JPH07270065A - 大気ガスの混合物を低温分離する方法 - Google Patents
大気ガスの混合物を低温分離する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、少なくとも１つの蒸留塔を有する
蒸留塔システム内にて大気ガスの混合物を低温分離する
方法を提供する。 【構成】 本発明の方法によれば、分離すべき大気ガス
混合物の液相と気相が構造的充填物に向流の形で通され
る。２バールより高い圧力にて、そして塔が溢流を起こ
す臨界蒸気速度より低く、且つ液相の液体速度とともに
変わる気相の蒸気速度にて塔が運転される。最小蒸気速
度と塔が溢流を起こす臨界蒸気速度が、充填体積または
塔の処理量に関し、最大塔ユーティリゼーション（maxi
mum columnutilization）について実験的に得られるデ
ータにしたがって設定される。さらに、従来技術の高さ
より低い高さの構造的充填物を使用して特定の分離が行
えるよう、ＨＥＴＰに関しての分離性能が圧力の増大と
ともにアップする。
蒸留塔システム内にて大気ガスの混合物を低温分離する
方法を提供する。 【構成】 本発明の方法によれば、分離すべき大気ガス
混合物の液相と気相が構造的充填物に向流の形で通され
る。２バールより高い圧力にて、そして塔が溢流を起こ
す臨界蒸気速度より低く、且つ液相の液体速度とともに
変わる気相の蒸気速度にて塔が運転される。最小蒸気速
度と塔が溢流を起こす臨界蒸気速度が、充填体積または
塔の処理量に関し、最大塔ユーティリゼーション（maxi
mum columnutilization）について実験的に得られるデ
ータにしたがって設定される。さらに、従来技術の高さ
より低い高さの構造的充填物を使用して特定の分離が行
えるよう、ＨＥＴＰに関しての分離性能が圧力の増大と
ともにアップする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１つ以上の蒸留塔を有
する蒸留塔システム内で大気ガスの混合物を低温分離す
る方法に関する。さらに詳細には、本発明は、構造的充
填物を使用することによって、大気ガス混合物の下降す
る液相と上昇する気相とを接触させて、大気ガス混合物
の成分の分離を行う方法に関する。
する蒸留塔システム内で大気ガスの混合物を低温分離す
る方法に関する。さらに詳細には、本発明は、構造的充
填物を使用することによって、大気ガス混合物の下降す
る液相と上昇する気相とを接触させて、大気ガス混合物
の成分の分離を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】大気
ガスの混合物、すなわち空気中に見いだされるガスの混
合物または空気それ自体（例えば、窒素、酸素、および
アルゴンなどの混合物）は、所望する大気ガス成分の生
成に対して最適化された種々の低温蒸留システムにて分
離される。大気ガスの混合物としての空気は通常、先ず
最初に空気を圧縮し、精製し、次いでその露点または露
点付近の低温に冷却するという低温蒸留塔システムを使
用することによって種々の成分にリファインされる。冷
却された空気が蒸留塔中に導入され、そこで実際の分離
が行われる。蒸留塔に導入されると、より高い揮発性の
成分（例えば窒素）はより低い揮発性の成分（例えば酸
素）より前に沸騰して、上昇する気相が生成する。上昇
する気相の一部が凝縮されて還流し、これによって下降
する液相が生成する。下降する液相がより低揮発性の成
分に益々濃縮されつつ、上昇する気相がより高揮発性の
成分に益々濃縮されるよう、よく知られている種々の接
触用エレメントを通して下降する液相と上昇する気相と
を接触させる。
ガスの混合物、すなわち空気中に見いだされるガスの混
合物または空気それ自体（例えば、窒素、酸素、および
アルゴンなどの混合物）は、所望する大気ガス成分の生
成に対して最適化された種々の低温蒸留システムにて分
離される。大気ガスの混合物としての空気は通常、先ず
最初に空気を圧縮し、精製し、次いでその露点または露
点付近の低温に冷却するという低温蒸留塔システムを使
用することによって種々の成分にリファインされる。冷
却された空気が蒸留塔中に導入され、そこで実際の分離
が行われる。蒸留塔に導入されると、より高い揮発性の
成分（例えば窒素）はより低い揮発性の成分（例えば酸
素）より前に沸騰して、上昇する気相が生成する。上昇
する気相の一部が凝縮されて還流し、これによって下降
する液相が生成する。下降する液相がより低揮発性の成
分に益々濃縮されつつ、上昇する気相がより高揮発性の
成分に益々濃縮されるよう、よく知られている種々の接
触用エレメントを通して下降する液相と上昇する気相と
を接触させる。
【０００３】蒸留塔システムは、ガス状態窒素生成物を
得るために単一の塔で構成されていてもよく、あるいは
さらにリファインして窒素、酸素、およびアルゴン生成
物を得るために一連の塔で構成されていてもよい。さら
に追加の塔を使用して、さらなる分離を行い、空気の他
の成分を得ることもできる。
得るために単一の塔で構成されていてもよく、あるいは
さらにリファインして窒素、酸素、およびアルゴン生成
物を得るために一連の塔で構成されていてもよい。さら
に追加の塔を使用して、さらなる分離を行い、空気の他
の成分を得ることもできる。
【０００４】混合物の下降する液相と上昇する気相とを
接触させるのに使用される液体−ガス接触用エレメント
は、種々の充填物、トレー、およびプレートなどによっ
て供給される。構造的充填物は、その低い圧力低下特性
により、大気ガスの混合物を低温分離するための一般的
な液体−ガス接触用エレメントとなっている。この低い
圧力低下特性は、より低いエネルギーコストやより高い
生産性などの実現に有利に働く。構造的充填物の欠点
は、従来のプレートやトレーのコストに比べてそのイニ
シャルコスト（新設費）が高いことにある。
接触させるのに使用される液体−ガス接触用エレメント
は、種々の充填物、トレー、およびプレートなどによっ
て供給される。構造的充填物は、その低い圧力低下特性
により、大気ガスの混合物を低温分離するための一般的
な液体−ガス接触用エレメントとなっている。この低い
圧力低下特性は、より低いエネルギーコストやより高い
生産性などの実現に有利に働く。構造的充填物の欠点
は、従来のプレートやトレーのコストに比べてそのイニ
シャルコスト（新設費）が高いことにある。
【０００５】構造的充填物の性能は圧力の増大とともに
劣化するということが、従来技術においては長い間信じ
られてきた。後述するように、分離すべき混合物が大気
ガスの混合物である場合には、構造的充填物の性能が圧
力の増大とともにアップしうる、ということを本発明者
らは見いだした。この事実は、従来考えられてきたより
少ない量の構造的充填物を使用してより高い能力の塔を
得るのに利用することができる。構造的充填物の量が少
なくて済むということは、蒸留塔の製造に際して含まれ
る資本的支出が減少することとなる。
劣化するということが、従来技術においては長い間信じ
られてきた。後述するように、分離すべき混合物が大気
ガスの混合物である場合には、構造的充填物の性能が圧
力の増大とともにアップしうる、ということを本発明者
らは見いだした。この事実は、従来考えられてきたより
少ない量の構造的充填物を使用してより高い能力の塔を
得るのに利用することができる。構造的充填物の量が少
なくて済むということは、蒸留塔の製造に際して含まれ
る資本的支出が減少することとなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
つの蒸留塔を有する蒸留塔システム内で、大気ガスの混
合物を低温分離する方法に関する。本発明の方法によれ
ば、大気ガス混合物の下降する液相と上昇する気相が前
記少なくとも１つの蒸留塔内に形成される。混合物の下
降する液相と上昇する気相が、前記少なくとも１つの蒸
留塔の少なくとも１つのセクション内に収容された構造
的充填物を通して接触される。本明細書で使用している
蒸留塔の“セクション”とは、供給路と取り出し路との
間、または２つの供給路間、または２つの取り出し路間
にて輪郭付けされている蒸留塔の区域を意味している。
蒸留塔のセクションは、当業界によく知られている仕方
で互いに直角に配向された構造的充填物の２つ以上のエ
レメント、およびこれに関連したハードウェア（例え
ば、支持用プレートや液体ディストリビュータ）を含
む。液相と気相が構造的充填物を通過する結果、下降す
る液相が、構造的充填物を通って下降するにつれて、混
合物のより低揮発性成分に益々濃縮されつつ、上昇する
気相が、構造的充填物を通って上昇するにつれて、混合
物のより高揮発性成分に益々濃縮される。このように各
成分をそれらの揮発性にしたがって分離することによ
り、低温分離が果たされる。低温蒸留塔システムは、少
なくとも１つのセクションが約２絶対バール以上の圧
力、および約０.０１〜０.１の範囲内の又は約０.１よ
り大きなフローパラメーターを有するように運転され
る。フローパラメーターψはＣLをＣVで除して得られる
商に等しく、このときＣVは上昇する気相の蒸気速度で
あり、またＣLは下降する液相の液体速度である。低温
蒸留塔システムは、蒸留塔の少なくとも１つのセクショ
ンが溢流を起こす臨界蒸気速度より小さく、また最小蒸
気速度より大きな蒸気速度を有するよう運転される。
つの蒸留塔を有する蒸留塔システム内で、大気ガスの混
合物を低温分離する方法に関する。本発明の方法によれ
ば、大気ガス混合物の下降する液相と上昇する気相が前
記少なくとも１つの蒸留塔内に形成される。混合物の下
降する液相と上昇する気相が、前記少なくとも１つの蒸
留塔の少なくとも１つのセクション内に収容された構造
的充填物を通して接触される。本明細書で使用している
蒸留塔の“セクション”とは、供給路と取り出し路との
間、または２つの供給路間、または２つの取り出し路間
にて輪郭付けされている蒸留塔の区域を意味している。
蒸留塔のセクションは、当業界によく知られている仕方
で互いに直角に配向された構造的充填物の２つ以上のエ
レメント、およびこれに関連したハードウェア（例え
ば、支持用プレートや液体ディストリビュータ）を含
む。液相と気相が構造的充填物を通過する結果、下降す
る液相が、構造的充填物を通って下降するにつれて、混
合物のより低揮発性成分に益々濃縮されつつ、上昇する
気相が、構造的充填物を通って上昇するにつれて、混合
物のより高揮発性成分に益々濃縮される。このように各
成分をそれらの揮発性にしたがって分離することによ
り、低温分離が果たされる。低温蒸留塔システムは、少
なくとも１つのセクションが約２絶対バール以上の圧
力、および約０.０１〜０.１の範囲内の又は約０.１よ
り大きなフローパラメーターを有するように運転され
る。フローパラメーターψはＣLをＣVで除して得られる
商に等しく、このときＣVは上昇する気相の蒸気速度で
あり、またＣLは下降する液相の液体速度である。低温
蒸留塔システムは、蒸留塔の少なくとも１つのセクショ
ンが溢流を起こす臨界蒸気速度より小さく、また最小蒸
気速度より大きな蒸気速度を有するよう運転される。
【０００７】本発明の１つの態様においては、構造的充
填物は、約１００ｍ2／ｍ3〜約４５０ｍ2／ｍ3の範囲の
比表面積と約３０°〜約４５°の角度にて配向した流路
を有する波形シート状金属で造られている。この点に関
して、本明細書においては流路の配向は、塔の軸線（殆
どの構造的充填物では、その配置は垂直である）に対す
るものである。このような充填物の場合、最小蒸気速度
は、ψが前記範囲内のときは約 exp〔−０.０４８５（l
nψ）2−０.５９５ lnψ−３.１７６−０.００１６９
Ａ〕（式中、Ａは前記構造的充填物の比表面積である）
に、そしてψが０.１より大きいときは約０.０５４ｅ
-0.00169Aψ-0.372に等しい。
填物は、約１００ｍ2／ｍ3〜約４５０ｍ2／ｍ3の範囲の
比表面積と約３０°〜約４５°の角度にて配向した流路
を有する波形シート状金属で造られている。この点に関
して、本明細書においては流路の配向は、塔の軸線（殆
どの構造的充填物では、その配置は垂直である）に対す
るものである。このような充填物の場合、最小蒸気速度
は、ψが前記範囲内のときは約 exp〔−０.０４８５（l
nψ）2−０.５９５ lnψ−３.１７６−０.００１６９
Ａ〕（式中、Ａは前記構造的充填物の比表面積である）
に、そしてψが０.１より大きいときは約０.０５４ｅ
-0.00169Aψ-0.372に等しい。
【０００８】本発明の他の態様においては、構造的充填
物は、約４５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／ｍ3の範囲の
比表面積と約３０°〜約４５°の角度にて配向した流路
を有する波形シート状金属で造られている。このような
充填物の場合、最小蒸気速度は、ψが前記範囲内のとき
は約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９５ lnψ−
３.７４８−０.０００４２１Ａ〕（式中、Ａは前記構造
的充填物の比表面積である）に、そしてψが０.１より
大きいときは約０.０３０５ｅ-0.000421Aψ-0.3 72に等
しい。
物は、約４５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／ｍ3の範囲の
比表面積と約３０°〜約４５°の角度にて配向した流路
を有する波形シート状金属で造られている。このような
充填物の場合、最小蒸気速度は、ψが前記範囲内のとき
は約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９５ lnψ−
３.７４８−０.０００４２１Ａ〕（式中、Ａは前記構造
的充填物の比表面積である）に、そしてψが０.１より
大きいときは約０.０３０５ｅ-0.000421Aψ-0.3 72に等
しい。
【０００９】本発明のさらに他の態様においては、構造
的充填物は、約１７０ｍ2／ｍ3〜約２５０ｍ2／ｍ3の範
囲の比表面積と約３０°以下の角度にて配向した流路を
有する波形シート状金属で造られている。このような構
造的充填物の場合、最小蒸気速度は、ψが前記範囲内で
あるときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９
５ lnψ−２.７８８−０.００２３６Ａ〕（式中、Ａは
前記構造的充填物の比表面積である）に、そしてψが
０.１より大きいときは約０.０７９５ｅ-0.00236 Aψ
-0.372に等しい。
的充填物は、約１７０ｍ2／ｍ3〜約２５０ｍ2／ｍ3の範
囲の比表面積と約３０°以下の角度にて配向した流路を
有する波形シート状金属で造られている。このような構
造的充填物の場合、最小蒸気速度は、ψが前記範囲内で
あるときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９
５ lnψ−２.７８８−０.００２３６Ａ〕（式中、Ａは
前記構造的充填物の比表面積である）に、そしてψが
０.１より大きいときは約０.０７９５ｅ-0.00236 Aψ
-0.372に等しい。
【００１０】本発明のさらに他の態様においては、構造
的充填物は、約２５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／ｍ3の
範囲の比表面積と約３０°以下の角度にて配向した流路
を有する波形シート状金属で造られている。このような
構造的充填物の場合、ψが前記範囲内であるときは約 e
xp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９５ lnψ−３.１
５６−０.０００８９３Ａ〕（式中、Ａは前記構造的充
填物の比表面積である）に、そしてψが０.１より大き
いときは約０.０５５１５ｅ-0.000893Aψ-0.372に等し
い。
的充填物は、約２５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／ｍ3の
範囲の比表面積と約３０°以下の角度にて配向した流路
を有する波形シート状金属で造られている。このような
構造的充填物の場合、ψが前記範囲内であるときは約 e
xp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９５ lnψ−３.１
５６−０.０００８９３Ａ〕（式中、Ａは前記構造的充
填物の比表面積である）に、そしてψが０.１より大き
いときは約０.０５５１５ｅ-0.000893Aψ-0.372に等し
い。
【００１１】さらに他の態様においては、本発明は、少
なくとも１つの蒸留塔が約３.５絶対バール〜約７.５絶
対バールの範囲内の圧力にて運転される、という少なく
とも１つの塔を有する蒸留塔システムを使用して大気ガ
スの混合物を低温分離する方法を提供する。大気ガス混
合物の下降する液相と上昇する気相が、前記の少なくと
も１つの蒸留塔内に形成される。大気ガス混合物の下降
する液相と上昇する気相が、前記少なくとも１つの蒸留
塔の少なくとも１つのセクション内に収容されていて、
約７５０ｍ2／ｍ3の充填密度と約４５°の角度にて配向
した流路とを有する構造的充填物を通して接触される。
この接触の結果、下降する液相が、構造的充填物を通っ
て下降するにつれて混合物のより低揮発性の成分に益々
濃縮されつつ、上昇する気相が、構造的充填物を通って
上昇するにつれて混合物のより高揮発性の成分に益々濃
縮され、これによって低温分離が果たされる。大気ガス
混合物の液相と気相とがそれぞれ、前記混合物のより低
揮発性の成分およびより高揮発性の成分を所定の濃度に
て含有するよう、また構造的充填物の高さが、前記所定
濃度の低揮発性成分と高揮発性成分を得るのに必要な理
論段の数と、前記少なくとも１つの蒸留塔内の圧力に−
０.００８６４を乗じて得られる数に０.１８１に加えて
得られる数との積にほぼ等しくなるよう、前記混合物の
液相と気相を、前記構造的充填物の高さを通して接触さ
せる。
なくとも１つの蒸留塔が約３.５絶対バール〜約７.５絶
対バールの範囲内の圧力にて運転される、という少なく
とも１つの塔を有する蒸留塔システムを使用して大気ガ
スの混合物を低温分離する方法を提供する。大気ガス混
合物の下降する液相と上昇する気相が、前記の少なくと
も１つの蒸留塔内に形成される。大気ガス混合物の下降
する液相と上昇する気相が、前記少なくとも１つの蒸留
塔の少なくとも１つのセクション内に収容されていて、
約７５０ｍ2／ｍ3の充填密度と約４５°の角度にて配向
した流路とを有する構造的充填物を通して接触される。
この接触の結果、下降する液相が、構造的充填物を通っ
て下降するにつれて混合物のより低揮発性の成分に益々
濃縮されつつ、上昇する気相が、構造的充填物を通って
上昇するにつれて混合物のより高揮発性の成分に益々濃
縮され、これによって低温分離が果たされる。大気ガス
混合物の液相と気相とがそれぞれ、前記混合物のより低
揮発性の成分およびより高揮発性の成分を所定の濃度に
て含有するよう、また構造的充填物の高さが、前記所定
濃度の低揮発性成分と高揮発性成分を得るのに必要な理
論段の数と、前記少なくとも１つの蒸留塔内の圧力に−
０.００８６４を乗じて得られる数に０.１８１に加えて
得られる数との積にほぼ等しくなるよう、前記混合物の
液相と気相を、前記構造的充填物の高さを通して接触さ
せる。
【００１２】本発明のさらに他の態様では、少なくとも
１つの蒸留塔は、約７.５〜２０バールの範囲の圧力に
て運転することができる。このような場合においては、
大気ガスの混合物が通って接触される構造的充填物の高
さは、前記の所定濃度の低揮発性成分と高揮発性成分を
得るのに必要な理論段の数と０.１１６との積にほぼし
い。
１つの蒸留塔は、約７.５〜２０バールの範囲の圧力に
て運転することができる。このような場合においては、
大気ガスの混合物が通って接触される構造的充填物の高
さは、前記の所定濃度の低揮発性成分と高揮発性成分を
得るのに必要な理論段の数と０.１１６との積にほぼし
い。
【００１３】従来技術においては、構造的充填物の性能
は、圧力が高くなるにつれて低下すると考えられてき
た。本特許出願者らは、構造的充填物の性能が分離され
る混合物の種類によって異なるということを見いだし
た。実際、混合物が大気ガスの混合物である限り、蒸留
塔内の構造的充填物の性能は、圧力の増大とともに向上
することが見いだされた。例えば、７５０ｍ2／ｍ3の密
度を有する構造的充填物に対する従来技術のデータによ
れば、その運転エンベロープ（operating envelope）に
関して exp〔−４.０６４−０.５９５ lnψ−０.０４８
５（lnψ）2〕の式によって与えられる上限があること
を示している。従来技術においては、蒸留塔のあるセク
ションがこの上限より高いところで運転されれば、該セ
クションは溢流を起こす。上記の限界は、圧力が約２バ
ール以下のときに得られたものである。従来技術によれ
ば、圧力が約２バールより高い場合には性能が低下し、
この上限が得られないことがわかった。
は、圧力が高くなるにつれて低下すると考えられてき
た。本特許出願者らは、構造的充填物の性能が分離され
る混合物の種類によって異なるということを見いだし
た。実際、混合物が大気ガスの混合物である限り、蒸留
塔内の構造的充填物の性能は、圧力の増大とともに向上
することが見いだされた。例えば、７５０ｍ2／ｍ3の密
度を有する構造的充填物に対する従来技術のデータによ
れば、その運転エンベロープ（operating envelope）に
関して exp〔−４.０６４−０.５９５ lnψ−０.０４８
５（lnψ）2〕の式によって与えられる上限があること
を示している。従来技術においては、蒸留塔のあるセク
ションがこの上限より高いところで運転されれば、該セ
クションは溢流を起こす。上記の限界は、圧力が約２バ
ール以下のときに得られたものである。従来技術によれ
ば、圧力が約２バールより高い場合には性能が低下し、
この上限が得られないことがわかった。
【００１４】波形シート状金属で造られていて、例えば
７５０ｍ2／ｍ3の充填密度を有するような構造的充填物
の場合、分離すべき混合物が大気ガスを含有していると
き、そしてまた圧力が約２バールより高いときには、従
来技術による上記の上限は、このような構造的充填物に
ついての運転エンベロープの制約とはならない。
７５０ｍ2／ｍ3の充填密度を有するような構造的充填物
の場合、分離すべき混合物が大気ガスを含有していると
き、そしてまた圧力が約２バールより高いときには、従
来技術による上記の上限は、このような構造的充填物に
ついての運転エンベロープの制約とはならない。
【００１５】本明細書にて使用しているＣV（蒸気速
度）は、密度計による表面ガス速度である。このガス速
度は、表面ガス速度と、ガス密度を液体密度とガス密度
との差で除したものの平方根との積である。表面速度は
塔を通過する平均速度であり、これは質量流量を基準と
している。したがって、塔が約２バール以上の圧力で運
転される場合、また分離すべき混合物が大気ガス混合物
の場合、塔を通過する質量流量を、従来技術にて考えら
れている値を越えて増大させることができる。これとは
別に、ある１つの塔に対してのある与えられた質量流量
要件に関し、極めて薄い断面を有する、したがってこの
分野での従来技術の方法に基づいてこれまで提唱されて
いるより高い表面速度を有する塔を設計することもでき
る。塔の断面積がより小さいということは、構造的充填
物のある与えられた用途に関して、より少ない量の構造
的充填物の使用で済むということである。したがって、
ある与えられた性能要件を満たすよう蒸留塔を組み立て
る上で、コストの低減が可能となる。さらなるポイント
は、より高い圧力において塔をさらに薄くできるだけで
なく、従来技術において考えられているより短くするこ
とができる。これは、ＨＥＴＰすなわち理論プレートに
等しい高さが塔圧力の増大とともに減少するからであ
る。したがって本発明では、大気ガスの混合物に対して
必要とされる構造的充填物の量において二次元的な節減
が可能となる。
度）は、密度計による表面ガス速度である。このガス速
度は、表面ガス速度と、ガス密度を液体密度とガス密度
との差で除したものの平方根との積である。表面速度は
塔を通過する平均速度であり、これは質量流量を基準と
している。したがって、塔が約２バール以上の圧力で運
転される場合、また分離すべき混合物が大気ガス混合物
の場合、塔を通過する質量流量を、従来技術にて考えら
れている値を越えて増大させることができる。これとは
別に、ある１つの塔に対してのある与えられた質量流量
要件に関し、極めて薄い断面を有する、したがってこの
分野での従来技術の方法に基づいてこれまで提唱されて
いるより高い表面速度を有する塔を設計することもでき
る。塔の断面積がより小さいということは、構造的充填
物のある与えられた用途に関して、より少ない量の構造
的充填物の使用で済むということである。したがって、
ある与えられた性能要件を満たすよう蒸留塔を組み立て
る上で、コストの低減が可能となる。さらなるポイント
は、より高い圧力において塔をさらに薄くできるだけで
なく、従来技術において考えられているより短くするこ
とができる。これは、ＨＥＴＰすなわち理論プレートに
等しい高さが塔圧力の増大とともに減少するからであ
る。したがって本発明では、大気ガスの混合物に対して
必要とされる構造的充填物の量において二次元的な節減
が可能となる。
【００１６】本明細書にて使用している“高さ”はすべ
てメートル表示であり、また液体速度や蒸気速度等の
“速度”はすべてｍ／秒による表示であることを指摘し
ておく。さらに、“圧力”はすべて絶対バール表示であ
り、“比表面積”はすべてｍ2／ｍ3表示である。さら
に、本発明においてはザルツァー・ブラザーズ・リミテ
ッド（Ｓulzer Ｂrothers Ｌimited）から市販の構造的
充填物を使用して多くの実験を行ったけれども、本発明
は他のメーカーから市販の構造的充填物に対しても同様
に適用しうる、という点を指摘しておく。
てメートル表示であり、また液体速度や蒸気速度等の
“速度”はすべてｍ／秒による表示であることを指摘し
ておく。さらに、“圧力”はすべて絶対バール表示であ
り、“比表面積”はすべてｍ2／ｍ3表示である。さら
に、本発明においてはザルツァー・ブラザーズ・リミテ
ッド（Ｓulzer Ｂrothers Ｌimited）から市販の構造的
充填物を使用して多くの実験を行ったけれども、本発明
は他のメーカーから市販の構造的充填物に対しても同様
に適用しうる、という点を指摘しておく。
【００１７】出願者らが発明であると見なす主題を明確
に指摘している特許請求の範囲にて本明細書が結論を明
記しているけれども、添付図面を参照しつつ考察すれ
ば、本発明の理解がより深まるであろう。
に指摘している特許請求の範囲にて本明細書が結論を明
記しているけれども、添付図面を参照しつつ考察すれ
ば、本発明の理解がより深まるであろう。
【００１８】図１を参照すると、曲線１は、約２バール
以下の圧力における、ＭＥＬＬＡＰＡＫ ７５０.Ｙ充填
物（ザルツァー・ブラザーズ・リミテッドから市販，Ｃ
Ｈ-８４０１，ヴィンテルトゥール，スイス）の従来技
術によるソーダーズ・ダイヤグラム（Ｓouders diagra
m）を示している。この構造的充填物は波形シート状金
属で造られている。この充填物の比表面積は約７５０ｍ
2／ｍ3であり、約４５°の角度で配向した流路を有す
る。この曲線に沿って、ある与えられた液体状態に対し
て蒸気速度が決定される。もし蒸気速度が曲線によって
与えられる速度より高く増大すれば、充填物は溢流状態
となるであろう。すなわち、充填物内の上昇する気相が
相当量の下降する液相を随伴する。あるいは極端な場合
には、液相が充填物を通って下降するのを上昇する気相
が妨げることがある。この曲線の近似式は、ψが約０.
０１〜約０.１の範囲のときはＣV＝exp〔−４.０６４−
０.５９５ lnψ−０.０４８５（lnψ）2〕であり、また
ψが０.１より大きいときはＣV＝０.０２２３３ψ
-0.037である。前記したように、ψはＣL／ＣVに等し
い。曲線２と３は比較のために記載してあり、大気ガス
の混合物に対しそれぞれ４バールと６バールの運転圧力
における、本発明による７５０.Ｙ構造的充填物のソー
ダーズ・ダイヤグラムの例を示している。後者の２つの
曲線から明らかなように、構造的充填物の性能は圧力の
増大とともにアップしている。曲線２の近似式は、ψが
約０.０１〜約０.１の範囲のときは ＣV＝exp〔−３.８
８５−０.５９５lnψ−０.０４８５（lnψ）2〕であ
り、またψが０.１より大きいときはＣV＝０.０２６６
ψ-0.372である。さらに、曲線３の近似式は、ψがψが
約０.０１〜約０.１の範囲のときは ＣV＝exp〔−３.７
５３−０.５９５ lnψ−０.０４８５（lnψ）2〕であ
り、またψが０.１より大きいときはＣV＝０.０３０３
３ψ-0.372である。
以下の圧力における、ＭＥＬＬＡＰＡＫ ７５０.Ｙ充填
物（ザルツァー・ブラザーズ・リミテッドから市販，Ｃ
Ｈ-８４０１，ヴィンテルトゥール，スイス）の従来技
術によるソーダーズ・ダイヤグラム（Ｓouders diagra
m）を示している。この構造的充填物は波形シート状金
属で造られている。この充填物の比表面積は約７５０ｍ
2／ｍ3であり、約４５°の角度で配向した流路を有す
る。この曲線に沿って、ある与えられた液体状態に対し
て蒸気速度が決定される。もし蒸気速度が曲線によって
与えられる速度より高く増大すれば、充填物は溢流状態
となるであろう。すなわち、充填物内の上昇する気相が
相当量の下降する液相を随伴する。あるいは極端な場合
には、液相が充填物を通って下降するのを上昇する気相
が妨げることがある。この曲線の近似式は、ψが約０.
０１〜約０.１の範囲のときはＣV＝exp〔−４.０６４−
０.５９５ lnψ−０.０４８５（lnψ）2〕であり、また
ψが０.１より大きいときはＣV＝０.０２２３３ψ
-0.037である。前記したように、ψはＣL／ＣVに等し
い。曲線２と３は比較のために記載してあり、大気ガス
の混合物に対しそれぞれ４バールと６バールの運転圧力
における、本発明による７５０.Ｙ構造的充填物のソー
ダーズ・ダイヤグラムの例を示している。後者の２つの
曲線から明らかなように、構造的充填物の性能は圧力の
増大とともにアップしている。曲線２の近似式は、ψが
約０.０１〜約０.１の範囲のときは ＣV＝exp〔−３.８
８５−０.５９５lnψ−０.０４８５（lnψ）2〕であ
り、またψが０.１より大きいときはＣV＝０.０２６６
ψ-0.372である。さらに、曲線３の近似式は、ψがψが
約０.０１〜約０.１の範囲のときは ＣV＝exp〔−３.７
５３−０.５９５ lnψ−０.０４８５（lnψ）2〕であ
り、またψが０.１より大きいときはＣV＝０.０３０３
３ψ-0.372である。
【００１９】上記の曲線は、類似の充填物が少なくとも
２バールの圧力にて操作される場合、また分離すべき混
合物が大気ガスの１種である場合、圧力が最小のときに
は曲線１に沿って運転することができる、ということを
示している。圧力が最大のときには、充填物または塔が
溢流を起こす蒸気速度である臨界蒸気速度にて運転する
ことができる。この臨界蒸気速度は実験により求めるこ
とができ、運転の実施に際しては可能な塔の制御に基づ
いて溢流状態に近い値と考えられる。一般には、この臨
界蒸気速度は、溢流時における実際の蒸気速度の約８０
％である。しかしながら、上記タイプの充填物に対する
臨界蒸気速度の上限は、充填物または塔が４バールで運
転される場合には曲線２であり、また充填物が６バール
で運転される場合には曲線３である。これらの結果は、
分離すべき混合物が大気ガスの混合物であり、充填物が
波形シート状金属で造られており、そして流路の角度が
４５°である場合に得られる。したがって、従来技術の
塔より大きな処理量にて作動するよう塔を設計すること
ができるし、あるいは従来技術の設計物に基づいて使用
されるより少ない量の構造的充填物を使用して設計する
こともできる。
２バールの圧力にて操作される場合、また分離すべき混
合物が大気ガスの１種である場合、圧力が最小のときに
は曲線１に沿って運転することができる、ということを
示している。圧力が最大のときには、充填物または塔が
溢流を起こす蒸気速度である臨界蒸気速度にて運転する
ことができる。この臨界蒸気速度は実験により求めるこ
とができ、運転の実施に際しては可能な塔の制御に基づ
いて溢流状態に近い値と考えられる。一般には、この臨
界蒸気速度は、溢流時における実際の蒸気速度の約８０
％である。しかしながら、上記タイプの充填物に対する
臨界蒸気速度の上限は、充填物または塔が４バールで運
転される場合には曲線２であり、また充填物が６バール
で運転される場合には曲線３である。これらの結果は、
分離すべき混合物が大気ガスの混合物であり、充填物が
波形シート状金属で造られており、そして流路の角度が
４５°である場合に得られる。したがって、従来技術の
塔より大きな処理量にて作動するよう塔を設計すること
ができるし、あるいは従来技術の設計物に基づいて使用
されるより少ない量の構造的充填物を使用して設計する
こともできる。
【００２０】本出願者らは、他の充填密度および７５
０.Ｙタイプ構造的充填物の流路以外の流路を有する他
の構造的充填物（波形シート状金属で造られており、２
絶対バール以上の圧力で作動し、大気ガスの分離に使用
される）に対しても同様の改良がなされることを見いだ
した。例えば、構造的充填物の比表面積が約１００ｍ2
／ｍ3〜約４５０ｍ2／ｍ3の範囲で、流路が約３０°〜
約４５°の角度にて配向している場合である。このよう
な充填物を通る最小の蒸気速度が、ψが約０.０１〜０.
１の範囲のときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−
０.５９５ lnψ−３.１７６−０.００１６９Ａ〕に等し
くなるよう、またψが０.１より大きいときは約０.０５
４ｅ-0.00169Aψ-0.372に等しくなるよう塔を運転する
ことができる。約４５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／ｍ3
の範囲の比表面積と約３０°〜約４５°の角度にて配向
した流路を有する構造的充填物の場合、塔はこのような
充填物に対して、ψが上記範囲であるときには約 exp
〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９５ lnψ−３.７４
８−０.０００４２１Ａ〕の最小蒸気速度で、またψが
０.１より大きいときには約０.０３０５ｅ-0.000421Aψ
-0.372の最小蒸気速度で運転することができる。約１７
０ｍ2／ｍ3〜約２５０ｍ2／ｍ3の範囲の比表面積と約３
０°以下の角度にて配向した流路を有する構造的充填物
の場合、塔に対する最小蒸気速度は、ψが上記範囲であ
るときには約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９
５ lnψ−２.７８８−０.００２３６Ａ〕であり、そし
てψが０.１より大きいときには約０.０３０５ｅ
-0.00236Aψ-0.372であると見なすことができる。最後
に、約２５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／ｍ3の範囲の比
表面積と約３０°以下の角度にて配向した流路を有する
構造的充填物の場合、塔に対する最小蒸気速度は、ψが
上記範囲であるときには約 exp〔−０.０４８５（ln
ψ）2−０.５９５ lnψ−３.１５６−０.０００８９３
Ａ〕に、またψが０.１より大きいときには約０.０５５
１ｅ-0.000893Aψ-0.372に設定することができる。上記
のすべての式において、Ａは充填物の比表面積（ｍ2／
ｍ3にて表示）である。
０.Ｙタイプ構造的充填物の流路以外の流路を有する他
の構造的充填物（波形シート状金属で造られており、２
絶対バール以上の圧力で作動し、大気ガスの分離に使用
される）に対しても同様の改良がなされることを見いだ
した。例えば、構造的充填物の比表面積が約１００ｍ2
／ｍ3〜約４５０ｍ2／ｍ3の範囲で、流路が約３０°〜
約４５°の角度にて配向している場合である。このよう
な充填物を通る最小の蒸気速度が、ψが約０.０１〜０.
１の範囲のときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−
０.５９５ lnψ−３.１７６−０.００１６９Ａ〕に等し
くなるよう、またψが０.１より大きいときは約０.０５
４ｅ-0.00169Aψ-0.372に等しくなるよう塔を運転する
ことができる。約４５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／ｍ3
の範囲の比表面積と約３０°〜約４５°の角度にて配向
した流路を有する構造的充填物の場合、塔はこのような
充填物に対して、ψが上記範囲であるときには約 exp
〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９５ lnψ−３.７４
８−０.０００４２１Ａ〕の最小蒸気速度で、またψが
０.１より大きいときには約０.０３０５ｅ-0.000421Aψ
-0.372の最小蒸気速度で運転することができる。約１７
０ｍ2／ｍ3〜約２５０ｍ2／ｍ3の範囲の比表面積と約３
０°以下の角度にて配向した流路を有する構造的充填物
の場合、塔に対する最小蒸気速度は、ψが上記範囲であ
るときには約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９
５ lnψ−２.７８８−０.００２３６Ａ〕であり、そし
てψが０.１より大きいときには約０.０３０５ｅ
-0.00236Aψ-0.372であると見なすことができる。最後
に、約２５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／ｍ3の範囲の比
表面積と約３０°以下の角度にて配向した流路を有する
構造的充填物の場合、塔に対する最小蒸気速度は、ψが
上記範囲であるときには約 exp〔−０.０４８５（ln
ψ）2−０.５９５ lnψ−３.１５６−０.０００８９３
Ａ〕に、またψが０.１より大きいときには約０.０５５
１ｅ-0.000893Aψ-0.372に設定することができる。上記
のすべての式において、Ａは充填物の比表面積（ｍ2／
ｍ3にて表示）である。
【００２１】本出願者らはさらに、液体速度と蒸気速度
に関する性能の他に、構造的充填物の分離性能も塔圧力
の増大とともにアップすることを見いだした。約３.５
バール〜約７.５バールの範囲の圧力では、７５０.Ｙ充
填物に対するＨＥＴＰ（Ｈeight Ｅquivalent of a Ｔh
eoretical Ｐlate；理論プレートの高さ相当値）は、−
０.００８６４と圧力との積に０.１８１を加えて得られ
る値にほぼ等しい。約７.５バール〜約２０バールの範
囲の圧力に対しては、ＨＥＴＰは約０.１１６メートル
であることがわかった。したがって、ある与えられた分
離に対し、必要な理論段の数に上記のＨＥＴＰ値を乗じ
ることにより、所望の充填物高さが得られる。従来技術
においては、ＨＥＴＰは圧力の増大とともに増大すると
考えられてきた。本発明において、ＨＥＴＰは圧力の増
大とともに減少し、そして分離すべき混合物が大気ガス
を含有したものである場合には、ある定数にて横ばいに
なるということがわかる。
に関する性能の他に、構造的充填物の分離性能も塔圧力
の増大とともにアップすることを見いだした。約３.５
バール〜約７.５バールの範囲の圧力では、７５０.Ｙ充
填物に対するＨＥＴＰ（Ｈeight Ｅquivalent of a Ｔh
eoretical Ｐlate；理論プレートの高さ相当値）は、−
０.００８６４と圧力との積に０.１８１を加えて得られ
る値にほぼ等しい。約７.５バール〜約２０バールの範
囲の圧力に対しては、ＨＥＴＰは約０.１１６メートル
であることがわかった。したがって、ある与えられた分
離に対し、必要な理論段の数に上記のＨＥＴＰ値を乗じ
ることにより、所望の充填物高さが得られる。従来技術
においては、ＨＥＴＰは圧力の増大とともに増大すると
考えられてきた。本発明において、ＨＥＴＰは圧力の増
大とともに減少し、そして分離すべき混合物が大気ガス
を含有したものである場合には、ある定数にて横ばいに
なるということがわかる。
【００２２】図２を参照すると、蒸留塔システム１０が
示されている。しかしながら、本発明は他のタイプの蒸
留塔システム（例えば、窒素生成物と酸素生成物を得る
ための、高圧塔と低圧塔とを含んだ二段塔システム、お
よびアルゴン生成物を得るための三段塔システムなど）
に対しても同様に適用可能であることは言うまでもな
い。
示されている。しかしながら、本発明は他のタイプの蒸
留塔システム（例えば、窒素生成物と酸素生成物を得る
ための、高圧塔と低圧塔とを含んだ二段塔システム、お
よびアルゴン生成物を得るための三段塔システムなど）
に対しても同様に適用可能であることは言うまでもな
い。
【００２３】蒸留塔システム１０においては、圧縮機１
１にて供給空気が圧縮され、圧縮機１１によって生成さ
れる圧縮熱がアフタークーラー１２によって除去され
る。次いで空気が、２つ以上の吸着床（非同調的に作動
して二酸化炭素、水、および炭化水素を吸着する）を含
んだ予備精製ユニット１４中に供給される。こうして得
られる空気流れ１６がメイン熱交換器のセクション１８
と２０において露点または露点付近の温度に冷却され、
２つの補助空気流れ２２と２４に分けられる。補助空気
流れ２２は、蒸留塔２６の底部に導入されて精製され
る。補助空気流れ２４は、サブクーラー２７中で過冷却
され、蒸留塔２６の適切な中間段に液体として導入され
る。
１にて供給空気が圧縮され、圧縮機１１によって生成さ
れる圧縮熱がアフタークーラー１２によって除去され
る。次いで空気が、２つ以上の吸着床（非同調的に作動
して二酸化炭素、水、および炭化水素を吸着する）を含
んだ予備精製ユニット１４中に供給される。こうして得
られる空気流れ１６がメイン熱交換器のセクション１８
と２０において露点または露点付近の温度に冷却され、
２つの補助空気流れ２２と２４に分けられる。補助空気
流れ２２は、蒸留塔２６の底部に導入されて精製され
る。補助空気流れ２４は、サブクーラー２７中で過冷却
され、蒸留塔２６の適切な中間段に液体として導入され
る。
【００２４】補助空気流れ２２の導入により、蒸留塔２
６中に上昇する気相がつくりだされる。窒素蒸気の塔オ
ーバーヘッド流れ２８を取り出し、これをヘッドコンデ
ンサー３０内で凝縮させて還流流れ３２を生成させるこ
とによって、下降する液相がつくりだされる。還流流れ
３２は、一部が蒸留塔２６に戻される。塔底液流れ３４
が蒸留塔２６から抜き取られ、ジュール・トンプソン弁
（Ｊ-Ｔ弁）３６により低温・低圧に膨張される。次い
で、膨張された塔底液流れ３４がヘッドコンデンサー３
０に通されて、窒素蒸気の塔オーバーヘッド流れ２８を
凝縮させる。生成物流れ３８（高純度窒素を含有）がサ
ブクーラー２７中にてある程度加温され（蒸留塔の運転
温度とメイン熱交換器の冷端との間の温度に加温され
る）、次いでメイン熱交換器のセクション１８と２０中
で充分に加温される。気化された塔底液流れ（参照番号
４０で示す）がサブクーラー２７中である程度加温さ
れ、次いでメイン熱交換器１８と２０において充分に加
温される。
６中に上昇する気相がつくりだされる。窒素蒸気の塔オ
ーバーヘッド流れ２８を取り出し、これをヘッドコンデ
ンサー３０内で凝縮させて還流流れ３２を生成させるこ
とによって、下降する液相がつくりだされる。還流流れ
３２は、一部が蒸留塔２６に戻される。塔底液流れ３４
が蒸留塔２６から抜き取られ、ジュール・トンプソン弁
（Ｊ-Ｔ弁）３６により低温・低圧に膨張される。次い
で、膨張された塔底液流れ３４がヘッドコンデンサー３
０に通されて、窒素蒸気の塔オーバーヘッド流れ２８を
凝縮させる。生成物流れ３８（高純度窒素を含有）がサ
ブクーラー２７中にてある程度加温され（蒸留塔の運転
温度とメイン熱交換器の冷端との間の温度に加温され
る）、次いでメイン熱交換器のセクション１８と２０中
で充分に加温される。気化された塔底液流れ（参照番号
４０で示す）がサブクーラー２７中である程度加温さ
れ、次いでメイン熱交換器１８と２０において充分に加
温される。
【００２５】すべての低温空気分離プラントに対して言
えることであるが、プラント中への熱放散により冷却ポ
テンシャルの生成が必要となる。本発明の実施態様にお
いては、流れ４０が２つの部分流れ４２と４４に分けら
れる。部分流れ４４がメイン熱交換器のセクション２０
においてある程度加温され、次いで部分流れ４２と合流
される。次いでこの合流流れがターボエキスパンダー４
６に供給される。ターボエキスパンダー４６に供給され
る合流流れから流れ４８が抜き取られ、ジュール・トン
プソン（Ｊ-Ｔ）弁５０において膨張される。流れ４８
が膨張後に、ターボエキスパンダー４６から排出された
膨張流れと合流して、冷媒流れ５２を生成する。冷媒流
れ５２がサブクーラー２７においてある程度加温され、
そしてメイン熱交換器のセクション１８と２０において
充分に加温されて、流入空気のエンタルピーを低下させ
る。
えることであるが、プラント中への熱放散により冷却ポ
テンシャルの生成が必要となる。本発明の実施態様にお
いては、流れ４０が２つの部分流れ４２と４４に分けら
れる。部分流れ４４がメイン熱交換器のセクション２０
においてある程度加温され、次いで部分流れ４２と合流
される。次いでこの合流流れがターボエキスパンダー４
６に供給される。ターボエキスパンダー４６に供給され
る合流流れから流れ４８が抜き取られ、ジュール・トン
プソン（Ｊ-Ｔ）弁５０において膨張される。流れ４８
が膨張後に、ターボエキスパンダー４６から排出された
膨張流れと合流して、冷媒流れ５２を生成する。冷媒流
れ５２がサブクーラー２７においてある程度加温され、
そしてメイン熱交換器のセクション１８と２０において
充分に加温されて、流入空気のエンタルピーを低下させ
る。
【００２６】以下に記載の表１および表２は、蒸留塔シ
ステム１０の可能な運転の算出例である。
ステム１０の可能な運転の算出例である。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】蒸留塔２６は、I、II、およびIIIで示され
ている構造的充填物の３つのセクションを使用してい
る。本実施例においては、セクションを形成するのに７
５０ｍ2／ｍ3の密度を有する充填物が使用され、こうし
た充填物はザルツァー・ブラザーズ・リミテッドから市
販の７５０.Ｙ構造的充填物であってもよい。本設計物
においては、ステージIは約２７の理論段を有し、ステ
ージIIは約２６の理論段を有し、そしてステージIIIは
約６の理論段を有する。以下に記載の表３は、本発明に
よる各セクションの性能、ＣLの算出値、および充填物
高さを示している。
ている構造的充填物の３つのセクションを使用してい
る。本実施例においては、セクションを形成するのに７
５０ｍ2／ｍ3の密度を有する充填物が使用され、こうし
た充填物はザルツァー・ブラザーズ・リミテッドから市
販の７５０.Ｙ構造的充填物であってもよい。本設計物
においては、ステージIは約２７の理論段を有し、ステ
ージIIは約２６の理論段を有し、そしてステージIIIは
約６の理論段を有する。以下に記載の表３は、本発明に
よる各セクションの性能、ＣLの算出値、および充填物
高さを示している。
【００３０】
【表３】
【００３１】以下に記載の表４は、従来技術によるＣV
溢流限界を用いて設計した蒸留塔２６の塔性能を示して
いる。
溢流限界を用いて設計した蒸留塔２６の塔性能を示して
いる。
【００３２】
【表４】
【００３３】各セクションごとの比較に基づいて上記の
表３と表４を比較すると、従来技術よりも本発明にした
がって運転される蒸留塔の場合のほうが、最大蒸気速
度、すなわち溢流時の蒸気速度が大きい。さらに、ＨＥ
ＴＰに関しては、蒸留塔の各セクションにおいて、従来
技術よりも本発明にしたがって運転される蒸留塔のほう
が小さい。前述したように、これらの利点は、ある与え
られた量の構造的充填物に対してのより大きな処理量、
あるいはある与えられた塔性能に対しての構造的充填物
の量の減少という形で達成することができる。上記表の
欄に“ＣV設計値”と“溢流％”が記載されていること
について説明しておく。これらの数値が記載されている
のは、一般には蒸留塔が溢流時には運転されないからで
ある。蒸留塔はむしろ、約８０％の溢流時のＣVにおけ
る溢流基準に近づくよう設計され運転される。さらに、
“Ｌ”と“Ｖ”は平均の液体容量流量と蒸気容量流量で
あることを明記しておく。
表３と表４を比較すると、従来技術よりも本発明にした
がって運転される蒸留塔の場合のほうが、最大蒸気速
度、すなわち溢流時の蒸気速度が大きい。さらに、ＨＥ
ＴＰに関しては、蒸留塔の各セクションにおいて、従来
技術よりも本発明にしたがって運転される蒸留塔のほう
が小さい。前述したように、これらの利点は、ある与え
られた量の構造的充填物に対してのより大きな処理量、
あるいはある与えられた塔性能に対しての構造的充填物
の量の減少という形で達成することができる。上記表の
欄に“ＣV設計値”と“溢流％”が記載されていること
について説明しておく。これらの数値が記載されている
のは、一般には蒸留塔が溢流時には運転されないからで
ある。蒸留塔はむしろ、約８０％の溢流時のＣVにおけ
る溢流基準に近づくよう設計され運転される。さらに、
“Ｌ”と“Ｖ”は平均の液体容量流量と蒸気容量流量で
あることを明記しておく。
【００３４】図１に示した必要な性能をもっていると仮
定して、下記の表５には、蒸留塔２６の従来技術による
運転と比較したときの、本発明にしたがって運転される
よう設計された蒸留塔２６における構造的充填物量の可
能な節減がまとめてある。
定して、下記の表５には、蒸留塔２６の従来技術による
運転と比較したときの、本発明にしたがって運転される
よう設計された蒸留塔２６における構造的充填物量の可
能な節減がまとめてある。
【００３５】
【表５】
【００３６】上記の表５からわかるように、本発明にし
たがって設計・運転される塔においては、従来技術にし
たがって設計・運転される同じ塔に比べて、必要とされ
る充填物の量はほぼ半分である。
たがって設計・運転される塔においては、従来技術にし
たがって設計・運転される同じ塔に比べて、必要とされ
る充填物の量はほぼ半分である。
【００３７】好ましい実施態様に関して本発明を説明し
てきたが、当技術者にとっては、本発明の精神と範囲を
逸脱することなく種々の変形、付加形、および簡略形が
可能であることは言うまでもない。
てきたが、当技術者にとっては、本発明の精神と範囲を
逸脱することなく種々の変形、付加形、および簡略形が
可能であることは言うまでもない。
【図１】図１は、ＭＥＬＬＡＰＡＫ７５０.Ｙ充填物
（ザルツァー・ブラザーズ・リミテッドから市販）に対
するソーダーズ・ダイヤグラムであり、従来技術による
性能エンベロープ（performance envelope）と本発明に
よる性能エンベロープとの関係を示している。
（ザルツァー・ブラザーズ・リミテッドから市販）に対
するソーダーズ・ダイヤグラムであり、従来技術による
性能エンベロープ（performance envelope）と本発明に
よる性能エンベロープとの関係を示している。
【図２】図２は、本発明にしたがって設計された蒸留塔
システムである。
システムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラマチャンドラン・クリシュナマーシー アメリカ合衆国ニューヨーク州10977，チ ェストナッツ・リッジ，ロス・アベニュー 13
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも１つの蒸留塔を有する蒸留塔
システム内で大気ガスの混合物を低温分離する方法であ
って、 （ａ） 前記大気ガス混合物の下降する液相と上昇する
気相を前記の少なくとも１つの蒸留塔内に形成させる工
程； （ｂ） 前記混合物の前記下降する液相が、構造的充填
物を通って下降するにつれて前記混合物のより低揮発性
の成分に益々濃縮されつつ、前記混合物の前記上昇する
気相が、構造的充填物を通って上昇するにつれて前記混
合物のより高揮発性の成分に益々濃縮されるよう、前記
混合物の下降する液相と上昇する気相を、前記少なくと
も１つの蒸留塔の少なくとも１つのセクション内に収容
された構造的充填物内で接触させる工程、このとき前記
構造的充填物は、約１００ｍ2／ｍ3〜約４５０ｍ2／ｍ3
の範囲の比表面積と約３０°〜約４５°の角度にて配向
した流路を有する波形シート状金属で造られている；お
よび （ｃ） 前記少なくとも１つのセクションが、 i） 約２バール以上の圧力； ii） 約０.０１〜約０.１の範囲または０.１より大きい
フローパラメーターψ、前記フローパラメーターψはＣ
L／ＣVに等しく、このときＣVは上昇する気相の蒸気速
度であり、ＣLは下降する液相の液体速度である；およ
び iii）前記蒸留塔の前記少なくとも１つのセクションが
溢流を起こす臨界蒸気速度より低く、ψが前記範囲内で
あるときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９
５ lnψ−３.１７６−０.００１６９Ａ〕（式中、Ａは
前記構造的充填物の比表面積である）に、そしてψが
０.１より大きいときは約０.０５４ｅ-0.001 69Aψ
-0.372に等しい最小蒸気速度より高い蒸気速度；を有す
るよう塔を運転する工程；を含む前記方法。 - 【請求項２】 少なくとも１つの蒸留塔を有する蒸留塔
システム内で大気ガスの混合物を低温分離する方法であ
って、 （ａ） 前記大気ガス混合物の下降する液相と上昇する
気相を前記の少なくとも１つの蒸留塔内に形成させる工
程； （ｂ） 前記混合物の前記下降する液相が、構造的充填
物を通って下降するにつれて前記混合物のより低揮発性
の成分に益々濃縮されつつ、前記混合物の前記上昇する
気相が、構造的充填物を通って上昇するにつれて前記混
合物のより高揮発性の成分に益々濃縮されるよう、前記
混合物の下降する液相と上昇する気相を、前記少なくと
も１つの蒸留塔の少なくとも１つのセクション内に収容
された構造的充填物内で接触させる工程、このとき前記
構造的充填物は、約４５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／
ｍ3の範囲の比表面積と約３０°〜約４５°の角度にて
配向した流路を有する波形シート状金属で造られてい
る；および （ｃ） 前記少なくとも１つのセクションが、 i） 約２バール以上の圧力； ii） 約０.０１〜約０.１の範囲または０.１より大きい
フローパラメーターψ、前記フローパラメーターψはＣ
L／ＣVに等しく、このときＣVは上昇する気相の蒸気速
度であり、ＣLは下降する液相の液体速度である；およ
び iii）前記蒸留塔の前記少なくとも１つのセクションが
溢流を起こす臨界蒸気速度より低く、ψが前記範囲内で
あるときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９
５ lnψ−３.７４８−０.０００４２１Ａ〕（式中、Ａ
は前記構造的充填物の比表面積である）に、そしてψが
０.１より大きいときは約０.０３０５ｅ-0 .000421Aψ
-0.372に等しい最小蒸気速度より高い蒸気速度；を有す
るよう塔を運転する工程；を含む前記方法。 - 【請求項３】 少なくとも１つの蒸留塔を有する蒸留塔
システム内で大気ガスの混合物を低温分離する方法であ
って、 （ａ） 前記大気ガス混合物の下降する液相と上昇する
気相を前記の少なくとも１つの蒸留塔内に形成させる工
程； （ｂ） 前記混合物の前記下降する液相が、構造的充填
物を通って下降するにつれて前記混合物のより低揮発性
の成分に益々濃縮されつつ、前記混合物の前記上昇する
気相が、構造的充填物を通って上昇するにつれて前記混
合物のより高揮発性の成分に益々濃縮されるよう、前記
混合物の下降する液相と上昇する気相を、前記少なくと
も１つの蒸留塔の少なくとも１つのセクション内に収容
された構造的充填物内で接触させる工程、このとき前記
構造的充填物は、約１７０ｍ2／ｍ3〜約２５０ｍ2／ｍ3
の範囲の比表面積と約３０°以下の角度にて配向した流
路を有する波形シート状金属で造られている；および （ｃ） 前記少なくとも１つのセクションが、 i） 約２バール以上の圧力； ii） 約０.０１〜約０.１の範囲または０.１より大きい
フローパラメーターψ、前記フローパラメーターψはＣ
L／ＣVに等しく、このときＣVは上昇する気相の蒸気速
度であり、ＣLは下降する液相の液体速度である；およ
び iii）前記蒸留塔の前記少なくとも１つのセクションが
溢流を起こす臨界蒸気速度より低く、ψが前記範囲内で
あるときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９
５lnψ−２.７８８−０.００２３６Ａ〕（式中、Ａは前
記構造的充填物の比表面積である）に、そしてψが０.
１より大きいときは約０.０７９６ｅ-0.0 0236Aψ-0.372
に等しい最小蒸気速度より高い蒸気速度；を有するよう
塔を運転する工程；を含む前記方法。 - 【請求項４】 少なくとも１つの蒸留塔を有する蒸留塔
システム内で大気ガスの混合物を低温分離する方法であ
って、 （ａ） 前記大気ガス混合物の下降する液相と上昇する
気相を前記の少なくとも１つの蒸留塔内に形成させる工
程； （ｂ） 前記混合物の前記下降する液相が、構造的充填
物を通って下降するにつれて前記混合物のより低揮発性
の成分に益々濃縮されつつ、前記混合物の前記上昇する
気相が、構造的充填物を通って上昇するにつれて前記混
合物のより高揮発性の成分に益々濃縮されるよう、前記
混合物の下降する液相と上昇する気相を、前記少なくと
も１つの蒸留塔の少なくとも１つのセクション内に収容
された構造的充填物内で接触させる工程、このとき前記
構造的充填物は、約２５０ｍ2／ｍ3〜約１０００ｍ2／
ｍ3の範囲の比表面積と約３０°以下の角度にて配向し
た流路を有する波形シート状金属で造られている；およ
び （ｃ） 前記少なくとも１つのセクションが、 i） 約２バール以上の圧力； ii） 約０.０１〜約０.１の範囲または０.１より大きい
フローパラメーターψ、前記フローパラメーターψはＣ
L／ＣVに等しく、このときＣVは上昇する気相の蒸気速
度であり、ＣLは下降する液相の液体速度である；およ
び iii） 前記蒸留塔の前記少なくとも１つのセクションが
溢流を起こす臨界蒸気速度より低く、ψが前記範囲内で
あるときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−０.５９
５ lnψ−３.１５６−０.０００８９３Ａ〕（式中、Ａ
は前記構造的充填物の比表面積である）に、そしてψが
０.１より大きいときは約０.０５５１５ｅ-0.000893Aψ
-0.372に等しい最小蒸気速度より高い蒸気速度；を有す
るよう塔を運転する工程；を含む前記方法。 - 【請求項５】 前記構造的充填物が、約７５０ｍ2／ｍ3
の充填密度および約４５°の角度にて配向した流路を有
し；前記少なくとも１つのセクションが約４バールに等
しい圧力を有し；および前記臨界蒸気速度が、ψが前記
範囲内であるときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−
０.５９５ lnψ−３.８８５〕に等しく、そしてψが０.
１より大きいときは約０.０２６６ψ0.372に等しい；請
求項２記載の方法。 - 【請求項６】 前記構造的充填物が、約７５０ｍ2／ｍ3
の充填密度および約４５°の角度にて配向した流路を有
し；前記少なくとも１つのセクションが約６バールに等
しい圧力を有し；および前記臨界蒸気速度が、ψが前記
範囲内であるときは約 exp〔−０.０４８５（lnψ）2−
０.５９５ lnψ−３.７５３〕に等しく、そしてψが０.
１より大きいときは約０.０３０３３ψ0.372に等しい；
請求項２記載の方法。 - 【請求項７】 前記構造的充填物が、約７５０ｍ2／ｍ3
の充填密度および約４５°の角度にて配向した流路を有
し；前記圧力が約３.５バール〜約７.５バールの範囲内
であり；および前記混合物の液相と気相とがそれぞれ、
前記混合物のより低揮発性の成分およびより高揮発性の
成分を所定の濃度にて含有するよう、また前記構造的充
填物の高さが、前記の所定濃度の低揮発性成分と高揮発
性成分を得るのに必要な理論段の数と、前記圧力に−
０.００８６４を乗じて得られる数に０.１８１に加えて
得られる数との積にほぼ等しくなるよう、前記混合物の
液相と気相を、前記蒸留塔の前記少なくとも１つのセク
ションにおいて前記構造的充填物の高さを通して接触さ
せる；請求項２記載の方法。 - 【請求項８】 前記構造的充填物が、約７５０ｍ2／ｍ3
の充填密度および約４５°の角度にて配向した流路を有
し；前記圧力が約７.５バール〜約２０バールの範囲内
であり；および前記混合物の液相と気相とがそれぞれ、
前記混合物のより低揮発性の成分およびより高揮発性の
成分を所定の濃度にて含有するよう、また前記構造的充
填物の高さが、前記の所定濃度の低揮発性成分と高揮発
性成分を得るのに必要な理論段の数と０.１１６との積
にほぼしくなるよう、前記混合物の液相と気相を、前記
蒸留塔の前記少なくとも１つのセクションにおいて前記
構造的充填物の高さを通して接触させる；請求項２記載
の方法。 - 【請求項９】 少なくとも１つの蒸留塔を有する蒸留塔
システム内で大気ガスの混合物を低温分離する方法であ
って、 （ａ） 前記蒸留塔を約３.５バール〜約７.５バールの
範囲内の圧力で運 転する工程； （ｂ） 前記大気ガス混合物の下降する液相と上昇する
気相を前記の少なくとも１つの蒸留塔内に形成させる工
程；および （ｃ） 前記混合物の前記下降する液相が、構造的充填
物を通って下降するにつれて前記混合物のより低揮発性
の成分に益々濃縮されつつ、前記混合物の前記上昇する
気相が、構造的充填物を通って上昇するにつれて前記混
合物のより高揮発性の成分に益々濃縮されるよう、前記
混合物の下降する液相と上昇する気相を、前記少なくと
も１つの蒸留塔の少なくとも１つのセクション内に収容
されていて、約７５０ｍ2／ｍ3の充填密度と約４５°の
角度にて配向した流路を有する構造的充填物内で接触さ
せる工程、このとき前記混合物の液相と気相とがそれぞ
れ、前記混合物のより低揮発性の成分およびより高揮発
性の成分を所定の濃度にて含有するよう、また前記構造
的充填物のメートル表示での高さが、前記の所定濃度の
低揮発性成分と高揮発性成分を得るのに必要な理論段の
数と、前記圧力に−０.００８６４を乗じて得られる数
に０.１８１に加えて得られる数との積にほぼ等しくな
るよう、前記大気ガス混合物の液相と気相を、前記構造
的充填物の高さを通して接触させる；を含む前記方法。 - 【請求項１０】 少なくとも１つの蒸留塔を有する蒸留
塔システム内で大気ガスの混合物を低温分離する方法で
あって、 （ａ） 前記蒸留塔を約７.５バール〜約２０バールの
範囲内の圧力で運転する工程； （ｂ） 前記大気ガス混合物の下降する液相と上昇する
気相を前記の少なくとも１つの蒸留塔内に形成させる工
程；および （ｃ） 前記混合物の前記下降する液相が、構造的充填
物を通って下降するにつれて前記混合物のより低揮発性
の成分に益々濃縮されつつ、前記混合物の前記上昇する
気相が、構造的充填物を通って上昇するにつれて前記混
合物のより高揮発性の成分に益々濃縮され、これによっ
て低温分離が果たされるよう、前記混合物の下降する液
相と上昇する気相を、前記少なくとも１つの蒸留塔の少
なくとも１つのセクション内に収容されていて、約７５
０ｍ2／ｍ3の充填密度と約４５°の角度にて配向した流
路を有する構造的充填物内で接触させる工程、このとき
前記混合物の液相と気相とがそれぞれ、前記混合物のよ
り低揮発性の成分およびより高揮発性の成分を所定の濃
度にて含有するよう、また前記構造的充填物のメートル
表示での高さが、前記の所定濃度の低揮発性成分と高揮
発性成分を得るのに必要な理論段の数と０.１１６との
積にほぼ等しくなるよう、前記大気ガス混合物の液相と
気相を、前記構造的充填物の高さを通して接触させる；
を含む前記方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/209,851 US5396772A (en) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | Atmospheric gas separation method |
| US209851 | 1994-03-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270065A true JPH07270065A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3678787B2 JP3678787B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=22780578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05085095A Expired - Fee Related JP3678787B2 (ja) | 1994-03-11 | 1995-03-10 | 大気ガスの混合物を低温分離する方法 |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5396772A (ja) |
| EP (1) | EP0671594B2 (ja) |
| JP (1) | JP3678787B2 (ja) |
| CN (1) | CN1103040C (ja) |
| AU (1) | AU679600B2 (ja) |
| CA (1) | CA2140561C (ja) |
| CZ (4) | CZ286223B6 (ja) |
| DE (1) | DE69515068T3 (ja) |
| ES (1) | ES2144571T5 (ja) |
| FI (1) | FI120014B (ja) |
| HU (1) | HU214052B (ja) |
| MY (1) | MY114260A (ja) |
| NO (1) | NO307905B1 (ja) |
| PL (1) | PL180037B1 (ja) |
| SK (1) | SK282908B6 (ja) |
| TW (1) | TW262392B (ja) |
| ZA (1) | ZA951191B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106076240A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-09 | 盐城工学院 | 一种生物滴滤塔用的流线型孔道的脉冲填料 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9412182D0 (en) * | 1994-06-17 | 1994-08-10 | Boc Group Plc | Air separation |
| US5507148A (en) * | 1994-10-25 | 1996-04-16 | The Boc Group, Inc. | Air separation method and apparatus to produce nitrogen |
| IL115348A (en) * | 1994-10-25 | 1999-11-30 | Boc Group Inc | Method and apparatus for air separation to produce nitrogen |
| US5560763A (en) * | 1995-05-24 | 1996-10-01 | The Boc Group, Inc. | Integrated air separation process |
| US5582034A (en) * | 1995-11-07 | 1996-12-10 | The Boc Group, Inc. | Air separation method and apparatus for producing nitrogen |
| JPH09264667A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-07 | Teisan Kk | 超高純度窒素及び酸素の製造装置 |
| GB9623519D0 (en) * | 1996-11-11 | 1997-01-08 | Boc Group Plc | Air separation |
| US5901576A (en) * | 1998-01-22 | 1999-05-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Single expander and a cold compressor process to produce oxygen |
| US5956974A (en) * | 1998-01-22 | 1999-09-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Multiple expander process to produce oxygen |
| US5907959A (en) * | 1998-01-22 | 1999-06-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Air separation process using warm and cold expanders |
| US5934106A (en) * | 1998-01-27 | 1999-08-10 | The Boc Group, Inc. | Apparatus and method for producing nitrogen |
| US6128922A (en) * | 1999-05-21 | 2000-10-10 | The Boc Group, Inc. | Distillation method and column |
| US6279345B1 (en) | 2000-05-18 | 2001-08-28 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic air separation system with split kettle recycle |
| GB0119500D0 (en) * | 2001-08-09 | 2001-10-03 | Boc Group Inc | Nitrogen generation |
| FR2875588B1 (fr) * | 2004-09-21 | 2007-04-27 | Air Liquide | Procede de separation d'air par distillation cryogenique |
| JP4515225B2 (ja) * | 2004-11-08 | 2010-07-28 | 大陽日酸株式会社 | 窒素製造方法及び装置 |
| FR2911391A1 (fr) * | 2007-01-16 | 2008-07-18 | Air Liquide | Procede de separation utilisant une colonne a garnissage structure ondule-croise pour la separation d'un melange de gaz et colonne adaptee a etre utilisee pour le procede |
| EP2313724A2 (de) * | 2008-08-14 | 2011-04-27 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft |
| US20150168056A1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-18 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method For Producing Pressurized Gaseous Oxygen Through The Cryogenic Separation Of Air |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4836836A (en) * | 1987-12-14 | 1989-06-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Separating argon/oxygen mixtures using a structured packing |
| US4871382A (en) * | 1987-12-14 | 1989-10-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Air separation process using packed columns for oxygen and argon recovery |
| US4838913A (en) * | 1988-02-10 | 1989-06-13 | Union Carbide Corporation | Double column air separation process with hybrid upper column |
| DE3840506A1 (de) * | 1988-12-01 | 1990-06-07 | Linde Ag | Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung |
| US5019144A (en) * | 1990-01-23 | 1991-05-28 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation system with hybrid argon column |
| US4994098A (en) * | 1990-02-02 | 1991-02-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Production of oxygen-lean argon from air |
| US5076823A (en) * | 1990-03-20 | 1991-12-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for cryogenic air separation |
| US5077978A (en) * | 1990-06-12 | 1992-01-07 | Air Products And Chemicals, Inc. | Cryogenic process for the separation of air to produce moderate pressure nitrogen |
| US5049174A (en) * | 1990-06-18 | 1991-09-17 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hybrid membrane - cryogenic generation of argon concurrently with nitrogen |
| US5108476A (en) * | 1990-06-27 | 1992-04-28 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation system with dual temperature feed turboexpansion |
| US5148680A (en) * | 1990-06-27 | 1992-09-22 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation system with dual product side condenser |
| US5098456A (en) * | 1990-06-27 | 1992-03-24 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation system with dual feed air side condensers |
| US5100448A (en) * | 1990-07-20 | 1992-03-31 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Variable density structured packing cryogenic distillation system |
| EP0664144A2 (fr) * | 1990-12-17 | 1995-07-26 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Colonne de distillation d'air à garnissage ondulé-croisé |
| US5132056A (en) * | 1991-05-28 | 1992-07-21 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Structured column packing with improved turndown and method |
| US5289688A (en) * | 1991-11-15 | 1994-03-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Inter-column heat integration for multi-column distillation system |
| US5197296A (en) * | 1992-01-21 | 1993-03-30 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic rectification system for producing elevated pressure product |
| DE4209132A1 (de) * | 1992-03-20 | 1993-09-23 | Linde Ag | Luftzerlegungsanlage und verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft |
| US5237823A (en) * | 1992-03-31 | 1993-08-24 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic air separation using random packing |
| US5311744A (en) * | 1992-12-16 | 1994-05-17 | The Boc Group, Inc. | Cryogenic air separation process and apparatus |
-
1994
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-
1995
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1997
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106076240A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-09 | 盐城工学院 | 一种生物滴滤塔用的流线型孔道的脉冲填料 |
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