JPH06137756A - 窒素製造装置 - Google Patents

窒素製造装置

Info

Publication number
JPH06137756A
JPH06137756A JP28880092A JP28880092A JPH06137756A JP H06137756 A JPH06137756 A JP H06137756A JP 28880092 A JP28880092 A JP 28880092A JP 28880092 A JP28880092 A JP 28880092A JP H06137756 A JPH06137756 A JP H06137756A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
nitrogen
raw material
rectification
path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28880092A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Tanaka
正幸 田中
Toshiyuki Ayuhara
俊行 鮎原
Hideto Fujita
秀人 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP28880092A priority Critical patent/JPH06137756A/ja
Publication of JPH06137756A publication Critical patent/JPH06137756A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • 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
    • F25J3/04—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
    • F25J3/044—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 a single pressure main column system only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • 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
    • F25J3/04—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
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • 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
    • F25J3/04—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
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90—Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/52—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen enriched compared to air, e.g. "crude oxygen"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深冷分離法によって空気を分離して得られる
製品窒素の収率を上昇させる。 【構成】 深冷分離法で原料空気から窒素を分離精製す
る窒素製造装置１において、上記精留装置３は底部に富
酸素の液体空気が貯溜される精留塔３１と、精留塔３１
から供給された窒素を凝縮させる凝縮器３３が内設され
た主凝縮部３２とに二分され、精留塔３１の底部からは
富酸素液体空気が膨張弁３６を介して主凝縮部３２に還
流される経路Ｌ１０が形成され、精留塔３１の原料空気
供給口の位置する棚段からは上部から降下してきた液体
空気が膨張弁３７を介して主凝縮部３２内の凝縮器３３
に還流される経路Ｌ１７が形成され、主凝縮部３２の頂
部から導出されかつ上記主熱交換器３３で原料空気と熱
交換したオフガスの一部または全部が圧縮機２１で圧縮
され、この圧縮されたオフガスが精留塔３１の底部に導
入される経路Ｌ１６が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気を深冷して液化し
それを精留して窒素を製造するいわゆる深冷分離法によ
る窒素製造装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】空気中には容量割合で酸素が約２１％存
在し残りの約７９％は窒素である。このように地球上に
窒素資源は無尽蔵に存在するため、通常窒素の製造は空
気からそれを分離することによって行われる。空気から
窒素を分離する方法には種々のものがあるが、工業的に
大量にかつ安価に分離する方法としては、深冷分離法が
ある。
【０００３】この深冷分離法は、沸点が酸素と窒素とで
異なることに着目し（例えば、標準沸点（１気圧におけ
る沸点）は酸素が−１８３．０℃であるのに対して窒素
が−１９８．５℃と酸素よりも低温である）、この沸点
の相違を利用して高圧、低温で精留操作を行って窒素を
分離するものである。現在このような窒素の製造法はす
でに確立された技術であり、各所で大々的に実施されて
いる。
【０００４】そこでまず、本発明が対象としているこの
深冷分離法を応用した空気分離による窒素の製造方法に
ついて、それを例示する図２に基づいて説明する。
【０００５】通常上記のような空気分離装置（窒素製造
装置１）は、原料空気を所定の高圧（通常５〜８kg／cm
2Ｇ）に圧縮して予冷却する空気圧縮部１ａと、この圧
縮冷却された原料空気中に含まれている水分、炭酸ガス
あるいはアセチレンその他の炭化水素類を吸着除去する
一対の吸着塔１２を有する空気精製部１ｂと、空気精製
部１ｂから導出された原料空気を主熱交換器２における
熱交換によって冷却する空気冷却部１ｃと、オフガスの
断熱膨張により冷却され熱交換その他で冷熱源として使
用される寒冷をつくる膨張タービン１４を有する寒冷発
生部１ｄと、空気冷却部１ｃから供給された原料空気を
精留して製品窒素を製造する精留装置３を有する精留部
１ｅとから基本構成されている。
【０００６】そして、空気圧縮部１ａには吸入した原料
空気を圧縮する空気圧縮機１１と、圧縮された原料空気
を熱交換によって予冷却する冷却器１１ｂと、冷却され
た原料空気のドレンを抜くドレン分離器１１ｃとが備え
られている。冷却器１１ｂには冷凍器１１ａで冷却され
たフロンなどの冷媒が供給され、原料空気との熱交換が
行われる。また、空気精製部１ｂには再生加熱器１３が
設けられ、吸着塔１２を再生するためのガスを加熱する
用に供されている。
【０００７】上記のような窒素製造装置において、まず
原料空気は空気圧縮部１ａに配設された経路Ｌ１上の空
気圧縮機１１により圧縮され、冷却器１１ｂで予冷却さ
れ、ドレン分離器１１ｃでドレンが抜き出されて後つぎ
の空気精製部１ｂに導入される。
【０００８】空気精製部１ｂでは、一対の吸着塔１２の
うちのいずれかによって原料空気中の水分（Ｈ2Ｏ）お
よび炭酸ガス（ＣＯ2）などが吸着除去され、前処理さ
れた残りの原料空気が経路Ｌ２を通して一部は空気冷却
部１ｃ内の主熱交換器２に送られる。そして、この主熱
交換器２において原料空気はその沸点近くまで冷却され
た後に、経路Ｌ３を通して精留装置３に入れられる。
【０００９】この精留装置３は精留塔３１と、主凝縮部
３２と、これら両者間で熱交換を行う凝縮器としての主
凝縮器３３とから構成され、上記主熱交換器２からの原
料空気はまずこの精留装置３の精留塔３１の下部に入れ
られる。
【００１０】精留塔３１に入った原料空気は、この精留
塔３１の内部を上昇する間に還流液体窒素（以下還流Ｌ
Ｎ2という）と接触し、次第にその窒素濃度が高めら
れ、精留塔３１頂部では高純度Ｎ2になる。このＮ2は経
路Ｌ５を通って主凝縮器３３に入り、主凝縮部３２の富
酸素の液体空気と熱交換して凝縮することによりＬＮ2
となる。このＬＮ2は、精留装置３内の経路Ｌ６を通っ
て精留塔３１の上部に設けられた堰部３５に還流ＬＮ2
として供給される。
【００１１】また、精留装置３の精留塔３１上部からＮ
2を抜き出すための経路Ｌ５は途中で経路Ｌ８に分岐
し、上記経路Ｌ５に導出されたＮ2の一部はこの経路Ｌ
８を通して主熱交換器２に導かれ、原料空気を冷却する
ための熱交換に使用され、その後製品ＧＮ2として導出
される。
【００１２】精留装置３の精留塔３１下部に貯溜してい
る液体空気の一部は途中に膨張弁３６が設けられた経路
Ｌ１０を通って主凝縮部３２の上部に熱交換用の冷熱源
として供給され、主凝縮器３３内のＮ2を冷してそれを
ＬＮ2にし、その後オフガスとして経路Ｌ１２を通して
主熱交換器２に導入される。
【００１３】上記精留塔３１上部の堰部３５を溢出した
還流ＬＮ2は、精留塔３１を下っていく間にこの精留塔
３１内を上昇してくる原料空気と接触してＯ2濃度が高
められ、精留塔３１底部にＯ2が３０〜３５％程度含ま
れる液体空気となって溜められる。
【００１４】一方、主凝縮部３２の頂部からのオフガス
は経路Ｌ１２を通して主熱交換器２に送られ、この主熱
交換器２で原料空気と熱交換される。この主熱交換器２
で原料空気を冷却した後、寒冷発生部１ｄの膨張タービ
ン１４に供給され、断熱膨張によって冷却された後経路
Ｌ１３を通って再度主熱交換器２で熱交換用の冷熱源と
して利用され、再生加熱器１３で加熱された後前処理用
の吸着塔１２ａ、１２ｂのいずれか一方に再生ガスとし
て送られる。
【００１５】以上のようにして、空気から高純度のＮ2
がＧＮ2およびＬＮ2として分離されるのであり、このこ
とは例えば特開平３−２８６８２号公報に詳細に開示さ
れている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述したような空気分
離による窒素の製造においては、基本的には系内におけ
る各種条件下の窒素および酸素の物理的な平衡関係を利
用して、系内に供給された原料空気のインプット量に見
合う量のＮ2とオフガスとがアウトプットされるもので
あるため、マクロ的にみた場合、上記インプットとアウ
トプットとがバランスした状態で系内のすべての部分は
平衡状態にあると考えられる。
【００１７】このような平衡状態は、現場操業面からみ
ると、安定的に所定量の原料空気が窒素製造装置に供給
され、所定量のＮ2とオフガスとが窒素製造装置から導
出される、いわゆる定常的な安定操業時に実現すること
ができるものである。
【００１８】上記のような系内の平衡状態という観点か
ら、窒素製造装置１においては、Ｎ2の収率は精留装置
３の精留塔３１底部に貯溜する液体空気の組成によって
決まると考えることができる。
【００１９】ところで上述したように、精留装置３の精
留塔３１底部から経路Ｌ１０を介して抜き出された液体
空気は、その途中に設けられた膨張弁３６で減圧冷却さ
れた状態で精留装置３の主凝縮部３２上部に供給され、
主凝縮器３３内のＮ2を冷却してＬＮ2にした後主凝縮部
３２の頂部から系外にオフガスとして導出されるため、
結局精留塔３１の底部に貯溜している液体空気の中のＮ
2分は製品Ｎ2にはならずに系外に放出されロスとなるの
である。
【００２０】本発明は、従来の上記のような問題点を解
決するためになされたものであり、窒素製造装置の系外
に放出されるＮ2の量を極力抑制し、もって製品Ｎ2の収
率を上昇させるようにした窒素製造装置を提供すること
を目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
窒素製造装置は、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機
と、圧縮された原料空気を冷却する主熱交換器と、冷却
された原料空気から沸点の差を利用して窒素を分離精製
する精留装置と、この精留装置に寒冷を供給する寒冷発
生手段とを備えた窒素製造装置において、上記精留装置
は原料空気が精留されてその上部に分離された窒素が移
行しかつ底部に富酸素の液体空気が貯溜される精留塔
と、その底部に液体酸素が貯溜されこの液体酸素と熱交
換することによって精留塔から供給された窒素を凝縮さ
せる凝縮器が内設された主凝縮部とに二分され、精留塔
の底部からは富酸素液体空気が膨張弁を介して主凝縮部
に還流される経路が形成され、精留塔の原料空気供給口
の位置する棚段からは上部から降下してきた液体空気が
膨張弁を介して主凝縮部内の凝縮器に還流される経路が
形成され、主凝縮部の頂部から導出されかつ上記主熱交
換器で原料空気と熱交換したオフガスの一部または全部
が圧縮機で圧縮され、この圧縮されたオフガスが精留塔
の底部に導入されて再度精留するための系路が形成され
ていることを特徴とするものである。
【００２２】本発明の請求項２記載の窒素製造装置は、
請求項１記載の窒素製造装置において、上記寒冷発生手
段として膨張タービンが設けられ、上記圧縮機の回転軸
はこの膨張タービンの回転軸に直結されていることを特
徴とするものである。
【００２３】
【作用】上記請求項１記載の窒素製造装置によれば、主
凝縮部の頂部から導出されかつ上記主熱交換器で原料空
気と熱交換したオフガスの一部または全部が圧縮機で圧
縮され、この圧縮されたオフガスが下塔の底部に導入さ
れて再度精留するための系路が形成されている。
【００２４】従って、精留塔の原料空気供給位置より下
方、すなわち液体空気が貯溜している位置においても上
記経路を通って供給されるオフガスが再度上昇ガスとな
り、還流液と接触し精留操作が行われるため、酸素より
沸点の低い窒素は蒸発して精留塔底部に貯溜している液
体空気は酸素リッチになるとともに、蒸発した窒素は最
終的には製品窒素に移行するから、その分製品窒素の収
率が上昇する。
【００２５】上記請求項１記載の窒素製造装置によれ
ば、上記圧縮機の回転軸は系内の膨張タービンの回転軸
に直結されているため、特に電力などのエネルギーを系
外に求めることなく圧縮機を駆動させることができ、そ
の分省エネルギー運転が可能になる。
【００２６】
【実施例】図１は本発明に係る窒素製造装置の一例を示
す説明図である。この図に示すように、本発明の窒素製
造装置は、基本的には図２に例示する従来の窒素製造装
置において、その系内を移動する流体の経路を適切に変
更するとともに、経路の一部に圧縮機を配置したことに
よって実現したものである。従って、図２に示す各経路
のうち新たに追加され、変更された経路については太い
実線で示して図１を完成させている。
【００２７】本実施例に係る窒素製造装置１は、原料空
気を所定の高圧（通常５〜８kg／cm2Ｇ）に圧縮して予
冷却する空気圧縮部１ａ、この圧縮冷却された原料空気
中に含まれている水分、炭酸ガスあるいはアセチレンそ
の他の炭化水素類を吸着除去する一対の吸着塔１２を有
する空気精製部１ｂ、空気精製部１ｂから導出された原
料空気を主熱交換器２における熱交換によって冷却する
空気冷却部１ｃ、冷熱源として使用される寒冷をつくる
寒冷発生手段としての膨張タービン１４を有する寒冷発
生部１ｄ、および、空気冷却部１ｃから供給された原料
空気を精留して製品窒素を製造する精留装置３を有する
精留部１ｅから基本構成されている。
【００２８】そして、空気圧縮部１ａには吸入した原料
空気を圧縮する空気圧縮機１１と、圧縮された原料空気
を熱交換によって予冷却する冷却器１１ｂと、冷却され
た原料空気のドレンを抜くドレン分離器１１ｃとが備え
られている。冷却器１１ｂには冷凍器１１ａで冷却され
たフロンなどの冷媒が供給され、この冷媒と原料空気と
の熱交換がなされて原料空気の事前冷却が行われる。
【００２９】上記のような窒素製造装置において、まず
原料空気は空気圧縮部１ａに配設された経路Ｌ１上の空
気圧縮機１１により圧縮され、冷却器１１ｂで予冷却さ
れ、ドレン分離器１１ｃでドレンが抜き出されて後つぎ
の空気精製部１ｂに導入される。
【００３０】空気精製部１ｂでは、一対の吸着塔１２の
うちのいずれかによって原料空気中の水分（Ｈ2Ｏ）お
よび炭酸ガス（ＣＯ2）などが吸着除去され、前処理さ
れた残りの原料空気が経路Ｌ２を通して一部は空気冷却
部１ｃ内の主熱交換器２に送られる。なお、空気精製部
１ｂには再生加熱器１３が設けられており、吸着塔１２
を再生するためのガスを加熱する用に供されている。す
なわち、吸着塔１２のいずれか一方が原料空気の前処理
に供されている間、他方の吸着塔１２は上記再生加熱器
１３から供給されるガスによって再生させられ、このよ
うな一対の吸着塔１２の前処理と再生処理とがバルブ操
作によって交互に行われる。
【００３１】そして、上記主熱交換器２を通った原料空
気は沸点近くまで冷却され、経路Ｌ３および新しく経路
変更された経路Ｌ３’を通って精留装置３のほぼ中部位
置に導入される。精留塔３１における原料空気導入口は
従来の精留塔３１下部から精留塔３１中部位置に設定変
更が行われている。
【００３２】精留装置３は、は精留塔３１と、主凝縮部
３２と、これら両者間で熱交換を行う凝縮器としての主
凝縮器３３とから構成されている。
【００３３】精留塔３１の中部に入った原料空気は、上
昇する間に還流液と接触し精留される。原料空気導入口
よりも下方においても精留塔３１底部に導入されたオフ
ガスと還流液が接触し精留される。
【００３４】以上のように、精留塔３１内の下部ではオ
フガスの再精留により、精留塔３１の底部に貯溜される
液体空気の酸素濃度は、従来の３０〜３５％よりも数％
（通常５〜１０％）高めになり、精留塔３１を上昇する
Ｎ2の量は多くなっているため、結局その分製品Ｎ2の収
率は上昇することになる。
【００３５】そして、精留塔３１の頂部に到達した高純
度のＮ2は経路Ｌ５を通って主凝縮器３３に入り、主凝
縮部３２の富酸素の液体空気と熱交換して凝縮すること
によりＬＮ2となる。このＬＮ2は、精留装置３内の経路
Ｌ６を通って精留塔３１の上部に設けられた堰部３５に
供給される。
【００３６】一方、精留塔３１下部に貯溜している液体
空気の一部は、途中に膨張弁３６が設けられた経路Ｌ１
０を通って主凝縮部３２上部に熱交換用の冷熱源として
供給される。この還流液の一部は、主凝縮部３２の頂部
から導出され、経路Ｌ１２を通って主熱交換器２に導入
され、ここで原料空気と熱交換して自身は昇温する。
【００３７】そして、主熱交換器２の下流側の経路Ｌ１
２には経路Ｌ１６が分岐している。この経路Ｌ１６の下
流側には圧縮機２１が設けられており、主熱交換器２で
昇温されたオフガスはこの圧縮機２１で圧縮されてその
後主熱交換器２で液化温度近くまで冷却されるようにな
っている。なお、圧縮機２１に供給されなかったオフガ
スは、バルブ１６を介して一部は空気精製部１ｂに導入
され、残部は経路Ｌ１８を介して系外に放出される。ま
た、圧縮機２１の回転軸と膨張タービン１４の回転軸と
は同軸とされ、膨張タービン１４の駆動に伴って圧縮機
２１も駆動するようになっているので、系外から圧縮機
２１を駆動させるための電力などのエネルギー源を導入
する必要はない。
【００３８】圧縮機２１の下流側は経路Ｌ１６に接続さ
れており、その先端は精留装置３の精留塔３１底部に導
かれている。従って、圧縮機２１で昇圧された後、主熱
交換器２で液化温度近くまで冷却されたオフガスは、経
路Ｌ１６をを通って精留塔３１の原料空気導入口よりも
下方に供給され、下降してくる還流液と接触して精留さ
れる。
【００３９】そして、本実施例においては、系全体の熱
バランス上、精留塔３１の上部から降下してきた富Ｏ2
の液体空気が、精留塔３１の原料空気供給口の位置する
棚段から抜き出され、膨張弁３７の設けられた経路Ｌ１
７を介して主凝縮部３２内の主凝縮器３３に供給される
ように構成されている。従って、経路Ｌ５を介して主凝
縮器３３に導入された高純度のＮ2は、前記経路Ｌ１０
から主凝縮部３２に導入される富Ｏ2の液体空気と、経
路Ｌ１７を介して主凝縮器３３に導入される液体空気の
双方から冷熱を得て冷却されることにより効果的に液化
される。
【００４０】主凝縮器３３を熱交換によってガス状で導
出された富Ｏ2ガスは、新たに設けられた経路Ｌ１４を
通って主熱交換器２に導かれ、原料空気との熱交換を行
なった後、膨張タービン１４に導入されて断熱膨張によ
り冷却され、経路Ｌ１３および新設された経路Ｌ１３’
を介して再度主熱交換器２に導入され、原料空気の冷却
に寄与する。そして、その一部は吸着塔１２の再生用に
利用され、残部は経路Ｌ１８から系外に導出される。
【００４１】本実施例は、以上のように図２に示す従来
の配管経路に、精留装置３の主凝縮部３２頂部から導出
されるオフガスを対象とし、主熱交換器２を経過した後
の経路Ｌ１３’から分岐した新設の経路Ｌ１６に膨張タ
ービン１４と同軸で駆動する圧縮器２１が新らたに設け
られるとともに、上記経路Ｌ１６の下流側先端部は精留
装置３の精留塔３１底部に接続されている。従って、精
留装置３の主凝縮部３２頂部から導出されたオフガスは
まず主熱交換器２において原料空気と熱交換され、その
後圧縮器２１によって圧縮されて再度冷却され、精留塔
３１の原料空気導入口よりも下部に導入されて、ここで
もオフガスと還流液とが接触し精留される。
【００４２】以上要すれば、本発明の窒素製造装置は、
この装置に新たにエネルギーを多消費する他の設備を増
設付加することなく、系内の膨張タービンによって駆動
される圧縮機を設け、系内の流体の移動経路に変更を加
え、系内の熱バランスを適切に配分することにより製品
窒素の収率を上昇させるように構成されたものである。
【００４３】従って、設備改善のための費用も安価にす
ませることが可能であり、またランニングコストを増加
させることなく製品窒素の収率を上昇させることができ
るものであり、その結果製品窒素を安価に製造する上で
好都合である。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒素製造
装置は、精留装置の上部に形成された主凝縮部の頂部か
ら導出され、かつ、上記主熱交換器で原料空気と熱交換
したオフガスの一部または全部が圧縮機で圧縮され、こ
の圧縮されたオフガスが精留塔の底部に導入されて再度
精留するための系路が形成されているため、酸素より沸
点の低い窒素は蒸発して精留塔底部に貯溜している液体
空気は酸素リッチになるとともに、蒸発した窒素は最終
的には製品窒素に移行するから、その分製品窒素の収率
が上昇するという効果を有する。
【００４５】上記圧縮機の回転軸を系内の膨張タービン
の回転軸と直結させれば、特に電力などのエネルギーを
系外に求めることなく圧縮機を駆動させることが可能で
あり、その分省エネルギー運転が可能であり、運転コス
ト低減上好都合である。
【００４６】以上のように、本発明の窒素製造装置は、
この装置に新たにエネルギーを多消費する他の設備を大
々的に増設付加することなく、膨張タービンと共回りす
る圧縮機を設けるとともに、系内の流体の移動経路に変
更を加え、その熱バランスを適切に配分することによっ
て、単に精留塔の段数を増加させることによる効果以上
にまで、製品窒素の収率を上昇させるように構成された
ものであるため、設備改善のための費用も安価にすませ
ることが可能であり、またランニングコストが増加する
ことも少なく、しかも製品窒素の収率を上昇させること
ができるものであり、その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の窒素製造装置の一例を示す説明図であ
る。
【図２】従来の窒素製造装置を例示する説明図である。
【符号の説明】
１ 窒素製造装置 １ａ 空気圧縮部 １ｂ 空気精製部 １ｃ 空気冷却部 １ｄ 寒冷発生部 １ｅ 精留部 １１ 空気圧縮機 １２ 吸着塔 １４ 膨張タービン（寒冷発生手段） ２ 主熱交換器 ２１ 圧縮機 ３ 精留装置 ３１ 精留塔 ３２ 主凝縮部 ３３ 主凝縮器 ３６、３７ 膨張弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原料空気を圧縮する原料空気圧縮機と、
    圧縮された原料空気を冷却する主熱交換器と、冷却され
    た原料空気から沸点の差を利用して窒素を分離精製する
    精留装置と、この精留装置に寒冷を供給する寒冷発生手
    段とを備えた窒素製造装置において、上記精留装置は原
    料空気が精留されてその上部に分離された窒素が移行し
    かつ底部に富酸素の液体空気が貯溜される精留塔と、そ
    の底部に液体酸素が貯溜されこの液体酸素と熱交換する
    ことによって精留塔から供給された窒素を凝縮させる凝
    縮器が内設された主凝縮部とに二分され、精留塔の底部
    からは富酸素液体空気が膨張弁を介して主凝縮部に還流
    される経路が形成され、精留塔の原料空気供給口の位置
    する棚段からは上部から降下してきた液体空気が膨張弁
    を介して主凝縮部内の凝縮器に還流される経路が形成さ
    れ、主凝縮部の頂部から導出されかつ上記主熱交換器で
    原料空気と熱交換したオフガスの一部または全部が圧縮
    機で圧縮され、この圧縮されたオフガスが精留塔の底部
    に導入されて再度精留するための系路が形成されている
    ことを特徴とする窒素製造装置。
  2. 【請求項２】 上記寒冷発生手段として膨張タービンが
    設けられ、上記圧縮機の回転軸はこの膨張タービンの回
    転軸に直結されていることを特徴とする請求項１記載の
    窒素製造装置。
JP28880092A 1992-10-27 1992-10-27 窒素製造装置 Pending JPH06137756A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28880092A JPH06137756A (ja) 1992-10-27 1992-10-27 窒素製造装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28880092A JPH06137756A (ja) 1992-10-27 1992-10-27 窒素製造装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06137756A true JPH06137756A (ja) 1994-05-20

Family

ID=17734898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28880092A Pending JPH06137756A (ja) 1992-10-27 1992-10-27 窒素製造装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06137756A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160046888A1 (en) * 2013-03-29 2016-02-18 Zeon Corporation Fragrance composition and method for producing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160046888A1 (en) * 2013-03-29 2016-02-18 Zeon Corporation Fragrance composition and method for producing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1986004979A1 (en) Apparatus for producing high-purity nitrogen and oxygen gases
WO1999011437A1 (fr) Procede et appareil de purification de l'argon
US5806340A (en) High purity nitrogen generator unit and method
US4192662A (en) Process for liquefying and rectifying air
WO1986000694A1 (en) Apparatus for producing high-purity nitrogen gas
CN110803689A (zh) 一种精馏法去除一氧化碳并集成高纯氮的氩气回收方法和装置
JPH10132458A (ja) 酸素ガス製造方法及び装置
JPH1163810A (ja) 低純度酸素の製造方法及び装置
US4530708A (en) Air separation method and apparatus therefor
CN212842469U (zh) 一种带氩气循环和氢气循环的单塔低温精馏回收氩气系统
JP4520667B2 (ja) 空気分離方法および装置
CN211290725U (zh) 一种集成高纯氮和氩气的回收装置
JPH06137756A (ja) 窒素製造装置
JP2859663B2 (ja) 窒素ガスおよび酸素ガス製造装置
JP3181546B2 (ja) 空気からの窒素およびアルゴンの製造方法および装置
JP4150107B2 (ja) 窒素製造方法及び装置
JPH01167567A (ja) 空気液化分離装置
CN211198612U (zh) 一种精馏法去除一氧化碳并集成高纯氮的氩气回收装置
CN211290724U (zh) 一种集成高纯氮气和氩气的回收系统
JP2001033155A (ja) 空気分離装置
JP4242507B2 (ja) 超高純度ガスの製造方法及び製造装置
JPH09217982A (ja) 空気液化分離装置及び空気液化分離方法
JPH1163812A (ja) 低純度酸素の製造方法及び装置
JPH11325716A (ja) 空気の分離
CN211198611U (zh) 一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置