JPH07151458A - 圧力下のガス状酸素及び/又はガス状窒素の製造方法並びに設備 - Google Patents

圧力下のガス状酸素及び/又はガス状窒素の製造方法並びに設備

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JPH07151458A
JPH07151458A JP6191458A JP19145894A JPH07151458A JP H07151458 A JPH07151458 A JP H07151458A JP 6191458 A JP6191458 A JP 6191458A JP 19145894 A JP19145894 A JP 19145894A JP H07151458 A JPH07151458 A JP H07151458A
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pressure
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heat exchange
turbine
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アラン・ギーラル
Norbert Rieth
ノルベル・リー
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【目的】圧力下のガス状酸素及び/又はガス状窒素の与
えられた製造能力について、それぞれの製造の比エネル
ギーを増加することなしに液体の製造を減少できる方法
と装置。 【構成】複式精留塔(9)での空気の精留、低圧精留塔
(11)の底部から取り出された少なくとも一つの液体
製品の(13での)昇圧、及び高い空気圧力にもたらさ
れた空気との熱交換による圧縮された液体製品の(8で
の)気化によって、圧力下のガス状酸素及び/又はガス
状窒素を製造するこの方法では、精留される全空気が高
い空気圧力にもたらされ、この空気の過剰な分流が、直
列の2台のタービン(5、6)で中圧精留塔(10)の
圧力に膨張され、空気は2台のタービンの間(22)で
部分的に再加熱される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、 −空気が、いわゆる低圧で作動する低圧精留塔及びいわ
ゆる中圧で作動する中圧精留塔を有する複式精留塔にお
いて精留され、 −精留される全空気が、実質的に中圧より高い少なくと
も一つの高い空気圧力に圧縮され、 −圧縮された空気が中間温度に冷却され、その一部分
が、中圧精留塔内に導入される前にタービンで膨張さ
れ、 −膨張されなかった空気が液化されて、次いで膨張後に
複式精留塔内に導入され、 −複式精留塔から取り出された少なくとも一つの液体製
品が製造圧力にもたらされ、前記液体製品が空気との熱
交換によって気化され、空気の液化温度が、液体製品の
気化温度より低い種類の、圧力下のガス状酸素及び/又
はガス状窒素の製造方法に関する。本明細書において問
題とする圧力は絶対圧力である。“液化”という表現
は、超臨界圧力の場合の擬液化を含む広い意味に理解さ
れねばならない。
【0002】
【従来の技術】上記種類の方法は、フランス国特許公開
第2674011号に記載された。この方法では、圧力
下のガスの製造は、あらゆる産業上の利用を望まれてい
ない液体の製造を伴うことは避けられない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、圧力
下のガス状酸素及び/又はガス状窒素の与えられた製造
能力について、それぞれの製造の比エネルギーを増加す
ることなしに液体の製造を減少できることである。本発
明はまた、このような方法を実施するのに適した設備も
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】このため本発明の方法
は、前記した種類の方法において、空気の一部分のみが
中間圧力まで膨張され、仕事膨張空気が、部分的に再加
熱され、次いで第2タービンで中圧に膨張されて中圧精
留塔内に導入されることを特徴としている。
【0005】この方法の実施態様では、 −前記中間温度が、前記液体製品の気化温度よりも特に
約10℃以内低い温度であり、 −第2タービンの入口温度が、空気の液化屈曲点付近で
ある。
【0006】この方法を実施する設備は、いわゆる低圧
で作動する低圧精留塔及びいわゆる中圧で作動する中圧
精留塔を有する複式精留塔、中圧より実質的に高い少な
くとも一つの高い空気圧力に精留される全空気をもたら
し、主空気圧縮機を含む圧縮手段、精留から得られる少
なくとも一つの液体製品を複式精留塔から取り出して昇
圧する手段、空気と液体製品を熱交換関係に配置する熱
交換ライン、この空気の一部分を膨張し、入口が熱交換
ラインの中間点に接続されたタービンを有する種類の設
備において、熱交換ラインが、入口が前記タービンの出
口に接続された部分再加熱通路を有すること、及び設備
が、入口が前記再加熱通路の出口に接続され、出口が中
圧精留塔に接続された第2膨張タービンを有することを
特徴としている。
【0007】この発明の他の特徴によれば、 −二つのタービンが同一の軸に取り付けられ、 −二つのタービンの軸が、主空気圧縮機からの空気を過
圧するブロワーのロータに固定される。本発明の一実施
態様が、添付の図面について以下に述べられるであろ
う。
【0008】
【実施例】図1に示された設備は、約10〜100バー
ルの圧力下のガス状酸素、液体酸素及び液体窒素を製造
するのに適している。この設備は主として、主空気圧縮
機1、予冷器2、吸着による精製装置3、それぞれのロ
ータが同一の軸に取り付けられた1台のブロワーと2台
のータービン5、6を含むブロワー−タービン集合体、
空冷又は水冷の冷却器7、熱交換ライン8、中圧精留塔
10の頂部の窒素と低圧精留塔11の底部の液体酸素を
熱交換関係に配置する蒸発凝縮器12によって接続され
た、中圧精留塔10及び低圧精留塔11を有する複式精
留塔9、液体酸素ポンプ13、大気圧での液体酸素貯槽
14、大気圧での液体窒素貯槽15、相分離器16、及
び過冷却器17を有している。
【0009】作動中、低圧精留塔11は、大気圧よりわ
ずかに高い圧力下にあり、中圧精留塔10は、約5〜6
バールの対応圧力下にある。精留される全空気は主空気
圧縮機1で圧縮され、予冷器2で+5〜+20℃に予冷
され、精製装置3で水及びCOを除去精製され、さら
にブロワー4で高圧に圧縮される。冷却器7での予冷、
及び熱交換ライン8の通路18での中間温度T1への部
分冷却後、高圧下の空気の一部分は、熱交換ラインの通
路19で冷却を続けて液化され、次いで二つの分流に分
けられる。各分流は、それぞれ膨脹弁20、21で膨脹
され、次いで中圧精留塔10及び低圧精留塔11内にそ
れぞれ導入される。
【0010】温度T1で、高圧下の空気の残部は熱交換
ラインから取り出され、タービン5で中間圧力に仕事膨
張され、熱交換ライン内に再導入され、熱交換ラインの
通路22内で、T1と等しいか等しくない温度であって
よい中間温度に部分的に再加熱されて、熱交換ラインか
ら再び取り出され、第2タービン6で中圧に仕事膨張さ
れて中圧精留塔10の底部に導入される。
【0011】温度T1は、酸素の気化温度より約10℃
以内低いように、温度T2は、高圧下の空気の液化屈曲
点付近にあるように特に選ばれ、この屈曲点は、酸素の
気化温度より低く、温度T1よりも低い。公知のやり方
で、中圧精留塔10の底部から取り出された“リッチ液
体”(酸素で富化された空気)、及びこの中圧精留塔の
上部から取り出された“プアー液体”(純窒素に近い)
は、過冷却器17での過冷却、及び膨脹弁22、23で
のそれぞれ膨張後、低圧精留塔11の中間高さ及び頂部
にそれぞれ導入される。
【0012】液体酸素は、低圧精留塔11の底部から取
り出される。液体酸素の一分流は、管路24を経て直接
貯槽14に行き、その残部は、ポンプ13によって所望
の高圧にもたらされ、次いで管路26を経て取り出され
る前に、熱交換ラインの通路25内で気化され大気温度
に再加熱される。さらに、中圧精留塔10の頂部から取
り出された中圧下の液体窒素は、過冷却器17で過冷却
され、膨張弁27で膨張されて、相分離器16内に導入
される。液相は貯槽15内に送られ、一方気相は、低圧
精留塔11頂部の不純窒素と合流され、次いで混合物は
過冷却器17、熱交換ラインの通路28で再加熱され、
管路29を経て廃ガスWN2として設備から取り出され
る。
【0013】40バールの圧力で、純度99.5%の酸
素を1日当たり248トン製造するのを基礎として行わ
れた計算は、高い空気圧力は、前に引用されたフランス
国特許公開第2674011号における単一タービン配
置についての30バールに対して、25.5バールに低
減できる。同一条件下で、酸素分離能力に対する液体の
比率は、30%から22%に変化し、それぞれの製造の
比エネルギーは変化しないままである。本発明は、ポン
プ(図示せず)によって所望の高圧にもたらされ、次い
で熱交換ライン内で気化される高圧下のガス状窒素の、
並びに/若しくは数種類の高い空気圧力を用いることに
よる、数種類の圧力下の酸素及び/又は窒素の製造にも
利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による圧力下のガス状酸素の製造設備の
略図。
【符号の説明】
1 主空気圧縮機 2 予冷器 3 吸着式精製装置 4 ブロワー 5 タービン 6 第2タービン 7 冷却器 8 熱交換ライン 9 複式精留塔 10 中圧精留塔 11 低圧精留塔 12 蒸発凝縮器 13 液体酸素ポンプ 14 液体酸素貯槽 15 液体窒素貯槽 16 相分離器 17 過冷却器 18、19、22、25、28 熱交換ラインの通路 20、21、22、23、27 膨張弁

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 −空気が、いわゆる低圧で作動する低圧
    精留塔(11)及びいわゆる中圧で作動する中圧精留塔
    (10)を有する複式精留塔(9)において精留され、 −精留される全空気が、実質的に中圧より高い少なくと
    も一つの高い空気圧力に(1、4において)圧縮され、 −圧縮された空気が中間温度(T1)に冷却され、その
    一部分が、中圧精留塔(10)内に導入される前にター
    ビン(5)で膨張され、 −膨張されなかった空気が液化され、次いで(20、2
    1で)膨張後に複式精留塔内に導入され、 −複式精留塔から取り出された少なくとも一つの液体製
    品が(13において)製造圧力にもたらされ、前記液体
    製品が空気との熱交換によって(8において)気化さ
    れ、空気の液化温度が、液体製品の気化温度より低い種
    類の、圧力下のガス状酸素及び/又はガス状窒素の製造
    方法において、 空気の前記一部分のみが中間圧力まで膨張され、仕事膨
    張空気が、(22において)部分的に再加熱され、次い
    で第2タービン(6)で中圧に膨張されて中圧精留塔
    (10)内に導入されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 前記中間温度(T1)が、前記液体製品
    の気化温度よりも特に約10℃以内低い温度であること
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 第2タービン(6)の入口温度(T2)
    が、空気の液化屈曲点付近であることを特徴とする請求
    項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 いわゆる低圧で作動する低圧精留塔(1
    1)及びいわゆる中圧で作動する中圧精留塔(10)を
    有する複式精留塔(9)、中圧より実質的に高い少なく
    とも一つの高い空気圧力に精留される全空気をもたら
    し、主圧縮機(1)を含む圧縮手段(1、4)、精留か
    ら得られる少なくとも一つの液体製品を複式精留塔から
    取り出して昇圧する手段(13)、空気と前記液体製品
    を熱交換関係に配置する熱交換ライン(8)、前記空気
    の一部分を膨張し、入口が熱交換ラインの中間点に接続
    されたタービン(5)を有する種類の、圧力下のガス状
    酸素及び/又はガス状窒素の製造設備において、熱交換
    ライン(8)が、入口が前記タービン(5)の出口に接
    続された部分再加熱通路(22)を有すること、及び設
    備が、入口が前記再加熱通路の出口に接続され、出口が
    中圧精留塔(10)に接続された第2膨張タービン
    (6)を有することを特徴とする設備。
  5. 【請求項5】 二つのタービン(5、6)が同一の軸に
    取り付けられることを特徴とする請求項4記載の設備。
  6. 【請求項6】 二つのタービン(5、6)の軸が、主空
    気圧縮機(1)からの空気を過圧するブロワー(4)の
    ロータに固定されることを特徴とする請求項5記載の設
    備。
JP6191458A 1993-09-01 1994-08-15 圧力下のガス状酸素及び/又はガス状窒素の製造方法並びに設備 Pending JPH07151458A (ja)

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