JPH0789014B2 - 空気分離装置における外部冷熱源利用方法 - Google Patents

空気分離装置における外部冷熱源利用方法

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JPH0789014B2 JP18657987A JP18657987A JPH0789014B2 JP H0789014 B2 JPH0789014 B2 JP H0789014B2 JP 18657987 A JP18657987 A JP 18657987A JP 18657987 A JP18657987 A JP 18657987A JP H0789014 B2 JPH0789014 B2 JP H0789014B2
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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、空気分離装置において外部冷熱源を有効に利
用できる経済的な方法に関するものである。
従来の技術 液化天然ガス（以下LNGと記す）の使用に際しては、こ
れをガス化することが必要であるが、ガス化時に発生す
る冷熱の有効利用が種々試みられている。それらの一つ
として、空気を液化精留して液体酸素、液体窒素等の液
体製品を採取する空気分離装置の外部冷熱源として利用
することが知られている。
たとえば、特公昭49−45054号、特公昭49−40353号、特
開昭56−34083号等の公報には、LNGの冷熱を原料空気の
冷却に利用する方法が開示され、特公昭52−41224号、
特公昭53−15993号、特公昭50−1359号、特公昭46−181
25号等の公報にはリサイクル窒素の冷却、液化にLNGの
冷熱を利用する方法が開示されている。また特公昭46−
16081号、特公昭46−19685号、特公昭46−20123号等の
公報には原料空気とリサイクル窒素の両者をLNGによつ
て冷却する方法が示されている。
空気分離装置に必要な冷熱を供給するための窒素サイク
ルを採用する場合、窒素の圧縮、膨張による冷熱の発生
が行われるが、低温ガスを圧縮する方が消費電力を低減
できるので、前記発明のうち、特公昭53−15993号、特
公昭50−1359号、特公昭46−18125号、特公昭46−16081
号、特公昭46−19685号、特公昭46−20123号各公報記載
の発明では、LNG又は空気分離装置で分離された低温ガ
ス等で冷却された低温窒素を圧縮する、いわゆる低温圧
縮を採用して動力費の節減を図つている。
さらに特公昭56−34785号公報には、LNGによつてリサイ
クル窒素を冷却するほか、他の冷媒（フロン）を冷却
し、これを原料空気の予冷に用いる方法が開示されてい
る。
本出願人はさきに、冷熱源を利用する方法において、空
気分離装置から導出されたリサイクル不活性ガスを液化
された不活性ガスの一部と間接熱交換して冷却し、次い
で外部冷熱源との熱交換により液化するに必要な圧力ま
で低温圧縮し、この圧縮低温不活性ガスを外部冷熱源と
の間接熱交換により液化し、この液化不活性ガスの一部
をポンプにより所要圧昇圧して前記リサイクル熱交換器
に冷媒源として供給し、ここで気化した低温不活性ガス
を前記圧縮機で圧縮された低温不活性ガスと合流させる
とともに、前記液化不活性ガスの他の部分を空気分離装
置に導入してこれに必要な寒冷を供給した後に、再びリ
サイクル不活性ガスとして空気分離装置から導出する空
気分離装置における外部冷熱源を利用する方法を提案し
た（特開昭58−150786号）。
この方法では液化不活性ガスの一部の所要圧昇圧にポン
プを使用しているため、リサイクル設備に回転機械を２
台用いている。そのため設備費の増加、運転の困難さ、
メンテナンスの複雑さ等の問題が生じている。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、これらの先行技術に比してさらにLNGの冷熱
を十分に利用し、しかも外部冷熱源利用サイクルに必要
な動力費を極小にすることができる空気分離装置におけ
る外部冷熱源利用方法を提供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明者等は上記問題点を解決すべく種々検討、実験の
結果、本発明の開発に成功したものであり、本発明方法
の構成は前記特許請求の範囲に明記したとおりである。
以下、本発明の実施の数例を示す添付図面によつて本発
明の方法を詳細に説明する。
第１図において、１は空気分離装置であるが、この詳細
は本発明の主要部ではないので、図示並びに説明を省略
する。空気分離装置１において、それに必要な冷熱を与
えた不活性ガスは導管２によつて取出され、リサイクル
熱交換器３に送られ、ここにおいて後述する液化不活性
ガスによりLNGの温度付近まで冷却されて空気分離装置
１から導管16によつて取出された低温不活性ガスと合流
し、導管４によつて圧縮機５に導かれる。低温不活性ガ
スは圧縮機５により後述するLNGとの熱交換で液化する
のに必要な圧力まで低温圧縮され、導管６に送られて、
その一部又は全部が導管７よりLNG熱交換器８に供給さ
れる。LNG熱交換器８では、導管９から導入されるLNGに
よつて低温不活性ガスは液化され、LNGは気化されて導
管10から導出され、使用先に送られる。LNG交換器８で
液化された液化不活性ガスは導管11によつて取出されて
前記リサイクル熱交換器３に送られ、前記のように導管
２から導入される不活性ガスを冷却して、自らは気化し
低温不活性ガスとなり、前記圧縮機５で圧縮された低温
不活性ガスの一部と合流させ、再びLNG熱交換機８に供
給される。前記の如く、LNGによつて低温不活性ガスは
液化され、導管17によつて取出されて空気分離装置１に
送られ、ここで必要な冷熱を供給した後に再び導管２か
ら取出されてリサイクルする。
第２図、第３図及び第４図は、前述第１図の方式を変形
させた他の例のフローシートである。
第２図は、第１図において、LNG熱交換機８から導管11
によつて取り出された液化不活性ガスの一部は、導管11
より導管18に分岐され、熱交換器19に供給される。熱交
換器19では、導管20から導入される他のガス（例えば原
料空気）は液化不活性ガスにより冷却され、導管21によ
り必要先へ送られ、液化不活性ガスは低温不活性ガスと
なり、導管22により取り出され、リサイクル熱交換器３
から導管15で取り出された低温不活性ガスと再び合流す
る。
第３図は、第１図のリサイクル熱交換器３をLNG熱交換
器８に合体させた構成で、圧縮機５を出た低温不活性ガ
スを複数回リサイクルさせる代りに、直接空気分離装置
１からの常温不活性ガス（窒素ガス）を導管７によりLN
G熱交換器８に供給する。LNG熱交換器８で、常温不活性
ガスは、LNGの温度付近まで冷却され、導管23によつて
取り出され、圧縮機５に導かれる。
又、導管16によつて空気分離装置１から取り出された低
温不活性ガスの一部又は全部が導管16から導管24に分岐
され、導管23と合流し、圧縮機５に導かれる。
一方、導管16の低温不活性ガスの一部を導管16から導管
25へ分岐し、LNG熱交換器８に供給し、前記導管７よりL
NG熱交換器８に供給され、冷却された不活性ガスと、LN
G熱交換器８内で合流させて、導管23から低温不活性ガ
スとして取り出すことも可能である。これは圧縮機５の
入口温度調整用のものである。
第４図は第３図に記載したリサイクル方式に第２図と同
様他のガスの寒冷源として使用するサイクルを加えたフ
ローシートである。即ち、導管16によつて空気分離装置
１から取り出された低温不活性ガスの一部は、導管26に
よつて分岐され、熱交換器19に導入される。熱交換器19
では、導管20によつて導入される他のガス（例えば原料
空気）は冷却され、導管21により必要先へ送られ、低温
不活性ガスは加温され導管27により取り出され、前記の
LNG熱交換器（リサイクル熱交換器も兼ねている）８よ
りの導管４と合流後、圧縮機５に導入される。
以上の各実施例においてリサイクルする不活性ガスとし
ては、窒素及びアルゴンが工業的に使用される。
窒素をリサイクルガスとして用いる場合、液体窒素の一
部は導管11から空気分離装置１に導入されてそれに必要
な冷熱を供給する。その態様は前記のように種々公知の
ものがあるが、一般には液体窒素が精留塔に還流液とし
て吹込まれ、それと同量の窒素ガスが精留塔から取出さ
れて原料空気の冷却等に使用された後、導管２によつて
空気分離装置１から導出されて窒素サイクルを形成して
いる。
アルゴンをリサイクルガスとして用いる場合には、たと
えば本出願人が先に出願した特願昭55−64105号に開示
されているように、空気分離装置１内に導入された液化
アルゴンによつてリサイクル窒素を冷却液化して製品液
体窒素や精留塔還流液としたり、またこのような熱交換
によつて気化した低温アルゴンガスで原料空気を冷却す
ることができる。
発明の効果 （１）液化不活性ガスの一部を所要圧に昇圧するポンプ
を使用しないため、機械数を減らし、運転の簡素化さ
れ、更に、ポンプを用いると液体による冷却が必要であ
り、ガスパージ量が大となる等の煩雑さがなく、起動が
簡素化される。また、液体ポンプよりの浸入熱量がな
い。
（２）LNG熱交換器でLNGと低温不活性ガスとの熱交換
は、不活性ガスが圧縮機でその熱交換によつて液化する
に必要な圧力まで圧縮されているし、圧縮前にリサイク
ル熱交換器３でLNG温度付近まで冷却されているので、L
NGの冷熱を十分に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第４図は本発明方法の具体的数例を示すフロー
シートであり、図中、1:空気分離装置、3:リサイクル熱
交換器、5:圧縮機、8:LNG熱交換器、19:熱交換器、2,4,
6,7,9〜11,15〜27:導管をそれぞれ示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−162388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−115662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−120077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−71773 （ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−20126（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭63−57713（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−46351（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】空気を液化精留して酸素、窒素等の製品を
    主として液状で製出する空気分離装置に他の外部冷熱源
    を利用する方法において、空気分離装置から導出された
    不活性ガスを冷却液化されたリサイクル昇圧不活性ガス
    と間接熱交換して冷却し、空気分離装置から導出した低
    温不活性ガスと合流し、次いで外部冷熱源との熱交換に
    より液化するに必要な圧力まで低温圧縮し、この圧縮低
    温不活性ガスを外部冷熱源との間接熱交換により液化
    し、この液化不活性ガスをリサイクル熱交換器に冷熱源
    として供給し、ここで気化した低温不活性ガスを前記圧
    縮機で圧縮された低温不活性ガスの一部と合流させ、再
    び外部冷熱源との熱交換により液化し、この液化不活性
    ガスを空気分離装置に導入してこれに必要な寒冷を供給
    した後、再びリサイクル不活性ガスとして空気分離装置
    から導出する空気分離装置における外部冷熱源を利用す
    る方法。
  2. 【請求項２】リサイクル不活性ガスが窒素である特許請
    求の範囲第１項記載の空気分離装置における外部冷熱源
    を利用する方法。
  3. 【請求項３】リサイクル不活性ガスがアルゴンである特
    許請求の範囲第１項記載の空気分離装置における外部冷
    熱源を利用する方法。
  4. 【請求項４】他の冷熱源が液化天然ガスである特許請求
    の範囲第１項記載の空気分離装置における外部冷熱源を
    利用する方法。
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