JPH0746024B2 - 空気分離装置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方法及び装置 - Google Patents
空気分離装置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方法及び装置Info
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- F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気分離装置におけるクリプトン，キセノン
の濃縮方法及び装置に関し、詳しくは、空気中に含まれ
るクリプトン及びキセノンを液化精留分離により採取す
るに際し、クリプトン及びキセノンを液体酸素中に濃縮
する方法及び装置に関する。
の濃縮方法及び装置に関し、詳しくは、空気中に含まれ
るクリプトン及びキセノンを液化精留分離により採取す
るに際し、クリプトン及びキセノンを液体酸素中に濃縮
する方法及び装置に関する。
空気分離装置でクリプトン及びキセノンを濃縮する従来
の方法としては、例えば、特公昭55−36905号公報に開
示されたものがある。
の方法としては、例えば、特公昭55−36905号公報に開
示されたものがある。
これは、精留による空気分離の際に、精留塔の底部から
クリプトン，キセノン及びメタンを含有する液体酸素を
蒸発させ、精留段を備えるメタンバイパス塔へ導入し、
該メタンバイパス塔で、精留塔の上部塔下部のほぼ最下
方の精留段の高さからポンプ等で取出した液体酸素を使
用して蒸発させた前記液体酸素を洗浄し、その際クリプ
トン及びキセノンを含有しない酸素ガスをメタンバイパ
ス塔の頂部から取出し、クリプトン及びキセノン富有洗
浄液をメタンバイパス塔の底部から取出し、再び精留塔
の底部に供給し、該底部にメタンの少ないクリプトン，
キセノンの濃縮された液体酸素を得るようにしたもので
ある。
クリプトン，キセノン及びメタンを含有する液体酸素を
蒸発させ、精留段を備えるメタンバイパス塔へ導入し、
該メタンバイパス塔で、精留塔の上部塔下部のほぼ最下
方の精留段の高さからポンプ等で取出した液体酸素を使
用して蒸発させた前記液体酸素を洗浄し、その際クリプ
トン及びキセノンを含有しない酸素ガスをメタンバイパ
ス塔の頂部から取出し、クリプトン及びキセノン富有洗
浄液をメタンバイパス塔の底部から取出し、再び精留塔
の底部に供給し、該底部にメタンの少ないクリプトン，
キセノンの濃縮された液体酸素を得るようにしたもので
ある。
ところで、これは、還流液としてして使用される液体酸
素を精留塔の下部のほぼ最下方の高さの精留段から取出
して、メタンバイパス塔に送り、酸素−メタン分離に比
べ酸素−クリプトン分離における最小還流比が小さいこ
とを利用し、酸素−メタンの最小還流比より小さく、か
つ酸素−クリプトンの最小還流比より大きい還流比の精
留条件で、メタンバイパス塔を運転することで製品酸素
ガスへのクリプトン，キセノンの同伴を防ぐと共にメタ
ンの放散を促進させるもので、これにより、精留塔の底
部にメタンの少ないクリプトン，キセノンの濃縮された
液体酸素を得ているが、還流液として使用される液体酸
素は、それに含まれるクリプトン，キセノンの濃度がよ
り低い方がクリプトン，キセノンのロスが少なくなるこ
とが判明した。
素を精留塔の下部のほぼ最下方の高さの精留段から取出
して、メタンバイパス塔に送り、酸素−メタン分離に比
べ酸素−クリプトン分離における最小還流比が小さいこ
とを利用し、酸素−メタンの最小還流比より小さく、か
つ酸素−クリプトンの最小還流比より大きい還流比の精
留条件で、メタンバイパス塔を運転することで製品酸素
ガスへのクリプトン，キセノンの同伴を防ぐと共にメタ
ンの放散を促進させるもので、これにより、精留塔の底
部にメタンの少ないクリプトン，キセノンの濃縮された
液体酸素を得ているが、還流液として使用される液体酸
素は、それに含まれるクリプトン，キセノンの濃度がよ
り低い方がクリプトン，キセノンのロスが少なくなるこ
とが判明した。
このため本出願人は先に、上部塔下部に１段以上10段程
度のクリプトン，キセノン濃縮用の精留段を設け、該精
留段の上部の一部から還流液体酸素の一部を抜出して、
精留段の少なくとも一部をバイパスして精留段の下部又
は凝縮器へ導入することで精留段の還流液量を調節する
と共に、精留段上部の他部より抜出す酸素ガス中にメタ
ンを放散せしめ、凝縮器から抜出す液体酸素中にクリプ
トン，キセノンを安全に濃縮せしめるようにしたクリプ
トン及びキセノンの濃縮方法を提案した（特願昭60−16
5153号（特開昭62−26477号））。
度のクリプトン，キセノン濃縮用の精留段を設け、該精
留段の上部の一部から還流液体酸素の一部を抜出して、
精留段の少なくとも一部をバイパスして精留段の下部又
は凝縮器へ導入することで精留段の還流液量を調節する
と共に、精留段上部の他部より抜出す酸素ガス中にメタ
ンを放散せしめ、凝縮器から抜出す液体酸素中にクリプ
トン，キセノンを安全に濃縮せしめるようにしたクリプ
トン及びキセノンの濃縮方法を提案した（特願昭60−16
5153号（特開昭62−26477号））。
しかしながら、上記の液体酸素をバイパスする方法にお
いては、凝縮器の圧力がクリプトン，キセノン濃縮用精
留段の分だけ上昇するため、原料空気圧力が約0.1Kg/cm
2G増加するという不都合があった。
いては、凝縮器の圧力がクリプトン，キセノン濃縮用精
留段の分だけ上昇するため、原料空気圧力が約0.1Kg/cm
2G増加するという不都合があった。
そこで本発明は、メタンバイパス塔の還流液体酸素中の
クリプトン，キセノン濃度を下げ、クリプトン，キセノ
ン回収率を高くし、かつ、原料空気圧力の増大を最小限
に抑えて電力消費量を低減することができる空気分離装
置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方法及び装置を
提供することを目的とする。
クリプトン，キセノン濃度を下げ、クリプトン，キセノ
ン回収率を高くし、かつ、原料空気圧力の増大を最小限
に抑えて電力消費量を低減することができる空気分離装
置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方法及び装置を
提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明方法は、上部塔と下部
塔とを凝縮器を介して組合せてなる精留塔で原料空気を
液化精留し、クリプトン，キセノンを含有する液体酸素
留分を製造する方法において、前記上部塔下部から抜出
した液体酸素を、下部にリボイラーを備えたメタンバイ
パス塔の上部に加圧して供給し還流液となすと共に、前
記液体酸素の一部又は上部塔下部の他部から抜出した液
体酸素を、前記リボイラーに供給して気化し上昇ガスを
生成し、該上昇ガスと前記還流液とで精留分離を行い、
前記メタンバイパス塔の頂部から製品酸素ガスを採取
し、前記メタンバイパス塔の底部から抜出す液体酸素中
にクリプトン，キセノンを濃縮せしめるようにしたこと
を特徴とする。
塔とを凝縮器を介して組合せてなる精留塔で原料空気を
液化精留し、クリプトン，キセノンを含有する液体酸素
留分を製造する方法において、前記上部塔下部から抜出
した液体酸素を、下部にリボイラーを備えたメタンバイ
パス塔の上部に加圧して供給し還流液となすと共に、前
記液体酸素の一部又は上部塔下部の他部から抜出した液
体酸素を、前記リボイラーに供給して気化し上昇ガスを
生成し、該上昇ガスと前記還流液とで精留分離を行い、
前記メタンバイパス塔の頂部から製品酸素ガスを採取
し、前記メタンバイパス塔の底部から抜出す液体酸素中
にクリプトン，キセノンを濃縮せしめるようにしたこと
を特徴とする。
また、本発明装置は、上部塔と下部塔とを凝縮器を介し
て組合せてなる精留塔で原料空気を液化精留し、クリプ
トン，キセノンを含有する液体酸素留分を製造する装置
において、下部にリボイラーを備えたメタンバイパス塔
と、該メタンバイパス塔の上部に前記凝縮器又は上部塔
下部から抜出した液体酸素を液加圧手段を介して供給す
る還流液経路と、前記液体酸素の一部又は上部塔下部の
他部から抜出した液体酸素を前記リボイラーに供給する
液体酸素経路と、該リボイラーで生成した上昇ガスと前
記還流液との精留により分離した製品酸素ガスを前記メ
タンバイパス塔の頂部から採取する製品酸素ガス経路
と、前記精留によりクリプトン，キセノンが濃縮した液
体酸素を前記メタンバイパス塔の底部から抜出す濃縮液
経路と、前記メタンバイパス塔の頂部と上部塔とを接続
する酸素ガス経路とを備えたことを特徴とする。
て組合せてなる精留塔で原料空気を液化精留し、クリプ
トン，キセノンを含有する液体酸素留分を製造する装置
において、下部にリボイラーを備えたメタンバイパス塔
と、該メタンバイパス塔の上部に前記凝縮器又は上部塔
下部から抜出した液体酸素を液加圧手段を介して供給す
る還流液経路と、前記液体酸素の一部又は上部塔下部の
他部から抜出した液体酸素を前記リボイラーに供給する
液体酸素経路と、該リボイラーで生成した上昇ガスと前
記還流液との精留により分離した製品酸素ガスを前記メ
タンバイパス塔の頂部から採取する製品酸素ガス経路
と、前記精留によりクリプトン，キセノンが濃縮した液
体酸素を前記メタンバイパス塔の底部から抜出す濃縮液
経路と、前記メタンバイパス塔の頂部と上部塔とを接続
する酸素ガス経路とを備えたことを特徴とする。
本発明方法及び装置は、以上のように構成し、メタンバ
イパス塔の還流液として上部塔下部から抜出して加圧し
た液体酸素を用い、メタンバイパス塔の上昇ガスとして
リボイラーで気化した液体酸素を用いるから、上部塔の
圧力が低くても、メタンバイパス塔へ精留に必要な液体
酸素を導入でき、このため、原料空気圧縮圧力は従来通
りで良く、電力消費量を抑え、電力原単位を低くでき
る。
イパス塔の還流液として上部塔下部から抜出して加圧し
た液体酸素を用い、メタンバイパス塔の上昇ガスとして
リボイラーで気化した液体酸素を用いるから、上部塔の
圧力が低くても、メタンバイパス塔へ精留に必要な液体
酸素を導入でき、このため、原料空気圧縮圧力は従来通
りで良く、電力消費量を抑え、電力原単位を低くでき
る。
また、メタンバイパス塔の頂部と上部塔とを接続する酸
素ガス経路を備えて、過剰の酸素ガスを上部塔へ戻すこ
とにより、製品酸素ガス中に同伴されるクリプトン，キ
セノンのロスを少なくすることができ、一方、メタンバ
イパス塔を作動させない装置起動時においては、酸素ガ
スを上部塔から抜出すことにより、前記酸素ガス経路を
製品酸素ガス採取ラインとして使用できる。
素ガス経路を備えて、過剰の酸素ガスを上部塔へ戻すこ
とにより、製品酸素ガス中に同伴されるクリプトン，キ
セノンのロスを少なくすることができ、一方、メタンバ
イパス塔を作動させない装置起動時においては、酸素ガ
スを上部塔から抜出すことにより、前記酸素ガス経路を
製品酸素ガス採取ラインとして使用できる。
以下本発明方法及び装置の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
まず、第１図は本発明の一実施例を示すもので、上部塔
１と下部塔２とを凝縮器３を介して組合せてなる複式精
留塔と、下部にリボイラー４を備えたメタンバイパス塔
５と、該メタンバイパス塔５の上部に上部塔１下部から
抜出した液体酸素を供給する還流液経路14と、前記液体
酸素の一部をリボイラー４に供給する液体酸素経路16
と、該リボイラー４で生成した上昇ガスと前記還流液と
の精留により分離した製品酸素ガスをメタンバイパス塔
５の頂部から採取する製品酸素ガス経路18と、前記精留
によりクリプトン，キセノンが濃縮した液体酸素をメタ
ンバイパス塔５の底部から抜出す濃縮液経路19と、メタ
ンバイパス塔５の頂部と上部塔１とを接続する酸素ガス
経路20とを備えている。
１と下部塔２とを凝縮器３を介して組合せてなる複式精
留塔と、下部にリボイラー４を備えたメタンバイパス塔
５と、該メタンバイパス塔５の上部に上部塔１下部から
抜出した液体酸素を供給する還流液経路14と、前記液体
酸素の一部をリボイラー４に供給する液体酸素経路16
と、該リボイラー４で生成した上昇ガスと前記還流液と
の精留により分離した製品酸素ガスをメタンバイパス塔
５の頂部から採取する製品酸素ガス経路18と、前記精留
によりクリプトン，キセノンが濃縮した液体酸素をメタ
ンバイパス塔５の底部から抜出す濃縮液経路19と、メタ
ンバイパス塔５の頂部と上部塔１とを接続する酸素ガス
経路20とを備えている。
前記還流液経路14は、弁13と経路12とを介して上部塔１
の底部に接続し、上部塔１の底部からメタンバイパス塔
５の上部に液体酸素を自重により加圧して供給するため
の液加圧手段として、メタンバイパス塔５を凝縮器３よ
り低位置に設置している。また、液体酸素経路16は、経
路12から分岐したもので、弁15を備えている。
の底部に接続し、上部塔１の底部からメタンバイパス塔
５の上部に液体酸素を自重により加圧して供給するため
の液加圧手段として、メタンバイパス塔５を凝縮器３よ
り低位置に設置している。また、液体酸素経路16は、経
路12から分岐したもので、弁15を備えている。
尚、６は下部塔２に原料空気を導入する経路、７は下部
塔２下部の酸素リッチの液体空気を弁８を介して下部塔
１の中段に供給する経路、９は下部塔２上部の液体酸素
を弁10を介して上部塔１の上部に供給する経路、11は上
部塔１の頂部から廃ガスを抜出す経路、17は下部塔２の
中段から窒素ガスや空気等を抜出してリボイラー４へ加
熱源として供給する経路である。
塔２下部の酸素リッチの液体空気を弁８を介して下部塔
１の中段に供給する経路、９は下部塔２上部の液体酸素
を弁10を介して上部塔１の上部に供給する経路、11は上
部塔１の頂部から廃ガスを抜出す経路、17は下部塔２の
中段から窒素ガスや空気等を抜出してリボイラー４へ加
熱源として供給する経路である。
この実施例によるクリプトン及びキセノンの濃縮方法を
説明すると、クリプトン1ppm,キセノン0.08ppm,メタン3
ppmを含む原料空気194000Nm3/hが、経路６から下部塔２
に導入され精留される。下部塔２の下部には酸素リッチ
の液体空気が、また上部には液体窒素が留出し、液体空
気は経路7,弁８を経て、また液体窒素は経路9,弁10を経
てそれぞれ上部塔１に供給される。クリプトン，キセノ
ン，メタンの揮発度は酸素，窒素，アルゴンより小さい
から、クリプトン，キセノンは上部塔１の流下液中に含
まれ、上部塔１頂部の経路11から抜出される廃ガス中に
は殆ど含まれない。
説明すると、クリプトン1ppm,キセノン0.08ppm,メタン3
ppmを含む原料空気194000Nm3/hが、経路６から下部塔２
に導入され精留される。下部塔２の下部には酸素リッチ
の液体空気が、また上部には液体窒素が留出し、液体空
気は経路7,弁８を経て、また液体窒素は経路9,弁10を経
てそれぞれ上部塔１に供給される。クリプトン，キセノ
ン，メタンの揮発度は酸素，窒素，アルゴンより小さい
から、クリプトン，キセノンは上部塔１の流下液中に含
まれ、上部塔１頂部の経路11から抜出される廃ガス中に
は殆ど含まれない。
上部塔１底部の凝縮器３から、製品酸素ガス量（35000N
m3/h）と抜出し液体酸素量（500Nm3/h）との合計量の液
体酸素を経路12で抜出し、弁13,還流液経路14を通して7
000Nm3/hを、その自重で加圧してメタンバイパス塔５の
上部へ還流液として供給し、残りの液体酸素を弁15,液
体酸素経路16を通して直接メタンバイパス塔５のリボイ
ラー４へ供給する。尚、このリボイラー４の加熱源は温
度差のとれるガスであればよく、例えば下部塔２から経
路17を通して抜出した窒素ガスや空気等でよく、リボイ
ラー４で凝縮させた後下部塔２に戻しても、あるいは圧
力差を利用して上部塔１へ供給してもよい。
m3/h）と抜出し液体酸素量（500Nm3/h）との合計量の液
体酸素を経路12で抜出し、弁13,還流液経路14を通して7
000Nm3/hを、その自重で加圧してメタンバイパス塔５の
上部へ還流液として供給し、残りの液体酸素を弁15,液
体酸素経路16を通して直接メタンバイパス塔５のリボイ
ラー４へ供給する。尚、このリボイラー４の加熱源は温
度差のとれるガスであればよく、例えば下部塔２から経
路17を通して抜出した窒素ガスや空気等でよく、リボイ
ラー４で凝縮させた後下部塔２に戻しても、あるいは圧
力差を利用して上部塔１へ供給してもよい。
メタンバイパス塔５の頂部の製品酸素ガス経路18からメ
タン約15ppm、クリプトン，キセノン約0.9ppmの製品酸
素ガス35000Nm3/hを抜出し、メタンバイパス塔５底部の
濃縮液経路19からクリプトン，キセノン約357ppm,メタ
ン112ppmに濃縮された液体酸素500Nm3/hを抜出すように
する。この場合、抜出された液体酸素500Nm3/h中への原
料空気中のクリプトン，キセノンの回収率は85％以上と
なる。
タン約15ppm、クリプトン，キセノン約0.9ppmの製品酸
素ガス35000Nm3/hを抜出し、メタンバイパス塔５底部の
濃縮液経路19からクリプトン，キセノン約357ppm,メタ
ン112ppmに濃縮された液体酸素500Nm3/hを抜出すように
する。この場合、抜出された液体酸素500Nm3/h中への原
料空気中のクリプトン，キセノンの回収率は85％以上と
なる。
前述の特公昭55−36905号公報に示される従来方法にお
いては、メタンバイパス塔から上部塔への液体酸素の戻
し経路が設けられており、この戻し経路中の液体酸素に
クリプトン，キセノンが濃縮されていいたため、上部塔
下部からメタンバイパス塔へ供給する液体酸素中のクリ
プトン，キセノン濃度が上昇していた。しかし、本実施
例の場合には、この戻し経路を設けないので、経路12か
ら抜出す液体酸素中のクリプトン，キセノン濃度は低い
ものとなり、製品酸素ガス経路18から抜出される製品酸
素ガス中に同伴されるクリプトン，キセノンのロスを少
なくすることができる。
いては、メタンバイパス塔から上部塔への液体酸素の戻
し経路が設けられており、この戻し経路中の液体酸素に
クリプトン，キセノンが濃縮されていいたため、上部塔
下部からメタンバイパス塔へ供給する液体酸素中のクリ
プトン，キセノン濃度が上昇していた。しかし、本実施
例の場合には、この戻し経路を設けないので、経路12か
ら抜出す液体酸素中のクリプトン，キセノン濃度は低い
ものとなり、製品酸素ガス経路18から抜出される製品酸
素ガス中に同伴されるクリプトン，キセノンのロスを少
なくすることができる。
また、経路12から抜出す液体酸素量をさらに増加し、過
剰の酸素ガスを製品酸素ガス経路18から分岐する破線で
示す酸素ガス経路20を介して上部塔１へ戻すことも、製
品酸素ガス中に同伴されるクリプトン，キセノンのロス
を少なくすることに有効である。この量が多い程、還流
液経路14でメタンバイパス塔５へ供給される液体酸素中
のクリプトン，キセノン濃度が下がり、クリプトン，キ
セノン回収率は増大すると共に、減量運転等の制御性が
よくなり、よく実用的である（但し、この場合リボイラ
ー４を大きくする必要がある）。そして、この酸素ガス
経路20はメタンバイパス塔５を作動させない装置起動時
においては、酸素ガスを逆方向に流して製品酸素取出し
ラインとしても使用できる。
剰の酸素ガスを製品酸素ガス経路18から分岐する破線で
示す酸素ガス経路20を介して上部塔１へ戻すことも、製
品酸素ガス中に同伴されるクリプトン，キセノンのロス
を少なくすることに有効である。この量が多い程、還流
液経路14でメタンバイパス塔５へ供給される液体酸素中
のクリプトン，キセノン濃度が下がり、クリプトン，キ
セノン回収率は増大すると共に、減量運転等の制御性が
よくなり、よく実用的である（但し、この場合リボイラ
ー４を大きくする必要がある）。そして、この酸素ガス
経路20はメタンバイパス塔５を作動させない装置起動時
においては、酸素ガスを逆方向に流して製品酸素取出し
ラインとしても使用できる。
尚、メタンバイパス塔５を上記の如く凝縮器３より低い
位置に設置することにより、液体酸素を自重で加圧して
流下させることができ、ポンプを設ける必要はないが、
必要に応じて経路12の位置に液ポンプを設けてもよい。
位置に設置することにより、液体酸素を自重で加圧して
流下させることができ、ポンプを設ける必要はないが、
必要に応じて経路12の位置に液ポンプを設けてもよい。
次に、第２図は本発明の他の実施例を示すもので、上記
第１図と同一要素のものには同一符号を付して説明を簡
単にする。
第１図と同一要素のものには同一符号を付して説明を簡
単にする。
本実施例は、上記第１図の実施例における上部塔1,下部
塔2,凝縮器３をそれぞれ分離して配置したもので、メタ
ンバイパス塔５を上部塔１の液体酸素抜出し位置より高
位置に設置している。このため、液加圧手段として液ポ
ンプ26を経路12に設けている。
塔2,凝縮器３をそれぞれ分離して配置したもので、メタ
ンバイパス塔５を上部塔１の液体酸素抜出し位置より高
位置に設置している。このため、液加圧手段として液ポ
ンプ26を経路12に設けている。
尚、22は経路12から分岐して弁21を介して経路12の液体
酸素の一部を凝縮器３に導入する経路、23は下部塔２の
頂部から経路17にて抜出した窒素ガスの一部を凝縮器３
に導入する経路、24は凝縮器３にて液化した液体窒素を
下部塔２頂部へ還流液として導入する経路、25は凝縮器
３の頂部から酸素ガスを上部塔１の底部へ戻す経路であ
る。
酸素の一部を凝縮器３に導入する経路、23は下部塔２の
頂部から経路17にて抜出した窒素ガスの一部を凝縮器３
に導入する経路、24は凝縮器３にて液化した液体窒素を
下部塔２頂部へ還流液として導入する経路、25は凝縮器
３の頂部から酸素ガスを上部塔１の底部へ戻す経路であ
る。
経路６から下部塔２に導入された原料空気は精留され
て、下部塔２の下部に酸素リッチの液体空気が、上部に
液体窒素が留出され、液体空気は経路7,弁８を経て、ま
た液体窒素は経路24から分岐した経路9,弁10を経てそれ
ぞれ上部塔１に供給される。
て、下部塔２の下部に酸素リッチの液体空気が、上部に
液体窒素が留出され、液体空気は経路7,弁８を経て、ま
た液体窒素は経路24から分岐した経路9,弁10を経てそれ
ぞれ上部塔１に供給される。
上部塔１では、クリプトン，キセノンは流下液中に含ま
れ、上部塔１頂部の経路11から抜出される廃ガス中には
殆ど含まれない。
れ、上部塔１頂部の経路11から抜出される廃ガス中には
殆ど含まれない。
上部塔１下部から液体酸素を経路12で抜出して液ポンプ
26で加圧し、一部を弁21,経路22を介して凝縮器３に導
入し、この凝縮器３で、下部塔２の頂部から経路23にて
導入した窒素ガスを該液体酸素で液化し、液体窒素とし
て経路24を経て取出し、下部塔２頂部へ還流液として導
入する。
26で加圧し、一部を弁21,経路22を介して凝縮器３に導
入し、この凝縮器３で、下部塔２の頂部から経路23にて
導入した窒素ガスを該液体酸素で液化し、液体窒素とし
て経路24を経て取出し、下部塔２頂部へ還流液として導
入する。
一方、上部塔１下部から経路12で抜出した液体酸素の残
部は、その一部を弁13,還流液経路14を通してメタンバ
イパス塔５の上部へ液ポンプ26にて加圧して供給して還
流液をなし、その残りの液体酸素を弁15,液体酸素経路1
6を通して直接メタンバイパス塔５のリボイラー４へ供
給する。このリボイラー４の加熱源としては温度差のと
れるガスであればよく、例えば下部塔２から経路17を通
して抜出した窒素ガスや空気等でよい。
部は、その一部を弁13,還流液経路14を通してメタンバ
イパス塔５の上部へ液ポンプ26にて加圧して供給して還
流液をなし、その残りの液体酸素を弁15,液体酸素経路1
6を通して直接メタンバイパス塔５のリボイラー４へ供
給する。このリボイラー４の加熱源としては温度差のと
れるガスであればよく、例えば下部塔２から経路17を通
して抜出した窒素ガスや空気等でよい。
そして、メタンバイパス塔５頂部の製品酸素ガス経路18
からメタン，クリプトン，キセノンを殆ど含まない製品
酸素ガスを抜出し、メタンバイパス塔５底部の濃縮液経
路19からクリプトン，キセノンの濃縮された液体酸素を
抜出すようにする。この場合、クリプトン，キセノンの
原料空気中からの回収率は85％以上となる。
からメタン，クリプトン，キセノンを殆ど含まない製品
酸素ガスを抜出し、メタンバイパス塔５底部の濃縮液経
路19からクリプトン，キセノンの濃縮された液体酸素を
抜出すようにする。この場合、クリプトン，キセノンの
原料空気中からの回収率は85％以上となる。
また、前記製品酸素ガス経路18から、破線で示す酸素ガ
ス経路20を分岐し、この酸素ガス経路20から酸素ガスを
経路25を通して上部塔１へ戻すと、経路12,弁13,還流液
経路14を経てメタンバイパス塔５へ供給される液体酸素
中のクリプトン，キセノン濃度が下がり、クリプトン，
キセノン回収率は増大し、より実用的である。
ス経路20を分岐し、この酸素ガス経路20から酸素ガスを
経路25を通して上部塔１へ戻すと、経路12,弁13,還流液
経路14を経てメタンバイパス塔５へ供給される液体酸素
中のクリプトン，キセノン濃度が下がり、クリプトン，
キセノン回収率は増大し、より実用的である。
次に第３図は本発明の他の実施例を示すもので、メタン
バイパス塔５の還流液を第１図、第２図の場合のように
凝縮器３から導出して分岐した液体酸素によらず、上部
塔１の下部の精留棚から抜出した液体酸素とした場合で
ある。
バイパス塔５の還流液を第１図、第２図の場合のように
凝縮器３から導出して分岐した液体酸素によらず、上部
塔１の下部の精留棚から抜出した液体酸素とした場合で
ある。
即ち、前記メタンバイパス塔５は、上部塔１の下部より
低位置に設置され、上部塔１の下方より１〜10段目の精
留棚とメタンバイパス塔５の上部とを弁13aを介して還
流液経路14aにて接続すると共に、凝縮器３とメタンバ
イパス塔５の下部とを弁15aを介して液体酸素経路16aに
て接続する。
低位置に設置され、上部塔１の下方より１〜10段目の精
留棚とメタンバイパス塔５の上部とを弁13aを介して還
流液経路14aにて接続すると共に、凝縮器３とメタンバ
イパス塔５の下部とを弁15aを介して液体酸素経路16aに
て接続する。
そして、上部塔１の下方より１〜10段目の精留棚に溜ま
る液体酸素を、還流液経路14aを通して液体酸素の自重
により加圧してメタンバイパス塔５の上部に還流液とし
て導入すると共に、第１図，第２図の実施例と同様凝縮
器３の液体酸素を液体酸素経路16a,弁15aを介してメタ
ンバイパス塔５下部へ導入し、同様に下部塔２より経路
17を経て導出する加圧ガスを熱源とするリボイラー４に
より液体酸素を気化してメタンバイパス塔５の上昇ガス
を生成する。
る液体酸素を、還流液経路14aを通して液体酸素の自重
により加圧してメタンバイパス塔５の上部に還流液とし
て導入すると共に、第１図，第２図の実施例と同様凝縮
器３の液体酸素を液体酸素経路16a,弁15aを介してメタ
ンバイパス塔５下部へ導入し、同様に下部塔２より経路
17を経て導出する加圧ガスを熱源とするリボイラー４に
より液体酸素を気化してメタンバイパス塔５の上昇ガス
を生成する。
この方法によれば、第１図，第２図の実施例に比して、
還流液として用いる液体酸素中に含されるクリプトン，
キセノンの量がより少なくなり、したがって製品酸素ガ
ス経路18から導出されるクリプトン，キセノンの量が少
なくなるため、濃縮液経路19から導出する濃縮液中に回
収されるクリプトン，キセノンの収率はより高くなる。
還流液として用いる液体酸素中に含されるクリプトン，
キセノンの量がより少なくなり、したがって製品酸素ガ
ス経路18から導出されるクリプトン，キセノンの量が少
なくなるため、濃縮液経路19から導出する濃縮液中に回
収されるクリプトン，キセノンの収率はより高くなる。
このようにメタンバイパス塔５の還流液を上部塔１の下
部の精留棚より導出した液体酸素による方法は第２図に
示した上部塔1,下部塔2,凝縮器３を分離した型の装置の
場合も全く同様に適用し得ることは勿論である。また、
メタンバイパス塔５を上記の如く上部塔１の下部より低
い位置に設置することにより、液体酸素を自重で加圧し
て流下させることができ、ポンプを設ける必要はない
が、必要に応じて還流液経路14aや液体酸素経路16aに液
ポンプを設けてもよい。
部の精留棚より導出した液体酸素による方法は第２図に
示した上部塔1,下部塔2,凝縮器３を分離した型の装置の
場合も全く同様に適用し得ることは勿論である。また、
メタンバイパス塔５を上記の如く上部塔１の下部より低
い位置に設置することにより、液体酸素を自重で加圧し
て流下させることができ、ポンプを設ける必要はない
が、必要に応じて還流液経路14aや液体酸素経路16aに液
ポンプを設けてもよい。
さらに、上部塔１下部から抜出す液体酸素が上部塔１の
下方より１段乃至10段目の精留棚から抜出す液体酸素で
あり、これを分岐して、一部をメタンバイパス塔５の還
流液とし、他部をメタンバイパス塔５の下部へ導入して
リボイラー４により気化して上昇ガスとする方法も可能
である。
下方より１段乃至10段目の精留棚から抜出す液体酸素で
あり、これを分岐して、一部をメタンバイパス塔５の還
流液とし、他部をメタンバイパス塔５の下部へ導入して
リボイラー４により気化して上昇ガスとする方法も可能
である。
本発明は以上のように、上部塔と下部塔とを凝縮器を介
して組合せてなる精留塔で原料空気を液化精留し、クリ
プトン，キセノンを含有する液体酸素留分を製造する方
法及び装置において、凝縮器又は上部塔下部から抜出し
た液体酸素を、下部にリボイラーを備えたメタンバイパ
ス塔の上部に加圧して供給し還流液となすと共に、前記
液体酸素の一部又は上部塔下部の他部から抜出した液体
酸素を、リボイラーに供給して気化し上昇ガスを生成
し、該上昇ガスと前記還流液とで精留分離を行い、メタ
ンバイパス塔の頂部から製品酸素ガスを採取し、メタン
バイパス塔の底部から抜出す液体酸素中にクリプトン，
キセノンを濃縮せしめるようにしたので、メタンバイパ
ス塔の還流液として上部塔下部から抜出して加圧した液
体酸素を用い、メタンバイパス塔の上昇ガスとしてリボ
イラーで気化した液体酸素を用いるから、上部塔の圧力
が低くても、メタンバイパス塔へ精留に必要な液体酸素
を導入でき、このため、原料空気圧縮圧力は従来通りで
良く、電力消費量を抑え、電力原単位を低くできる。し
かも、原料空気中のクリプトン，キセノンを85％以上の
高収率で抜出す液体酸素中に濃縮回収することができ
る。
して組合せてなる精留塔で原料空気を液化精留し、クリ
プトン，キセノンを含有する液体酸素留分を製造する方
法及び装置において、凝縮器又は上部塔下部から抜出し
た液体酸素を、下部にリボイラーを備えたメタンバイパ
ス塔の上部に加圧して供給し還流液となすと共に、前記
液体酸素の一部又は上部塔下部の他部から抜出した液体
酸素を、リボイラーに供給して気化し上昇ガスを生成
し、該上昇ガスと前記還流液とで精留分離を行い、メタ
ンバイパス塔の頂部から製品酸素ガスを採取し、メタン
バイパス塔の底部から抜出す液体酸素中にクリプトン，
キセノンを濃縮せしめるようにしたので、メタンバイパ
ス塔の還流液として上部塔下部から抜出して加圧した液
体酸素を用い、メタンバイパス塔の上昇ガスとしてリボ
イラーで気化した液体酸素を用いるから、上部塔の圧力
が低くても、メタンバイパス塔へ精留に必要な液体酸素
を導入でき、このため、原料空気圧縮圧力は従来通りで
良く、電力消費量を抑え、電力原単位を低くできる。し
かも、原料空気中のクリプトン，キセノンを85％以上の
高収率で抜出す液体酸素中に濃縮回収することができ
る。
また、本発明装置は、メタンバイパス塔の頂部と上部塔
とを接続する酸素ガス経路を備えて、過剰の酸素ガスを
上部塔へ戻すことにより、製品酸素ガス中に同伴される
クリプトン，キセノンのロスを少なくするこことがで
き、一方、メタンバイパス塔を作動させない装置起動時
においては、酸素ガスを上部塔から抜出すことにより、
前記酸素ガス経路を製品酸素ガス採取ラインとして使用
できる。
とを接続する酸素ガス経路を備えて、過剰の酸素ガスを
上部塔へ戻すことにより、製品酸素ガス中に同伴される
クリプトン，キセノンのロスを少なくするこことがで
き、一方、メタンバイパス塔を作動させない装置起動時
においては、酸素ガスを上部塔から抜出すことにより、
前記酸素ガス経路を製品酸素ガス採取ラインとして使用
できる。
第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は本発
明の他の実施例を示す説明図、第３図はさらに他の実施
例を示す説明図である。 １……上部塔、２……下部塔、３……凝縮器、４……リ
ボイラー、５……メタンバイパス塔、14,14a……還流液
経路、16,16a……液体酸素経路、18……製品酸素ガス経
路、19……濃縮液経路、20……酸素ガス経路、26……液
ポンプ
明の他の実施例を示す説明図、第３図はさらに他の実施
例を示す説明図である。 １……上部塔、２……下部塔、３……凝縮器、４……リ
ボイラー、５……メタンバイパス塔、14,14a……還流液
経路、16,16a……液体酸素経路、18……製品酸素ガス経
路、19……濃縮液経路、20……酸素ガス経路、26……液
ポンプ
Claims (7)
- 【請求項１】上部塔と下部塔とを凝縮器を介して組合せ
てなる精留塔で原料空気を液化精留し、クリプトン，キ
セノンを含有する液体酸素留分を製造する方法におい
て、前記上部塔下部から抜出した液体酸素を、下部にリ
ボイラーを備えたメタンバイパス塔の上部に加圧して供
給し還流液となすと共に、前記液体酸素の一部又は上部
塔下部の他部から抜出した液体酸素を、前記リボイラー
に供給して気化し上昇ガスを生成し、該上昇ガスと前記
還流液とで精留分離を行い、前記メタンバイパス塔の頂
部から製品酸素ガスを採取し、前記メタンバイパス塔の
底部から抜出す液体酸素中にクリプトン，キセノンを濃
縮せしめるようにしたことを特徴とする空気分離装置に
おけるクリプトン，キセノンの濃縮方法。 - 【請求項２】前記上部塔下部から抜出した液体酸素は、
前記凝縮器又は上部塔の液体酸素抜出し位置より低位置
に設置した前記メタンバイパス塔の上部に、該液体酸素
の自重により加圧されて供給されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の空気分離装置におけるクリプ
トン，キセノンの濃縮方法。 - 【請求項３】前記上部塔下部から抜出した液体酸素は、
前記メタンバイパス塔の上部に液ポンプにより加圧され
て供給されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の空気分離装置におけるクリプトン，キセノンの濃縮
方法。 - 【請求項４】前記上部塔下部から抜出す液体酸素は、上
部塔底部又は凝縮器から抜出す液体酸素であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気分離装置にお
けるクリプトン，キセノンの濃縮方法。 - 【請求項５】前記上部塔下部から抜出す液体酸素は、上
部塔の下方より１段乃至10段目の精留棚から抜出す液体
酸素であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の空気分離装置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方
法。 - 【請求項６】前記上部塔下部の他部から抜出す液体酸素
は、上部塔の底部又は凝縮器から抜出す液体酸素である
ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の空気分離
装置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方法。 - 【請求項７】上部塔と下部塔とを凝縮器を介して組合せ
てなる精留塔で原料空気を液化精留し、クリプトン，キ
セノンを含有する液体酸素留分を製造する装置におい
て、下部にリボイラーを備えたメタンバイパス塔と、該
メタンバイパス塔の上部に前記凝縮器又は上部塔下部か
ら抜出した液体酸素を液加圧手段を介して供給する還流
液経路と、前記液体酸素の一部又は上部塔下部の他部か
ら抜出した液体酸素を前記リボイラーに供給する液体酸
素経路と、該リボイラーで生成した上昇ガスと前記還流
液との精留により分離した製品酸素ガスを前記メタンバ
イパス塔の頂部から採取する製品酸素ガス経路と、前記
精留によりクリプトン，キセノンが濃縮した液体酸素を
前記メタンバイパス塔の底部から抜出す濃縮液経路と、
前記メタンバイパス塔の頂部と上部塔とを接続する酸素
ガス経路とを備えたことを特徴とする空気分離装置にお
けるクリプトン，キセノンの濃縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61036101A JPH0746024B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 空気分離装置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61036101A JPH0746024B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 空気分離装置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62194179A JPS62194179A (ja) | 1987-08-26 |
| JPH0746024B2 true JPH0746024B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=12460374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61036101A Expired - Lifetime JPH0746024B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | 空気分離装置におけるクリプトン，キセノンの濃縮方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746024B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5122173A (en) * | 1991-02-05 | 1992-06-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Cryogenic production of krypton and xenon from air |
| FR2967244A3 (fr) * | 2010-11-04 | 2012-05-11 | Air Liquide | Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique |
| US10408536B2 (en) | 2017-09-05 | 2019-09-10 | Praxair Technology, Inc. | System and method for recovery of neon and helium from an air separation unit |
| US10295254B2 (en) * | 2017-09-05 | 2019-05-21 | Praxair Technology, Inc. | System and method for recovery of non-condensable gases such as neon, helium, xenon, and krypton from an air separation unit |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4401448A (en) * | 1982-05-24 | 1983-08-30 | Union Carbide Corporation | Air separation process for the production of krypton and xenon |
-
1986
- 1986-02-20 JP JP61036101A patent/JPH0746024B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62194179A (ja) | 1987-08-26 |
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