｈが管１６を経て製品として送ら
れ、８０００Ｎｍ3 ／ｈが管２２に分岐してガス液化サ
イクル部Ｂに液化用の窒素ガスとして導入される。この
窒素ガスは、まず圧縮機２４で圧縮された後、管３３か
らの循環戻り窒素ガス７２０００Ｎｍ3 ／ｈと合流し、
さらに圧縮機２５で５０kg／cm2 Ｇに圧縮される。この
高圧の窒素ガス８００００Ｎｍ3 ／ｈは、第１循環熱交
換器２６で戻りガスと熱交換することにより−１００℃
まで冷却され、その一部９５００Ｎｍ3 ／ｈがさらに第
２循環熱交換器２７で戻りガスと熱交換することにより
−１６２℃まで冷却された後、膨張弁２８で８．５kg／
cm2 Ｇに減圧膨張して気液分離器２９に導入され、窒素
ガスと液化窒素とに分離する。
【００３９】また、前記第１循環熱交換器２６出口で管
３０に分岐した窒素ガス７０５００Ｎｍ3 ／ｈは、膨張
タービン３１で８．５kg／cm2 Ｇまでエントロピー膨張
して寒冷を発生し、上記気液分離器２９から管３２に抜
き出された窒素ガス１５００Ｎｍ3 ／ｈと合流して管３
３から第２循環熱交換器２７，第１循環熱交換器２６で
液化用の窒素ガスと熱交換し、常温に戻された後、前記
圧縮機２４，２５の中段に戻される。
３０に分岐した窒素ガス７０５００Ｎｍ3 ／ｈは、膨張
タービン３１で８．５kg／cm2 Ｇまでエントロピー膨張
して寒冷を発生し、上記気液分離器２９から管３２に抜
き出された窒素ガス１５００Ｎｍ3 ／ｈと合流して管３
３から第２循環熱交換器２７，第１循環熱交換器２６で
液化用の窒素ガスと熱交換し、常温に戻された後、前記
圧縮機２４，２５の中段に戻される。
【００４０】一方、気液分離器２９で分離した液化窒素
８０００Ｎｍ3 ／ｈは、貯槽５１に送られ、空気精留分
離部Ａの寒冷源用液化窒素及び製品液化窒素として貯え
られる。
８０００Ｎｍ3 ／ｈは、貯槽５１に送られ、空気精留分
離部Ａの寒冷源用液化窒素及び製品液化窒素として貯え
られる。
【００４１】貯槽５１内の液化窒素は、１３００Ｎｍ3
／ｈが液化ガスポンプ５２により７kg／cm2 Ｇに昇圧さ
れて送り出され、容量０．５ｍ3 の緩衝貯槽５４，減圧
弁５３を経て常時管５５から前記上部塔７に供給され
る。なお、この例においては、緩衝貯槽５４内の圧力保
持のため、管５６にてガス相が下部塔３と連結されてい
る。
／ｈが液化ガスポンプ５２により７kg／cm2 Ｇに昇圧さ
れて送り出され、容量０．５ｍ3 の緩衝貯槽５４，減圧
弁５３を経て常時管５５から前記上部塔７に供給され
る。なお、この例においては、緩衝貯槽５４内の圧力保
持のため、管５６にてガス相が下部塔３と連結されてい
る。
【００４２】そして、製品窒素ガスの需要が増大した場
合には、上記ガス液化サイクル部Ｂの運転を停止し、管
２２に分岐する窒素ガスを全て管１６から送り出すこと
により、製品として８２００Ｎｍ3 ／ｈの高純度窒素ガ
スを送り出すことができる。このとき、精留塔には、前
記貯槽５１内の液化窒素が前記同様にして寒冷源として
供給されているため、精留塔の操作状態は一定してお
り、最適な状態で運転を継続することができる。
合には、上記ガス液化サイクル部Ｂの運転を停止し、管
２２に分岐する窒素ガスを全て管１６から送り出すこと
により、製品として８２００Ｎｍ3 ／ｈの高純度窒素ガ
スを送り出すことができる。このとき、精留塔には、前
記貯槽５１内の液化窒素が前記同様にして寒冷源として
供給されているため、精留塔の操作状態は一定してお
り、最適な状態で運転を継続することができる。
【００４３】また、電力料金を考慮した場合は、上記運
転を電力料金の安価な時間帯、即ち夜間や休日等に行
い、昼間の電力料金の高い時間帯はガス液化サイクル部
Ｂを止めることにより、電力を有効に利用した運転を行
うことができ、製品の電力源単位を大幅に低減すること
が可能となる。
転を電力料金の安価な時間帯、即ち夜間や休日等に行
い、昼間の電力料金の高い時間帯はガス液化サイクル部
Ｂを止めることにより、電力を有効に利用した運転を行
うことができ、製品の電力源単位を大幅に低減すること
が可能となる。
【００４４】さらに、上記ガス液化サイクル部Ｂの運転
及び停止に際しても、寒冷源となる液化窒素は常時一定
量が精留塔に供給されているため、運転切替え時の状態
変化を生じることがない。
及び停止に際しても、寒冷源となる液化窒素は常時一定
量が精留塔に供給されているため、運転切替え時の状態
変化を生じることがない。
【００４５】したがって、この運転モードの切替えに際
し、運転操作の繁雑さを無くして短時間内に切替操作を
終了させることができ、また、モード切替えに際して精
留分離部Ａの状態は、液化サイクル部Ｂの状態変化の影
響を全く受けることがなく、安定した運転を継続でき
る。
し、運転操作の繁雑さを無くして短時間内に切替操作を
終了させることができ、また、モード切替えに際して精
留分離部Ａの状態は、液化サイクル部Ｂの状態変化の影
響を全く受けることがなく、安定した運転を継続でき
る。
【００４６】なお、上記空気精留分離部Ａ及びガス液化
サイクル部Ｂの構成は、採取する製品の種類等に応じて
適宜最適な構成とすることができる。即ち、本実施例
は、窒素ガスを液化する場合について説明を行ったが、
酸素を液化して貯留し、精留塔に導入したり、液化空気
の貯留，導入を行う場合にも適用することができる。ま
た、空気液化分離部Ａには、寒冷発生手段を有しない場
合が効果が大であるが、寒冷発生手段を有している場合
でも同様に適用することができる。特に、本発明は、精
留塔の操作状態を常に一定にできることから、アルゴン
採取系統を備えた空気液化分離装置に適用することによ
り、アルゴンの採取を高効率で行うことができる。
サイクル部Ｂの構成は、採取する製品の種類等に応じて
適宜最適な構成とすることができる。即ち、本実施例
は、窒素ガスを液化する場合について説明を行ったが、
酸素を液化して貯留し、精留塔に導入したり、液化空気
の貯留，導入を行う場合にも適用することができる。ま
た、空気液化分離部Ａには、寒冷発生手段を有しない場
合が効果が大であるが、寒冷発生手段を有している場合
でも同様に適用することができる。特に、本発明は、精
留塔の操作状態を常に一定にできることから、アルゴン
採取系統を備えた空気液化分離装置に適用することによ
り、アルゴンの採取を高効率で行うことができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
精留塔を含む空気精留分離部の運転状態を全く変化させ
ずに製品の送出量を変化させたり、昼夜の電力料金の差
に応じた運転を行うことが可能であり、特に運転モード
切替えの影響を無くして必要な量の製品を常に安定した
状態で、かつ低コストで製造することができる。
精留塔を含む空気精留分離部の運転状態を全く変化させ
ずに製品の送出量を変化させたり、昼夜の電力料金の差
に応じた運転を行うことが可能であり、特に運転モード
切替えの影響を無くして必要な量の製品を常に安定した
状態で、かつ低コストで製造することができる。
【図１】 本発明の一実施例を示す空気液化分離装置の
系統図である。
系統図である。
【図２】 本発明の他の実施例を示す空気液化分離装置
の系統図である。
の系統図である。
【図３】 緩衝貯槽部分の拡大図である。
【図４】 従来の空気液化分離装置の一例を示す系統図
である。
である。
２…熱交換器 ３…下部塔 ７…上部塔 ２４，
２５…圧縮機 ２６…第１循環熱交換器 ２７…第２循環熱交換器
２９…気液分離器 ３１…膨張タービン ５１…貯槽 ５２…液化ガス
ポンプ ５３…減圧弁 ５４…緩衝貯槽 Ａ…空気精留分離部 Ｂ…ガス液
化サイクル部
２５…圧縮機 ２６…第１循環熱交換器 ２７…第２循環熱交換器
２９…気液分離器 ３１…膨張タービン ５１…貯槽 ５２…液化ガス
ポンプ ５３…減圧弁 ５４…緩衝貯槽 Ａ…空気精留分離部 Ｂ…ガス液
化サイクル部
Claims (6)
- 【請求項１】 原料空気を圧縮，精製，冷却して精留
し、酸素，窒素等を分離する空気液化分離方法におい
て、寒冷発生手段を有しない空気精留分離部から導出し
たガスを、ガス液化サイクル部に導入して液化し、得ら
れた液化ガスを貯槽に貯留するとともに、該貯槽内の前
記液化ガスの所定量を前記空気精留分離部に運転用寒冷
源として常時供給することを特徴とする空気液化分離方
法。 - 【請求項２】 前記ガス液化サイクル部は、特定の時間
帯のみ運転されることを特徴とする請求項１記載の空気
液化分離方法。 - 【請求項３】 前記貯槽内の液化ガスを主副２基の液化
ガスポンプのいずれか一方で空気精留分離部に供給する
とともに、主副の液化ガスポンプの運転切替時間中に空
気精留分離部が必要とする液化ガスを、あらかじめ液化
ガスポンプの下流側に貯留しておくことを特徴とする請
求項１記載の空気液化分離方法。 - 【請求項４】 原料空気を圧縮，精製，冷却して精留
し、酸素，窒素等を分離する空気精留分離部と、該空気
精留分離部から導出したガスを液化するガス液化サイク
ル部と、該ガス液化サイクル部で液化した液化ガスを貯
留する貯槽と、該貯槽内の液化ガスの所定量を前記空気
精留分離部に運転用寒冷源として常時供給する液化ガス
供給系統とを備えていることを特徴とする空気液化分離
装置。 - 【請求項５】 前記液化ガス供給系統に、いずれか一方
が運転される主副２基の液化ガスポンプを設けるととも
に、該主副の液化ガスポンプの下流側に、液化ガスポン
プの運転切替時間中に空気精留分離部が必要とする液化
ガスを貯留する貯槽を設けたことを特徴とする請求項４
記載の空気液化分離装置。 - 【請求項６】 前記液化ガスポンプの下流側に設けた液
化ガス貯槽は、貯留液中に多孔板が設けられていること
を特徴とする請求項５記載の空気液化分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24942391A JP3220755B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 空気液化分離方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24942391A JP3220755B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 空気液化分離方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587448A true JPH0587448A (ja) | 1993-04-06 |
| JP3220755B2 JP3220755B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=17192757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24942391A Expired - Fee Related JP3220755B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 空気液化分離方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220755B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005532529A (ja) * | 2002-07-09 | 2005-10-27 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・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 | 製造プラントの操作方法および製造プラント |
| JP2007516407A (ja) * | 2003-12-23 | 2007-06-21 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・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 | 極低温の空気分離法および装置 |
| JP2010521642A (ja) * | 2007-02-28 | 2010-06-24 | 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 | 窒素を提供するための方法および装置 |
| WO2016098664A1 (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | オリンパス株式会社 | 基板ユニット、操作入力ユニット、エネルギー処置具及び基板ユニットの製造方法 |
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1991
- 1991-09-27 JP JP24942391A patent/JP3220755B2/ja not_active Expired - Fee Related
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