JPH07324857A - ガスの液化のための方法およびプラント - Google Patents
ガスの液化のための方法およびプラントInfo
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- F25J3/04406—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 using a dual pressure main column system
- F25J3/04412—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 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高収率を有するガスの液化方法を提供する。
【構成】 2つのタービンと、サイクルガスを圧縮する
ための少なくとも2つの段階とを有する方法である。2
つのタービンは同一の圧力で流入ガスが供給され、サイ
クルガスは、第1の排気圧力まで温間タービン内で膨脹
し、第1の排気圧力より低い第2の排気圧力まで、冷間
タービン内で膨脹する。空気の蒸留プラントに応用可能
である。
ための少なくとも2つの段階とを有する方法である。2
つのタービンは同一の圧力で流入ガスが供給され、サイ
クルガスは、第1の排気圧力まで温間タービン内で膨脹
し、第1の排気圧力より低い第2の排気圧力まで、冷間
タービン内で膨脹する。空気の蒸留プラントに応用可能
である。
Description
【0001】本発明は、第1の温度、およびこの第1の
温度より低い第2の温度でそれぞれ供給される、いわゆ
る“温間”膨脹タービン、およびいわゆる“冷間”膨脹
タービンを具備する、冷却サイクルによるガスの液化方
法に関する。
温度より低い第2の温度でそれぞれ供給される、いわゆ
る“温間”膨脹タービン、およびいわゆる“冷間”膨脹
タービンを具備する、冷却サイクルによるガスの液化方
法に関する。
【0002】本発明の目的は、特に高収率を有するこの
タイプの方法を提供することにある。
タイプの方法を提供することにある。
【0003】これを目的として、本発明の対象は、前述
のタイプの方法であり、この方法は、ガスを圧縮するた
めの少なくとも2つの段階を具備し、2つのタービン
は、同一の流入圧力で供給され、サイクルガスは、温間
タービン内で第1の排気圧力まで膨脹し、冷間タービン
内で第1の排気圧力より低い第2の排気圧力まで膨脹す
ることを特徴とする。
のタイプの方法であり、この方法は、ガスを圧縮するた
めの少なくとも2つの段階を具備し、2つのタービン
は、同一の流入圧力で供給され、サイクルガスは、温間
タービン内で第1の排気圧力まで膨脹し、冷間タービン
内で第1の排気圧力より低い第2の排気圧力まで膨脹す
ることを特徴とする。
【0004】この方法は、以下のような1またはこれ以
上の特徴を有することができる。すなわち、 −各タービンからのガスの少なくとも一部が、圧縮段階
の入口に戻る; −サイクルガスの一部が液化されるガスを構成し、2つ
の圧縮段階、場合によっては付加的な圧縮を経た後に液
化される; −液化されるガスは、空気または空気からのガスであ
り、液化および膨脹後に、蒸留装置に運ばれる; −冷間タービンの排気圧力は、蒸留装置の操作圧力であ
り、この冷間タービンからのガスの少なくとも一部は、
蒸留装置の対応する部分に運ばれる。
上の特徴を有することができる。すなわち、 −各タービンからのガスの少なくとも一部が、圧縮段階
の入口に戻る; −サイクルガスの一部が液化されるガスを構成し、2つ
の圧縮段階、場合によっては付加的な圧縮を経た後に液
化される; −液化されるガスは、空気または空気からのガスであ
り、液化および膨脹後に、蒸留装置に運ばれる; −冷間タービンの排気圧力は、蒸留装置の操作圧力であ
り、この冷間タービンからのガスの少なくとも一部は、
蒸留装置の対応する部分に運ばれる。
【0005】また、本発明の対象は、ガスを液化するた
めのプラントであり、このプラントは、上述の方法を行
なうことを意図される。このプラントは、熱交換ライ
ン、“温間”膨脹タービンと称されるタービン、“冷
間”膨脹タービンと称されるタービン、およびサイクル
圧縮手段を具備し、前記サイクル圧縮手段は少なくとも
2つのサイクル圧縮手段を直列に有し、前記2つのター
ビンは同一のサイクル圧縮段階の出口に接続され、温間
タービンの排気管は、サイクル圧縮段階の入口に接続さ
れ、冷間タービンの排気管は、より低いサイクル圧縮段
階の入口に接続されていることを特徴とする。
めのプラントであり、このプラントは、上述の方法を行
なうことを意図される。このプラントは、熱交換ライ
ン、“温間”膨脹タービンと称されるタービン、“冷
間”膨脹タービンと称されるタービン、およびサイクル
圧縮手段を具備し、前記サイクル圧縮手段は少なくとも
2つのサイクル圧縮手段を直列に有し、前記2つのター
ビンは同一のサイクル圧縮段階の出口に接続され、温間
タービンの排気管は、サイクル圧縮段階の入口に接続さ
れ、冷間タービンの排気管は、より低いサイクル圧縮段
階の入口に接続されていることを特徴とする。
【0006】このように定義されたプラントは、以下の
ような1またはこれ以上の特徴を有することができる。
すなわち、 −第1のサイクル圧縮段階の入口は、また、空気蒸留プ
ラントの主空気コンプレッサーの出口にも接続されてお
り、冷間タービンの排気管は、この冷間タービンの排気
圧力で作動する、このプラントの蒸留装置の一部にも接
続されている; −第1のサイクル圧縮段階の入口は、また、その入口圧
力で作動する空気蒸留装置の一部にも接続されており、
最終サイクル圧縮段階の出口は、場合によっては付加的
な圧縮手段を介し、熱交換ラインおよび膨脹機構を通し
て空気蒸留装置の一部に接続されている; −サイクル圧縮手段は、単一の多段コンプレッサーを具
備し、少なくとも温間タービンの排気管は、このコンプ
レッサーの中間の段階の入口に接続されている; −プラントは、タービンに流入するガス流の少なくとも
一方を予備冷却するための冷却ユニットをさらに具備す
る。
ような1またはこれ以上の特徴を有することができる。
すなわち、 −第1のサイクル圧縮段階の入口は、また、空気蒸留プ
ラントの主空気コンプレッサーの出口にも接続されてお
り、冷間タービンの排気管は、この冷間タービンの排気
圧力で作動する、このプラントの蒸留装置の一部にも接
続されている; −第1のサイクル圧縮段階の入口は、また、その入口圧
力で作動する空気蒸留装置の一部にも接続されており、
最終サイクル圧縮段階の出口は、場合によっては付加的
な圧縮手段を介し、熱交換ラインおよび膨脹機構を通し
て空気蒸留装置の一部に接続されている; −サイクル圧縮手段は、単一の多段コンプレッサーを具
備し、少なくとも温間タービンの排気管は、このコンプ
レッサーの中間の段階の入口に接続されている; −プラントは、タービンに流入するガス流の少なくとも
一方を予備冷却するための冷却ユニットをさらに具備す
る。
【0007】本発明の典型的な態様は、図面を参照した
以下の説明により明らかになるであろう。
以下の説明により明らかになるであろう。
【0008】図1および図2は、二重空気蒸留塔1、お
よび間接的な向流熱交換型の熱交換ライン2を含む空気
の蒸留プラントへの本発明の適用を表わす。二重蒸留塔
1は、低圧塔4に設けられ、エバポレーター−コンデン
サー5によってこれに接続された中圧塔3を具備する。
しかしながら、図1および図2は、本発明に含まれる、
特に液化サイクルに含まれる空気蒸留プラントの一部を
単に示すにすぎず、プラントは、蒸留によって空気から
ガスを製造するための全てのパイプおよび通常の設備を
含むことが理解される。図1の場合、処理によって液化
されるガスは空気であり、一方、図2の場合には、液化
されるガスは窒素である。
よび間接的な向流熱交換型の熱交換ライン2を含む空気
の蒸留プラントへの本発明の適用を表わす。二重蒸留塔
1は、低圧塔4に設けられ、エバポレーター−コンデン
サー5によってこれに接続された中圧塔3を具備する。
しかしながら、図1および図2は、本発明に含まれる、
特に液化サイクルに含まれる空気蒸留プラントの一部を
単に示すにすぎず、プラントは、蒸留によって空気から
ガスを製造するための全てのパイプおよび通常の設備を
含むことが理解される。図1の場合、処理によって液化
されるガスは空気であり、一方、図2の場合には、液化
されるガスは窒素である。
【0009】図1の例において、プラントは、大気中の
空気のメインコンプレッサー6、水および二酸化炭素の
吸着により空気を精製するための装置7、直列の段階
9,10を有するサイクルコンプレッサー8、交流発電
機12により作動する温間タービン11、および交流発
電機14により作動する冷間タービン13を含む。
空気のメインコンプレッサー6、水および二酸化炭素の
吸着により空気を精製するための装置7、直列の段階
9,10を有するサイクルコンプレッサー8、交流発電
機12により作動する温間タービン11、および交流発
電機14により作動する冷間タービン13を含む。
【0010】操作において、処理される大気中の空気
は、コンプレッサー6において中程度の圧力P1 まで圧
縮される。この圧力は、中圧塔3の操作圧力であり、典
型的に5〜6バール(絶対値)の範囲内にあり、その
後、やや高い圧力P2 まで圧縮段階9においてもう一度
圧縮された後、圧縮段階10で典型的には30〜100
バール(絶対値)の範囲内の高いサイクル圧力P3 まで
圧縮される。
は、コンプレッサー6において中程度の圧力P1 まで圧
縮される。この圧力は、中圧塔3の操作圧力であり、典
型的に5〜6バール(絶対値)の範囲内にあり、その
後、やや高い圧力P2 まで圧縮段階9においてもう一度
圧縮された後、圧縮段階10で典型的には30〜100
バール(絶対値)の範囲内の高いサイクル圧力P3 まで
圧縮される。
【0011】この高いサイクル圧力P3 における第1の
空気画分は、熱交換ライン2の加熱部で中程度の温度T
1 まで冷却された後、そこから放出されて温間タービン
11に導入される。画分は、コンプレッサー8のやや高
い圧力P2 でタービン11から出ると、熱交換ラインの
加熱部で室温まで加熱され、前述のコンプレッサー8の
第2段階10の取入れ口に戻る。
空気画分は、熱交換ライン2の加熱部で中程度の温度T
1 まで冷却された後、そこから放出されて温間タービン
11に導入される。画分は、コンプレッサー8のやや高
い圧力P2 でタービン11から出ると、熱交換ラインの
加熱部で室温まで加熱され、前述のコンプレッサー8の
第2段階10の取入れ口に戻る。
【0012】高いサイクル圧力P3 における空気の残部
は、T1 より低い第2の中間の温度T2 まで熱交換ライ
ン2で冷却される。この温度において、空気の一部は、
熱交換ラインから放出されて冷間タービン13に導か
れ、中程度の圧力P1 および熱交換ラインの冷却端部の
温度を有してこのタービンから出る。このタービンを経
た空気のうち、一部は、熱交換ラインの冷却端部から加
熱端部までのライン15で加熱された後、コンプレッサ
ー8の第1の圧縮段階9の入口に戻り、また一部は、中
圧塔3の容器に送られる。温度T2 まで冷却された残り
の高圧空気は、熱交換ライン12の冷却端部までのライ
ン16で引き続き冷却され、それによって液化する。そ
の後、膨脹バルブ17内で中程度の圧力P1 まで膨脹
し、中圧塔3の容器に送られる。
は、T1 より低い第2の中間の温度T2 まで熱交換ライ
ン2で冷却される。この温度において、空気の一部は、
熱交換ラインから放出されて冷間タービン13に導か
れ、中程度の圧力P1 および熱交換ラインの冷却端部の
温度を有してこのタービンから出る。このタービンを経
た空気のうち、一部は、熱交換ラインの冷却端部から加
熱端部までのライン15で加熱された後、コンプレッサ
ー8の第1の圧縮段階9の入口に戻り、また一部は、中
圧塔3の容器に送られる。温度T2 まで冷却された残り
の高圧空気は、熱交換ライン12の冷却端部までのライ
ン16で引き続き冷却され、それによって液化する。そ
の後、膨脹バルブ17内で中程度の圧力P1 まで膨脹
し、中圧塔3の容器に送られる。
【0013】図1中の破線で示されるように、コンプレ
ッサー8から放出された2つの高圧空気流の少なくとも
1つを予備冷却するための冷却ユニット18を使用して
もよい。
ッサー8から放出された2つの高圧空気流の少なくとも
1つを予備冷却するための冷却ユニット18を使用して
もよい。
【0014】交流発電機12および14によりタービン
に与えられた電気的エネルギーは、サイクルコンプレッ
サー8を駆動するために使用することができる。
に与えられた電気的エネルギーは、サイクルコンプレッ
サー8を駆動するために使用することができる。
【0015】図2に示す態様において、冷却サイクル
は、中圧塔3の頂部から放出される窒素を液化するため
に作用する。サイクルコンプレッサー8は、3段階を有
する窒素コンプレッサーであり、第1の段階9および1
0は、図1の2つの段階9および10に対応し、付加的
な段階19が引き続いて行なわれる。この段階では、サ
イクルの最高の圧力P3 より高い液化圧力P4 の下で、
液化される窒素が運ばれる。
は、中圧塔3の頂部から放出される窒素を液化するため
に作用する。サイクルコンプレッサー8は、3段階を有
する窒素コンプレッサーであり、第1の段階9および1
0は、図1の2つの段階9および10に対応し、付加的
な段階19が引き続いて行なわれる。この段階では、サ
イクルの最高の圧力P3 より高い液化圧力P4 の下で、
液化される窒素が運ばれる。
【0016】前述のように、温間タービン11および冷
間タービン13は、いずれも第2段階10を経たガスが
供給され、タービン11から放出されたガスは、この第
2の段階10の入口に戻る。一方、この場合、タービン
13からのガスは全て、中圧塔3の頂部から放出された
窒素とともにパイプ20を通して戻り、熱交換ライン2
において室温まで加熱され、第1の段階9の入口に戻
る。さらに、タービンに送られなかった段階10からの
窒素は、付加的な圧縮段階19で再度圧縮され、熱交換
ラインの加熱端部から冷却端部までの間で冷却され、そ
れによって液化される。次に、この高圧の液体窒素は、
膨脹バルブ21内で中程度の圧力まで膨脹し、中圧塔3
の頂部に戻される。
間タービン13は、いずれも第2段階10を経たガスが
供給され、タービン11から放出されたガスは、この第
2の段階10の入口に戻る。一方、この場合、タービン
13からのガスは全て、中圧塔3の頂部から放出された
窒素とともにパイプ20を通して戻り、熱交換ライン2
において室温まで加熱され、第1の段階9の入口に戻
る。さらに、タービンに送られなかった段階10からの
窒素は、付加的な圧縮段階19で再度圧縮され、熱交換
ラインの加熱端部から冷却端部までの間で冷却され、そ
れによって液化される。次に、この高圧の液体窒素は、
膨脹バルブ21内で中程度の圧力まで膨脹し、中圧塔3
の頂部に戻される。
【0017】上述のいずれの態様においても、離れた温
度T1 とT2 とを有するが同一の圧力における流入ガス
を2つのタービンに供給すること、2つの異なる圧力P
1 およびP2 におけるそれらの排気、冷間タービンのた
めの低い圧力は、液化サイクルの収率の向上に導く。さ
らに、多段サイクルコンプレッサー8の使用は、プラン
トを簡略化し、費用の観点からも実質的に利益を与え
る。
度T1 とT2 とを有するが同一の圧力における流入ガス
を2つのタービンに供給すること、2つの異なる圧力P
1 およびP2 におけるそれらの排気、冷間タービンのた
めの低い圧力は、液化サイクルの収率の向上に導く。さ
らに、多段サイクルコンプレッサー8の使用は、プラン
トを簡略化し、費用の観点からも実質的に利益を与え
る。
【図1】本発明の方法にかかる空気の液化装置の一例を
示す模式図。
示す模式図。
【図2】本発明の方法にかかる窒素の液化装置の一例を
示す模式図。
示す模式図。
1…二重空気蒸留塔,2…熱交換ライン,3…中圧塔,
4…低圧塔 5…エバポレーター−コンデンサー,6…空気コンプレ
ッサー 7…精製装置,8…サイクルコンプレッサー,9…圧縮
段階,10…圧縮段階 11…温間タービン,12…交流発電機,13…冷間タ
ービン 14…交流発電機,15…ライン,16…ライン,17
…膨脹バルブ 18…冷却ユニット,19…付加的な圧縮段階,20…
パイプ 21…膨脹バルブ。
4…低圧塔 5…エバポレーター−コンデンサー,6…空気コンプレ
ッサー 7…精製装置,8…サイクルコンプレッサー,9…圧縮
段階,10…圧縮段階 11…温間タービン,12…交流発電機,13…冷間タ
ービン 14…交流発電機,15…ライン,16…ライン,17
…膨脹バルブ 18…冷却ユニット,19…付加的な圧縮段階,20…
パイプ 21…膨脹バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ・フレス フランス国、92260 フォントネー・オ ー・ローズ、リュ・デ・リシャールド 15 (72)発明者 コリンヌ・ガロ フランス国、94430 オルメソン・シュー ル・マルヌ、リュ・アントワーヌ・ピネ 5
Claims (10)
- 【請求項1】 第1の温度、およびこの第1の温度より
低い第2の温度でそれぞれ供給される“温間”膨脹ター
ビンと称されるタービン、および“冷間”膨脹タービン
と称されるタービンを具備する冷却サイクルによるガス
の液化方法であり、サイクルガスを圧縮するための少な
くとも2つの段階を有し、2つのタービンは、同一の流
入圧力で供給され、サイクルガスは、温間タービン内で
第1の排気圧力まで膨脹し、冷間タービン内で第1の排
気圧力より低い第2の排気圧力まで膨脹することを特徴
とする液化方法。 - 【請求項2】 各タービンからのガスの少なくとも一部
が、圧縮段階の入口に戻る請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 サイクルガスの一部が液化されるガスを
構成し、2つの圧縮段階、場合によっては付加的な圧縮
を経た後に液化される請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 液化されるガスは、空気または空気から
のガスであり、液化および膨脹後に、蒸留装置に運ばれ
る請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 冷間タービンの排気圧力は、蒸留装置の
操作圧力であり、この冷間タービンからのガスの少なく
とも一部は、蒸留装置の対応する部分に運ばれる請求項
3または4に記載の方法。 - 【請求項6】 熱交換ライン、“温間”膨脹タービンと
称されるタービン、“冷間”膨脹タービンと称されるタ
ービン、およびサイクル圧縮手段を具備し、前記サイク
ル圧縮手段は少なくとも2つのサイクル圧縮段階を直列
に有し、前記2つのタービンは同一のサイクル圧縮段階
の出口に接続され、温間タービンの排気管は、サイクル
圧縮段階の入口に接続され、冷間タービンの排気管は、
より低いサイクル圧縮段階の入口に接続されていること
を特徴とする、ガスを液化するためのプラント。 - 【請求項7】 第1のサイクル圧縮段階の入口は、ま
た、空気蒸留プラントの主空気コンプレッサーの出口に
も接続されており、冷間タービンの排気管は、この冷間
タービンの排気圧力で作動する、このプラントの蒸留装
置の一部にも接続されている請求項6に記載のプラン
ト。 - 【請求項8】 第1のサイクル圧縮段階の入口は、ま
た、その入口圧力で作動する空気蒸留装置の一部にも接
続されており、最終サイクル圧縮段階の出口は、場合に
よっては付加的な圧縮手段を介し、熱交換ラインおよび
膨脹機構を通して空気蒸留装置の一部に接続されている
請求項6に記載のプラント。 - 【請求項9】 サイクル圧縮手段は、単一の多段コンプ
レッサーを具備し、少なくとも温間タービンの排気管
は、このコンプレッサーの中間の段階の入口に接続され
ている請求項6ないし8のいずれか1項に記載のプラン
ト。 - 【請求項10】 タービンに流入するガス流の少なくと
も一方を予備冷却するための冷却ユニットをさらに具備
する請求項6ないし9のいずれか1項に記載のプラン
ト。
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GB9124242D0 (en) * | 1991-11-14 | 1992-01-08 | Boc Group Plc | Air separation |
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1993
- 1993-12-31 FR FR9315959A patent/FR2714721B1/fr not_active Expired - Fee Related
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1994
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- 1994-12-05 ES ES94402787T patent/ES2119115T3/es not_active Expired - Lifetime
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CN110307694B (zh) * | 2018-03-20 | 2021-09-14 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 氮制造方法和氮制造装置 |
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