JPH0633933B2 - 高純度酸素ガス製造装置 - Google Patents
高純度酸素ガス製造装置Info
- Publication number
- JPH0633933B2 JPH0633933B2 JP60029043A JP2904385A JPH0633933B2 JP H0633933 B2 JPH0633933 B2 JP H0633933B2 JP 60029043 A JP60029043 A JP 60029043A JP 2904385 A JP2904385 A JP 2904385A JP H0633933 B2 JPH0633933 B2 JP H0633933B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- liquid
- rectification column
- gas
- liquid oxygen
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 113
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 67
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 63
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 29
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高純度の酸素ガスを簡易に製造しうる高純
度酸素ガス製造装置に関するものである。
度酸素ガス製造装置に関するものである。
従来から、酸素ガスは、空気分離装置を用い、窒素と酸
素の沸点の差を利用して両者を分離することにより製造
されている。そして、上記空気分離装置においては、空
気の液化分離に必要な寒冷を発生させるため、膨脹ター
ビンを備え、断熱膨脹によるジユールトムソン効果を利
用している。
素の沸点の差を利用して両者を分離することにより製造
されている。そして、上記空気分離装置においては、空
気の液化分離に必要な寒冷を発生させるため、膨脹ター
ビンを備え、断熱膨脹によるジユールトムソン効果を利
用している。
しかしながら、膨脹タービンは回転速度が極めて大（数
万回／分）であるため、負荷変動（製品酸素ガスの取出
量の変化）に対するきめ細かな追従運転が困難である。
すなわち、製品酸素ガスの取出量の変化に応じて膨脹タ
ービンの回転速度を正確に変化させ、酸素ガス製造原料
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、得られる製品酸素ガスの純度がばらつ
き、頻繁に低純度のものがつくりだされ全体的に製品酸
素ガスの純度が低くなつていた。また、膨脹タービンは
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保全要員が
必要という難点も有している。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る。
万回／分）であるため、負荷変動（製品酸素ガスの取出
量の変化）に対するきめ細かな追従運転が困難である。
すなわち、製品酸素ガスの取出量の変化に応じて膨脹タ
ービンの回転速度を正確に変化させ、酸素ガス製造原料
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、得られる製品酸素ガスの純度がばらつ
き、頻繁に低純度のものがつくりだされ全体的に製品酸
素ガスの純度が低くなつていた。また、膨脹タービンは
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保全要員が
必要という難点も有している。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る。
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高
純度の酸素ガスを簡易に製造しうる装置の提供をその目
的とする。
純度の酸素ガスを簡易に製造しうる装置の提供をその目
的とする。
上記の目的を達成するため、この発明の高純度酸素ガス
製造装置は、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つて圧縮された空気中
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
酸素を貯蔵する液体酸素貯蔵手段と、上記熱交換手段に
より超低温に冷却された圧縮空気を上部から導入しその
一部を液化して底部に溜めるとともに窒素および酸素を
気体として上部および下部に分けて保持する酸素精留塔
と、上記液体酸素貯蔵手段内の液体酸素を圧縮空気液化
用の寒冷源として上記酸素精留塔内に導く導入路と、上
記酸素精留塔の上部の圧力の高低の変化に応じて上記熱
交換手段からの圧縮空気の供給量を制御する圧力検出制
御手段と、上記酸素精留塔の底部の液体酸素の液面の上
下の変化に応じて上記液体酸素貯蔵手段からの液体酸素
の供給量を制御する液面検出制御手段と、寒冷源として
の作用を終えて気化した液体酸素および上記酸素精留塔
の下部に保持されている気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
えているという構成をとる。
製造装置は、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つて圧縮された空気中
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
酸素を貯蔵する液体酸素貯蔵手段と、上記熱交換手段に
より超低温に冷却された圧縮空気を上部から導入しその
一部を液化して底部に溜めるとともに窒素および酸素を
気体として上部および下部に分けて保持する酸素精留塔
と、上記液体酸素貯蔵手段内の液体酸素を圧縮空気液化
用の寒冷源として上記酸素精留塔内に導く導入路と、上
記酸素精留塔の上部の圧力の高低の変化に応じて上記熱
交換手段からの圧縮空気の供給量を制御する圧力検出制
御手段と、上記酸素精留塔の底部の液体酸素の液面の上
下の変化に応じて上記液体酸素貯蔵手段からの液体酸素
の供給量を制御する液面検出制御手段と、寒冷源として
の作用を終えて気化した液体酸素および上記酸素精留塔
の下部に保持されている気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
えているという構成をとる。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳しく説明す
る。
る。
第１図はこの発明の一実施例を示している。図におい
て、１は空気濾過器、２は空気圧縮機、３は廃熱回収
器、４はインタークーラ、５は圧縮空気冷却機、６は２
個１組の吸着筒で、内部に、吸着剤としてモレキユラー
シーブ（低温で優れた吸着能を発揮する）が充填されて
いて、交互に吸着，再生を行う。すなわち、一方の吸着
筒６が、空気圧縮機２により圧縮され、かつインターク
ーラ４および圧縮空気冷却機５によつて冷やされた空気
中のH2OおよびCO2を吸着除去する間、他方の吸着筒６は
吸着剤の再生を行う。７は熱交換器であり、吸着筒６に
よりH2OおよびCO2を吸着除去された圧縮空気が、圧縮空
気供給パイプ８を経て送り込まれる。ここに送り込まれ
た圧縮空気は、この熱交換器７の熱交換作用により超低
温に冷却される。９は棚段式の酸素精留塔であり、下部
に凝縮器１１が設けられている。熱交換器７により超低
温に冷却された圧縮空気は、パイプ１２を経て凝縮器１
１に送り込まれて液化され、ついでパイプ１３および膨
脹弁１９を経て噴霧状で酸素精留塔９の上部に送り込ま
れる。酸素精留塔９は、送り込まれた噴霧状液体空気の
うちの気体分（窒素分）を上方に移行させるとともに、
液体分を下降させ、この下降の間に、沸点の差により窒
素を気化させて塔の上部に上昇させ、酸素を液体のまま
下方に流下させるようになつている。９ａは上記のよう
にして分離され、酸素精留塔９の底部に溜つた液体酸素
である。１４は液体酸素貯槽であり、内部の液体酸素
（高純度品）を、導入路パイプ１５を経由させて酸素精
留塔９内へ寒冷源として送入し、上記分離された液体酸
素９ａと混合するようになつている。９ｂは酸素精留塔
９の上部に溜つた窒素ガスを廃窒素ガスとして放出する
放出パイプで、超低温の窒素ガスを熱交換器７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
し矢印Ｃのように大気中に放出する。１６は液面計で、
酸素精留塔９内の液体酸素９ａの液面に応じて弁１７を
制御し、液体酸素貯槽１４からの液体酸素の供給量を制
御する。１８は酸素精留塔９の上部に設けられた圧力計
で、酸素精留塔９内の圧力に応じて弁１９を制御し、そ
の中を流れる液体空気の流量を制御する。２０は製品酸
素ガス取出パイプで、その取出口が酸素精留塔９の底部
に溜つた液体酸素９ａの上側に位置し、気化した状態の
液体酸素（酸素ガス）を取り込み、取り込んだ超低温の
酸素ガスを熱交換器７に案内して圧縮空気と熱交換させ
て常温にしてから製品酸素ガスとしてメインパイプ２０
ａに送出するようになつている。この場合、製品酸素ガ
ス取出パイプ２０は、液体酸素９ａではなくそれの気化
したものを取り出すようになつているため、液体酸素９
ａ中に混在する不純炭化水素等を製品酸素ガスとともに
取り出すことがない。２１は酸素精留塔９の底部に溜つ
た液体酸素９ａのうち、底面近傍部分のもの（不純炭化
水素混在）を放出する放出パイプで、液体酸素９ａを矢
印Ｂのように大気中に放出するようになつている。２２
は、放出パイプ９ｂの先端から分岐した分岐パイプで、
放出パイプ９ｂ内の廃窒素ガスの一部を廃熱回収器３に
導いて常温まで昇温させ、ついでパイプ２４を経由し
て、２個１組の吸着筒６のうちの再生側のもののなかに
送入し吸着剤の再生を行うようになつている。上記吸着
筒６は、前記のように２個１組となつており、弁操作に
よつて、一方の吸着筒６が吸着作動しているときは、他
方の吸着筒６は上記常温廃窒素ガスで再生される。２３
は弁、２５は再生を終えた廃窒素ガスを矢印Ｄのように
大気に放出する放出パイプである。２６はバツクアツプ
系ラインであり、空気圧縮系ラインが故障したときに弁
２６ａを開き、液体酸素貯槽１４内の液体酸素を蒸発器
２７より蒸発させてメインパイプ２０ａに送り込み、酸
素ガスの供給がとだえることのないようにする。一点鎖
線は、内部にパーライトが充填され、かつ真空になつて
いる真空保冷函であり、この真空保冷函中に、精留塔９
および熱交換器７ならびに吸着筒６が収容され、精留効
果向上が実現されている。２８は不純物分析計であり、
メインパイプ２０ａに送り出される製品酸素ガスの純度
を分析して純度の低いときは、弁２９，３０を作動させ
て製品酸素ガスを矢印Ａのように外部に逃気する作用を
する。
て、１は空気濾過器、２は空気圧縮機、３は廃熱回収
器、４はインタークーラ、５は圧縮空気冷却機、６は２
個１組の吸着筒で、内部に、吸着剤としてモレキユラー
シーブ（低温で優れた吸着能を発揮する）が充填されて
いて、交互に吸着，再生を行う。すなわち、一方の吸着
筒６が、空気圧縮機２により圧縮され、かつインターク
ーラ４および圧縮空気冷却機５によつて冷やされた空気
中のH2OおよびCO2を吸着除去する間、他方の吸着筒６は
吸着剤の再生を行う。７は熱交換器であり、吸着筒６に
よりH2OおよびCO2を吸着除去された圧縮空気が、圧縮空
気供給パイプ８を経て送り込まれる。ここに送り込まれ
た圧縮空気は、この熱交換器７の熱交換作用により超低
温に冷却される。９は棚段式の酸素精留塔であり、下部
に凝縮器１１が設けられている。熱交換器７により超低
温に冷却された圧縮空気は、パイプ１２を経て凝縮器１
１に送り込まれて液化され、ついでパイプ１３および膨
脹弁１９を経て噴霧状で酸素精留塔９の上部に送り込ま
れる。酸素精留塔９は、送り込まれた噴霧状液体空気の
うちの気体分（窒素分）を上方に移行させるとともに、
液体分を下降させ、この下降の間に、沸点の差により窒
素を気化させて塔の上部に上昇させ、酸素を液体のまま
下方に流下させるようになつている。９ａは上記のよう
にして分離され、酸素精留塔９の底部に溜つた液体酸素
である。１４は液体酸素貯槽であり、内部の液体酸素
（高純度品）を、導入路パイプ１５を経由させて酸素精
留塔９内へ寒冷源として送入し、上記分離された液体酸
素９ａと混合するようになつている。９ｂは酸素精留塔
９の上部に溜つた窒素ガスを廃窒素ガスとして放出する
放出パイプで、超低温の窒素ガスを熱交換器７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
し矢印Ｃのように大気中に放出する。１６は液面計で、
酸素精留塔９内の液体酸素９ａの液面に応じて弁１７を
制御し、液体酸素貯槽１４からの液体酸素の供給量を制
御する。１８は酸素精留塔９の上部に設けられた圧力計
で、酸素精留塔９内の圧力に応じて弁１９を制御し、そ
の中を流れる液体空気の流量を制御する。２０は製品酸
素ガス取出パイプで、その取出口が酸素精留塔９の底部
に溜つた液体酸素９ａの上側に位置し、気化した状態の
液体酸素（酸素ガス）を取り込み、取り込んだ超低温の
酸素ガスを熱交換器７に案内して圧縮空気と熱交換させ
て常温にしてから製品酸素ガスとしてメインパイプ２０
ａに送出するようになつている。この場合、製品酸素ガ
ス取出パイプ２０は、液体酸素９ａではなくそれの気化
したものを取り出すようになつているため、液体酸素９
ａ中に混在する不純炭化水素等を製品酸素ガスとともに
取り出すことがない。２１は酸素精留塔９の底部に溜つ
た液体酸素９ａのうち、底面近傍部分のもの（不純炭化
水素混在）を放出する放出パイプで、液体酸素９ａを矢
印Ｂのように大気中に放出するようになつている。２２
は、放出パイプ９ｂの先端から分岐した分岐パイプで、
放出パイプ９ｂ内の廃窒素ガスの一部を廃熱回収器３に
導いて常温まで昇温させ、ついでパイプ２４を経由し
て、２個１組の吸着筒６のうちの再生側のもののなかに
送入し吸着剤の再生を行うようになつている。上記吸着
筒６は、前記のように２個１組となつており、弁操作に
よつて、一方の吸着筒６が吸着作動しているときは、他
方の吸着筒６は上記常温廃窒素ガスで再生される。２３
は弁、２５は再生を終えた廃窒素ガスを矢印Ｄのように
大気に放出する放出パイプである。２６はバツクアツプ
系ラインであり、空気圧縮系ラインが故障したときに弁
２６ａを開き、液体酸素貯槽１４内の液体酸素を蒸発器
２７より蒸発させてメインパイプ２０ａに送り込み、酸
素ガスの供給がとだえることのないようにする。一点鎖
線は、内部にパーライトが充填され、かつ真空になつて
いる真空保冷函であり、この真空保冷函中に、精留塔９
および熱交換器７ならびに吸着筒６が収容され、精留効
果向上が実現されている。２８は不純物分析計であり、
メインパイプ２０ａに送り出される製品酸素ガスの純度
を分析して純度の低いときは、弁２９，３０を作動させ
て製品酸素ガスを矢印Ａのように外部に逃気する作用を
する。
この装置は、つぎのようにして製品酸素ガスを製造す
る。すなわち、外部空気を濾過器１で濾過したのち、空
気圧縮機２に送入して圧縮し、圧縮された空気をインタ
ークーラ４および空気冷却機５で冷却し、これを２個１
組の吸着筒６のどちらか一方に送り込み、圧縮空気中の
H2OおよびCO2を吸着除去する。ついで、H2OおよびＣＯ
２が吸着除去された圧縮空気をパイプ８を経由させて熱
交換器７に送り込み冷却する。そして、これをパイプ１
２に送り込み、酸素精留塔９内の凝縮器１１でさらに冷
却し液化して膨脹弁１９付きのパイプ１３によつて酸素
精留塔９内に噴霧状で送入する。酸素精留塔９内で、送
入されたもののうちの気体分（窒素ガス）を上方に移行
させ、液体分を下降させる。その下降中に、沸点の差に
より、液体分のなかの窒素を気化させて酸素精留塔９の
上部に移行させ、酸素を液体のまま下方に流下し底部に
液体酸素９ａとして溜める。
る。すなわち、外部空気を濾過器１で濾過したのち、空
気圧縮機２に送入して圧縮し、圧縮された空気をインタ
ークーラ４および空気冷却機５で冷却し、これを２個１
組の吸着筒６のどちらか一方に送り込み、圧縮空気中の
H2OおよびCO2を吸着除去する。ついで、H2OおよびＣＯ
２が吸着除去された圧縮空気をパイプ８を経由させて熱
交換器７に送り込み冷却する。そして、これをパイプ１
２に送り込み、酸素精留塔９内の凝縮器１１でさらに冷
却し液化して膨脹弁１９付きのパイプ１３によつて酸素
精留塔９内に噴霧状で送入する。酸素精留塔９内で、送
入されたもののうちの気体分（窒素ガス）を上方に移行
させ、液体分を下降させる。その下降中に、沸点の差に
より、液体分のなかの窒素を気化させて酸素精留塔９の
上部に移行させ、酸素を液体のまま下方に流下し底部に
液体酸素９ａとして溜める。
このとき、上記酸素精留塔９の上部の圧力を圧力計１８
で検出し、その圧力が高い（上記酸素精留塔９の上部に
溜まる窒素ガスが適正量を越えている）場合には、弁１
９を制御し、ここを通過する液体空気の流量を減少させ
る。これにより、酸素精留塔９の上部に送入される粉霧
状の液体空気量が減少し、このため、放出パイプ９ｂか
らの廃窒素ガスの放出とあいまつて、上記酸素精留塔９
の上部における窒素ガス量が適正量に保持される。した
がつて、酸素精留塔９内を下降する途中で液体分から窒
素が充分に気化されて上方に移行し、酸素精留塔９の下
部に窒素ガスが入り込まないようになる。一方、上記酸
素精留塔９内への粉霧状の液体空気の送入量が減少する
と、酸素精留塔９内において上記粉霧状の液体空気から
生成される液体酸素量が減少し、製品酸素ガスに取出し
によつて酸素精留塔９の底部に溜められる液体酸素９ａ
の液面が低下する。この場合には、これを液面計１６で
検出し、弁１７を制御し、液体酸素貯槽１４から酸素精
留塔９内に供給する液体酸素量を増加させる。これによ
り、上記酸素精留塔９の底部の液体酸素の液面が適正に
保持され、製品酸素ガスの供給がとだえることがないよ
うになる。また、上記とは逆に、上記酸素精留塔９の上
部の圧力が低い場合には、弁１８を制御し、ここを通過
する液体空気の流量を増加させる。また、上記酸素精留
塔９の上部の圧力が適正に設定されている間は、弁１８
を制御し、ここを通過する液体空気の（適正な）流量を
保持する。この場合には、上記酸素精留塔９の底部の液
体酸素の液面はあまり上下に変化しないため、液体酸素
貯槽１４からの液体酸素の供給はあまり必要とされな
い。
で検出し、その圧力が高い（上記酸素精留塔９の上部に
溜まる窒素ガスが適正量を越えている）場合には、弁１
９を制御し、ここを通過する液体空気の流量を減少させ
る。これにより、酸素精留塔９の上部に送入される粉霧
状の液体空気量が減少し、このため、放出パイプ９ｂか
らの廃窒素ガスの放出とあいまつて、上記酸素精留塔９
の上部における窒素ガス量が適正量に保持される。した
がつて、酸素精留塔９内を下降する途中で液体分から窒
素が充分に気化されて上方に移行し、酸素精留塔９の下
部に窒素ガスが入り込まないようになる。一方、上記酸
素精留塔９内への粉霧状の液体空気の送入量が減少する
と、酸素精留塔９内において上記粉霧状の液体空気から
生成される液体酸素量が減少し、製品酸素ガスに取出し
によつて酸素精留塔９の底部に溜められる液体酸素９ａ
の液面が低下する。この場合には、これを液面計１６で
検出し、弁１７を制御し、液体酸素貯槽１４から酸素精
留塔９内に供給する液体酸素量を増加させる。これによ
り、上記酸素精留塔９の底部の液体酸素の液面が適正に
保持され、製品酸素ガスの供給がとだえることがないよ
うになる。また、上記とは逆に、上記酸素精留塔９の上
部の圧力が低い場合には、弁１８を制御し、ここを通過
する液体空気の流量を増加させる。また、上記酸素精留
塔９の上部の圧力が適正に設定されている間は、弁１８
を制御し、ここを通過する液体空気の（適正な）流量を
保持する。この場合には、上記酸素精留塔９の底部の液
体酸素の液面はあまり上下に変化しないため、液体酸素
貯槽１４からの液体酸素の供給はあまり必要とされな
い。
一方、酸素精留塔９の上部に溜つた廃窒素ガスを放出パ
イプ９ｂから取り出し熱交換器７を経由させ常温ガスに
して矢印Ｃのように大気中に放出するとともに、その一
部分を廃熱回収器３によつて昇温し、２個１組の吸着筒
６のうちの再生側に送り込み、モレキユラーシーブを再
生させたのち矢印Ｄのように大気中に放出する。
イプ９ｂから取り出し熱交換器７を経由させ常温ガスに
して矢印Ｃのように大気中に放出するとともに、その一
部分を廃熱回収器３によつて昇温し、２個１組の吸着筒
６のうちの再生側に送り込み、モレキユラーシーブを再
生させたのち矢印Ｄのように大気中に放出する。
他方、底部に溜つた液体酸素９ａのうち、その底面近傍
部分のもの（炭化水素混在）については、これを放出パ
イプ２１から取り出し矢印Ｂのように大気中に放出す
る。このとき、液体酸素９ａの液面の僅か上方に滞留す
る液体酸素気化物（高純度酸素ガス）をパイプ２０から
製品酸素ガスとして取り出し熱交換器７で熱交換させ常
温製品酸素ガスとしてメインパイプ２０ａに送出する。
この場合、液体酸素貯槽１４から導入路パイプ１５を経
て酸素精留塔９内に送り込まれた液体酸素は、寒冷源と
して作用し、それ自身は気化して取出パイプ２０から製
品酸素ガスの一部として取り出される。すなわち、液体
酸素貯槽１４の液体酸素は寒冷源としての作用を終えた
のち、廃棄されるのではなく、圧縮空気を原料とする高
純度酸素ガスと合体して製品化されるのであり、無駄な
く利用される。
部分のもの（炭化水素混在）については、これを放出パ
イプ２１から取り出し矢印Ｂのように大気中に放出す
る。このとき、液体酸素９ａの液面の僅か上方に滞留す
る液体酸素気化物（高純度酸素ガス）をパイプ２０から
製品酸素ガスとして取り出し熱交換器７で熱交換させ常
温製品酸素ガスとしてメインパイプ２０ａに送出する。
この場合、液体酸素貯槽１４から導入路パイプ１５を経
て酸素精留塔９内に送り込まれた液体酸素は、寒冷源と
して作用し、それ自身は気化して取出パイプ２０から製
品酸素ガスの一部として取り出される。すなわち、液体
酸素貯槽１４の液体酸素は寒冷源としての作用を終えた
のち、廃棄されるのではなく、圧縮空気を原料とする高
純度酸素ガスと合体して製品化されるのであり、無駄な
く利用される。
第２図は、この発明の他の実施例を示している。この実
施例は、第１図の空気冷却機５に代えて、２個１組の冷
却筒３１を用いている。それ以外の部分は第１図と実質
的に同じである。上記空気冷却筒３１は、一方３１ａが
密閉型に、他方３１ｂが上部開放型になつており、分岐
パイプ２２から別れたパイプ３３によつて低温の廃窒素
ガスを他方の冷却筒３１ｂに送入し、この冷熱で水３２
を冷却し、生成した冷却水で原料空気を冷却するように
なつている。この空気冷却筒３１の動作についてより詳
しく述べると、上部開放型冷却筒３１ｂにおいて、廃窒
素ガスにより冷却された水３２は、上部開放型冷却筒３
１ｂの底部に溜り、モータ３４の作用によりパイプ３５
を経て密閉型冷却筒３１ａの上部に送られ、そこからシ
ヤワー状に流下して空気圧縮機２から送り込まれる原料
空気を冷却する。そして、冷却を終えて密閉型冷却筒３
１ａの底部に溜つた水３２は、モータ３４の作用により
上部開放型冷却筒３１ｂの上部に還流され、そこから流
下し、上昇してくる廃窒素ガスと向流的に接触してその
冷熱により再び冷却され循環使用される。なお、使用済
みの廃窒素ガスは、矢印Ｅのように外気に逃気される。
施例は、第１図の空気冷却機５に代えて、２個１組の冷
却筒３１を用いている。それ以外の部分は第１図と実質
的に同じである。上記空気冷却筒３１は、一方３１ａが
密閉型に、他方３１ｂが上部開放型になつており、分岐
パイプ２２から別れたパイプ３３によつて低温の廃窒素
ガスを他方の冷却筒３１ｂに送入し、この冷熱で水３２
を冷却し、生成した冷却水で原料空気を冷却するように
なつている。この空気冷却筒３１の動作についてより詳
しく述べると、上部開放型冷却筒３１ｂにおいて、廃窒
素ガスにより冷却された水３２は、上部開放型冷却筒３
１ｂの底部に溜り、モータ３４の作用によりパイプ３５
を経て密閉型冷却筒３１ａの上部に送られ、そこからシ
ヤワー状に流下して空気圧縮機２から送り込まれる原料
空気を冷却する。そして、冷却を終えて密閉型冷却筒３
１ａの底部に溜つた水３２は、モータ３４の作用により
上部開放型冷却筒３１ｂの上部に還流され、そこから流
下し、上昇してくる廃窒素ガスと向流的に接触してその
冷熱により再び冷却され循環使用される。なお、使用済
みの廃窒素ガスは、矢印Ｅのように外気に逃気される。
以上のように、この発明の高純度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
ない液体酸素貯槽等の液体酸素貯蔵手段を用いるため、
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酸素貯
槽は安価であり、また特別な要員も不要になる。そのう
え、膨脹タービンは負荷変動（製品酸素ガスの取出量の
変化）に対するきめ細かな追従運転が困難であり、製品
酸素ガスの取出量の変化に応じてその回転数を正確に変
化させ、酸素ガス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るところ、この発明は、そ
れに代えて液体酸素貯蔵手段を装備し、供給量のきめ細
かい調節が可能な液体酸素を寒冷源として用いるため、
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酸素ガスを製造しうるようにな
る。しかも、この装置は、空気圧縮手段によつて圧縮さ
れた圧縮空気が殆ど圧力損失のない状態で精留塔に供給
される。その結果、エネルギー損失のない状態で製品酸
素ガスが製造されるようになるため、製品酸素ガスのコ
ストが安くなる。また、この装置は、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酸素ガスに併せて製品酸素ガスとす
るため資源の無駄を生じないのである。
膨脹タービンを用いず、それに代えて何ら回転部をもた
ない液体酸素貯槽等の液体酸素貯蔵手段を用いるため、
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酸素貯
槽は安価であり、また特別な要員も不要になる。そのう
え、膨脹タービンは負荷変動（製品酸素ガスの取出量の
変化）に対するきめ細かな追従運転が困難であり、製品
酸素ガスの取出量の変化に応じてその回転数を正確に変
化させ、酸素ガス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るところ、この発明は、そ
れに代えて液体酸素貯蔵手段を装備し、供給量のきめ細
かい調節が可能な液体酸素を寒冷源として用いるため、
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酸素ガスを製造しうるようにな
る。しかも、この装置は、空気圧縮手段によつて圧縮さ
れた圧縮空気が殆ど圧力損失のない状態で精留塔に供給
される。その結果、エネルギー損失のない状態で製品酸
素ガスが製造されるようになるため、製品酸素ガスのコ
ストが安くなる。また、この装置は、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酸素ガスに併せて製品酸素ガスとす
るため資源の無駄を生じないのである。
さらに、圧力検出制御手段で酸素精留塔の上部の圧力を
計測し、この圧力の高低の変化に応じて上記熱交換手段
からの圧縮空気の供給量を制御している。このため、上
記酸素精留塔の上部の圧力が高い（例えば、酸素精留塔
の上部に保持されている気体窒素量が多い）場合には、
上記熱交換器からの圧縮空気の供給量を減少させること
により、酸素精留塔の上部において上記圧縮空気中から
気体窒素を充分に分離させることができ、酸素精留塔の
下部には、上記気体窒素が混じり込まない状態で、高純
度の酸素ガスだけを保持することができるようになる。
一方、液面検出制御手段で上記酸素精留塔の底部の液体
酸素の液面を計測し、この液面の上下の変化に応じて上
記液体酸素貯蔵手段からの液体酸素の供給量を制御して
いる。このため、上記のように熱交換器からの圧縮空気
の供給を減少させ、これにより、酸素精留塔の底部に溜
められる液体酸素量が減少した場合には、この減少を酸
素精留塔の底部の液体酸素の液面の低下として上記液面
検出制御手段で検出し、上記液体酸素貯蔵手段からの液
体酸素の供給量を増加させる。したがって、酸素精留塔
内において、上記液体酸素貯蔵手段から供給される液体
酸素の気化量が増加し、適正な量の製品酸素ガスを取り
出すことができる。一方、上記酸素精留塔の上部の圧力
が適正である（例えば、酸素精留塔の上部に保持されて
いる気体窒素量が適正である）場合には、圧力検出制御
手段により上記熱交換器から供給される圧縮空気量をそ
のままに（適正量に）保持する。これにより、酸素精留
塔の底部に溜められる液体酸素の液面にあまり変化がな
く、液体酸素貯蔵手段からの液体酸素の供給があまり必
要でなくなる。このように、通常時には、主として、外
部から取り入れた圧縮空気により液体酸素を製造し、液
体酸素貯蔵手段からの液体酸素の供給量を少なくしてい
る。
計測し、この圧力の高低の変化に応じて上記熱交換手段
からの圧縮空気の供給量を制御している。このため、上
記酸素精留塔の上部の圧力が高い（例えば、酸素精留塔
の上部に保持されている気体窒素量が多い）場合には、
上記熱交換器からの圧縮空気の供給量を減少させること
により、酸素精留塔の上部において上記圧縮空気中から
気体窒素を充分に分離させることができ、酸素精留塔の
下部には、上記気体窒素が混じり込まない状態で、高純
度の酸素ガスだけを保持することができるようになる。
一方、液面検出制御手段で上記酸素精留塔の底部の液体
酸素の液面を計測し、この液面の上下の変化に応じて上
記液体酸素貯蔵手段からの液体酸素の供給量を制御して
いる。このため、上記のように熱交換器からの圧縮空気
の供給を減少させ、これにより、酸素精留塔の底部に溜
められる液体酸素量が減少した場合には、この減少を酸
素精留塔の底部の液体酸素の液面の低下として上記液面
検出制御手段で検出し、上記液体酸素貯蔵手段からの液
体酸素の供給量を増加させる。したがって、酸素精留塔
内において、上記液体酸素貯蔵手段から供給される液体
酸素の気化量が増加し、適正な量の製品酸素ガスを取り
出すことができる。一方、上記酸素精留塔の上部の圧力
が適正である（例えば、酸素精留塔の上部に保持されて
いる気体窒素量が適正である）場合には、圧力検出制御
手段により上記熱交換器から供給される圧縮空気量をそ
のままに（適正量に）保持する。これにより、酸素精留
塔の底部に溜められる液体酸素の液面にあまり変化がな
く、液体酸素貯蔵手段からの液体酸素の供給があまり必
要でなくなる。このように、通常時には、主として、外
部から取り入れた圧縮空気により液体酸素を製造し、液
体酸素貯蔵手段からの液体酸素の供給量を少なくしてい
る。
第１図はこの発明の一実施例の構成図、第２図はその変
形例を示した構成図である。 ２……空気圧縮機、６……吸着筒、７……熱交換器、９
……酸素精留塔、１４……液体酸素貯槽、１５……液体
酸素導入パイプ、２０……取出パイプ
形例を示した構成図である。 ２……空気圧縮機、６……吸着筒、７……熱交換器、９
……酸素精留塔、１４……液体酸素貯槽、１５……液体
酸素導入パイプ、２０……取出パイプ
Claims (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つて圧縮された空気中
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
酸素を貯蔵する液体酸素貯蔵手段と、上記熱交換手段に
より超低温に冷却された圧縮空気を上部から導入しその
一部を液化して底部に溜めるとともに窒素および酸素を
気体として上部および下部に分けて保持する酸素精留塔
と、上記液体酸素貯蔵手段内の液体酸素を圧縮空気液化
用の寒冷源として上記酸素精留塔内に導く導入路と、上
記酸素精留塔の上部の圧力の高低の変化に応じて上記熱
交換手段からの圧縮空気の供給量を制御する圧力検出制
御手段と、上記酸素精留塔の底部の液体酸素の液面の上
下の変化に応じて上記液体酸素貯蔵手段からの液体酸素
の供給量を制御する液面検出制御手段と、寒冷源として
の作用を終えて気化した液体酸素および上記酸素精留塔
の下部に保持されている気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酸素ガス製造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60029043A JPH0633933B2 (ja) | 1985-02-16 | 1985-02-16 | 高純度酸素ガス製造装置 |
| KR1019850010165A KR920009314B1 (ko) | 1985-02-16 | 1985-12-31 | 고순도 산소 가스 제조장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60029043A JPH0633933B2 (ja) | 1985-02-16 | 1985-02-16 | 高純度酸素ガス製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61190278A JPS61190278A (ja) | 1986-08-23 |
| JPH0633933B2 true JPH0633933B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=12265363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60029043A Expired - Fee Related JPH0633933B2 (ja) | 1985-02-16 | 1985-02-16 | 高純度酸素ガス製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633933B2 (ja) |
| KR (1) | KR920009314B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3922611B2 (ja) * | 1998-07-31 | 2007-05-30 | 株式会社前川製作所 | 冷却装置 |
| KR102015507B1 (ko) * | 2017-12-20 | 2019-08-28 | 주식회사 포스코 | 냉각수 냉각장치를 포함하는 산소 및 질소 제조장치 |
-
1985
- 1985-02-16 JP JP60029043A patent/JPH0633933B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-31 KR KR1019850010165A patent/KR920009314B1/ko not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR920009314B1 (ko) | 1992-10-15 |
| KR860006680A (ko) | 1986-09-13 |
| JPS61190278A (ja) | 1986-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR930000478B1 (ko) | 고순도질소 및 산소가스 제조장치 | |
| KR900005985B1 (ko) | 고순도 질소가스 제조 장치 | |
| CN108645118B (zh) | 一种提高氩气回收率的装置及方法 | |
| JPS6124967A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| KR890001767B1 (ko) | 고순도 질소가스 제조장치 | |
| JPH0633933B2 (ja) | 高純度酸素ガス製造装置 | |
| CN111439733A (zh) | 一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收方法和装置 | |
| JPH06281322A (ja) | 高純度窒素および酸素ガス製造装置 | |
| JP2672250B2 (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 | |
| JP2533262B2 (ja) | 高純度窒素および酸素ガス製造装置 | |
| JPH01239375A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JP2773878B2 (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JPH0719725A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JP2540243B2 (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JPS6115068A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JPH0611255A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JPH0587447A (ja) | 窒素ガス製造装置 | |
| JPH0719724A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JPS6149594B2 (ja) | ||
| JPS60232470A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JPS6115066A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| JPS62276388A (ja) | Ｈｅ精製方法 | |
| JPS63148080A (ja) | 窒素ガス製造装置 | |
| JPS62158975A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |