JPH06281322A - 高純度窒素および酸素ガス製造装置 - Google Patents

高純度窒素および酸素ガス製造装置

Info

Publication number
JPH06281322A
JPH06281322A JP5091153A JP9115393A JPH06281322A JP H06281322 A JPH06281322 A JP H06281322A JP 5091153 A JP5091153 A JP 5091153A JP 9115393 A JP9115393 A JP 9115393A JP H06281322 A JPH06281322 A JP H06281322A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen
nitrogen
liquid
air
gas
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.)
Withdrawn
Application number
JP5091153A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Yoshino
明 吉野
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.)
Daido Hoxan Inc
Original Assignee
Daido Hoxan Inc
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 Daido Hoxan Inc filed Critical Daido Hoxan Inc
Priority to JP5091153A priority Critical patent/JPH06281322A/ja
Publication of JPH06281322A publication Critical patent/JPH06281322A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04854—Safety aspects of operation
    • F25J3/0486—Safety aspects of operation of vaporisers for oxygen enriched liquids, e.g. purging of liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
    • F25J3/04018—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of main feed air
    • 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
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04163—Hot end purification of the feed air
    • F25J3/04169—Hot end purification of the feed air by adsorption of the impurities
    • F25J3/04181—Regenerating the adsorbents
    • 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
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04218—Parallel arrangement of the main heat exchange line in cores having different functions, e.g. in low pressure and high pressure cores
    • 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
    • F25J3/04254—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using the cold stored in external cryogenic fluids
    • 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
    • F25J3/04254—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using the cold stored in external cryogenic fluids
    • F25J3/0426—The cryogenic component does not participate in the fractionation
    • 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
    • F25J3/04406—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 dual pressure main column system
    • F25J3/04412—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 dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • 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
    • F25J3/04406—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 dual pressure main column system
    • F25J3/0443—A main column system not otherwise provided, e.g. a modified double column flowsheet
    • 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
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04824—Stopping of the process, e.g. defrosting or deriming; Back-up procedures
    • 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
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F25J2200/54—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the low pressure column of a double pressure main column system
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/50—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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/04—Compressor cooling arrangement, e.g. inter- or after-stage cooling or condensate removal
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • F25J2240/44—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval the fluid being nitrogen
    • 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
    • F25J2245/40—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being air
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/50—One fluid being 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
    • F25J2280/00—Control of the process or apparatus
    • F25J2280/02—Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膨脹タービンや精製装置を用いることなく高
純度の窒素ガスを製造でき、かつ同時に高純度の酸素ガ
スも製造しうる高純度窒素および酸素ガス製造装置を提
供する。 【構成】 膨脹タービンに代えて液体窒素貯槽１４およ
び液体酸素貯槽２３を用い、液体窒素，液体酸素を寒冷
源として用いるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度窒素および酸素
ガス製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子工業では極めて多量の窒素ガスが使
用されているが、部品精度維持向上の観点から窒素ガス
の純度について厳しい要望をだしてきている。すなわ
ち、窒素ガスは、一般に、空気を原料とし、これを圧縮
機で圧縮したのち、吸着筒に入れて炭酸ガスおよび水分
を除去し、さらに熱交換器を通して冷媒と熱交換させて
冷却し、ついで精留塔で深冷液化分離して製品窒素ガス
を製造し、これを前記の熱交換器を通して常温近傍に昇
温させるという工程を経て製造されている。しかしなが
ら、このようにして製造される製品窒素ガスには、酸素
が不純分として混在しているため、これをそのまま使用
することは不都合なことが多い。不純酸素の除去方法と
しては、Ｐｔ触媒を使用し窒素ガス中に微量の水素を
添加して不純酸素と２００℃程度の温度雰囲気中で反応
させ水として除去する方法およびＮｉ触媒を使用し、
窒素ガス中の不純酸素を２００℃程度の温度雰囲気にお
いてＮｉ触媒と接触させＮｉ＋１／２Ｏ2 →ＮｉＯの反
応を起こさせて除去する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は、いずれも窒素ガスを高温にして触媒と接触さ
せなければならないため、その装置を、超低温系である
窒素ガス製造装置中には組み込めない。したがって、窒
素ガス製造装置とは別個に精製装置を設置しなければな
らず、全体が大形になるという欠点がある。そのうえ、
前記の方法では、水素の添加量の調整に高精度が要求
され、不純酸素量と丁度反応するだけの量の水素を添加
しないと、酸素が残存したり、また添加した水素が残存
して不純分となってしまうため、操作に熟練を要すると
いう問題がある。さらに、前記の方法では、不純酸素
との反応で生じたＮｉＯの再生（ＮｉＯ＋Ｈ2 →Ｎｉ＋
Ｈ2Ｏ）をする必要が生じ、再生用Ｈ2 ガス設備が必要
となって精製費の上昇を招いていた。したがって、これ
らの改善が強く望まれていた。
【０００４】また、従来の窒素ガスの製造装置は、圧縮
機で圧縮された圧縮空気を冷却するための熱交換器の冷
媒冷却用に、膨脹タービンを用い、これを精留塔内に溜
る液体空気（深冷液化分離により低沸点の窒素はガスと
して取り出され、残部が酸素リッチな液体空気となって
溜る）から蒸発したガスの圧力で駆動するようになって
いる。ところが、膨脹タービンは回転速度が極めて大
（数万回／分）であって負荷変動に対する追従運転が困
難であり、特別に養成した運転員が必要である。また、
このものは高速回転するため機械構造上高精度が要求さ
れ、かつ高価であり、機構が複雑なため特別に養成した
要員が必要という難点を有している。すなわち、膨脹タ
ービンは高速回転部を有するため、上記のような諸問題
を生じるのであり、このような高速回転部を有する膨脹
タービンの除去に対して強い要望があった。
【０００５】この発明者は、このような要望に応えるた
め、膨脹タービンを除去し、それに代えて外部から液体
窒素を寒冷として精留塔内に供給する窒素ガス製造装置
を開発し、すでに特許出願（特願昭５８−３８０５０）
している。この装置は、極めて高純度の窒素ガスを製造
しうるため、これまでのような精製装置が全く不要にな
る。また、膨脹タービンを除去しているため、それにも
とづく弊害も生じない。したがって、電子工業向に最適
である。しかしながら、電子工業では、窒素ガス以外
に、酸素ガスも使用しており、１台の装置で窒素ガスの
みならず酸素ガスも製造しうるような装置の提供が望ま
れてきている。
【０００６】本発明は、膨脹タービンや精製装置を用い
ることなく高純度の窒素ガスを製造でき、かつ同時に高
純度の酸素ガスも製造しうる高純度窒素および酸素ガス
製造装置の提供をその目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、外部より取り入れた空気を圧縮する空
気圧縮手段と、この空気圧縮手段によって圧縮された圧
縮空気中の炭酸ガスと水とを除去する除去手段と、この
除去手段を経た圧縮空気を超低温に冷却する熱交換手段
と、液体窒素を貯蔵する液体窒素貯蔵手段と、上記熱交
換手段により超低温に冷却された圧縮空気の一部を液化
して内部に溜め窒素のみを気体として保持する窒素精留
塔と、上記液体窒素貯蔵手段内の液体窒素を圧縮空気液
化用の寒冷源として上記窒素精留塔内に導く液体窒素導
入路と、寒冷源としての作用を終えて気化した液体窒素
および上記窒素精留塔内に保持されている気化窒素の双
方を製品窒素ガスとして上記窒素精留塔より取り出す窒
素ガス取出路と、液体空気を対象とし窒素と酸素の沸点
の差を利用して両者を分離する酸素精留塔と、上記窒素
精留塔内の滞留液体空気を上記酸素精留塔内に供給する
液体空気供給路と、液体酸素を貯蔵する液体酸素貯蔵手
段と、この液体酸素貯蔵手段内の液体酸素を寒冷源とし
て上記酸素精留塔に導く液体酸素導入路と、液体空気を
原料とし酸素と窒素の沸点の差を利用して分離された酸
素ガスおよび寒冷源としての作用を終えて気化した液体
酸素の双方を製品酸素ガスとして上記酸素精留塔より取
り出す酸素ガス取出路を備えている高純度窒素および酸
素ガス製造装置を第１の要旨とし、外部より取り入れた
空気を圧縮する空気圧縮手段と、この空気圧縮手段によ
って圧縮された圧縮空気中の炭酸ガスと水とを除去する
除去手段と、この除去手段を経た圧縮空気を超低温に冷
却する熱交換手段と、液体窒素を貯蔵する液体窒素貯蔵
手段と、上記熱交換手段により超低温に冷却された圧縮
空気の一部を液化して内部に溜め窒素のみを気体として
保持する窒素精留塔と、上記液体窒素貯蔵手段内の液体
窒素を圧縮空気液化用の寒冷源として上記窒素精留塔内
に導く液体窒素導入路と、寒冷源としての作用を終えて
気化した液体窒素および上記窒素精留塔内に保持されて
いる気化窒素の双方を製品窒素ガスとして上記窒素精留
塔より取り出す窒素ガス取出路と、液体空気を対象とし
その窒素分を気化させ酸素分に富んだ状態にする酸素凝
縮塔と、上記窒素精留塔内の滞留液体空気を上記酸素凝
縮塔内に供給する液体空気供給路と、酸素と窒素の沸点
の差を利用して両者を分離する酸素精留塔と、上記酸素
凝縮塔内の酸素分に富んだ液体空気を上記酸素精留塔内
に供給する供給路と、液体酸素を貯蔵する液体酸素貯蔵
手段と、この液体酸素貯蔵手段内の液体酸素を寒冷源と
して上記酸素精留塔に導く液体酸素導入路と、酸素分に
富んだ液体空気を原料とし酸素と窒素の沸点の差を利用
して分離された酸素ガスおよび寒冷源としての作用を終
えて気化した液体酸素の双方を製品酸素ガスとして上記
酸素精留塔から取り出す酸素ガス取出路を備えている高
純度窒素および酸素ガス製造装置を第２の要旨とするも
のである。
【０００８】つぎに、本発明を実施例にもとづいて詳し
く説明する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示している。図に
おいて、１は第１の空気圧縮機、２は廃熱回収器、３は
インタークーラ、４は第２の空気圧縮機、５はアフター
クーラ、６は２個１組の空気冷却筒で、一方（６ａ）が
密閉型になっており、他方（６ｂ）が上部開放型になっ
ている。７は２個１組の吸着筒で、内部にモレキュラー
シーブが充填されており、第１および第２の空気圧縮機
１，４により圧縮された空気中のＨ2 ＯおよびＣＯ2 を
交互に作動して吸着除去する。８は第１の熱交換器であ
り、この熱交換器８に、吸着筒７によりＨ2 ＯおよびＣ
Ｏ2 を吸着除去された圧縮空気が、圧縮空気供給パイプ
９を経て送り込まれ熱交換作用により超低温に冷却され
る。１０は第２の熱交換器であり、上記圧縮空気供給パ
イプ９から分岐した分岐パイプ１１により、Ｈ2 Ｏおよ
びＣＯ2 の吸着除去された圧縮空気が送り込まれる。こ
の第２の熱交換器１０に送り込まれた圧縮空気も熱交換
作用により超低温に冷却され、ついで上記第１の熱交換
器８で冷却された超低温圧縮空気に合流される。１２は
棚段式の窒素精留塔であり、第１および第２の熱交換器
８，１０により超低温に冷却されパイプ９を経て送り込
まれる圧縮空気をさらに冷却し、その一部を液化し液体
空気１３として底部に溜め、窒素のみを気体状態で取り
出すようになっている。この精留塔１２の上部側の部分
には、液体窒素溜め１２ａが設けられ、そこに、液体窒
素貯槽１４から液体窒素が導入路パイプ１４ａを介して
送入される。送入された液体窒素は、上記液体窒素溜め
１２ａから溢れて精留塔１２内を下方に流下し、精留塔
１２の底部から上昇する圧縮空気と向流的に接触し冷却
してその一部を液化するようになっている。すなわち、
この過程で圧縮空気中の高沸点成分（酸素分）が液化さ
れて精留塔１２の底部に溜り、低沸点成分の窒素ガスが
精留塔１２の上部に溜る。１９は、このようにして精留
塔１２の上部に溜った窒素ガスを製品窒素ガスとして取
り出す取出パイプで、超低温の窒素ガスを第１の熱交換
器８内に案内し、そこに送り込まれる圧縮空気と熱交換
させて常温にしメインパイプ２０に送り込む作用をす
る。この場合、精留塔１２の最上部には、窒素ガスとと
もに、沸点の低いＨｅ（−２６９℃），Ｈ2 （２５３
℃）が溜りやすいため、取出パイプ１９は、精留塔１２
の最上部よりかなり下側に開口しており、Ｈｅ，Ｈ2 の
混在しない純窒素ガスのみを取り出すようになってい
る。１５は棚段式の酸素凝縮塔で、内部に凝縮器１６が
配設されている。この凝縮器１６に、精留塔１２の上部
に溜る窒素ガスの一部がパイプ１２ｂを介して送入され
て液化し、パイプ１２ｃを経て上記導入路パイプ１４ａ
内の液体窒素に合流する。上記酸素凝縮塔１５内は、精
留塔１２内よりも減圧状態になっており、精留塔１２の
底部の貯留液体空気（Ｎ2 ：５０〜７０％ ,Ｏ2 ：３０
〜５０％）１３が、液面計１７によって制御されている
膨脹弁１７ａ付きパイプ１８を経て送り込まれ、その高
沸点成分である窒素分を気化させて塔１５の内部温度を
超低温に保持し、それ自身は酸素リッチな超低温液体と
なって塔１５の底部に溜るようになっている。この酸素
リッチな超低温液体の冷熱により凝縮器１６内に送入さ
れた窒素ガスが液化し、前記のように導入路パイプ１４
ａ内の液体窒素に合流するのである。３０は、酸素凝縮
塔１５の上部に溜った窒素分（純度はそれ程高くない）
を廃窒素ガスとして取り出す廃窒素ガス取出パイプで、
上記廃窒素ガスを第１の熱交換器８に案内してその冷熱
により原料空気を超低温に冷却し、続いてその一部を、
２個１組の冷却筒６のうちの上部開放型冷却筒６ｂに案
内し、パイプ３４の先端ノズルからシャワー状に流下さ
れる水と接触させて冷却し、熱交換を終えた廃窒素ガス
を矢印Ｄのように大気中に放出するとともに、上記廃窒
素ガスの残部を分岐パイプ３０ａから矢印Ａのように直
接大気中に放出するようになっている。この場合、冷却
筒６に送られる廃窒素ガスは、その一部が、前記２個１
組の吸着筒７における吸着作動していない方の吸着筒７
の再生に用いられる。すなわち、弁３８を開いて超低温
の廃窒素ガスをパイプ３９を経由させ廃熱回収器２に送
入して昇温させ、ついで再生用ヒータ４１でさらに常温
まで昇温させ、吸着作動していない方の吸着筒７に送入
してモレキュラーシーブの再生を行わせ、ついで大気中
に矢印Ｂのように放出する。上記モレキュラーシーブは
常温では吸着能が殆どなく、超低温において優れた吸着
能を発揮するものであり、上記のようにして再生された
ままの状態では常温になっていて吸着能を発揮しえな
い。そのため、常温の廃窒素ガスを流したのち、直ちに
弁３８を閉じ弁３７を開き、超低温の廃窒素ガスを流し
てモレキュラーシーブを冷却し、使用済みの廃窒素ガス
を矢印Ｂのように放出するということが行われ、これに
よつてモレキュラーシーブの再生が完了する。２個１組
の吸着筒７はこのようにして交互に再生され使用され
る。３５ａは液面計３５により制御される膨脹弁であ
る。なお、上部開放型冷却筒６ｂにおいて、廃窒素ガス
により冷却された水３１は、上部開放型冷却筒６ｂの底
部に溜り、モータ３２の作用により、パイプ３３を経て
密閉型冷却筒６ａの上部に送られ、そこからシャワー状
に流下して空気圧縮機１から送り込まれる原料空気を冷
却する。そして、冷却を終えた水３１は、モータ３２の
作用により上部開放型冷却筒６ｂに還流され、廃窒素ガ
スの冷熱により再び冷却される。２１は棚段式の酸素精
留塔で、パイプ２２によって酸素凝縮塔１５の底部と連
通しており、酸素凝縮塔１５の底部に溜った酸素リッチ
な超低温流体を圧力差によって取り込むようになってい
る。２５は液面計、２６はその液面計２５により制御さ
れる膨脹弁、２７はアセチレン吸収器で、上記酸素リッ
チな超低温流体中のアセチレンを吸収除去する。２８は
上記酸素リッチな超低温流体を冷却する第３の熱交換器
である。この熱交換器２８による冷却により、酸素リッ
チな超低温流体が一層冷却され、酸素精留塔２１内に、
膨脹弁２６の作用によって噴霧状になって取り込まれる
際、酸素分が直ちに液化するとともに窒素分がガス化し
両者が高精度で分離されるようになる。上記酸素精留塔
２１の下部側の部分には、液体酸素貯槽２３から液体酸
素が寒冷として導入路パイプ２３ａを介して送入され、
酸素精留塔２１内に内蔵された凝縮器２４を冷却し、酸
素凝縮塔１５を上部からその凝縮器２４内に送り込まれ
る廃窒素ガスを液化しパイプ１５ｂを介して酸素凝縮塔
１５の還流液留め１５ｃに戻す作用をする。２９は酸素
精留塔２１の上部に溜る超低温の窒素ガスを上記熱交換
器２８の冷媒として送るパイプ、２９ｂは冷媒としての
作用を終えた窒素ガスを第１の熱交換器８に送るパイプ
であり、第１の熱交換器８において熱交換を終えた窒素
ガスを廃窒素ガスに合流させるよう先端が廃窒素ガス取
出パイプ３０に連結している。２９ａは逆止弁である。
２５ａは酸素精留塔２１に設けられた液面計、２３ｂは
それによって制御される流量調節弁である。上記液面計
２５ａは、液体酸素の流量だけでなく、液体窒素貯槽１
４から送出される液体窒素の流量も、流量調節弁１４ｂ
に対する制御によって制御し、常時精留塔１２，２１に
適正量の寒冷が送入されるようにしている。２１ａは、
酸素ガス取出パイプで、酸素精留塔２１の底部滞留液体
酸素２１ｃ（純度９９．５％）から気化した超高純度の
酸素ガスを取り出し、第１の熱交換器８内に案内し、そ
こに送り込まれる圧縮空気と熱交換させて常温にし、製
品酸素ガス取出パイプ２１ｂに送り込む作用をする。２
９ｃは酸素精留塔２１の底部の滞留液体酸素２１ｃを廃
棄する廃棄パイプであり、上記液体酸素を第２の熱交換
器１０に送り込み、そこで原料空気と熱交換させて原料
空気を超低温に冷却したのち、矢印Ｃのように放出す
る。上記滞留液体酸素２１ｃには、メタン，アセチレン
等の不純分が含まれており、これら不純分は滞留液体酸
素２１ｃの下部側に多いため、廃棄パイプ２９ｃは、酸
素精留塔２１の底部に開口している。４２，４４はバッ
クアップ系ラインであり、空気圧縮系ラインが故障した
とき弁４２ａ，４４ａを開き、液体窒素貯槽１４内の液
体窒素を蒸発器４３により蒸発させてメインパイプ２０
に送り込み、窒素ガスの供給がとだえることのないよう
にするとともに、液体酸素貯槽２３内の液体酸素を蒸発
器４５により蒸発させてメインパイプ２１ｂに送り込
み、酸素ガスの供給もとだえることのないようにする。
一点鎖線は真空保冷函を示している。この真空保冷函は
外部からの熱侵入を遮断し、一層精製効率を向上させる
ものである。
【００１０】この装置は、つぎのようにして製品窒素ガ
スおよび酸素ガスを製造する。すなわち、空気圧縮機１
により空気を圧縮し、このとき発生した熱を廃熱回収器
２で回収する。そして、圧縮された空気をインタークー
ラ３で加給冷却し、ついで空気圧縮機４により圧縮し、
アフタークーラ５でさらに冷却したのち、密閉型冷却筒
６ａに送入し、廃窒素ガスで冷却された水と向流接触さ
せて冷却する。つぎに、これを吸着筒７に送り込み、Ｈ
2 ＯおよびＣＯ2 を吸着除去する。ついで、Ｈ 2 Ｏおよ
びＣＯ2 が吸着除去された圧縮空気の一部を、パイプ９
を経由させ第１の熱交換器８内に送り込んで超低温に冷
却するとともに、残部を、分岐パイプ１１を経由させ第
２の熱交換器１０に送り込んで超低温に冷却し、両者を
合流させて精留塔１２の下部内に投入する。ついで、こ
の投入圧縮空気を、液体窒素貯槽１４から精留塔１２内
に送り込まれた液体窒素および液体窒素溜め１２ａから
の溢流液体窒素と向流的に接触させて冷却し、その一部
を液化して精留塔１２の底部に溜める。この過程におい
て、窒素と酸素の沸点の差（酸素の沸点−１８３℃，窒
素の沸点−１９６℃）により、圧縮空気中の高沸点成分
である酸素が液化し、窒素が気体のまま残る。そして、
精留塔１２の底部には酸素分が多い液体空気１３が溜
る。ついで、上記気体のまま残った窒素を取出パイプ１
９から取り出して第１の熱交換器８に送り込み、常温近
くまで昇温させメインパイプ２０から超高純度の製品窒
素ガスとして送り出す。この場合、液体窒素貯槽１４か
らの液体窒素は、圧縮空気液化用の寒冷源として作用
し、それ自身は気化して取出パイプ１９から製品窒素ガ
スの一部として取り出される。他方、精留塔１２の底部
に溜った液体空気は、パイプ１８を介して酸素凝縮塔１
５内に噴霧され、還流液溜め１５ｃからの溢流液体窒素
と接触しながら塔１５の底部に流下する。このとき、前
記同様、窒素と酸素の沸点の差により、高沸点成分であ
る酸素が液化し窒素が気体のまま残るため、塔１５の底
部に溜る液体空気の酸素濃度は、前記精留塔１２におけ
る液体空気１３の酸素濃度よりも高くなる（Ｏ2 ：６０
〜８０％）。つぎに、この酸素リッチな液体空気１３を
膨脹弁２６で断熱膨脹させたのちアセチレン吸収器に送
入してアセチレンを除去し、第３の熱交換器に送入して
冷却し、酸素分を液化して分離し（窒素分は気体のまま
残る）、その状態で酸素精留塔２１に送り込む。酸素精
留塔２１に送り込まれた気液混合物のうち、液体酸素は
塔底に溜り、窒素ガスは塔２１の上部に溜ったのちパイ
プ２９を経由して上記第３の熱交換器２８に送入され冷
媒として作用し、その後第１の熱交換器８を経て廃窒素
ガス取出パイプ３０に送入され投棄等される。上記酸素
精留塔２１には、液体酸素貯槽２３から液体酸素が寒冷
として供給され、上記液化分離された液体酸素と混じり
合って塔底に溜り、酸素精留塔２１内蔵の凝縮器２４を
冷却する。他方、酸素凝縮塔１５内で分離された窒素ガ
スは、その殆どが廃窒素ガス取出パイプ３０から取り出
され、第１の熱交換器８の冷媒として、また空気冷却筒
６の冷却水の作製および吸着筒７の再生に利用される。
そして、上記窒素ガスの残部が、酸素精留塔２１内蔵の
凝縮器２４に送り込まれ、液体酸素により冷却され液化
して酸素凝縮塔１５内の還流液溜め１５ｃ内に還流す
る。上記酸素精留塔２１の底部の液体酸素は、そのまま
製品として取り出されるのではなく、その気化物（酸素
ガス）として製品酸素ガスパイプ２１ａからとり出さ
れ、第１の熱交換器８で熱交換したのち、常温製品ガス
として系外に送出される。なお、上記酸素精留塔２１の
滞留液体酸素のうち、底部近傍のものには、アセチレ
ン，メタン等の不純分が多く含まれているため、パイプ
２９ｃを経由して外部に投棄される。このようにして、
高純度の窒素ガスと酸素ガスが１台の装置により同時に
得られる。
【００１１】図２は、他の実施例を示している。この装
置は、酸素凝縮塔を除去し、酸素精留塔２１を大形化し
機能アップして窒素精留塔１２に直接接続し、窒素精留
塔１２で生成された製品窒素ガスの一部を酸素精留塔の
第１の凝縮器２４に送入して冷却液化し還流液とすると
ともに、窒素精留塔１２の底部に溜る液体空気を液体酸
素貯槽２３から送出される液体酸素に混合し酸素精留塔
２１内に送入して酸素を液化分離するようにしている。
そして、酸素精留塔２１内に第２の凝縮器４８をさらに
設け、分離生成した廃窒素ガスをその冷媒として用い、
酸素に対する液化分離の精度を向上させるようにしてい
る。５０は液面計、４９はその液面計５０によつて制御
される弁である。それ以外の部分は図１と同じであるか
ら、同一部分に同一符号を付して説明の繰り返しを省略
する。
【００１２】この装置は、図１の装置と同様の作用効果
を奏するほか、全体を小形化しうるという効果を有す
る。
【００１３】なお、図１および図２の実施例において、
パイプ１４ａおよび２３ａの弁１４ｂ，２３ｂは液面計
２５ａの制御から切り離し、独自に制御しうる。すなわ
ち、上記装置は、液体窒素貯槽１４，液体酸素貯槽２３
のいずれか一方のみの寒冷を用いて連続操業し窒素ガス
および酸素ガスの双方を製造できるのであり、何らかの
事情で一方の寒冷が入手できないような場合には、直ち
に上記弁１４ｂ，２３ｂを操作し他方の寒冷のみを用い
て連続操業しうるのである。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、本発明の高純度窒素およ
び酸素ガス製造装置は、膨脹タービンを用いず、それに
代えて何ら回転部をもたない液体窒素および液体酸素貯
槽を用いるため、装置全体として回転部がなくなり故障
が全く生じない。しかも膨脹タービンは高価であるのに
対して液体窒素等の貯槽は安価であり、また特別な要員
も不要になる。そのうえ、膨脹タービン（窒素精留塔内
に溜る液体空気から蒸発したガスの圧力で駆動する）
は、回転速度が極めて大（数万回／分）であるため、負
荷変動（製品窒素ガス等の取出量の変化）に対するきめ
細かな追従運転が困難である。したがって、製品窒素ガ
ス等の取出量の変化に応じて膨脹タービンに対する液体
空気の供給量を正確に変化させ、窒素ガス等の製造原料
である圧縮空気を常時一定温度に冷却することが困難で
あり、その結果、得られる製品窒素ガス等の純度がばら
つき、頻繁に低純度のものがつくりだされ全体的に製品
窒素ガス等の純度が低くなっていた。この装置は、それ
に代えて液体窒素貯槽を用い、供給量のきめ細かい調節
が可能な液体窒素，液体酸素を寒冷として用いるため、
負荷変動に対するきめ細かな追従が可能となり、純度が
安定していて極めて高い窒素および酸素ガスを製造しう
るようになる。したがって、従来の精製装置が不要とな
る。しかも、この装置は、液体窒素，液体酸素を寒冷と
して用い、使用後これを逃気するのではなく、空気を原
料として製造される窒素ガスおよび酸素ガスに併せて製
品ガスとするため資源の無駄を生じない。そのうえ、こ
の装置は、液体窒素貯槽および液体酸素貯槽の双方を備
えているため、その双方を同時に寒冷として用いても、
またいずれか一方を寒冷として用いても窒素ガスおよび
酸素ガスの双方を製造しうる。したがって、上記寒冷の
うち入手しやすい方の寒冷のみを用いて操業しうるた
め、極めて便宜である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の構成図である。
【図２】他の実施例の構成図である。
【符号の説明】
１ 第１の空気圧縮器 ４ 第２の空気圧縮器 ７ 吸着筒 ８ 第１の熱交換器 １２ 窒素精留塔 １４ 液体窒素貯槽 １４ａ 導入路パイプ １５ 酸素凝縮塔 １８ パイプ １９ 取出パイプ ２１ 酸素精留塔 ２１ａ 酸素ガス取出パイプ ２２ パイプ ２３ 液体酸素貯槽 ２３ａ 導入路パイプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部より取り入れた空気を圧縮する空気
    圧縮手段と、この空気圧縮手段によって圧縮された圧縮
    空気中の炭酸ガスと水とを除去する除去手段と、この除
    去手段を経た圧縮空気を超低温に冷却する熱交換手段
    と、液体窒素を貯蔵する液体窒素貯蔵手段と、上記熱交
    換手段により超低温に冷却された圧縮空気の一部を液化
    して内部に溜め窒素のみを気体として保持する窒素精留
    塔と、上記液体窒素貯蔵手段内の液体窒素を圧縮空気液
    化用の寒冷源として上記窒素精留塔内に導く液体窒素導
    入路と、寒冷源としての作用を終えて気化した液体窒素
    および上記窒素精留塔内に保持されている気化窒素の双
    方を製品窒素ガスとして上記窒素精留塔より取り出す窒
    素ガス取出路と、液体空気を対象とし窒素と酸素の沸点
    の差を利用して両者を分離する酸素精留塔と、上記窒素
    精留塔内の滞留液体空気を上記酸素精留塔内に供給する
    液体空気供給路と、液体酸素を貯蔵する液体酸素貯蔵手
    段と、この液体酸素貯蔵手段内の液体酸素を寒冷源とし
    て上記酸素精留塔に導く液体酸素導入路と、液体空気を
    原料とし酸素と窒素の沸点の差を利用して分離された酸
    素ガスおよび寒冷源としての作用を終えて気化した液体
    酸素の双方を製品酸素ガスとして上記酸素精留塔より取
    り出す酸素ガス取出路を備えていることを特徴とする高
    純度窒素および酸素ガス製造装置。
  2. 【請求項２】 外部より取り入れた空気を圧縮する空気
    圧縮手段と、この空気圧縮手段によって圧縮された圧縮
    空気中の炭酸ガスと水とを除去する除去手段と、この除
    去手段を経た圧縮空気を超低温に冷却する熱交換手段
    と、液体窒素を貯蔵する液体窒素貯蔵手段と、上記熱交
    換手段により超低温に冷却された圧縮空気の一部を液化
    して内部に溜め窒素のみを気体として保持する窒素精留
    塔と、上記液体窒素貯蔵手段内の液体窒素を圧縮空気液
    化用の寒冷源として上記窒素精留塔内に導く液体窒素導
    入路と、寒冷源としての作用を終えて気化した液体窒素
    および上記窒素精留塔内に保持されている気化窒素の双
    方を製品窒素ガスとして上記窒素精留塔より取り出す窒
    素ガス取出路と、液体空気を対象としその窒素分を気化
    させ酸素分に富んだ状態にする酸素凝縮塔と、上記窒素
    精留塔内の滞留液体空気を上記酸素凝縮塔内に供給する
    液体空気供給路と、酸素と窒素の沸点の差を利用して両
    者を分離する酸素精留塔と、上記酸素凝縮塔内の酸素分
    に富んだ液体空気を上記酸素精留塔内に供給する供給路
    と、液体酸素を貯蔵する液体酸素貯蔵手段と、この液体
    酸素貯蔵手段内の液体酸素を寒冷源として上記酸素精留
    塔に導く液体酸素導入路と、酸素分に富んだ液体空気を
    原料とし酸素と窒素の沸点の差を利用して分離された酸
    素ガスおよび寒冷源としての作用を終えて気化した液体
    酸素の双方を製品酸素ガスとして上記酸素精留塔から取
    り出す酸素ガス取出路を備えていることを特徴とする高
    純度窒素および酸素ガス製造装置。
JP5091153A 1993-04-19 1993-04-19 高純度窒素および酸素ガス製造装置 Withdrawn JPH06281322A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5091153A JPH06281322A (ja) 1993-04-19 1993-04-19 高純度窒素および酸素ガス製造装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5091153A JPH06281322A (ja) 1993-04-19 1993-04-19 高純度窒素および酸素ガス製造装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06281322A true JPH06281322A (ja) 1994-10-07

Family

ID=14018575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5091153A Withdrawn JPH06281322A (ja) 1993-04-19 1993-04-19 高純度窒素および酸素ガス製造装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06281322A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970026900A (ko) * 1995-11-02 1997-06-24 미츠이 마코토 순도가 매우 높은 질소 및 산소 생성 장치
JP2007003097A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Air Water Inc 窒素発生方法およびそれに用いる装置
CN112551488A (zh) * 2020-12-29 2021-03-26 上海二十冶建设有限公司 高效制氧装置
EP3845847A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-07 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude A method and apparatus for improving efficiency of a front-end purification unit of an air separation plant
GB2614358A (en) * 2022-07-20 2023-07-05 Peak Scient Instruments Limited Improvements in or relating to gas apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970026900A (ko) * 1995-11-02 1997-06-24 미츠이 마코토 순도가 매우 높은 질소 및 산소 생성 장치
JP2007003097A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Air Water Inc 窒素発生方法およびそれに用いる装置
EP3845847A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-07 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude A method and apparatus for improving efficiency of a front-end purification unit of an air separation plant
CN112551488A (zh) * 2020-12-29 2021-03-26 上海二十冶建设有限公司 高效制氧装置
GB2614358A (en) * 2022-07-20 2023-07-05 Peak Scient Instruments Limited Improvements in or relating to gas apparatus
GB2614358B (en) * 2022-07-20 2024-01-10 Peak Scient Instruments Limited Improvements in or relating to gas apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930000478B1 (ko) 고순도질소 및 산소가스 제조장치
WO1984003554A1 (en) Apparatus for producing high-purity nitrogen gas
KR900005985B1 (ko) 고순도 질소가스 제조 장치
KR890001744B1 (ko) 고순도 질소가스 제조장치
WO1985004466A1 (en) Apparatus for producing high-purity nitrogen gas
JPS6158747B2 (ja)
JPH06129763A (ja) 空気分離装置
JPH06281322A (ja) 高純度窒素および酸素ガス製造装置
JPS6119902B2 (ja)
JP2533262B2 (ja) 高純度窒素および酸素ガス製造装置
JP2859663B2 (ja) 窒素ガスおよび酸素ガス製造装置
JPS6115068A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JP3021389B2 (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPS6115070A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
KR890000330B1 (ko) 질소가스 제조장치
JPS6124969A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
KR900005986B1 (ko) 고순도 질소가스 제조장치
JPH01239375A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPH0587447A (ja) 窒素ガス製造装置
JPS62116887A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPS60232470A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPH0620073Y2 (ja) 液体窒素貯蔵装置
JPH0719724A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPS61190278A (ja) 高純度酸素ガス製造装置
JPS63148080A (ja) 窒素ガス製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19940908