JPH07318239A - 精留塔 - Google Patents

精留塔

Info

Publication number
JPH07318239A
JPH07318239A JP10644594A JP10644594A JPH07318239A JP H07318239 A JPH07318239 A JP H07318239A JP 10644594 A JP10644594 A JP 10644594A JP 10644594 A JP10644594 A JP 10644594A JP H07318239 A JPH07318239 A JP H07318239A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
column
packing
rectification
gas
rectification column
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
JP10644594A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Harada
原田  進
Yukiyoshi Yoshimatsu
幸祥 吉松
Shigeyasu Okamoto
成恭 岡本
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10644594A priority Critical patent/JPH07318239A/ja
Publication of JPH07318239A publication Critical patent/JPH07318239A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04406Processes 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
    • F25J3/04412Processes 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04642Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666Producing 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
    • F25J3/04672Producing 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
    • F25J3/04678Producing 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes 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
    • F25J3/04Processes 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
    • F25J3/04763Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04915Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns
    • F25J3/04921Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns within the same column

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は充填式精留塔内の第1の充填物のガス
流入部分の上流側に、第1の充填物よりも圧力損失が大
きい第2の充填物を設けて、均一な流速分布を形成し、
充填物内での気液接触を良好に行いかつコンパクトな精
留塔を提供することにある。 【構成】粗アルゴン塔35内のガスの偏流を防止するた
めに、第1の充填物40の上流にガス流速を均一化させ
るための圧力損失の大きい第2の充填物41を設けるこ
とにより、充填物40の中で効率良く気液接触が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蒸気と液体接触を行う、
精留装置に関するもので、特に充填物を有する精留装置
の性能向上のための構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の充填物を用いた精留塔の構造に関
しては、特開昭63−151331号公報のFIG.1
に記載されているように、隣接した波板の波形が互いに
交差するような波形の傾斜角度をもち、波板に孔又は穿
孔が形成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は充填物に流入するガス流の速度分布を均一にす
る構造に関しての問題について触れられていなかった。
【0004】本発明の目的は充填物に流入するガス速度
を均一にし、精留効率の良いコンパクトな気液接触装置
を提供することにある。
【0005】さらには、本発明の精留塔を空気分離装置
に具備することで、プラントの性能向上を図ることを目
的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は気液接触装置
内のガスの偏流を防止するために、充填物の上流にガス
流速を均一化させるための抵抗体すなわち圧力損失の大
きい充填物層を設けることにより達成される。充填物が
規則充填物の場合には、充填物の塔軸に対する波形の角
度を大きくすることで圧力損失を大きくすることが可能
であり、また充填物の表面積を大きくすることでも圧力
損失は大きくできる。
【0007】
【作用】精留塔の下部あるいは他部に設けられたガス流
入配管から導かれたプロセスガスは精留塔内で拡大及び
減速されるが、充填物に入る直前に設けられた圧力損失
の大きい第2の充填物により流速の均一化が図られ、実
際の精留を行う第1の充填物に流入する。したがって充
填物内でのガスの偏流を生じることなく、効率良く下降
する液と気液接触が行われる。また、第2の充填物でも
補助的な精留が行われる。
【0008】
【実施例】図1に本発明の充填物を空気分離装置に用い
た場合の一実施例を示す。空気分離装置は高圧塔32及
び低圧塔34とから成る複式精留塔と、アルゴンを分類
するための粗アルゴン塔35と、膨張タービン31とか
ら構成され、低圧塔34と高圧塔32の塔頂との間に主
凝縮器33を設置し、高圧塔32,低圧塔34及び粗ア
ルゴン塔35内にそれぞれ精留を行うための気液接触手
段を内蔵する。本実施例では高圧塔32には従来の棚段
を、低圧塔34及び粗アルゴン35には規則充填物40
が設けられている。次にその動作原理について説明す
る。圧縮機で圧縮され、さらに熱交換器で100Kまで
冷却された原料空気の一部は配管101,103を通っ
て膨張タービン31に導かれ、膨張タービン31で断熱
膨張して冷却され、配管104を通って低圧塔34の中
部に冷熱用として供給される。一方、残りの原料空気は
配管102を通って高圧塔32の塔底に供給されて塔内
を上昇し、塔頂の主凝縮器33で凝縮され還流液として
流下し、棚段上で上昇ガスと気液接触して精留される。
その結果、塔頂には高純度窒素の液およびガスが、塔底
には液体空気が得られる。高圧塔32の塔頂の高純度窒
素は配管110及び膨張弁81を通って低圧塔34の塔
頂に供給される。不純液窒素は高純度液窒素取取出し位
置より下方の位置から配管109及び膨張弁82を通っ
て低圧塔34の上部に供給される。さらに、塔底の液体
空気は2分され、その一方は配管105,106,及び
膨張弁83を通って低圧塔34の中部に供給され、他方
は配管107及び膨張弁84を通って粗アルゴン塔35
の凝縮器36に冷媒として供給され、熱交換を行いガス
化して配管108を通って低圧塔34の中部に供給され
る。低圧塔34では、塔頂に供給された高純度窒素と、
中部に供給された不純液窒素と液体空気とが還流液とし
て充填物40の中を流下し、塔底の凝縮器33で高圧塔
32の高純度窒素ガスと熱交換し、窒素ガスを凝縮させ
るとともに、自身は気化して低圧塔34の上昇ガスとな
り、充填物40内で気液接触して精留される。その結
果、塔底には高純度酸素が、また塔頂には高純度窒素が
それぞれ得られ、配管115及び配管114から製品酸
素及び製品窒素として取出す。さらに、低圧塔34の上
部から窒素に富むガスが不純窒素として配管113を通
って取出され、その寒冷は熱交換器で回収された後、大
気に放出される。一方、低圧塔34の下部を上昇するガ
スは配管111を通って、粗アルゴン塔35の塔底に供
給される。粗アルゴン塔35に供給されたガスは規則充
填物40よりも単位長さ当りの圧力損失が大きい抵抗を
有する充填物41が設けられているために充填物41を
通った後、流れを整流されて塔内を上昇し、塔頂の凝縮
器36で冷媒の液体空気と熱交換し、液体空気をガス化
させると共に、自身は凝縮して還流液として流下し、充
填物40内で効率良く気液接触して精留される。その結
果、塔頂には高濃度のアルゴンが得られ、これを配管1
16を通って取出し、製品粗アルゴンとする。また、還
流液は粗アルゴン塔35の配管112を通って低圧塔3
4の中部に戻される。
【0009】図2には図1で示した粗アルゴン塔35の
下部の構造を示す。図1で示したものと同一符号のもの
の説明は省略する。低圧塔の下部を上昇するガスは配管
111を通って、粗アルゴン塔35の塔底に流入する
が、内部で減速するために図で便宜的に示すような不均
一な流れとなる。従来例によると粗アルゴン塔35に充
填される規則充填物の圧力損失は精留に必要な理論段を
40とすると200mmH2O程度であり、トレイの約1
0分の1程度で、非常に圧力損失が小さい。このために
ガスの偏流を防止するためには塔下部にかなり大きく空
間を設ける必要があった。本実施では、充填物の塔軸に
対する波形流路の角度を60度に設定した規則充填物4
1a,41b,及び41cの3つのエレメントが交互に
ガスの半径方向の分散を高めるために90度ずらして設
けられている。この部分の単位長さ当りの圧力損失は実
験によると波形流路の角度が45度の従来品と比べて約
3倍大きい。数値的には3エレメントで、エレメント高
さを160mmとすると、圧力損失は40〜50mmH2
程度である。したがって、不均一な速度分布で入って来
たガスは規則充填物41a,41b及び41cで流れを
強制されて、均一な流速分布を得た後にアルゴンガスの
濃縮を行う充填物40に入り効率良く気液接触する。
【0010】図3に本発明の充填物41の薄板、例えば
アルミプレート1を折り曲げ加工した形態の一実施を示
す。アルミプレート1は塔軸Zに対して60度に傾斜し
て折り曲げた、例えば波形状の液体が流下する及び気体
が上昇するための流路4と適当な開口率で設けた小孔3
を有し、さらにアルミプレート1には微小溝3が全面に
わたって具備されている(図では部分的にしか示してい
ない)。さらに、アルミプレート1は交互に流路が交差
するように配置され、所定の枚数を重ねることにより1
つのエレメントを構成する。
【0011】したがって、以上詳細に説明したように、
本実施例によれば短い区間でプロセスガスを整流でき、
さらに補助的な気液接触を行うことができるので、精留
効率を良好に保つ効果があり、プロセスガスを均一にす
るための特別な分散器を設ける必要がなく、コンパクト
な精留塔を提供できる効果がある。ここでは、第2の充
填物の波形の流路の角度を60度としたが、この数値に
限定されることなく、例えば充填物の表面積を増加させ
て圧力損失を大きくした第2の充填物を設けることによ
っても同様な効果があることが理解できる。
【0012】図4には空気分離装置の他の実施例を示
す。図1と同一符号のものの説明は省略する。本実施例
では、複式精留塔の上塔34の最下部にも第2充填物層
41が設けてある。低圧塔34では、塔頂に供給された
高純度窒素と中部に供給された不純液窒素と液体空気と
が還流液として充填物40,充填物41の中を流下し、
塔底の凝縮器33で高圧塔32の高純度窒素ガスと熱交
換し、窒素ガスを凝縮させるとともに、自身は気化して
低圧塔34の上昇ガスとなり、第2の充填物41内で流
れを整流された後に、第1の充填物40内で良好な気液
接触を行い、精留される。その結果、塔底には高純度酸
素が、また塔頂には高純度窒素がそれぞれ得られる。し
たがって、本実施によればさらに空気分離装置の上塔の
精留効率を良好に保つ効果があり、コンパクトな複式精
留塔を提供できる効果がある。
【0013】また、予冷段階で、第一の実施例ととも
に、粗アルゴン塔の凝縮器36により還流液が増加した
場合、充填物40の圧力損失が小さいため急激に配管1
11を通るガス量は増加する。この場合、圧力損失が大
きい第2の充填物を設けてあるので、このガス量の急激
な上昇を抑えることができ、空気分離装置の操作性を向
上できる効果がある。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば短い助走区間でプロセス
ガスを整流でき、さらに補助的な気液接触を行うことが
できるので、精留効率を良好に保つ効果があり、プロセ
スガスを均一にするための特別な分散器を設ける必要が
なく、コンパクトな精留塔を提供できる効果がある。さ
らには空気分離装置の予冷時に、操作性を向上できる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す空気分離装置のフロー
図である。
【図2】本発明の一実施例を示す精留塔構成図である。
【図3】本発明の一実施例を示す充填物の構成図であ
る。
【図4】本発明の他の実施例を示す空気分離装置のフロ
ー図である。
【符号の説明】 1…アルミプレート、32…高圧塔、34…低圧塔、3
5…粗アエルゴン塔、40…第1の充填物、41…第2
の充填物。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも1つの液成分を分離するための
    精留塔であって、前記精留塔が少なくとも1つの原料ガ
    ス流入配管と、塔頂取出し配管と、還流配管を備えると
    ともに、上昇流である蒸気流と下降流である液流との間
    で塔軸に対して傾斜した波形状の流路を有する第1の充
    填物を用いて気液接触を行う精留塔において、前記原料
    ガス流入配管あるいは他のガス流入配管と前記第1の充
    填物の間に、前記充填物よりも単位長さ当りの圧力損失
    が大きい第2の充填物が具備されていることを特徴とす
    る精留塔。
  2. 【請求項2】請求項1に記載された精留塔から成る少な
    くとも1塔の精留塔を具備することを特徴とする空気分
    離装置。
  3. 【請求項3】高圧塔と低圧塔から成る複式精留塔とアル
    ゴンを精留するアルゴン塔を具備した空気分離装置にお
    いて、前記高圧塔と前記低圧塔及びアルゴン塔の少なく
    とも1塔が請求項1に記載された精留塔から構成された
    ことを特徴とする空気分離装置。
  4. 【請求項4】前記第2の充填物が塔軸に対して傾斜した
    波形状の流路を有し、前記第1の充填物よりも軸塔に対
    する傾斜角が大きいいことを特徴とする請求項1記載の
    精留塔。
  5. 【請求項5】請求項4に記載された精留塔から成る少な
    くとも1塔の精留塔を具備することを特徴とする空気分
    離装置。
JP10644594A 1994-05-20 1994-05-20 精留塔 Pending JPH07318239A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10644594A JPH07318239A (ja) 1994-05-20 1994-05-20 精留塔

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10644594A JPH07318239A (ja) 1994-05-20 1994-05-20 精留塔

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07318239A true JPH07318239A (ja) 1995-12-08

Family

ID=14433826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10644594A Pending JPH07318239A (ja) 1994-05-20 1994-05-20 精留塔

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07318239A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006061781A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Taiyo Nippon Sanso Corp 気液接触装置
JP2013532062A (ja) * 2010-07-08 2013-08-15 イエフペ エネルジ ヌヴェル ガス分配を伴うカラム及び気液接触エレメントの特性評価方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006061781A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Taiyo Nippon Sanso Corp 気液接触装置
JP2013532062A (ja) * 2010-07-08 2013-08-15 イエフペ エネルジ ヌヴェル ガス分配を伴うカラム及び気液接触エレメントの特性評価方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5921109A (en) Method for operating a cryogenic rectification column
KR0164869B1 (ko) 삼중 컬럼 저온정류 시스템
KR100291684B1 (ko) 공기의분리방법
EP0644389B1 (en) Distillation column utilizing structured packing
KR100421308B1 (ko) 고강도 및 고용량 패킹을 갖춘 극저온 정류 시스템
JP3678787B2 (ja) 大気ガスの混合物を低温分離する方法
KR100442464B1 (ko) 극저온 정류를 위한 환형 컬럼
JP3319174B2 (ja) 充填物及び空気分離装置
US6212907B1 (en) Method for operating a cryogenic rectification column
KR960003270B1 (ko) 증가된 압력으로 생성기체를 제조하기 위한 저온공기분리시스템
KR900007209B1 (ko) 보조 컬럼을 추진력으로 하는 혼성 질소 발생기
US4755202A (en) Process and apparatus to produce ultra high purity oxygen from a gaseous feed
KR19990072641A (ko) 초고순도질소및초고순도산소를제조하기위한극저온정류시스템
KR20010049618A (ko) 구조화된 패킹
KR100502254B1 (ko) 감소된 높이의 증류 칼럼용 구조적 충전 시스템
JPH07318239A (ja) 精留塔
JPH08252402A (ja) 充填塔及び空気分離装置
KR960003274B1 (ko) 혼성아르곤컬럼을 갖는 저온공기분리시스템
JPH06331267A (ja) 精留塔
MXPA99007097A (es) Metodo para operar una columna de rectificacioncriogenica