JPH0587449A - 空気液化分離装置及びその運転方法 - Google Patents

空気液化分離装置及びその運転方法

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JPH0587449A
JPH0587449A JP24943191A JP24943191A JPH0587449A JP H0587449 A JPH0587449 A JP H0587449A JP 24943191 A JP24943191 A JP 24943191A JP 24943191 A JP24943191 A JP 24943191A JP H0587449 A JPH0587449 A JP H0587449A
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Masataka Nagata
政貴 永田
Yoshitoyo Ookubo
吉豊 大久保
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Nippon Sanso Corp
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Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 減量運転した場合でも、下部塔圧力を低下さ
せずに通常運転と同様の安定した運転を継続することが
できる空気液化分離装置及びその運転方法を提供する。 【構成】 下部塔４の頂部の窒素ガスを主凝縮蒸発器１
６に導入する導管９に、該窒素ガスの導入圧力を調整す
るための調節弁３０を設け、減量運転を行った際に、主
凝縮蒸発器１６に導入する窒素ガスの圧力を前記調節弁
３０で調整し、減量運転の状態に応じた圧力にすること
により、窒素ガスの液化量を制御して下部塔４内の圧力
を通常運転と同一に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気液化分離装置及び
その運転方法に関し、詳しくは空気液化分離装置におけ
る複精留塔に設けられ、下部塔上部の窒素ガスと上部塔
底部の液化酸素とを熱交換させて、窒素ガスを凝縮液化
するとともに液化酸素を蒸発気化させる主凝縮蒸発器部
分の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、複精留塔を用いて空気を液化精
留分離する空気液化分離装置の一般的な系統を示すもの
である。
【０００３】このような空気液化分離装置は、周知のよ
うに、導管１から導入される圧縮，精製した原料空気を
主熱交換器２で飽和温度近くまで冷却して複精留塔３の
下部塔（高圧塔）４下部に導入し、液化精留分離して酸
素，窒素等を製造するものである。下部塔４に導入され
た原料空気は、該下部塔４での精留操作により、下部塔
頂部の窒素ガスと下部塔底部の酸素成分が富化した液化
空気とに分離する。
【０００４】上記液化空気は、下部塔４の底部から導出
され、過冷器５，減圧弁６を経て上部塔（低圧塔）７の
中段に導入される。一方、下部塔頂部の窒素ガスは、下
部塔４上部の導管８に導出され、導管９と導管１０とに
分岐する。
【０００５】上記導管１０の窒素ガスは、主熱交換器２
を経て管１１から製品中圧窒素ガスとして採取される。
また、導管１０の窒素ガスの一部は、主熱交換器２の中
間部から管１２に分岐し、膨張タービン１３で膨張して
寒冷を発生した後、導管１４により再び主熱交換器２に
導入された後、管１５から排出される。
【０００６】前記導管９に分岐した窒素ガスは、上部塔
７の底部空間に設けられた主凝縮蒸発器１６に導入さ
れ、凝縮液化して液化窒素となり、導管１７に導出され
る。この液化窒素は、一部が導管１８，弁１９を経て下
部塔４の頂部に還流液として導入され、残部の液化窒素
は、導管２０から過冷器５，減圧弁２１を経て上部塔７
の還流液として導入される。
【０００７】上部塔７に導入された前記液化空気と液化
窒素は、該上部塔７での精留操作により、上部塔頂部の
窒素ガスと上部塔底部の液化酸素とに分離する。上部塔
底部の液化酸素は、前記主凝縮蒸発器１６で前記窒素ガ
スと熱交換して蒸発気化し、酸素ガスとなって上部塔７
の上昇ガスとなり、一部が導管２２に導出され、主熱交
換器２を経て製品酸素ガスとして採取される。
【０００８】また、上部塔上部の窒素ガスは、導管２３
に導出され、過冷器５を経て前記導管１４の窒素ガスに
合流し、主熱交換器２に導入された後、管１５から排出
される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような空気液化分
離装置において、製品需要の増減に応じて製品産出量を
増減することが行われているが、従来は、製品産出量に
応じて原料空気導入量を増減させて対応するのが一般的
である。
【００１０】しかしながら、原料空気導入量を減らし、
いわゆる減量運転を行うと、主凝縮蒸発器の処理量が減
少し、該主凝縮蒸発器の負荷が低下して窒素ガスを凝縮
させる凝縮能力に余裕を生じるため、窒素ガスの相対的
な液化量（液化比率）が増大し、これによって下部塔内
の圧力が低下する現象が生じてしまう。
【００１１】そして、上記のように下部塔内の圧力が低
くなると、該下部塔から導出する中圧窒素ガスの圧力も
低下するため、場合によっては圧縮機を設けて製品中圧
窒素ガスを昇圧する必要が生じることもある。さらに、
中圧窒素ガスを処理流体とする膨張タービンにおける寒
冷発生量が影響を受けたり、該膨張タービンの軸受ガス
を中圧窒素ガスから供給する場合には、必要な軸受圧力
を維持できなくなる場合がある。
【００１２】また、原料空気導入系統の圧力も低下する
ため、原料空気を精製する吸着器の吸着量が低下した
り、原料空気圧縮機を他の空気液化分離装置や他の設備
と共用している場合には、これらの設備の運転に影響を
与えてしまうことがある。
【００１３】そこで本発明は、減量運転した場合でも、
下部塔圧力を低下させずに運転を継続することができる
空気液化分離装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【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
した原料空気を複精留塔に導入し、液化精留分離を行う
空気液化分離装置において、前記複精留塔に設けられる
主凝縮蒸発器に複精留塔下部塔から窒素ガスを導入する
配管に、該窒素ガスの導入圧力を調整する調節弁を設け
たことを特徴としている。
【００１５】また、本発明の空気液化分離装置の運転方
法は、圧縮，精製，冷却した原料空気を複精留塔に導入
し、液化精留分離を行う空気液化分離装置の運転方法に
おいて、該空気液化分離装置を減量運転する際に、前記
複精留塔に設けられる主凝縮蒸発器に複精留塔下部塔か
ら導入する窒素ガスの圧力を、前記下部塔内の圧力が一
定になるように調整することを特徴としている。
【００１６】
【作 用】上記構成によれば、減量運転を行った際に、
主凝縮蒸発器に導入する窒素ガスの圧力を前記調節弁で
調整し、減量運転の状態に応じた圧力にすることによ
り、窒素ガスの液化量を制御して下部塔圧力を一定に保
つことができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を、図１に示す実施例に基づい
て、さらに詳細に説明する。
【００１８】図１は、前記従来装置と同様に構成された
空気液化分離装置に本発明を適用した一実施例を示すも
のである。なお、前記従来例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。
【００１９】本実施例装置も、前記同様に、導管１から
導入される原料空気を複精留塔３で精留分離して導管１
１から製品中圧窒素ガスを、導管１５から低圧の窒素ガ
スを、導管２２から酸素ガスを、それぞれ導出するもの
である。
【００２０】そして、図に示すように、下部塔頂部の窒
素ガスを主凝縮蒸発器１６に導入する導管９には、該窒
素ガスの導入圧力を調整するための調節弁３０が設けら
れている。
【００２１】この調節弁３０は、減量運転を行った際に
主凝縮蒸発器１６に導入する窒素ガスの圧力を下げて液
化量を減少させ、これにより下部塔４内の圧力を通常運
転時と同じレベルに保つ働きをするものである。
【００２２】ここで、主凝縮蒸発器１６で窒素ガスが凝
縮するための冷熱量は、該主凝縮蒸発器１６における熱
伝達係数（Ｕ），伝熱面積（Ａ），液化酸素と窒素ガス
の温度差（ΔＴ）の積であるから、熱伝達係数と伝熱面
積とを略一定とすれば、温度差を小さくすることによ
り、該窒素ガスの凝縮量を減少させることができる。
【００２３】したがって、液化酸素と窒素ガスの温度
差、即ち、上部塔７と下部塔４の圧力差も、減量運転の
状態に応じて最適な値に設定する必要があるが、上記の
ように、主凝縮蒸発器１６の入口側に調節弁３０を設け
て凝縮側圧力を調節することにより、主凝縮蒸発器１６
における凝縮量を最適量に保ち、上部塔７及び下部塔４
の圧力を通常運転時と同一レベルに保つことができる。
【００２４】即ち、調節弁３０を設けて主凝縮蒸発器１
６の凝縮側圧力を調節することにより、蒸発側と凝縮側
の圧力差を少なくして温度差を少なくし、凝縮量を減少
させ、下部塔４内の圧力を一定に保持したまま還流液量
を減少させて減量運転を行うことができる。
【００２５】このとき、凝縮側の下部塔入口部圧力は、
調節弁３０による減圧分が凝縮液の液深による加圧によ
って下部塔圧力と同圧力になり、生成した凝縮液が下部
塔４に導入される。したがって、調節弁３０による減圧
の程度が大きいと、主凝縮蒸発器１６の凝縮側管内の液
面が上昇して主凝縮蒸発器１６の前記伝熱面積（Ａ）を
減少させ、更に凝縮量を減少させる。この場合は、凝縮
される窒素ガスの圧力を調整することにより、温度差
（ΔＴ）と伝熱面積（Ａ）の双方を調節して還流液量を
調節することになる。
【００２６】即ち、下部塔４の圧力を一定に保持しつ
つ、空気液化分離装置の減量運転を行うことができる。
この方法は、上記主凝縮蒸発器１６の伝熱面積を、液面
調節計等により蒸発側液面を調節して凝縮液量を調整す
る方法に比べて、安全対策上の面で優れている。
【００２７】例えば、主凝縮蒸発器１６における蒸発
側、即ち、上部塔７内の圧力を０．５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ、
凝縮側、即ち下部塔４内の通常運転時の設定圧力が５．
０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇである装置において、減量運転による
主凝縮蒸発器１６の負荷が７０％に減少した場合、上部
塔７内を０．５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇのままに保つとすれば、
従来装置では、このときの下部塔４内の圧力は４．８２
ｋｇ／ｃｍ2 Ｇとなり、通常運転時に比べて０．１８ｋ
ｇ／ｃｍ2 Ｇの低下となる。
【００２８】このとき、上記のように主凝縮蒸発器１６
を構成しておくことにより、該調節弁３０を操作するこ
とで、下部塔４内の圧力を５．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに保っ
たまま、調節弁３０の２次側、即ち主凝縮蒸発器１６に
おける凝縮ガス側の圧力を低減することができ、該減量
運転時の最適な液化量とすることができる。
【００２９】なお、この場合、主凝縮蒸発器１６の凝縮
側の圧力のみを低減するため、弁１９が必須となること
もあるが、調節弁３０での圧力差が小さい場合には省略
することもできる。即ち、圧力差は、凝縮液の液ヘッド
のみでバランスしつつ、液が下部塔４に導入される。
【００３０】また、装置の一時停止時等、弁１９と調節
弁２０を同時に全閉としたとき、凝縮流路に残留してい
た液化窒素が気化して窒素ガス圧力が以上上昇するのを
避けるため、弁１９か調節弁３０のどちらかは全閉とな
らない構造としておくことが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
減量運転時でも下部塔内の圧力を通常運転時と同等に保
つことができるので、製品中圧窒素ガスの送出圧力を一
定に保つことができ、また、該中圧窒素ガスを用いる膨
張タービンの安定運転も図れる。
【００３２】さらに、原料空気導入系統の圧力も一定に
保つことができるため、吸着器の吸着量低下も生じるこ
とがなく、原料空気圧縮機を他の装置等と共用させても
問題はない。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】 従来の空気液化分離装置の一例を示す系統図
である。
【符号の説明】
２…主熱交換器 ３…複精留塔 ４…下部塔 ７
…上部塔 １６…主凝縮蒸発器 ３０…調節弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮，精製，冷却した原料空気を複精留
    塔に導入し、液化精留分離を行う空気液化分離装置にお
    いて、前記複精留塔に設けられる主凝縮蒸発器に複精留
    塔下部塔から窒素ガスを導入する配管に、該窒素ガスの
    導入圧力を調整する調節弁を設けたことを特徴とする空
    気液化分離装置。
  2. 【請求項２】 圧縮，精製，冷却した原料空気を複精留
    塔に導入し、液化精留分離を行う空気液化分離装置の運
    転方法において、該空気液化分離装置を減量運転する際
    に、前記複精留塔に設けられる主凝縮蒸発器に複精留塔
    下部塔から導入する窒素ガスの圧力を、前記下部塔内の
    圧力が一定になるように調整することを特徴とする空気
    液化分離装置の運転方法。
JP24943191A 1991-09-27 1991-09-27 空気液化分離装置及びその運転方法 Pending JPH0587449A (ja)

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