JPH0784982B2 - ガス分離装置 - Google Patents
ガス分離装置Info
- Publication number
- JPH0784982B2 JPH0784982B2 JP20406087A JP20406087A JPH0784982B2 JP H0784982 B2 JPH0784982 B2 JP H0784982B2 JP 20406087 A JP20406087 A JP 20406087A JP 20406087 A JP20406087 A JP 20406087A JP H0784982 B2 JPH0784982 B2 JP H0784982B2
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- Japan
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- temperature
- gas
- raw material
- heat exchanger
- hydrogen gas
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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、深冷分離により高純度製品ガスを供給する装
置に係り、特に膨張タービンの寒冷発生効果を利用して
原料ガスを冷却・液化して精留分離するガス分離装置に
関するものである。
置に係り、特に膨張タービンの寒冷発生効果を利用して
原料ガスを冷却・液化して精留分離するガス分離装置に
関するものである。
従来の深冷分離法による一酸化炭素回収装置における系
統図を第２図に示す。図において、水素・窒素・メタン
等を含む一酸化炭素（以下COと呼ぶ）を主成分とする原
料ガスは導管15より約35kg/cm2Gの圧力で熱交換器1,2に
入り、低温の戻りガスにより約−190℃程度まで冷却・
一部液化され、導管17より低温分離器３に入る。ここ
で、COより低沸点成分の水素・窒素を主成分とする未凝
縮ガス（以下水素ガスと呼ぶ）は分離され、導管18を経
て熱交換器２にて若干温度回復されたのち導管19,22,25
より膨張タービン５にて約15kg/cm2G近くまで膨張され
る。水素ガスはこの膨張により約−195℃まで温度が低
下し、導管26を経て熱交換器2,1を経ることにより原料
ガスを所定の温度まで下げる寒冷源となるとともに、常
温まで回復されたのち導管28より送出され水素ガスとし
て使用される。
統図を第２図に示す。図において、水素・窒素・メタン
等を含む一酸化炭素（以下COと呼ぶ）を主成分とする原
料ガスは導管15より約35kg/cm2Gの圧力で熱交換器1,2に
入り、低温の戻りガスにより約−190℃程度まで冷却・
一部液化され、導管17より低温分離器３に入る。ここ
で、COより低沸点成分の水素・窒素を主成分とする未凝
縮ガス（以下水素ガスと呼ぶ）は分離され、導管18を経
て熱交換器２にて若干温度回復されたのち導管19,22,25
より膨張タービン５にて約15kg/cm2G近くまで膨張され
る。水素ガスはこの膨張により約−195℃まで温度が低
下し、導管26を経て熱交換器2,1を経ることにより原料
ガスを所定の温度まで下げる寒冷源となるとともに、常
温まで回復されたのち導管28より送出され水素ガスとし
て使用される。
また、低温分離器３にて分離されたCOを主成分とする液
化留分は、導管30を経て弁７にて大気圧程度まで減圧さ
れた後、導管31,熱交換器２を経て導管32よりCO精留塔
４に供給される。ここで精留分離されCO精留塔４上部よ
り導管33,熱交換器1,導管34を経て常温まで回復された
高純度の製品COガスを導管36より供給する。また、塔下
部よりメタンを主成分とする燃料ガスが導管40,熱交換
器1,導管41より送出される。CO精留塔４の寒冷源として
製品COガスの一部をCO圧縮機6,導管37,熱交換器1,導管3
8を経てCO精留塔４の下部に送る。ここでメタンガスを
蒸発させるとともに製品COガス自体は逆に液化され、該
液化された製品COガスは導管39よりCO精留塔４の上部へ
送られ、該CO精留塔４の寒冷源として塔内上昇ガスを精
留する液化用として使用される。また、膨張タービン５
の出口温度を調整する場合は、熱交換器２の水素ガスバ
イパスラインに設けた弁８を徐開又は徐閉して調整す
る。なお、この種の装置として関連するものには、例え
ば特開昭59−24168号が挙げられる。
化留分は、導管30を経て弁７にて大気圧程度まで減圧さ
れた後、導管31,熱交換器２を経て導管32よりCO精留塔
４に供給される。ここで精留分離されCO精留塔４上部よ
り導管33,熱交換器1,導管34を経て常温まで回復された
高純度の製品COガスを導管36より供給する。また、塔下
部よりメタンを主成分とする燃料ガスが導管40,熱交換
器1,導管41より送出される。CO精留塔４の寒冷源として
製品COガスの一部をCO圧縮機6,導管37,熱交換器1,導管3
8を経てCO精留塔４の下部に送る。ここでメタンガスを
蒸発させるとともに製品COガス自体は逆に液化され、該
液化された製品COガスは導管39よりCO精留塔４の上部へ
送られ、該CO精留塔４の寒冷源として塔内上昇ガスを精
留する液化用として使用される。また、膨張タービン５
の出口温度を調整する場合は、熱交換器２の水素ガスバ
イパスラインに設けた弁８を徐開又は徐閉して調整す
る。なお、この種の装置として関連するものには、例え
ば特開昭59−24168号が挙げられる。
上記従来技術は、設計条件の流量および組成をベースに
製品COガス純度・回収率および副産物の水素ガス性状，
機器仕様を設計するため、原料ガス条件の変動時にも安
定して高純度の製品COガスを供給するという点について
配慮がされていなかった。
製品COガス純度・回収率および副産物の水素ガス性状，
機器仕様を設計するため、原料ガス条件の変動時にも安
定して高純度の製品COガスを供給するという点について
配慮がされていなかった。
たとえば、従来の装置ではプラント立上げ時に膨張ター
ビン入口温度を熱交換器の水素ガスバイパスラインに設
けた弁を使用して膨張タービン出口温度が所定の温度に
なるように調節したら、通常、そのままの状態で運転し
ていた。しかし、原料ガス条件が変動し流量が増加した
場合は膨張タービン出口温度は一定のままのため熱交換
器の冷端側の温度差は大きくなり、原料ガスを所定の温
度まで冷却できなくなってしまい、低温分離器での液化
量が少なくなり製品COガスの回収率が低下してしまう。
このため、原料ガス条件の変動時には、その都度、水素
ガスバイパスラインに設けた弁の開閉量を調節して膨張
タービン入口温度を変化させ、膨張タービン出口温度を
調節しなければならない問題があった。
ビン入口温度を熱交換器の水素ガスバイパスラインに設
けた弁を使用して膨張タービン出口温度が所定の温度に
なるように調節したら、通常、そのままの状態で運転し
ていた。しかし、原料ガス条件が変動し流量が増加した
場合は膨張タービン出口温度は一定のままのため熱交換
器の冷端側の温度差は大きくなり、原料ガスを所定の温
度まで冷却できなくなってしまい、低温分離器での液化
量が少なくなり製品COガスの回収率が低下してしまう。
このため、原料ガス条件の変動時には、その都度、水素
ガスバイパスラインに設けた弁の開閉量を調節して膨張
タービン入口温度を変化させ、膨張タービン出口温度を
調節しなければならない問題があった。
本発明の目的は、原料ガス条件が変動しても自動的に原
料ガスを所定の冷却温度に調節して製品COガスを安定し
て供給するガス分離装置を提供することにある。
料ガスを所定の冷却温度に調節して製品COガスを安定し
て供給するガス分離装置を提供することにある。
上記目的は、原料ガス条件が変動しても、原料ガスを所
定の温度に調節するため、熱交換器出口の原料ガス温度
を温度調節計で計測し、膨張タービン入口温度を水素ガ
スのバイパスラインに設けた調節弁で自動的に調節し、
水素ガスの膨張タービン出口温度を調節して熱交換器の
負荷に応じた温度差にすることにより、達成される。
定の温度に調節するため、熱交換器出口の原料ガス温度
を温度調節計で計測し、膨張タービン入口温度を水素ガ
スのバイパスラインに設けた調節弁で自動的に調節し、
水素ガスの膨張タービン出口温度を調節して熱交換器の
負荷に応じた温度差にすることにより、達成される。
原料ガス条件が変動したとき、例えば、原料ガス流量が
増加した場合は熱交換器の熱負荷は設計ベースの熱負荷
に比べて大きくなる。熱交換器の熱負荷Ｑと伝熱面積A,
総括伝熱係数U,温度差△Ｔの関係はＱ＝Ｕ・Ａ・△Ｔで
ある。伝熱面積Ａは一定であり、総括伝熱係数Ｕもほぼ
一定と考えれば、上記のようにＱが大きくなれば△Ｔも
同じく大きくなる。ここで水素ガスの膨張タービン入口
温度を低くして出口温度を低くしない限り、膨張タービ
ン出口の水素ガス温度は一定のため温度差△Ｔが大きく
なり、原料ガス温度が所定の冷却温度よりも高くなりす
ぎ、低温分離器での液化量が少なくなり製品COガスの回
収率が低下してしまう。
増加した場合は熱交換器の熱負荷は設計ベースの熱負荷
に比べて大きくなる。熱交換器の熱負荷Ｑと伝熱面積A,
総括伝熱係数U,温度差△Ｔの関係はＱ＝Ｕ・Ａ・△Ｔで
ある。伝熱面積Ａは一定であり、総括伝熱係数Ｕもほぼ
一定と考えれば、上記のようにＱが大きくなれば△Ｔも
同じく大きくなる。ここで水素ガスの膨張タービン入口
温度を低くして出口温度を低くしない限り、膨張タービ
ン出口の水素ガス温度は一定のため温度差△Ｔが大きく
なり、原料ガス温度が所定の冷却温度よりも高くなりす
ぎ、低温分離器での液化量が少なくなり製品COガスの回
収率が低下してしまう。
しかし、低温分離器又は熱交換器から低温分離器までの
原料ガスラインおよび低温分離器からの水素ガスライン
に設けた温度調節計により、原料ガス温度が所定の冷却
温度以上に高くなると、低温分離器にて分離された水素
ガスは熱交換器にて若干昇温されたのち膨張タービンに
供給されるが、この熱交換器の水素ガスのバイパスライ
ンに設けた自動弁が徐開されて低温の水素ガスと熱交換
器にて若干昇温された水素ガスが合流し、膨張タービン
入口温度が低下する。膨張タービン入口温度が低下する
と膨張タービン出口温度が低くなり、熱交換器の温度差
△Ｔが大きくなっても冷端温度が低くなるため、原料ス
は所定の温度に調節される。
原料ガスラインおよび低温分離器からの水素ガスライン
に設けた温度調節計により、原料ガス温度が所定の冷却
温度以上に高くなると、低温分離器にて分離された水素
ガスは熱交換器にて若干昇温されたのち膨張タービンに
供給されるが、この熱交換器の水素ガスのバイパスライ
ンに設けた自動弁が徐開されて低温の水素ガスと熱交換
器にて若干昇温された水素ガスが合流し、膨張タービン
入口温度が低下する。膨張タービン入口温度が低下する
と膨張タービン出口温度が低くなり、熱交換器の温度差
△Ｔが大きくなっても冷端温度が低くなるため、原料ス
は所定の温度に調節される。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
図において本装置の全体構成は、熱交換器1,2,低温分離
器3,CO精留塔4,膨張タービン5,CO圧縮器6,弁7,9,10,圧
力指示調節計11,温度調節計12,調節弁13,導管15〜41等
からなる。原料ガスは導管15より約35kg/cm2Gの圧力で
熱交換器1,2に入り、膨張タービン５により冷却された
水素ガス等の低温の戻りガスにより冷却される。
器3,CO精留塔4,膨張タービン5,CO圧縮器6,弁7,9,10,圧
力指示調節計11,温度調節計12,調節弁13,導管15〜41等
からなる。原料ガスは導管15より約35kg/cm2Gの圧力で
熱交換器1,2に入り、膨張タービン５により冷却された
水素ガス等の低温の戻りガスにより冷却される。
この原料ガス条件、例えば原料ガス流量が変動して熱交
換器1,2に過大な負荷がかかると膨張タービン５の入口
温度を変えない限り変化しないため、原料ガスは所定の
温度以上に高くなり、低温分離器３にて分離される液化
量は少なくなり製品COガスの回収率が低下してしまう。
換器1,2に過大な負荷がかかると膨張タービン５の入口
温度を変えない限り変化しないため、原料ガスは所定の
温度以上に高くなり、低温分離器３にて分離される液化
量は少なくなり製品COガスの回収率が低下してしまう。
この場合、低温分離器３に設けた温度調節計12の設定値
より低温分離器３に入る原料ガス温度は高くなるため、
温度調節計12の働きにより熱交換器２の水素ガスのバイ
パスラインを構成する導管20,21に設けた調節弁13が徐
開され、膨張タービン５の入口温度が低く調節される。
これにより膨張タービン５の出口圧力は一定のため水素
ガスの膨張タービン出口温度は低く保たれ、熱交換器２
の冷端温度差は大きくなっても冷端温度が低くなるた
め、低温分離器３に入る原料ガスは自動的に所定の温度
に調節される。
より低温分離器３に入る原料ガス温度は高くなるため、
温度調節計12の働きにより熱交換器２の水素ガスのバイ
パスラインを構成する導管20,21に設けた調節弁13が徐
開され、膨張タービン５の入口温度が低く調節される。
これにより膨張タービン５の出口圧力は一定のため水素
ガスの膨張タービン出口温度は低く保たれ、熱交換器２
の冷端温度差は大きくなっても冷端温度が低くなるた
め、低温分離器３に入る原料ガスは自動的に所定の温度
に調節される。
本実施例によれば、原料ガス条件が変動しても自動的に
原料ガスを所定の冷却温度に保ち製品COガスの回収率を
安定して保つことができる。また、製品COガスを使用す
る後流設備へ悪影響を及ぼすことなく安定した運転を継
続できる効果がある。
原料ガスを所定の冷却温度に保ち製品COガスの回収率を
安定して保つことができる。また、製品COガスを使用す
る後流設備へ悪影響を及ぼすことなく安定した運転を継
続できる効果がある。
本発明によれば、原料ガス条件が変動しても原料ガスの
最終冷却温度を自動的に制御し所定の温度まで冷却でき
るため、製品COガスを安定して供給することができる効
果がある。
最終冷却温度を自動的に制御し所定の温度まで冷却でき
るため、製品COガスを安定して供給することができる効
果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す一酸化炭素回収装置の
系統図、第２図は従来法による一酸化炭素回収装置の系
統図である。 1,2……熱交換器、３……低温分離器、４……CO精留
塔、５……膨張タービン、６……CO圧縮機、12……温度
調節計、13……調節弁、15〜41……導管
系統図、第２図は従来法による一酸化炭素回収装置の系
統図である。 1,2……熱交換器、３……低温分離器、４……CO精留
塔、５……膨張タービン、６……CO圧縮機、12……温度
調節計、13……調節弁、15〜41……導管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−25294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−315878（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−10681（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】水素・窒素およびメタン等の不純物を含む
一酸化炭素を主成分とする原料ガスを冷却する熱交換器
と、 冷却された原料ガスを、水素ガスと一酸化炭素液とに分
離する低温分離器と、 一酸化炭素を精留する精留塔と、 上記低温分離器からの一酸化炭素液を上記熱交換器に通
過させて上記精留塔に供給する供給手段と、 上記低温分離器からの水素ガスを通過させる上記熱交換
器内の導管と、 上記熱交換器の外で上記導管と並列に設けられた調節弁
と、 上記導管と調節弁との並列接続構成の後流側に設けら
れ、上記水素ガスを膨張して、装置に必要な寒冷を有す
る水素ガスを発生する膨張タービンと、 上記寒冷を有する水素ガスを、上記熱交換器を通過させ
て取り出す水素ガス取出手段と、 上記低温分離器の温度を検出し、検出された温度が所定
の冷却温度以上になると上記調節弁を徐開して、上記低
温分離器に供給される原料ガスの温度を所定の温度に制
御する制御手段とからなることを特徴とするガス分離装
置。 - 【請求項２】上記低温分離器の温度検出は、この低温分
離器に接続された原料ガスラインおよび水素ガスライン
のいずれかのラインの温度検出により行われることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のガス分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20406087A JPH0784982B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | ガス分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20406087A JPH0784982B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | ガス分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6449881A JPS6449881A (en) | 1989-02-27 |
| JPH0784982B2 true JPH0784982B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=16484089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20406087A Expired - Lifetime JPH0784982B2 (ja) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | ガス分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784982B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210172678A1 (en) * | 2019-12-09 | 2021-06-10 | Andrew M. Warta | Method for generating refrigeration for a carbon monoxide cold box |
-
1987
- 1987-08-19 JP JP20406087A patent/JPH0784982B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6449881A (en) | 1989-02-27 |
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