JPH0618162A - 液体の移送方法及びその方法を用いた精留設備 - Google Patents

液体の移送方法及びその方法を用いた精留設備

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JPH0618162A
JPH0618162A JP5548893A JP5548893A JPH0618162A JP H0618162 A JPH0618162 A JP H0618162A JP 5548893 A JP5548893 A JP 5548893A JP 5548893 A JP5548893 A JP 5548893A JP H0618162 A JPH0618162 A JP H0618162A
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Bernard Darredeau
ダルドー，ベルナル
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 相対的に高い圧力で作動する第１精留塔
（２）から、相対的に低い圧力で作動する装置（３）、
特に第２精留塔に、膨張弁（７，１０，１３）を備えて
上昇管路（６，９，１１，１２）を通って、ポンプを使
用せずに確実に液体を移送する。 【構成】 少量の浮揚ガスが、上昇管路（６，９，１
１，１２）に設けられた膨張弁（７，１０，１３）の下
流で、液体を上昇させるために前記上昇管路内に注入さ
れる。パッキング式の複式空気精留塔に利用。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、膨張弁を備えた上昇管
路を通って、相対的に高い圧力下で作動する第１精留塔
から、相対的に低い圧力で作動する他の装置、特に第２
精留塔に液体を移送する方法に関する。
【０００２】本発明は特に、空気精留用複式精留塔の中
圧精留塔から、この中圧精留塔の上にのっている複式精
留塔の低圧精留塔及び／又は低圧精留塔と組み合わされ
た酸素／アルゴン分離塔の塔頂の蒸発器の方へ液体を上
昇させるのに適用される。
【０００３】
【従来の技術】低温工学的精留による空気成分ガスの分
離装置は、複式精留塔の従来のフローシートに多くの場
合用いられる。中圧精留塔の塔底（酸素リッチ液体）、
中間部分（“プアー液体”−不純窒素）及び塔頂（液体
窒素）で製造される液体は、低圧精留塔の中間点又は塔
頂に送られる。
【０００４】経済的理由のために、低圧精留塔は大抵の
場合、中圧精留塔の上に配置される。したがってそれら
の液体が採取される点より高くに位置する点に液体を送
給しなければならない。従来の方法では、中圧精留塔と
低圧精留塔間の圧力差は、中圧精留塔の採取点と低圧精
留塔の到達点との間の液柱の静水圧力よりも高い。
【０００５】空気精留塔技術の最近の発展は、一方では
わずかな負荷損失のパッキング塔、他方では二流体間の
わずかな温度差で熱交換を行う（ガス状窒素と液体酸
素）蒸発凝縮器に明らかに見られる。
【０００６】これら二つの改良は、エネルギー支出を低
減する観点での中圧精留塔の運転圧力の低下と同時に、
中圧精留塔の高さの増大の方向に進んでおり、経済的最
適さはさらに発展した精留の方へ向けられている。
【０００７】これとは反対に、この発展の好ましくない
結果は、単純な静水効果によって液体を上昇させるのに
困難性が増加したことにある。実際、ある場合には中圧
精留塔で入手できる圧力は、特に装置が減量運転で、す
なわち公称範囲より低い中圧精留塔の圧力で運転しなけ
ればならないときに、低圧精留塔の方へ液体を上昇させ
るには一層不十分である。
【０００８】技術状態は、十分な圧力に液体を圧縮する
ポンプを使用することによってこの問題を解決すること
ができる。しかしながらそれには、エネルギー費用、投
資費用、装置の信頼性の低下、操業の一層の複雑等の欠
点が明らかである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポンプの使
用なしに液体を確実に移送することを目的としている。
本発明はまた、そのような方法を用いた精留設備も目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため本発明による方
法は、冒頭に記した他の装置のガス注入点と液体導入点
との間の液柱によって生じる圧力より高い圧力で入手で
きる浮揚ガスを、膨張弁の下流で上昇管路内に注入する
ことを特徴としている。
【００１１】本発明の他の特徴によれば、− 浮揚ガスは前記第１精留塔の圧力で入手でき、液体
取出し点の上でこの液体中に注入される。− 第１精留塔の一点で取出され、液体の組成を実質的
に変えないように選ばれたガスは、浮揚ガスとして用い
られる。
【００１２】−空気精留用複式精留塔の中圧精留塔の
塔底から、この中圧精留塔の上にのった複式精留塔の低
圧精留塔の中間点に、及び／又は低圧精留塔と組み合わ
された酸素／アルゴン分離塔の塔頂の蒸発器に液体を移
送するために、浮揚ガスとして流入する少量の空気が用
いられる。
【００１３】第２の態様によれば、本発明の方法は、相
対的に高い圧力で作動する第１精留塔から、相対的に低
い圧力で作動する装置、特に第２精留塔に、膨張弁を備
えた管路を通って液体を移送する方法において、該液体
の少量部分を除いて、液体用浮揚ガスとして役立つ制御
された量のフラッシュガスを製造するように、液体が膨
張前に過冷却されることを特徴としている。
【００１４】本発明の方法を用いた精留設備は、第１の
態様によれば、相対的に高い圧力で作動する第１精留
塔、相対的に低い圧力で作動する装置、特に第２精留
塔、及び膨張弁を備え、かつ第１精留塔の液体取出し点
を前記装置の液体導入点に接続する上昇管路を有する種
類の設備において、前記装置におけるガス注入点と液体
導入点との間の前記液柱によって生じる圧力より高い圧
力で入手できる浮揚ガスを、膨張弁の下流で上昇管路内
に注入する手段を有することを特徴としている。
【００１５】第２の態様によれば、本発明の設備は、相
対的に高い圧力で作動する第１精留塔、相対的に低い圧
力で作動する装置、特に第２精留塔、及び膨張弁を備
え、第１精留塔の液体取出し点を前記装置の液体導入点
に接続する上昇管路を有する種類の設備において、上昇
管路が、膨張弁の上流で過冷却器を通り、この過冷却器
のバイパス管路を備えていることを特徴としている。本
発明の実施例は、添付の図面を参照しながら以下に述べ
られるであろう。
【００１６】
【実施例】図１に示された空気分離設備は、主として複
式精留塔１を有する。複式精留塔は、低圧精留塔３を上
にのせた中圧精留塔２を有する。蒸発凝縮器４は、実質
的に純窒素からなる中圧精留塔２の塔頂蒸気を、所定純
度の酸素からなる低圧精留塔３の塔底液と熱交換させ
る。
【００１７】作動中、５×１０5 〜６×１０5 Ｐａ（絶
対圧）の空気が、管路５を経て中圧精留塔２の塔底に導
入される。“リッチ液体”（酸素富化空気）は、膨張弁
７を備えた管路６によってこの中圧精留塔２の塔底から
取出され、膨張弁７の上流の過冷却器８で過冷却され、
この膨張弁７で大気圧よりわずかに高い圧力に膨張さ
れ、次いで低圧精留塔３の中間点に導入される。
【００１８】過冷却器８と膨張弁７との間で、膨張弁１
０を備え、従来方式のように低圧精留塔３と組み合わさ
れた酸素／アルゴン分離塔（図示せず）の塔頂凝縮器に
導かれる上昇管路９が分岐される。
【００１９】“プアー液体”（不純窒素）は、膨張弁
（図示せず）を備えた管路１１によって中圧精留塔２の
中間点から取出され、過冷却と膨張後、低圧精留塔３の
中間点に導入される。実質的純液体窒素は、膨張弁１３
を備えた管路１２によって中圧精留塔２の塔頂から取出
され、膨張弁１３の上流の過冷却器１４で過冷却され、
この膨張弁１３で膨張され、低圧精留塔３の塔頂に導入
される。
【００２０】図１には、低圧精留塔３の塔底から出る酸
素ガス管路１５、この低圧精留塔３の塔頂から出る純窒
素管路１６、低圧精留塔３の中間点への空気吹込み管路
１７、及びこの低圧精留塔３の上部の廃ガス（不純窒
素）排出管路１８も示されている。 ３種類の液体が下
部精留塔２から上部精留塔２に上昇されねばならず、１
種類の液体が酸素／アルゴン分離塔の塔頂に上昇されね
ばならないことが見られる。これらの塔がパッキング塔
であるか、及び／又は数多くの理論精留板を有する場
合、及び／又は蒸発凝縮器４が微温度差式である場合、
二つの塔の間の圧力差は、これらの液体上昇を保証する
にはほとんど十分ではないということが起りうる。 設
備のどのような作動方式でも、調節され制御されたやり
方での液体の良好な上昇を保証するため、空気管路１９
が管路５から分岐され、２本の支管２０，２１に分けら
れている。これらの支管のそれぞれは膨張弁２２，２３
を備え、それぞれ膨張弁７及び１０のすぐ下流で管路６
及び９に合流する。
【００２１】同じように、膨張弁２５を備えたガス管路
２４が中圧精留塔２の頂部から出て、膨張弁１３のすぐ
下流で管路１２に合流する。図示しない膨張弁を備えた
他のガス管路２６は、“プアー液体”の取出し点付近の
中圧精留塔２から出て、管路１１の膨張弁のすぐ下流で
管路１１に合流する。
【００２２】作動中、管路１９，２０によって運ばれる
微量の空気は膨張弁２２で膨張され、膨張弁７で膨張さ
れたばかりの“リッチ液体”中に注入される。空気の泡
は“リッチ液体”を浮揚させ、液体を低圧精留塔２中に
まで上昇させるのに必要な圧力を低減する。
【００２３】同じ目的で、管路１９，２１によって運ば
れる微量の空気は膨張弁２３で膨張され、膨張弁１０で
膨張されたばかりの“リッチ液体”中に注入される。管
路１９によって分割される全空気流量は、設備に入る空
気流量の１％以下である。
【００２４】同じように、管路２４によって運ばれる実
質的純窒素は膨張弁２５で膨張され、膨張弁１３で膨張
されたばかりの液体窒素中に注入され、管路２６によっ
て運ばれる不純窒素は膨張後、管路１１によって運ば
れ、膨張された“プアー液体”中に注入される。
【００２５】管路１２によって運ばれる液体窒素の純度
の点から、対応する浮揚ガスは実質的に純窒素でなけれ
ばならない。それに対して“リッチ液体”及び“プアー
液体”の組成は厳密ではないので、その結果、対応する
浮揚ガスは、これらのガスの流量が非常にわずかである
だけに汚染されていない限りは、これらの液体といくら
か異なる組成をもっていてもよい。
【００２６】実際上は、主な膨張弁７，１０及び１３
は、液体の供給を保証するためにできるだけ低く配置さ
れ、問題の液体を上の方へ推進するのを助けるように、
気泡がこれらの膨張弁のすぐ下流で導入される。
【００２７】より正確には、浮揚ガスの圧力は、ガス注
入点の上にある液体の高さを乗り越えるのに十分でなけ
ればならず、この圧力は図示の例では、低圧精留塔３の
圧力で手に入る各ガスが、組み合わされる液体の取出し
点の上で注入されることによって得られる。
【００２８】図２及び図３は、管路１２を経て液体窒素
が上昇する場合における、浮揚ガスを得るための二つの
変形を図示する。これら二つの変形では、管路２４及び
膨張弁２５は取除かれている。
【００２９】図２の変形では、管路１２によって運ばれ
る制御された少量の液体窒素は、バイパス管路２４Ａを
経て過冷却器１４を通らずに流れ、このバイパス管路２
４Ａは、もっとも低い位置にあるのが好ましい膨張弁２
５Ａを備え、膨張弁１３の下流に達する。
【００３０】したがって過冷却されない分流された液体
は、浮揚ガスとして役立つ比較的大量で調節できる量の
フラッシュガスを膨張によって製造する。
【００３１】図３の変形では、膨張弁２５Ａが取除か
れ、三方弁２７が設けられており、三方弁２７は、過冷
却器１４の上流の管路１２と接続された入口、この過冷
却器１４の入口と接続された出口、及びバイパス管路２
４Ａと接続された他の出口を有している。さらにこの管
路２４Ａは膨張弁１３の上流に達する。
【００３２】したがって制御された少量の液体窒素は過
冷却されないのでその結果、調節できる量のフラッシュ
ガスが、膨張弁１３での膨張時に製造され、浮揚ガスと
して役立つ。もちろん、図２及び図３の変形は、他の液
体の上昇にも適用される。
【００３３】図１の例と同じ考えに基いているけれど
も、図２及び図３の変形は、精留には好ましくないフラ
ッシュガスの製造を最少限に制限することによって上昇
液体を十分浮揚できるが、上昇管路の予期せぬ閉塞時に
設備を再スタートできないという点では効果的ではな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空気精留設備のフローシート。
【図２】図１の設備の第１の変形。
【図３】同じく第２の変形。
【符号の説明】
１ 複式精留塔 ２ 中圧精留塔 ３ 低圧精留塔 ４ 蒸発凝縮器 ７，１０，１３，２２，２３，２５，２５Ａ 膨張弁 ８，１４ 過冷却器 ２７ 三方弁

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 膨張弁（７，１０，１３）を備えた上昇
    管路（６，９，１１，１２）を通って、相対的に高い圧
    力で作動する第１精留塔（２）から、相対的に低い圧力
    で作動する装置（３）、特に第２精留塔に液体を移送す
    る方法において、前記装置（３）のガス注入点と液体導
    入点との間の液柱によって生じる圧力より高い圧力で入
    手できる浮揚ガスを、膨張弁の下流で上昇管路内に注入
    することを特徴とする液体の移送方法。
  2. 【請求項２】 浮揚ガスが、前記第１精留塔（２）の圧
    力で入手でき、液体取出し点の上で該液体内に注入され
    ることを特徴とする請求項１記載の液体の移送方法。
  3. 【請求項３】 第１精留塔（２）の一点で取出され、液
    体の組成を実質的に変えないように選ばれたガスが、浮
    揚ガスとして用いられることを特徴とする請求項２記載
    の液体の移送方法。
  4. 【請求項４】 空気精留用複式精留塔の中圧精留塔
    （２）の塔底から、該中圧精留塔の上にのった複式精留
    塔の低圧精留塔（３）の中間点に、及び／又は低圧精留
    塔と組み合わされた酸素／アルゴン分離塔の塔頂の蒸発
    器に液体を移送するために、浮揚ガスとして流入する少
    量の空気が用いられることを特徴とする請求項２記載の
    液体の移送方法。
  5. 【請求項５】 膨張弁（７，１０，１３）を備えた上昇
    管路（６，９，１１，１２）を通って、相対的に高い圧
    力で作動する第１精留塔（２）から、相対的に低い圧力
    で作動する装置（３）、特に第２精留塔に液体を移送す
    る方法において、該液体の少量部分を除いて、液体用浮
    揚ガスとして役立つ制御された量のフラッシュガスを製
    造するように、液体が膨張前に過冷却されることを特徴
    とする液体の移送方法。
  6. 【請求項６】 相対的に高い圧力で作動する第１精留塔
    （２）、相対的に低い圧力で作動する装置（３）、特に
    第２精留塔、及び膨張弁（７，１０，１３）を備え、か
    つ第１精留塔（２）の液体取出し点を前記装置（３）の
    液体導入点に接続する上昇管路（６，９，１１，１２）
    を有する種類の精留設備において、前記装置（３）にお
    けるガス注入点と液体導入点との間の前記液柱によって
    生じる圧力より高い圧力で入手できる浮揚ガスを、膨張
    弁の下流で上昇管路内に注入する手段（１９〜２６）を
    有することを特徴とする精留設備。
  7. 【請求項７】 浮揚ガスが、第１精留塔（２）内又は第
    １精留塔の入口で採取されること、及び前記注入手段
    （１９〜２６）が、上昇管路（６，９，１１，１２）が
    出る点より上で該上昇管路内に達することを特徴とする
    請求項６記載の精留設備。
  8. 【請求項８】 前記注入手段が、膨張弁（２５）を備
    え、前記液体の取出し点付近の第１精留塔（２）の一点
    から出るガス管路（１１，２４）を有することを特徴と
    する請求項７記載の精留設備。
  9. 【請求項９】 第１精留塔（２）が、空気精留用複式精
    留塔の中圧精留塔（２）であり、前記装置が、該中圧精
    留塔の上にのった複式精留塔の低圧精留塔（３）、及び
    ／又は該低圧精留塔（３）と組み合わされた酸素／アル
    ゴン分離塔の塔頂の蒸発器である精留設備であって、前
    記注入手段が、膨張弁（２２，２３）を備え、精留すべ
    き空気の供給管路（５）又は中圧精留塔（２）の塔底か
    ら出る管路（１９〜２１）を有することを特徴とする精
    留設備。
  10. 【請求項１０】 相対的に高い圧力で作動する第１精留
    塔（２）、相対的に低い圧力で作動する装置（３）、特
    に第２精留塔、及び膨張弁（７，１０，１３）を備え、
    第１精留塔（２）の液体取出し点を前記装置（３）の液
    体導入点に接続する上昇管路（６，９，１１，１２）を
    有する種類の精留設備において、上昇管路（６，１２）
    が、膨張弁（７，１３）の上流で過冷却器（８，１４）
    を通り、該過冷却器のバイパス管路（２４Ａ）を備えて
    いることを特徴とする精留設備。
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