JPH06307762A - アルゴンの製造装置 - Google Patents

アルゴンの製造装置

Info

Publication number
JPH06307762A
JPH06307762A JP9607393A JP9607393A JPH06307762A JP H06307762 A JPH06307762 A JP H06307762A JP 9607393 A JP9607393 A JP 9607393A JP 9607393 A JP9607393 A JP 9607393A JP H06307762 A JPH06307762 A JP H06307762A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
column
argon
rectification
rectification column
tower
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
JP9607393A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Tanaka
正幸 田中
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 JP9607393A priority Critical patent/JPH06307762A/ja
Publication of JPH06307762A publication Critical patent/JPH06307762A/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
    • F25J3/04406—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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
    • 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
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04678—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
    • 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
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04703—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser being arranged in more than one vessel
    • 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
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04721—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column
    • F25J3/04727—Producing pure argon, e.g. recovered from a crude argon column using an auxiliary pure argon column for nitrogen rejection
    • 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
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • 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
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04909—Structured packings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルゴン製造装置において、装置全体の大型
化を避けながら、水素添加を行わずにアルゴン濃縮ガス
の脱酸を行い、高純度アルゴンガスを製造する。 【構成】 主精留塔１０の側方に第１粗アルゴン塔１６
及び第２粗アルゴン塔２８を並設する。両粗アルゴン塔
１６，２８の総理論段数を、主精留塔１０で精製された
アルゴン濃縮ガス中の酸素濃度を十分低下させるだけの
段数に設定する。第１粗アルゴン塔１６の理論段数は、
第２粗アルゴン塔２８の理論段数よりも小さくし、第１
粗アルゴン塔１６の底部が主精留塔上塔１４の底部より
高く、第２粗アルゴン塔２８の底部が第１粗アルゴン塔
１６の底部よりも低くなるように両塔１６，２８を設置
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気分離装置等におい
て、高純度アルゴンを製造するための装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、空気から高純度アルゴンを製造す
るための装置としては、特開昭６２−２７６３８７号公
報に示すようなものが知られている。図５は、この装置
を模式的に示したものであり、この装置では次のような
手順で高純度アルゴンガスが製造される。
【０００３】まず、空気（原料ガス）を主精留塔９０の
下塔９１に導入して窒素と富酸素液体空気とに粗分離
し、これらを主精留塔上塔９２に導入し、この上塔９２
の下部から抽出した富アルゴンガス（約１０％）を精留
塔である粗アルゴン塔９３に導入する。この粗アルゴン
塔９３では、その塔頂に設けられた塔頂コンデンサ９３
ａにより還流液が生成され、上記塔頂には粗アルゴンガ
スが精製されるが、このガスの酸素濃度は約２〜３％、
窒素濃度も約２〜３％とまだ十分には下がっていないの
で、この粗アルゴンガスを熱交換器９４で一度常温に戻
してから酸素除去装置９５に導入する。
【０００４】この酸素除去装置９５では、粗アルゴンガ
スの圧力を圧縮機９６で高めた後、これに水素を添加し
てから脱酸用触媒塔９７に導入することにより、粗アル
ゴンガス中の酸素分を水に変換し、この水を乾燥用吸着
塔９８でガス中から除去する。さらに、このガスを上記
熱交換器９４で再び低温に戻してから精製アルゴン塔９
９に導入し、窒素や水素といった不純物を精留分離する
ことにより、製品液体アルゴンを製造する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記装置では、粗アル
ゴンガス中の酸素を除去するために、粗アルゴンガスに
水素を添加して酸素を水に変換する手段をとっているの
で、次の理由によりランニングコストが非常に高くな
る。
【０００６】(a) 水素添加前に粗アルゴンガスを熱交換
器９４で一旦常温に戻し、脱酸後は精製アルゴン塔９９
に導入する前に再び粗アルゴンガスを低温まで冷却しな
ければならないので、エネルギのロスが大きい。また、
水素添加前に圧縮機９６で粗アルゴンガスを圧縮しなけ
ればならないため、その分エネルギ消費量はさらに増大
する。
【０００７】(b) 水素は比較的貴重な物質であり、特に
その入手が難しい地域では水素の補充に多大な手間を要
する。この水素は、水の電気分解により得ることが可能
であるものの、このような手段をとると設備費及び消費
電力の増加は免れ得ない。
【０００８】なお、このような水素添加に代わる脱酸手
段として、粗アルゴン塔９３の理論段数を大幅に増や
し、粗アルゴン塔９３での精留段階で酸素濃度を許容値
（例えば100ppm）まで下げることが理論上は可能である
が、このように精留だけで十分な脱酸を行うには極めて
大きな理論段数を要し、これに伴って粗アルゴン塔９３
の全長も非常に大きくなるため、装置全体を収容する保
冷箱の全高が非常に大きくなり、設備費及び所要スペー
スが大幅に増大してしまう。特に、図示のように粗アル
ゴン塔９３の塔底液を主精留塔上塔９２の下部に戻す装
置では、粗アルゴン塔９３の底部が主精留塔上塔９２の
下部よりも上側に位置するような高さに粗アルゴン塔９
３を配置しなければならないので、この粗アルゴン塔９
３の理論段数を増やすと粗アルゴン塔９３は主精留塔上
塔９２の塔頂よりさらに高くそびえ立つことになり、そ
の実用化は実質上不可能である。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、ランニ
ングコストの低減を図り、かつ装置全体の大型化を避け
ながら、酸素を十分に除去して高純度アルゴンを製造す
ることができるアルゴンの製造装置を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルゴンを含
む原料ガスを精留してこれを濃縮する主精留塔と、この
主精留塔より抽出されたアルゴン濃縮ガスから酸素を分
離してアルゴンガスを精製するアルゴン精製手段とを備
えたアルゴンの製造装置において、上記アルゴン精製手
段として、上記主精留塔より抽出されたガスを精留する
第１精留塔と、塔底が第１精留塔の塔頂よりも低くなる
高さ位置に設けられ、上記第１粗アルゴン塔の塔頂ガス
を精留して塔頂にアルゴンガスを精製する第２精留塔と
を並設したものである（請求項１）。ここで、第１精留
塔及び第２精留塔は、充填塔であることがより好ましい
（請求項５）。
【００１１】この装置は、上記主精留塔を、原料ガスを
窒素と富酸素液体空気に粗分離する主精留塔下塔と、こ
の主精留塔下塔で粗分離された窒素及び富酸素液体空気
を精留することにより、上記第１精留塔に供給するため
のアルゴン濃縮ガスを精製する主精留塔上塔とで構成す
るとともに、上記第１精留塔の底部が上記主精留塔上塔
の底部よりも高くなる高さ位置に第１精留塔を設け、こ
の第１精留塔の塔底液を上記主精留塔下部において第１
精留塔の底部よりも低い位置に供給するための液体供給
通路を備えたものにおいて、特に有効となる（請求項
２）。
【００１２】この装置では、上記第１精留塔の理論段数
を第２精留塔の理論段数よりも少ない段数に設定すると
ともに、第２精留塔の塔底が第１精留塔の塔底よりも低
くなる高さ位置に第２精留塔を配置することにより、さ
らに好ましいものとなる（請求項３）。
【００１３】また、上記各装置において、上記第２精留
塔の塔底液を汲み上げて上記第１精留塔の上部にその還
流液として供給する還流液供給手段を備えることによ
り、後述のようなより優れた効果が得られる（請求項
４）。
【００１４】
【作用】請求項１記載の装置によれば、第１精留塔及び
第２精留塔の並設によって総理論段数を増やすことによ
り、酸素の除去を十分に行うことができる。すなわち、
上記主精留塔より抽出されたガスを第１精留塔で粗精製
し、この第１精留塔頂部の粗アルゴンガスを第２精留塔
でさらに精製することにより、水素を用いず、またガス
の圧縮や加温・冷却を行わずに、ガス中の酸素濃度を十
分に低下させることができる。しかも、第２精留塔はそ
の塔底が第１精留塔の塔頂よりも低くなる高さ位置に設
けられているので、第１精留塔及び第２精留塔の総理論
段数と同等の理論段数をもつ単一の精留塔（粗アルゴン
塔）を設置する場合に比べ、高さ方向のスペースは非常
に小さい。
【００１５】特に、請求項２記載のように、主精留塔を
下塔及び上塔に分け、上記第１精留塔の底部が主精留塔
上塔の底部よりも高くなる高さ位置に第１精留塔を設
け、この第１精留塔の塔底液を上記主精留塔下部におい
て第１精留塔の底部よりも低い位置に供給するようにし
た装置においては、第１精留塔がより高い位置に設置さ
れることになるので、この第１精留塔と別に第２精留塔
を設置することにより、高さ方向のスペース削減はより
顕著となる。
【００１６】この装置では、請求項３記載のように、上
記第１精留塔の理論段数を第２精留塔の理論段数よりも
少ない段数に設定する、すなわち第１精留塔の全長を第
２精留塔の全長より短くするとともに、第２精留塔の塔
底が第１精留塔の塔底よりも低くなる高さ位置に第２精
留塔を配置することにより、第１精留塔及び第２精留塔
の塔頂高さをより平均化することができる。
【００１７】また、請求項４記載の装置では、上記第２
精留塔の塔底液を汲み上げて上記第１精留塔の上部にそ
の還流液として供給することにより、アルゴンの回収効
率が高められ、また第１精留塔塔頂において還流液を生
成するためのコンデンサ等の省略が可能となる。
【００１８】上述のように、第１精留塔及び第２精留塔
で酸素濃度を十分に下げるためには、両塔の総理論段数
を非常に多くしなければならず、その分、第１精留塔底
部の圧力と第２精留塔頂部の圧力との差はより大きくな
るが、ここで、請求項５記載のように上記第１精留塔及
び第２精留塔を充填塔（充填物を充填した精留塔）、す
なわち棚段式精留塔よりも１段当りの圧損が低い精留塔
とすれば、第２精留塔塔頂の圧力（すなわち脱酸後の高
純度アルゴンガスの圧力）を十分高く保持することがで
きる。
【００１９】
【実施例】本発明の第１実施例を図１に基づいて説明す
る。
【００２０】図１に示す装置は、主精留塔１０を備え、
主精留塔１０は下塔１２及び上塔１４を備えている。下
塔１２の底部には、原料空気導入部が設けられ、上塔１
４の底部には主凝縮器１３が設けられており、この主凝
縮器１３により、上塔１４底部における富酸素液体の蒸
発と、下塔１２の頂部におけるガスの液化とが同時に行
われるようになっている。また、下塔１２の上部は図略
の還流液供給通路を介して上塔１４の頂部に接続されて
いる。
【００２１】上記主精留塔１０の側方には、アルゴンガ
スの脱酸手段として、第１粗アルゴン塔（第１精留塔）
１６及び第２粗アルゴン塔（第２精留塔）２８が設置さ
れている。
【００２２】第１粗アルゴン塔１６は、その底部が上記
上塔１４の底部よりも高くなる高さ位置に設置されてお
り、この第１粗アルゴン塔１６の下部と上記上塔１４の
下部とがガス移送通路１８を介して接続されるととも
に、第１粗アルゴン塔１６の底部が、液体供給通路２０
を介し、上塔１４の下部において第１粗アルゴン塔１６
の底部よりも低い位置に接続されている。
【００２３】第２粗アルゴン塔２８は、第１粗アルゴン
塔１６よりも大きな理論段数を有し、この第２粗アルゴ
ン塔２８と上記第１粗アルゴン塔１６の総理論段数は、
アルゴンガス中の酸素濃度を十分に低下させる（この実
施例では100ppm以下まで下げる）のに十分な段数に設定
されている。従って、第２粗アルゴン塔２８の全長は第
１粗アルゴン塔１６の全長よりも長くなっているが、こ
の第２粗アルゴン塔２８は、その底部が上記第１粗アル
ゴン塔１６の底部よりも低くなるような高さ位置（図例
では第２粗アルゴン塔２８の底部と下塔１２の底部とが
ほぼ同じ高さとなるような高さ位置）に設置されてい
る。
【００２４】この第２粗アルゴン塔２８の下部は、ガス
移送通路２２を介して上記第１粗アルゴン塔１６の頂部
に接続されており、第２粗アルゴン塔２８の底部は還流
液供給通路２４を介して上記第１粗アルゴン塔１６の頂
部に接続されている。還流液供給通路２４の途中にはポ
ンプ２６が設けられており、このポンプ２６及び還流液
供給通路２４により、第２粗アルゴン塔２８の塔底液を
汲み上げて第１粗アルゴン塔１６の頂部に還流液として
供給するための還流液供給手段が構成されている。
【００２５】第２粗アルゴン塔２８の頂部には、コンデ
ンサ３０が設けられており、このコンデンサ３０に第２
粗アルゴン塔２８上部のガスが導入され、その凝縮によ
り第２粗アルゴン塔２８の還流液が生成されるようにな
っている。また、第２粗アルゴン塔２８の頂部は、ガス
移送通路３２を介して精製アルゴン塔３４の中腹部に接
続されている。この精製アルゴン塔３４は、導入されて
きた高純度アルゴンガスからさらに窒素を精留によって
除去するものであり、塔底リボイラ３６及び塔頂コンデ
ンサ３８を備えている。
【００２６】なお、この精製アルゴン塔３４は、必要に
応じて適宜設置すれば良く、本発明では必ずしも要しな
い。例えば主精留塔上塔１４の下部においてほとんど窒
素が存在しない高さ位置からガス移送通路１８を通じて
ガスを抽出することにより、窒素濃度の非常に低いアル
ゴンガスを精製アルゴン塔３４を用いずに得ることも可
能である。
【００２７】次に、この装置の作用を説明する。
【００２８】まず、図外の手段で液化点付近まで冷却さ
れた原料空気が、下塔１２内に導入され、この下塔１２
内で窒素と富酸素液体空気とに分離される。富酸素液体
空気は、図略の富酸素液体供給通路を通じて上塔１４に
供給される。下塔１２頂部のガスは、上塔１４の底部に
設けられた凝縮器１３で液化され、下塔１２内に還流さ
れるが、この還流液は図略の還流液供給通路を通じて上
塔１４の頂部に供給される。
【００２９】この上塔１４においては、塔頂へ向かって
の窒素の分離と、塔底へ向かっての酸素の分離によりア
ルゴンの濃縮が行われる。そして、この上塔１４下部の
所定位置からガス移送通路１８を通じて第１粗アルゴン
塔１６内にガスが供給される。また、第１粗アルゴン塔
１６の塔底液は、液体供給通路２０を通じて上記上塔１
４の下部に戻される。
【００３０】この第１粗アルゴン塔１６の頂部には、酸
素濃度が約１〜３％まで低下した粗アルゴンガスが精製
される。このガスは、ガス移送通路２２を通じて第２粗
アルゴン塔２８の下部に移送される。また、この第２粗
アルゴン塔２８の塔底液は、ポンプ２６によって汲み上
げられ、還流液供給通路２４を通じて第１粗アルゴン塔
１６の頂部に還流液として供給される。
【００３１】この第２粗アルゴン塔２８では、その頂部
のガスがコンデンサ３０に導入され、凝縮した後に還流
液として第２粗アルゴン塔２８の上部に戻される。この
ようにして精留が進められることにより、第２粗アルゴ
ン塔２８の頂部には酸素濃度が十分に（100ppm以下に）
低下した高純度アルゴンガスが精製され、このガスはガ
ス移送通路３２を通じて精製アルゴン塔３４に移送され
る。この精製アルゴン塔３４では、アルゴンと窒素とが
精製分離され、この精製アルゴン塔３４の頂部から、酸
素濃度及び窒素濃度が十分に低下した高純度ヘリウムガ
スが製品アルゴンとして系外へ取り出される。
【００３２】以上のように、この装置では、第１粗アル
ゴン塔１６及び第２粗アルゴン塔２８の並設によって粗
アルゴン塔の総理論段数を増やすことにより、酸素の除
去を十分に行うことができる。すなわち、上記主精留塔
上塔１４の下部より抽出されたガスを第１粗アルゴン塔
１６で粗精製し、この第１粗アルゴン塔頂部の粗アルゴ
ンガスを第２粗アルゴン塔２８でさらに精製することに
より、比較的貴重な物質である水素を用いることなく、
また精製途中でガスの圧縮や加温・冷却を行うことな
く、ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができ
る。従って、従来の水素添加式の装置に比べ、ランニン
グコストを大幅に削減することができる。
【００３３】しかも、単一の粗アルゴン塔の理論段数を
増やすのではなく、第１粗アルゴン塔１６及び第２粗ア
ルゴン塔２８を並設し、第２粗アルゴン塔２８をその塔
底が第１粗アルゴン塔の塔頂よりも低くなる高さ位置に
設けるようにしたものであるので、単一の粗アルゴン塔
を設置する場合に比べ、高さ方向の設置スペースを大幅
に削減することができる。
【００３４】特に、この装置では、上記第１粗アルゴン
塔１６の底部が上記主精留塔上塔１４の底部よりも高く
なる高さ位置に第１粗アルゴン塔１６を設け、この第１
粗アルゴン塔１６の塔底液を液体供給通路２０を通じて
上塔１４の底部に供給するようにしているため、第１粗
アルゴン塔１６は地盤よりも上方の高い位置に設置され
た状態となっているが、この第１粗アルゴン塔１６の理
論段数が第２粗アルゴン塔２８の理論段数よりも少ない
段数に設定されて、第１粗アルゴン塔１６の全長を第２
粗アルゴン塔２８の全長より短くなっており、しかも、
第２粗アルゴン塔２８の塔底が第１粗アルゴン塔１６の
塔底よりも低くなる高さ位置に第２粗アルゴン塔２８が
配置されているので、第１粗アルゴン塔１６の配設位置
が高いにもかかわらず、第１粗アルゴン塔１６及び第２
粗アルゴン塔２８の塔頂高さを平均化することができ
る。従って、図例のように、第１粗アルゴン塔１６及び
第２粗アルゴン塔２８の塔頂を主精留塔１０の塔頂とほ
ぼ同等もしくはそれ以下に位置させることも可能とな
る。
【００３５】また、この装置では、上記第２粗アルゴン
塔２８の塔底液を汲み上げて上記第１粗アルゴン塔１６
の上部にその還流液として供給しているので、その分ア
ルゴンの回収効率を高めるとともに、第１粗アルゴン塔
１６塔頂において還流液を生成するためのコンデンサ等
を省略することができ、イニシャルコスト及びランニン
グコストをより削減することができる。
【００３６】ところで、この装置では、第１粗アルゴン
塔１６及び第２粗アルゴン塔２８で酸素濃度を十分に下
げるために、両塔の総理論段数を非常に多くしなければ
ならず、その分、第１粗アルゴン塔１６底部の圧力と第
２粗アルゴン塔２８頂部の圧力との差はより大きくなる
が、ここで、両塔１６，２８を充填塔（充填物を充填し
た精留塔）、すなわち棚段式精留塔よりも１段当りの圧
損が低い精留塔とすれば、第２粗アルゴン塔２８塔頂の
圧力（すなわち脱酸後の高純度アルゴンガスの圧力）を
十分に保持することができる。
【００３７】具体的に、第１粗アルゴン塔１６底部の圧
力が 0.5kg/cm2Gである場合、上記両粗アルゴン塔１
６，２８をともに棚段式のものとすると、第１粗アルゴ
ン塔１６頂部の圧力及び第２粗アルゴン塔２８底部の圧
力は 0.3kg/cm2Gまで下がり、さらに第２粗アルゴン塔
２８頂部の圧力は -0.4kg/cm2G（負圧）まで下がること
となり、この塔頂からの高純度アルゴンガスの抽出にポ
ンプ等を用いなければならない不都合を生じる場合があ
るが、両粗アルゴン塔１６，２８をともに充填塔とすれ
ば、第１粗アルゴン塔１６頂部の圧力及び第２粗アルゴ
ン塔２８底部の圧力は 0.45kg/cm2Gまでしか下がらず、
第２粗アルゴン塔２８頂部の圧力は 0.3kg/cm2G（負
圧）といった十分高い圧力に保持することが可能とな
る。
【００３８】なお、この充填塔としては、気液接触を十
分に確保して良好な精留が実現できるものであればよ
く、図２に示すような穴８ａをもつ薄波板状の規則充填
物８を図３に示すように規則的に配列しながら塔内に充
填したものであってもよいし、従来から周知の不規則充
填物、例えば図４（ａ）に示すラシヒリング８１、同図
（ｂ）に示すサドル８２、同図（ｃ）に示すレシヒリン
グ８３、同図（ｄ）に示すヘリカル８４等を充填したも
のであってもよい。
【００３９】また、本発明において主精留塔１０の具体
的な構成は問わず、上記下塔１２及び上塔１４が上下に
連設されたものの他、例えば高圧塔と低圧塔とが並設さ
れたものでも良い。ただし、上記のように主精留塔１０
を下塔１２及び上塔１４で構成し、この上塔１４の底部
よりも高い位置に第１粗アルゴン塔１６を配置する場合
に、上記高さ方向のスペース削減による効果はより顕著
となる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
を得ることができる。
【００４１】請求項１記載の装置では、第１精留塔及び
第２精留塔の並設によって両精留塔の総理論段数を増や
すことにより、比較的貴重な物質である水素を用いるこ
となく、また精製途中でガスの圧縮や加温・冷却を行う
ことなく、ガス中の酸素濃度を精留のみで十分に低下さ
せることができる。従って、従来の水素添加式の装置に
比べ、ランニングコストを大幅に削減することができる
効果がある。
【００４２】しかも、単一の粗アルゴン塔の理論段数を
増やすのではなく、第１精留塔及び第２精留塔を並設
し、第２精留塔をその塔底が第１精留塔の塔頂よりも低
くなる高さ位置に設けるようにしたものであるので、高
さ方向の設置スペースの増大を避け、あるいはこれを回
避しながら上記効果を得ることができる。
【００４３】特に、請求項２記載のように、上記第１精
留塔の底部が上記主精留塔上塔の底部よりも高くなる高
さ位置に第１精留塔を設け、この第１精留塔の塔底液を
液体供給通路を通じて上塔の底部に供給する装置では、
上記第１精留塔及び第２精留塔の並設で第１精留塔の全
長を抑えることにより、高さ方向の設置スペースの削減
がより有効となる。
【００４４】さらに、このような装置において、請求項
３記載のように、第１精留塔の理論段数を第２精留塔の
理論段数よりも少ない段数に設定して第１精留塔の全長
を第２精留塔の全長より短くし、かつ、第２精留塔の塔
底が第１精留塔の塔底よりも低くなる高さ位置に第２精
留塔を配置すれば、第１精留塔の配設位置が高いにもか
かわらず、第１精留塔及び第２精留塔の塔頂高さをより
平均化することができ、装置の小型化をさらに進めるこ
とができる。
【００４５】さらに、請求項４記載の装置では、上記第
２精留塔の塔底液を汲み上げて上記第１精留塔の上部に
その還流液として供給しているので、その分アルゴンの
回収効率を高めるとともに、第１精留塔塔頂において還
流液を生成するためのコンデンサ等を省略することがで
き、イニシャルコスト及びランニングコストをより削減
することができる。
【００４６】また、請求項５記載の装置では、第１及び
第２精留塔を充填塔、すなわち棚段式精留塔よりも１段
当りの圧損が低い精留塔としているので、第１及び第２
精留塔の総理論段数を多く設定しても、第２精留塔塔頂
の圧力（すなわち脱酸後の高純度アルゴンガスの圧力）
を十分高く保持することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるアルゴン製造装置を
示すフローシートである。
【図２】上記アルゴン製造装置における第１及び第２粗
アルゴン塔に充填される規則充填物を示す正面図であ
る。
【図３】上記規則充填物を規則的に充填した状態を示す
斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は上記両粗アルゴン
塔に充填される不規則充填物の例を示す斜視図である。
【図５】従来のアルゴン製造装置の一例を示すフローシ
ートである。
【符号の説明】
８ 規則充填物 １０ 主精留塔 １２ 下塔 １４ 上塔 １６ 第１粗アルゴン塔（第１精留塔） ２０ 液体供給通路 ２４ 還流液供給通路（還流液供給手段を構成） ２６ ポンプ（還流液供給手段を構成） ２８ 第２粗アルゴン塔（第２精留塔）

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルゴンを含む原料ガスを精留してこれ
    を濃縮する主精留塔と、この主精留塔より抽出されたア
    ルゴン濃縮ガスから酸素を分離してアルゴンガスを精製
    するアルゴン精製手段とを備えたアルゴンの製造装置に
    おいて、上記アルゴン精製手段として、上記主精留塔よ
    り抽出されたガスを精留する第１精留塔と、塔底が第１
    精留塔の塔頂よりも低くなる高さ位置に設けられ、上記
    第１粗アルゴン塔の塔頂ガスを精留して塔頂にアルゴン
    ガスを精製する第２精留塔とを並設したことを特徴とす
    るアルゴンの製造装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のアルゴンの製造装置にお
    いて、上記主精留塔を、原料ガスを窒素と富酸素液体空
    気に粗分離する主精留塔下塔と、この主精留塔下塔で粗
    分離された窒素及び富酸素液体空気を精留することによ
    り、上記第１精留塔に供給するためのアルゴン濃縮ガス
    を精製する主精留塔上塔とで構成するとともに、上記第
    １精留塔の底部が上記主精留塔上塔の底部よりも高くな
    る高さ位置に第１精留塔を設け、この第１精留塔の塔底
    液を上記主精留塔下部において第１精留塔の底部よりも
    低い位置に供給するための液体供給通路を備えたことを
    特徴とする請求項１記載のアルゴンの製造装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のアルゴンの製造装置にお
    いて、上記第１精留塔の理論段数を第２精留塔の理論段
    数よりも少ない段数に設定するとともに、第２精留塔の
    塔底が第１精留塔の塔底よりも低くなる高さ位置に第２
    精留塔を配置したことを特徴とする請求項１記載のアル
    ゴンの製造装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のアルゴ
    ンの製造装置において、上記第２精留塔の塔底液を汲み
    上げて上記第１精留塔の上部にその還流液として供給す
    る還流液供給手段を備えたことを特徴とする請求項１記
    載のアルゴンの製造装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のアルゴ
    ンの製造装置において、上記第１精留塔及び第２精留塔
    を充填塔としたことを特徴とするアルゴンの製造装置。
JP9607393A 1993-04-22 1993-04-22 アルゴンの製造装置 Pending JPH06307762A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9607393A JPH06307762A (ja) 1993-04-22 1993-04-22 アルゴンの製造装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9607393A JPH06307762A (ja) 1993-04-22 1993-04-22 アルゴンの製造装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06307762A true JPH06307762A (ja) 1994-11-01

Family

ID=14155235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9607393A Pending JPH06307762A (ja) 1993-04-22 1993-04-22 アルゴンの製造装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06307762A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013013914A2 (en) 2011-07-25 2013-01-31 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Low-temperature material transfer apparatus and low-temperature liquefied gas supply system using the low-temperature material transfer apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62125285A (ja) * 1985-11-27 1987-06-06 株式会社神戸製鋼所 アルゴンの回収方法
JPH01244269A (ja) * 1987-12-14 1989-09-28 Air Prod And Chem Inc 酸素、窒素とアルゴンから成る混合物の極低温蒸流による分離法と極低温蒸流装置の改良法
JPH06109361A (ja) * 1992-09-29 1994-04-19 Nippon Sanso Kk 高純度アルゴンの分離方法及びその装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62125285A (ja) * 1985-11-27 1987-06-06 株式会社神戸製鋼所 アルゴンの回収方法
JPH01244269A (ja) * 1987-12-14 1989-09-28 Air Prod And Chem Inc 酸素、窒素とアルゴンから成る混合物の極低温蒸流による分離法と極低温蒸流装置の改良法
JPH06109361A (ja) * 1992-09-29 1994-04-19 Nippon Sanso Kk 高純度アルゴンの分離方法及びその装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013013914A2 (en) 2011-07-25 2013-01-31 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Low-temperature material transfer apparatus and low-temperature liquefied gas supply system using the low-temperature material transfer apparatus
JP2013024376A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Air Liquide Japan Ltd 低温物質の移送装置およびこれを用いた低温液化ガス供給システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108027201B (zh) 用于除氩和回收氩的方法和装置
EP0328112B1 (en) Double column air separation apparatus and process with hybrid upper column
EP0464636B1 (en) Cryogenic air separation with dual temperature feed turboexpansion
CN107850387B (zh) 在与变压吸附系统集成的低温空气分离单元中用于氩回收的方法和装置
EP0962732B1 (en) Multiple column nitrogen generators with oxygen coproduction
JP2597521B2 (ja) 粗アルゴン生成物生産に係る極低温蒸留による空気分離法
EP0387872B1 (en) Cryogenic rectification process for producing ultra high purity nitrogen
JP3545629B2 (ja) 超高純度窒素及び超高純度酸素を生成するための極低温精製方法及び装置
EP0697575A1 (en) Cryogenic rectification method and apparatus
JPS61122479A (ja) 窒素製造方法
JP3935503B2 (ja) アルゴンの分離方法およびその装置
JPH08240380A (ja) 空気の分離
JPH06221753A (ja) 低温空気分離法
JPH05288464A (ja) 窒素と超高純度酸素を生成するための極低温式精留方法及び装置
JPH05312469A (ja) 空気液化分離装置及び方法
JP3097064B2 (ja) 超高純度液体酸素の製造方法
US6378333B1 (en) Cryogenic system for producing xenon employing a xenon concentrator column
KR20020027181A (ko) 감소된 높이의 증류 칼럼용 구조적 충전 시스템
JPH06307762A (ja) アルゴンの製造装置
CN103988037B (zh) 空气分离方法和装置
JP3424101B2 (ja) 高純度アルゴンの分離装置
CN107850386B (zh) 在与变压吸附系统集成的低温空气分离单元中回收氩的方法和装置
JP3957842B2 (ja) 窒素製造方法及び装置
JPH11325716A (ja) 空気の分離
EP0439126B1 (en) Cryogenic air separation system with hybrid argon column