JPH0682156A - 空気液化分離方法及び装置 - Google Patents
空気液化分離方法及び装置Info
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Abstract
置において、ガス液化サイクル部を止めたときにも装置
を安定した状態で運転できるとともに、ガス液化サイク
ル部に供給されていたガスの有効利用を図り、運転コス
トの低減を図れる空気液化分離方法及び装置を提供す
る。 【構成】 空気精留分離部Aから導出したガスを、特定
の時間帯のみ運転されるガス液化サイクル部Bに導入し
て液化し、貯槽11に貯留して所定量を前記空気精留分
離部Aに運転用寒冷源として供給するとともに液製品と
して供給し、ガス液化サイクル部Bの停止時に余剰とな
るガスを冷水塔21に供給して原料空気冷却用冷却水の
冷却源とする。
Description
装置に関し、詳しくは、製品ガスや製品液化ガスの需要
変動あるいは電力料金の昼夜の差に対して、原料空気を
精留分離する空気精留分離部における精留塔の運転条件
を最適な状態に保って効率よく、低コストで運転するこ
とができる空気液化分離方法及び装置に関する。
ら、空気を原料として液化精留分離により、酸素,窒
素,アルゴン等の各種ガス,液化ガスを製造することが
行われている。このような空気液化分離装置において、
製品酸素ガスや製品窒素ガスの需要変動に対応するよう
に構成したものが各種開発されている。
特開平3−63490号公報に記載されている装置で
は、製品酸素ガスの需要変動に対応するため、液化酸素
貯槽,液化窒素貯槽,液化空気貯槽等の設備を設け、液
化酸素,液化窒素,液化空気を必要に応じてそれぞれ導
入,導出するようにしている。
た場合、液化ガスの流れ方向を逆にしたり、寒冷量を調
節するために膨張タービンの流量を変化させたり、ある
いは原料空気の供給量を変化させたりする必要がある。
内の操作条件が変化し、精留効率が低下することがある
だけでなく、需要変動に応じて各部が安定運転するよう
になるまで時間がかかるという問題があった。
を多く採取するものでは、装置の運転に多くの寒冷量を
必要とすることから、精留塔を含む空気精留分離部にガ
ス液化サイクル部を付設し、該ガス液化サイクル部で製
造した液化ガスを空気精留分離部の寒冷源として精留塔
内に供給するものが知られている(特開平3−6349
0号公報参照)。
気液化分離装置においては、全体の設備消費電力の内6
0〜70%がガス液化サイクル部で消費されており、運
転コストの大半を占めていた。
昼間の料金に比べて夜間が安く設定されているため、昼
間には圧縮機をできるだけ抑えて運転し、夜間に増量運
転することが望ましい。したがって、上述の空気液化分
離装置においても、ガス液化サイクル部を夜間の電力料
金の安い時間帯のみに運転するようにすれば、全体の設
備消費電力を大幅に低減することが可能となる。
等に停止させると、夜間等に空気精留分離部から導出さ
れてガス液化サイクル部に供給されていたガスの供給先
が無くなるため、空気精留分離部の処理量を減らす減量
運転を行わければならず、装置の運転状態を変化させな
ければならない。また、装置の安定運転を継続するため
に減量運転を行わない場合は、このガスを外部に放出し
なければならなかった。
前処理設備として、原料空気中の水分,二酸化炭素等を
吸着除去する吸着器が設けられるとともに、該吸着器に
導入する原料空気を冷却するための冷却設備が設けられ
ている。この冷却設備としては、通常、冷却水と原料空
気とを直接接触させて原料空気を冷却するとともに、原
料空気中の極微細な塵埃や水溶性不純物を除去すること
ができる水洗冷却塔が広く用いられており、その付帯設
備として、冷却水を所定温度に冷却するための冷凍機が
設置されている。
部を昼間の電力料金が高い時間帯に停止させたときの、
空気精留分離部から導出されるガスの有効利用を図り、
空気精留分離部を安定した状態で運転することができる
とともに、運転コストの低減も図れる空気液化分離方法
及び装置を提供することを目的としている。
ため、本発明の空気液化分離方法は、圧縮機で圧縮した
原料空気を冷却水で冷却した後、吸着器に導入して精製
し、次いで冷却して精留を行い、酸素,窒素等を分離す
る空気液化分離方法において、空気精留分離部から導出
したガスを、特定の時間帯のみ運転されるガス液化サイ
クル部に導入し液化して貯槽に貯留し、該貯槽内の液化
ガスの所定量を前記空気精留分離部に運転用寒冷源とし
て供給するとともに液製品として供給し、前記ガス液化
サイクル部の停止時には、前記空気精留分離部からガス
液化サイクル部に向けて導出されるガスを原料空気冷却
用冷却水の冷却源に用いることを特徴としている。
機で圧縮した原料空気を冷却水で冷却する水洗冷却塔及
び該原料空気中の水分,二酸化炭素等を吸着除去して精
製する吸着器を備えた前処理設備と、精製後の原料空気
を冷却して精留を行い、酸素,窒素等を分離する空気精
留分離部と、該空気精留分離部から導出したガスを特定
の時間帯のみ運転して液化するガス液化サイクル部と、
該ガス液化サイクル部で液化した液化ガスを貯留する貯
槽と、該貯槽内の液化ガスの所定量を前記空気精留分離
部に運転用寒冷源として供給するとともに液製品を供給
する液化ガス供給系統と、前記ガス液化サイクル部の停
止時に、前記空気精留分離部から導出されるガスを原料
空気冷却用冷却水を冷却する冷水塔に供給する供給系統
とを備えていることを特徴としている。
間帯に前記ガス液化サイクル部を運転し、得られた液化
ガスを空気精留分離部に供給しながら貯槽内に貯留し、
昼間の電力料金が高い時間帯にはガス液化サイクル部を
停止させて貯槽内の液化ガスを使用するようにすること
により、安価な電力を使用して効率よく空気液化分離装
置を運転することができるとともに、ガス液化サイクル
部の停止時に、空気精留分離部から導出されるガスを冷
却水の冷却源に用いることにより、冷却水冷却用に設置
されている冷凍機の消費電力も低減することができる。
いてさらに詳細に説明する。本実施例に示す空気液化分
離装置は、従来のガス液化サイクル部を有する装置と略
同様に、空気精留分離部A,ガス液化サイクル部B,前
処理設備Cとにより構成されており、原料空気圧縮機1
で圧縮した原料空気を液化精留分離して、例えば酸素ガ
スや液化酸素を製品として採取するものである。
クル部Bの内部構成は、従来から周知の構成、即ち、空
気精留分離部Aにおいては主熱交換器,精留塔,凝縮器
等からなる構成であり、ガス液化サイクル部Bにおいて
は、圧縮機,熱交換器,膨張タービン等からなる構成で
あり、採取する製品の種類や形態、液化するガスの種類
等に応じて適宜最適な構成を選択することが可能なた
め、これらの詳細な説明及び図示は省略する。
された原料空気は、水洗冷却塔2に導入され、冷却水に
より冷却されるとともに微細な塵埃や水溶性不純物等が
洗い流される。この水洗水洗冷却塔2には、冷却水を所
定温度、例えば6℃に冷却するための冷水塔21と冷凍
機22とが付設されており、冷却水供給管23から供給
された常温の冷却水は、一部が冷水塔21や冷凍機22
で冷却されてポンプ24により水洗水洗冷却塔2の頂部
に導入され、水洗冷却塔2の中段に導入された常温の冷
却水と共に管25を経て循環する。
対の吸着器3a,3bを備えた吸着設備3に導入され、
水分,二酸化炭素等の不純物が吸着除去される。なお、
吸着設備3には、後述の排ガスが吸着剤再生用に用いら
れており、吸着器前後の各弁を切換えて両吸着器を吸着
工程と再生工程とに切換えている。
は、管4から空気精留分離部Aに導入され、周知の液化
精留操作により、窒素,酸素,アルゴン等に分離する。
即ち、原料空気は、主熱交換器で冷却された後、下部
塔,上部塔からなり、凝縮器を備えた精留塔に導入さ
れ、精留分離されて管5から高純度窒素ガスGNが、管
6から製品液化酸素LOが、管7から製品酸素ガスGO
が、管8から排ガスWGが、それぞれ導出される。
採取される窒素ガスの一部を管9に分岐し、圧縮機,循
環熱交換器,膨張弁,気液分離器,膨張タービン等を介
して液化し、管10から液化窒素貯槽11に導出する。
この液化窒素貯槽11内の液化窒素は、空気精留分離部
Aが必要とする寒冷量に相当する量が液化ガスポンプ1
2で送出され、空気精留分離部A内の所定の部分に供給
される。なお、貯槽11内の圧力が十分に高い場合に
は、液化ガスポンプ12は不要である。
能力と液化窒素貯槽11の容量を適当に設定することに
より、ガス液化サイクル部Bの運転状態に関係無く常時
一定量の液化窒素を空気精留分離部Aに供給することが
可能になる。例えば、電力料金の安価な夜間にガス液化
サイクル部Bを運転して液化窒素を貯槽11内に貯え、
電力料金の高い昼間はガス液化サイクル部Bを停止させ
て貯槽11内の液化窒素を空気精留分離部Aに供給する
ようにすることが可能になる。
は、必要に応じて製品液化窒素LNとして取り出すこと
ができ、また、需要増大時のバックアップとして気化圧
送することもできる。また、酸素の需要変動に対応する
場合には、ガス液化サイクル部Bに酸素ガスを導入して
液化したり、あるいは上記ガス液化サイクル部Bで得た
液化窒素を寒冷源として酸素ガスを液化するように、熱
交換器と液化酸素貯槽と配管とを適宜に設ければよい。
ス液化サイクル部Bの運転を電力料金の安価な時間帯、
即ち夜間や休日等に行い、昼間の電力料金の高い時間帯
はガス液化サイクル部Bを止めることにより、電力を有
効に利用した運転を行うことができ、製品の電力源単位
を大幅に低減することが可能となる。
及び停止に際しても、寒冷源となる液化窒素を液化窒素
貯槽11から常時一定量を精留塔に供給することによ
り、運転切替え時の状態変化を生じることがなく、運転
モードの切替えに際しての運転操作の繁雑さを無くして
短時間内に切替操作を終了させることができ、また、モ
ード切替えに際して精留分離部Aの状態は、液化サイク
ル部Bの状態変化の影響を全く受けることがなく、安定
した運転を継続でき、特に、精留塔の操作状態を常に一
定にできることから、アルゴン採取系統を備えた空気液
化分離装置においては、アルゴンの採取を高効率で行う
ことができる。
Bを運転したり、停止したりする場合、運転時には管5
に導出された窒素ガスは、そんほとんど全量がガス液化
サイクル部Bに供給され、液化されて液化窒素貯槽11
に貯留される状態となるが、ガス液化サイクル部Bの停
止時には、管5に導出された窒素ガスの全量が管13側
に流れることになる。
た窒素ガスを管14を介して前記水洗冷却塔2で使用す
る冷却水の冷却用に用いるようにしている。すなわち、
水洗冷却塔2に冷却水を供給する前記冷水塔21の下部
に上記窒素ガスを導入するとともに上部から冷却水を導
入して両者を向流接触させることにより、窒素ガス及び
窒素ガス中の含有水分の潜熱及び顕熱で冷却水を冷却す
るようにしている。
時に余剰となる窒素ガスを冷却水の冷却源として用いる
ことにより、該冷却水を冷却するために設けられている
冷凍機22の負担を大幅に軽減し、窒素ガス導入中は冷
凍機22を停止することもできる。また、これにより、
冷凍機22は、ガス液化サイクル部Bが運転中、即ち電
力料金の安価な時間帯に稼働し、電力料金が高価な時間
帯には停止することになるので、電力の有効利用と電力
コストの節減を図れる。
(圧縮機出口温度80℃)、窒素ガス導出量を2100
0Nm3 /h(導出温度11℃)とし、水洗冷却塔2の
塔頂部に導入する冷却水を6℃,13m3 /hとして原
料空気を9℃まで冷却する場合、ガス液化サイクル部B
が運転中で冷凍機22により13m3 /hの冷却水を例
えば30℃から6℃に冷却するためには、通常、104
kw/hの電力が必要であるが、ガス液化サイクル部B
が停止したときに余剰となる窒素ガスを冷水塔21に導
入して同様に13m3 /hの冷却水を30℃から6℃に
冷却するとすれば、約17000Nm3 /hの窒素ガス
を用いれば十分である。
1000Nm3 /hの窒素ガスの内、17000Nm3
/hを冷水塔21に供給すれば、冷凍機22を止めるこ
とができ、104kw/hの電力を削減することができ
る。
イクル部の構成は、前述のように採取する製品の種類等
に応じて適宜最適な構成とすることができる。即ち、本
実施例は、窒素ガスを液化する場合について説明を行っ
たが、酸素や原料空気の一部を液化する場合にも適用す
ることができる。また、空気精留分離部には、寒冷発生
手段を有しない場合が効果が大であるが、寒冷発生手段
を有している場合でも同様に適用することができる。さ
らに、各種製品ガスの需要量が少なくなったときに、余
剰となるガスを上記冷却水の冷却源として用いることも
できる。
ガス液化サイクル部の運転・停止に関係なく、精留塔を
含む空気精留分離部を安定した状態で運転することがで
きるとともに、ガス液化サイクル部の停止により余剰と
なるガスを原料空気冷却用冷却水の冷却源として用いる
ので、該冷却水冷却用の冷凍機の動力費を低減すること
ができ、製品の製造コストを大幅に低減することが可能
になる。
系統図である。
…前処理設備 1…原料空気圧縮機 2…水洗冷却塔 21…冷水塔 22…冷凍機
23…冷却水供給管 3…吸着設備 3a,3b…吸着器 11…液化窒素貯槽
Claims (2)
- 【請求項1】 圧縮機で圧縮した原料空気を冷却水で冷
却した後、吸着器に導入して精製し、次いで冷却して精
留を行い、酸素,窒素等を分離する空気液化分離方法に
おいて、空気精留分離部から導出したガスを、特定の時
間帯のみ運転されるガス液化サイクル部に導入し液化し
て貯槽に貯留し、該貯槽内の液化ガスの所定量を前記空
気精留分離部に運転用寒冷源として供給するとともに、
前記ガス液化サイクル部の停止時には、前記空気精留分
離部からガス液化サイクル部に向けて導出されるガスを
原料空気冷却用冷却水の冷却源に用いることを特徴とす
る空気液化分離方法。 - 【請求項2】 圧縮機で圧縮した原料空気を冷却水で冷
却する水洗冷却塔及び該原料空気中の水分,二酸化炭素
等を吸着除去して精製する吸着器を備えた前処理設備
と、精製後の原料空気を冷却して精留を行い、酸素,窒
素等を分離する空気精留分離部と、該空気精留分離部か
ら導出したガスを特定の時間帯のみ運転して液化するガ
ス液化サイクル部と、該ガス液化サイクル部で液化した
液化ガスを貯留する貯槽と、該貯槽内の液化ガスの所定
量を前記空気精留分離部に運転用寒冷源として供給する
液化ガス供給系統と、前記ガス液化サイクル部の停止時
に、前記空気精留分離部から導出されるガスを前記原料
空気冷却用冷却水を冷却する冷水塔に供給する供給系統
とを備えていることを特徴とする空気液化分離装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23691192A JP3331415B2 (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 空気液化分離方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23691192A JP3331415B2 (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 空気液化分離方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0682156A true JPH0682156A (ja) | 1994-03-22 |
JP3331415B2 JP3331415B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=17007586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23691192A Expired - Fee Related JP3331415B2 (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 空気液化分離方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3331415B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005532529A (ja) * | 2002-07-09 | 2005-10-27 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 製造プラントの操作方法および製造プラント |
JP2014006036A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-16 | Jfe Steel Corp | 空気液化分離設備の原料空気冷却方法及び装置 |
JP2015197256A (ja) * | 2014-04-02 | 2015-11-09 | Jfeスチール株式会社 | 冷却用窒素の供給量の制御方法およびプログラム |
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1992
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