JPH0814458B2 - 窒素製造方法 - Google Patents
窒素製造方法Info
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- JPH0814458B2 JPH0814458B2 JP62172566A JP17256687A JPH0814458B2 JP H0814458 B2 JPH0814458 B2 JP H0814458B2 JP 62172566 A JP62172566 A JP 62172566A JP 17256687 A JP17256687 A JP 17256687A JP H0814458 B2 JPH0814458 B2 JP H0814458B2
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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、単精留塔を用いて比較的低圧の窒素ガスを
得る窒素製造方法に関するものである。
得る窒素製造方法に関するものである。
ガラスの製造や繊維関係等、比較的低圧の窒素ガスを
必要とする分野に窒素ガスを供給するために、空気を圧
縮，精製，冷却して単精留塔あるいは複精留塔で液化分
離する方法が知られている。
必要とする分野に窒素ガスを供給するために、空気を圧
縮，精製，冷却して単精留塔あるいは複精留塔で液化分
離する方法が知られている。
第６図は、単精留塔を用いた窒素製造方法を示すもの
で、原料空気Ａは圧縮機１で圧縮され、吸着除去設備２
で水分や二酸化炭素等の不純物を除去されて精製された
後に、熱交換器３に導入されて冷却される。冷却された
原料空気Ａは、単精留塔４の下部に導入されて単精留塔
４の内部で精留分離され、単精留塔４上部の窒素ガスGN
と下部の酸素に富んだ液化空気LAとに分離する。
で、原料空気Ａは圧縮機１で圧縮され、吸着除去設備２
で水分や二酸化炭素等の不純物を除去されて精製された
後に、熱交換器３に導入されて冷却される。冷却された
原料空気Ａは、単精留塔４の下部に導入されて単精留塔
４の内部で精留分離され、単精留塔４上部の窒素ガスGN
と下部の酸素に富んだ液化空気LAとに分離する。
窒素ガスGNは、単精留塔４の頂部から導出されて分岐
し、一方の分岐流が熱交換器３で原料空気Ａと熱交換し
て温度回復後に製品窒素ガスPNとして採取される。また
他方の分岐流は、凝縮蒸発器５に導入されて液化し、単
精留塔４の上部に導入されて還流液となる。
し、一方の分岐流が熱交換器３で原料空気Ａと熱交換し
て温度回復後に製品窒素ガスPNとして採取される。また
他方の分岐流は、凝縮蒸発器５に導入されて液化し、単
精留塔４の上部に導入されて還流液となる。
一方単精留塔４の下部から導出された液化空気LAは、
減圧弁６を経て凝縮蒸発器５に導入され、前記窒素ガス
GNと熱交換を行ない窒素ガスGNを液化させて自身は気化
し、排ガスＷとなって熱交換器３に導入される。熱交換
器３で原料空気Ａと熱交換を行なって適当温度まで昇温
した排ガスＷは、膨張タービン７に導入されて膨張し、
寒冷を発生して再び熱交換器３に導入され、原料空気Ａ
の冷却を行なう。
減圧弁６を経て凝縮蒸発器５に導入され、前記窒素ガス
GNと熱交換を行ない窒素ガスGNを液化させて自身は気化
し、排ガスＷとなって熱交換器３に導入される。熱交換
器３で原料空気Ａと熱交換を行なって適当温度まで昇温
した排ガスＷは、膨張タービン７に導入されて膨張し、
寒冷を発生して再び熱交換器３に導入され、原料空気Ａ
の冷却を行なう。
しかしながら上述のものでは、単精留塔内の還流液を
得るために、窒素ガスの一部を凝縮蒸発器に導入して液
化させているが、この窒素ガスの液化に用いられる冷却
源が単精留塔下部から導出された液化空気であるため、
窒素ガスを液化させるためには、窒素ガスの圧力を高く
して液化空気の蒸発温度より高い温度で液化するだけの
圧力とする必要があった。そのためには単精留塔の運転
圧力、即ち原料空気の圧縮圧力を高くしなくてはならず
動力原単位を悪くしていた。
得るために、窒素ガスの一部を凝縮蒸発器に導入して液
化させているが、この窒素ガスの液化に用いられる冷却
源が単精留塔下部から導出された液化空気であるため、
窒素ガスを液化させるためには、窒素ガスの圧力を高く
して液化空気の蒸発温度より高い温度で液化するだけの
圧力とする必要があった。そのためには単精留塔の運転
圧力、即ち原料空気の圧縮圧力を高くしなくてはならず
動力原単位を悪くしていた。
そこで本発明は、単精留塔の運転圧力を低くして動力
原単位を低減できる窒素製造方法を提供することを目的
としている。
原単位を低減できる窒素製造方法を提供することを目的
としている。
上記の目的を達成するために、本発明は、原料空気を
圧縮，精製，冷却して単精留塔に導入し、液化分離して
窒素を得る窒素製造方法において、第１の発明は、前記
単精留塔の下部より導出した液化空気を、凝縮蒸発器に
導入して気化した後、熱交換器で適当温度まで昇温し、
膨張タービンで寒冷を発生させて再び該熱交換器に導入
して原料空気の冷却を行うとともに、前記単精留塔頂部
から導出した窒素ガスを、前記熱交換器に導入して原料
空気のほぼ導入温度まで温度回復して導出し、導出した
窒素ガスの一部又は全部を、窒素圧縮機により昇圧した
後、前記熱交換器で冷却し、次いで凝縮蒸発器に導入し
て液化後導出し、導出した液化窒素を、膨張弁により膨
張後前記単精留塔の上部に導入し、かつ前記昇圧前又は
昇圧後の窒素ガスの一部を、製品窒素ガスとして採取す
ることを特徴とし、第２の発明は、単精留塔頂部から導
出した窒素ガスを、熱交換器に導入して原料空気のほぼ
導入温度まで温度回復して導出し、導出した窒素ガスの
一部又は全部を、窒素圧縮機により昇圧した後、前記熱
交換器に導入して該熱交換器の中間部に分岐し、分岐さ
れた一部の窒素ガスを、冷却途中で熱交換器から導出し
て膨張タービンに導入し寒冷を発生させた後、単精留塔
の上部から導出した前記窒素ガスに合流循環させるとと
もに、前記熱交換器の中間部で一部を分岐した残部の窒
素ガスを、該熱交換器で冷却した後凝縮蒸発器に導入し
て液化後導出し、導出した液化窒素を、膨張弁により膨
張後前記単精留塔の上部に導入し、かつ前記昇圧前又は
昇圧後の窒素ガスの一部を製品窒素ガスとして採取する
ことを特徴とする。
圧縮，精製，冷却して単精留塔に導入し、液化分離して
窒素を得る窒素製造方法において、第１の発明は、前記
単精留塔の下部より導出した液化空気を、凝縮蒸発器に
導入して気化した後、熱交換器で適当温度まで昇温し、
膨張タービンで寒冷を発生させて再び該熱交換器に導入
して原料空気の冷却を行うとともに、前記単精留塔頂部
から導出した窒素ガスを、前記熱交換器に導入して原料
空気のほぼ導入温度まで温度回復して導出し、導出した
窒素ガスの一部又は全部を、窒素圧縮機により昇圧した
後、前記熱交換器で冷却し、次いで凝縮蒸発器に導入し
て液化後導出し、導出した液化窒素を、膨張弁により膨
張後前記単精留塔の上部に導入し、かつ前記昇圧前又は
昇圧後の窒素ガスの一部を、製品窒素ガスとして採取す
ることを特徴とし、第２の発明は、単精留塔頂部から導
出した窒素ガスを、熱交換器に導入して原料空気のほぼ
導入温度まで温度回復して導出し、導出した窒素ガスの
一部又は全部を、窒素圧縮機により昇圧した後、前記熱
交換器に導入して該熱交換器の中間部に分岐し、分岐さ
れた一部の窒素ガスを、冷却途中で熱交換器から導出し
て膨張タービンに導入し寒冷を発生させた後、単精留塔
の上部から導出した前記窒素ガスに合流循環させるとと
もに、前記熱交換器の中間部で一部を分岐した残部の窒
素ガスを、該熱交換器で冷却した後凝縮蒸発器に導入し
て液化後導出し、導出した液化窒素を、膨張弁により膨
張後前記単精留塔の上部に導入し、かつ前記昇圧前又は
昇圧後の窒素ガスの一部を製品窒素ガスとして採取する
ことを特徴とする。
したがって、単精留塔で分離された排ガス又は窒素ガ
スを膨張タービンに導入して断熱膨張させることにより
発生した寒冷（内部寒冷）を使用することによって、外
部寒冷を使用することなく、単精留塔の運転圧力を下げ
ても凝縮蒸発器に導入する窒素ガスの圧力を窒素圧縮機
により高めて、液化させるのに十分な圧力とすることが
できるので、単精留塔の運転圧力を下げて動力原単位を
低減させることができる。
スを膨張タービンに導入して断熱膨張させることにより
発生した寒冷（内部寒冷）を使用することによって、外
部寒冷を使用することなく、単精留塔の運転圧力を下げ
ても凝縮蒸発器に導入する窒素ガスの圧力を窒素圧縮機
により高めて、液化させるのに十分な圧力とすることが
できるので、単精留塔の運転圧力を下げて動力原単位を
低減させることができる。
以下、本発明の実施例を第１図乃至第５図に示す系統
図に基づいて説明する。尚、前記従来例と同一要素のも
のには同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図に基づいて説明する。尚、前記従来例と同一要素のも
のには同一符号を付して詳細な説明を省略する。
まず第１図は、本発明の第１実施例を示し、単精留塔
４の頂部から導出された窒素ガスGNを熱交換器3aで原料
空気Ａのほぼ導入温度まで温度回復して導出した後に分
岐し、一方を製品窒素ガスPNとし、他方の分岐流の窒素
ガスRNを窒素圧縮機８で昇圧し、熱交換器3aで冷却して
凝縮蒸発器５に導入したものである。
４の頂部から導出された窒素ガスGNを熱交換器3aで原料
空気Ａのほぼ導入温度まで温度回復して導出した後に分
岐し、一方を製品窒素ガスPNとし、他方の分岐流の窒素
ガスRNを窒素圧縮機８で昇圧し、熱交換器3aで冷却して
凝縮蒸発器５に導入したものである。
圧縮機１で3.5kg/cm2absに圧縮された2800Nm3/hの原
料空気Ａは、吸着除去設備２で精製され、熱交換器3aで
約−180℃まで冷却されて単精留塔４の下部に導入さ
れ、精留分離が行なわれて高純度の窒素ガスGNと約49％
の酸素を含む液化空気LAとに分離される。
料空気Ａは、吸着除去設備２で精製され、熱交換器3aで
約−180℃まで冷却されて単精留塔４の下部に導入さ
れ、精留分離が行なわれて高純度の窒素ガスGNと約49％
の酸素を含む液化空気LAとに分離される。
この液化空気LAは、前記従来例と同様に単精留塔４の
下部から導出され、減圧弁６から凝縮蒸発器５に導入さ
れて気化し、排ガスＷとなって熱交換器3aで適当温度ま
で昇温され、膨張タービン７で寒冷を発生して再び熱交
換器3aに導入され、原料空気Ａの冷却を行なう。
下部から導出され、減圧弁６から凝縮蒸発器５に導入さ
れて気化し、排ガスＷとなって熱交換器3aで適当温度ま
で昇温され、膨張タービン７で寒冷を発生して再び熱交
換器3aに導入され、原料空気Ａの冷却を行なう。
一方窒素ガスGNは、単精留塔４の頂部から導出されて
熱交換器3aに導入され、原料空気Ａと熱交換をしてほぼ
その温度まで温度回復が行なわれる。この温度回復後の
窒素ガスGNは、分岐されて一方の1500Nm3/hが製品窒素
ガスPNとして圧力2.9kg/cm2absで採取される。
熱交換器3aに導入され、原料空気Ａと熱交換をしてほぼ
その温度まで温度回復が行なわれる。この温度回復後の
窒素ガスGNは、分岐されて一方の1500Nm3/hが製品窒素
ガスPNとして圧力2.9kg/cm2absで採取される。
他方の分岐流の窒素ガスRN約1300Nm3/hは、窒素圧縮
機８にて約6.7kg/cm2absに圧縮され、熱交換器3aに導入
されて約−170℃まで冷却された後に凝縮蒸発器５に導
入される。窒素ガスRNは、凝縮蒸発器５内で前記単精留
塔４の下部から導出された液化空気LAと熱交換を行なっ
て液化空気LAを蒸発気化させることにより窒素ガスRN自
身は凝縮液化し、膨張弁９で膨張されて単精留塔４の上
部に導入され、単精留塔４の還流液となる。
機８にて約6.7kg/cm2absに圧縮され、熱交換器3aに導入
されて約−170℃まで冷却された後に凝縮蒸発器５に導
入される。窒素ガスRNは、凝縮蒸発器５内で前記単精留
塔４の下部から導出された液化空気LAと熱交換を行なっ
て液化空気LAを蒸発気化させることにより窒素ガスRN自
身は凝縮液化し、膨張弁９で膨張されて単精留塔４の上
部に導入され、単精留塔４の還流液となる。
このように単精留塔４の還流液に必要な量の窒素ガス
RNを製品窒素ガスPNと分岐して窒素圧縮機８で圧縮する
ことにより、凝縮蒸発器５で熱交換を行なう相手側の液
化空気LAの蒸発温度に応じた窒素ガスRNの圧力とするこ
とができ、単精留塔４の運転圧力に関係なく窒素ガスRN
を液化できるので単精留塔４の運転圧力を下げることが
できる。
RNを製品窒素ガスPNと分岐して窒素圧縮機８で圧縮する
ことにより、凝縮蒸発器５で熱交換を行なう相手側の液
化空気LAの蒸発温度に応じた窒素ガスRNの圧力とするこ
とができ、単精留塔４の運転圧力に関係なく窒素ガスRN
を液化できるので単精留塔４の運転圧力を下げることが
できる。
従来の方法では、原料空気2800Nm3/hを常圧から6.7kg
/cm2abs以上にまで圧縮する必要があったが、本発明の
方法では、原料空気は3.5kg/cm2absまでの圧縮でよく、
原料空気用の圧縮機１の負担を大幅に軽減させることが
できる。
/cm2abs以上にまで圧縮する必要があったが、本発明の
方法では、原料空気は3.5kg/cm2absまでの圧縮でよく、
原料空気用の圧縮機１の負担を大幅に軽減させることが
できる。
また窒素ガス用の窒素圧縮機８は、原料空気用の圧縮
機１の高圧段を利用でき、別の設けたとしても窒素ガス
1300Nm3/hを約3kg/cm2absから6.7kg/cm2absに圧縮すれ
ばよいため、原料空気全量を6.7kg/cm2abs以上に圧縮す
るのに必要な圧縮機及びその運転コストに比べて低コス
トとなり、前記実施例と同量の製品窒素を得るための従
来の方法に比べて窒素製造装置の動力原単位を約20％低
減させることができる。
機１の高圧段を利用でき、別の設けたとしても窒素ガス
1300Nm3/hを約3kg/cm2absから6.7kg/cm2absに圧縮すれ
ばよいため、原料空気全量を6.7kg/cm2abs以上に圧縮す
るのに必要な圧縮機及びその運転コストに比べて低コス
トとなり、前記実施例と同量の製品窒素を得るための従
来の方法に比べて窒素製造装置の動力原単位を約20％低
減させることができる。
さらに単精留塔４内の精留圧力を窒素ガスの液化圧力
に関係なく設定できるため、窒素の収率を向上させるこ
とができる。例えば、単精留塔４の運転圧力を6.6kg/cm
2absとした時の収率は47.5％であるが、これを3kg/cm2a
bsの運転圧力とすれば53％にまで収率が向上する。
に関係なく設定できるため、窒素の収率を向上させるこ
とができる。例えば、単精留塔４の運転圧力を6.6kg/cm
2absとした時の収率は47.5％であるが、これを3kg/cm2a
bsの運転圧力とすれば53％にまで収率が向上する。
第２図は、本発明の第２実施例を示し、凝縮蒸発器5a
を単精留塔４の塔底より下方に配設したものである。こ
れにより、凝縮蒸発器5aに導入される液化空気LAの圧力
を、塔底に溜まる液化空気LAを液圧で単精留塔４の運転
圧力より高めることができ、熱交換器3aを経て膨張ター
ビン７に導入する排ガスＷの圧力を高くして寒冷の発生
効率を向上させ、窒素製造装置のコストを低減させるこ
とができる。
を単精留塔４の塔底より下方に配設したものである。こ
れにより、凝縮蒸発器5aに導入される液化空気LAの圧力
を、塔底に溜まる液化空気LAを液圧で単精留塔４の運転
圧力より高めることができ、熱交換器3aを経て膨張ター
ビン７に導入する排ガスＷの圧力を高くして寒冷の発生
効率を向上させ、窒素製造装置のコストを低減させるこ
とができる。
また膨張タービン７に導入する排ガスＷの圧力を高く
する方法として、単精留塔４の塔底と凝縮蒸発器5aとの
間に液ポンプを設けてもよい。
する方法として、単精留塔４の塔底と凝縮蒸発器5aとの
間に液ポンプを設けてもよい。
第３図は、本発明の第３実施例を示すもので、単精留
塔4aには、原料空気Ａのフィード段10の下方に精留棚11
が設けられている。そして窒素ガスGNは、単精留塔4aの
頂部から導出されて熱交換器3aで原料空気Ａのほぼ導入
温度まで温度回復して導出した後に分岐し、一方が製品
窒素ガスPNとして採取される。他方の分岐流の窒素ガス
RNは、窒素圧縮機８で圧縮された後に熱交換器3aで冷却
され、単精留塔4aの底部のリボイラ部12に導入される。
窒素ガスRNは、このリボイラ部12で液化空気LAと熱交換
を行って液化空気を蒸発させて単精留塔内の上昇ガス及
び排ガスＷとするとともに窒素ガスRN自身は液化し、単
精留塔４上部に膨張弁９を通って導入され還流液とな
る。
塔4aには、原料空気Ａのフィード段10の下方に精留棚11
が設けられている。そして窒素ガスGNは、単精留塔4aの
頂部から導出されて熱交換器3aで原料空気Ａのほぼ導入
温度まで温度回復して導出した後に分岐し、一方が製品
窒素ガスPNとして採取される。他方の分岐流の窒素ガス
RNは、窒素圧縮機８で圧縮された後に熱交換器3aで冷却
され、単精留塔4aの底部のリボイラ部12に導入される。
窒素ガスRNは、このリボイラ部12で液化空気LAと熱交換
を行って液化空気を蒸発させて単精留塔内の上昇ガス及
び排ガスＷとするとともに窒素ガスRN自身は液化し、単
精留塔４上部に膨張弁９を通って導入され還流液とな
る。
この時、窒素圧縮機８に分岐して還流液となって単精
留塔4aに循環する窒素ガスRNの量を、排ガスＷの量より
多くすれば、単精留塔4a内部の上昇ガスと還流液の量が
多くなり、原料空気Ａのフィード段10の下方の精留棚11
の作用と相俟って精留効率がさらに向上する。
留塔4aに循環する窒素ガスRNの量を、排ガスＷの量より
多くすれば、単精留塔4a内部の上昇ガスと還流液の量が
多くなり、原料空気Ａのフィード段10の下方の精留棚11
の作用と相俟って精留効率がさらに向上する。
また第４図は、本発明の第４実施例を示し、窒素圧縮
機８で圧縮された窒素ガスRNを熱交換器3bの中間部でさ
らに分岐し、分岐された一部の窒素ガスを、冷却途中で
熱交換器3bから導出して膨張タービン7aに導入し寒冷を
発生させた後に単精留塔４の頂部から導出した前記窒素
ガスGNに合流循環させたものである。
機８で圧縮された窒素ガスRNを熱交換器3bの中間部でさ
らに分岐し、分岐された一部の窒素ガスを、冷却途中で
熱交換器3bから導出して膨張タービン7aに導入し寒冷を
発生させた後に単精留塔４の頂部から導出した前記窒素
ガスGNに合流循環させたものである。
このように窒素ガスRNを窒素圧縮機８で圧縮後にさら
に分岐して、膨張タービン7aに導入して寒冷を発生させ
るようにした場合は、前記排ガスＷの膨張タービン7aの
入口圧力より高い圧力で窒素ガスRNが膨張タービン7aに
導入されるため、寒冷の発生効率を高くすることができ
る。また循環する窒素ガスの量を調整することにより膨
張タービンでの寒冷発生量を調整でき、熱交換器に必要
な最適量の寒冷を得ることができる。
に分岐して、膨張タービン7aに導入して寒冷を発生させ
るようにした場合は、前記排ガスＷの膨張タービン7aの
入口圧力より高い圧力で窒素ガスRNが膨張タービン7aに
導入されるため、寒冷の発生効率を高くすることができ
る。また循環する窒素ガスの量を調整することにより膨
張タービンでの寒冷発生量を調整でき、熱交換器に必要
な最適量の寒冷を得ることができる。
さらに第５図は、本発明の第５実施例を示している。
前記第１乃至第４実施例では、単精留塔４から熱交換
器3a（3b）に導入され、原料空気Ａのほぼ導入温度まで
温度回復して導出された窒素ガスGNを分岐して、その一
部を窒素圧縮機８により昇圧し、凝縮蒸発器５に導入し
ているが、本実施例では、熱交換器3aから導出された窒
素ガスGNの全量を窒素圧縮機８により昇圧し、その後分
岐させて、一方の窒素ガスRNを熱交換器3aから凝縮蒸発
器５に導入し、他方をより高圧の製品窒素PNとして採取
することができるようにしたものである。尚、本第５実
施例は、前記第１図に示す第１実施例の系統図を元にし
た例であるが、他の系統にも同様に適用できることは勿
論である。
器3a（3b）に導入され、原料空気Ａのほぼ導入温度まで
温度回復して導出された窒素ガスGNを分岐して、その一
部を窒素圧縮機８により昇圧し、凝縮蒸発器５に導入し
ているが、本実施例では、熱交換器3aから導出された窒
素ガスGNの全量を窒素圧縮機８により昇圧し、その後分
岐させて、一方の窒素ガスRNを熱交換器3aから凝縮蒸発
器５に導入し、他方をより高圧の製品窒素PNとして採取
することができるようにしたものである。尚、本第５実
施例は、前記第１図に示す第１実施例の系統図を元にし
た例であるが、他の系統にも同様に適用できることは勿
論である。
また、膨張タービンのブレーキブロワーを設置し、該
ブレーキブロワーによって窒素圧縮機に導入される前段
または後段で窒素ガスを昇圧することにより、動力原単
位を低減させることができる。
ブレーキブロワーによって窒素圧縮機に導入される前段
または後段で窒素ガスを昇圧することにより、動力原単
位を低減させることができる。
以上のように、第１発明は、単精留塔の下部より導出
した液化空気を、凝縮蒸発器に導入して気化した後、熱
交換器で適当温度まで昇温し、膨張タービンで寒冷を発
生させて再び該熱交換器に導入して原料空気の冷却を行
うとともに、単精留塔頂部から導出した窒素ガスを、熱
交換器に導入して原料空気のほぼ導入温度まで温度回復
して導出し、導出した窒素ガスの一部又は全部を、窒素
圧縮機により昇圧した後熱交換器で冷却し、次いで凝縮
蒸発器に導入して液化後導出し、導出した液化窒素を、
膨張弁により膨張後前記単精留塔の上部に導入し、かつ
前記昇圧前又は昇圧後の窒素ガスの一部を、製品窒素ガ
スとして採取するので、凝縮蒸発器で液化させる窒素ガ
スの圧力を、熱交換を行う相手側の液化空気の蒸発温度
に応じて設定でき、単精留塔の運転圧力に関係なく、し
かも外部寒冷を使用することなく、窒素ガスを液化でき
るから、単精留塔の運転圧力を下げて、原料空気用の圧
縮機の負担を大幅に低減できる。また、単精留塔内の精
留圧力を窒素ガスの液化圧力に関係なく設定できるた
め、窒素の収率を向上させることができる。さらに、昇
圧後の窒素ガスの一部を製品窒素ガスとした場合は、よ
り高圧の製品窒素が得られる。
した液化空気を、凝縮蒸発器に導入して気化した後、熱
交換器で適当温度まで昇温し、膨張タービンで寒冷を発
生させて再び該熱交換器に導入して原料空気の冷却を行
うとともに、単精留塔頂部から導出した窒素ガスを、熱
交換器に導入して原料空気のほぼ導入温度まで温度回復
して導出し、導出した窒素ガスの一部又は全部を、窒素
圧縮機により昇圧した後熱交換器で冷却し、次いで凝縮
蒸発器に導入して液化後導出し、導出した液化窒素を、
膨張弁により膨張後前記単精留塔の上部に導入し、かつ
前記昇圧前又は昇圧後の窒素ガスの一部を、製品窒素ガ
スとして採取するので、凝縮蒸発器で液化させる窒素ガ
スの圧力を、熱交換を行う相手側の液化空気の蒸発温度
に応じて設定でき、単精留塔の運転圧力に関係なく、し
かも外部寒冷を使用することなく、窒素ガスを液化でき
るから、単精留塔の運転圧力を下げて、原料空気用の圧
縮機の負担を大幅に低減できる。また、単精留塔内の精
留圧力を窒素ガスの液化圧力に関係なく設定できるた
め、窒素の収率を向上させることができる。さらに、昇
圧後の窒素ガスの一部を製品窒素ガスとした場合は、よ
り高圧の製品窒素が得られる。
また、前記凝縮蒸発器を単精留塔の塔底より下方に配
置すれば、凝縮蒸発器に導入される液化空気の圧力を、
塔底に溜まる液化空気の液圧で単精留塔の運転圧力より
高めることができ、熱交換器を経て膨張タービンに導入
する排ガスの圧力を高くして寒冷の発生効率を向上さ
せ、窒素製造装置のコストを低減させることができる。
置すれば、凝縮蒸発器に導入される液化空気の圧力を、
塔底に溜まる液化空気の液圧で単精留塔の運転圧力より
高めることができ、熱交換器を経て膨張タービンに導入
する排ガスの圧力を高くして寒冷の発生効率を向上さ
せ、窒素製造装置のコストを低減させることができる。
さらに、前記単精留塔の前記原料空気のフィード段の
下部に精留棚を設け、窒素圧縮機に導入する流量を排ガ
スの量より多くすれば、単精留塔内部の上昇ガスと還流
液の量が多くなり、原料空気のフィード段の下方の精留
棚の作用と相俟って精留効率がさらにに向上する。
下部に精留棚を設け、窒素圧縮機に導入する流量を排ガ
スの量より多くすれば、単精留塔内部の上昇ガスと還流
液の量が多くなり、原料空気のフィード段の下方の精留
棚の作用と相俟って精留効率がさらにに向上する。
また、第２発明は、単精留塔頂部から導出した窒素ガ
スを、熱交換器に導入して原料空気のほぼ導入温度まで
温度回復して導出し、導出した窒素ガスの一部又は全部
を、窒素圧縮機により昇圧した後、熱交換器に導入して
該熱交換器の中間部で分岐し、分岐された一部の窒素ガ
スを、冷却途中で熱交換器から導出して膨張タービンに
導入し寒冷を発生させた後、単精留塔の上部から導出し
た前記窒素ガスに合流循環させるとともに、熱交換器の
中間部で一部を分岐した残部の窒素ガスを、該熱交換器
で冷却した後凝縮蒸発器に導入して液化後導出し、導出
した液化窒素を、膨張弁により膨張後前記単精留塔の上
部に導入し、かつ前記昇圧前又は昇圧後の窒素ガスの一
部を製品窒素ガスとして採取するので、第１発明の効果
に加えて、前記排ガスよりも高い圧力で窒素ガスが膨張
タービンに導入されるため、寒冷の発生効率を高くする
ことができる。さらに、膨張タービンを循環する窒素ガ
スの量を調整することにより、膨張タービンでの寒冷発
生量を調整でき、熱交換器に必要な最適量の寒冷を得る
ことができる。
スを、熱交換器に導入して原料空気のほぼ導入温度まで
温度回復して導出し、導出した窒素ガスの一部又は全部
を、窒素圧縮機により昇圧した後、熱交換器に導入して
該熱交換器の中間部で分岐し、分岐された一部の窒素ガ
スを、冷却途中で熱交換器から導出して膨張タービンに
導入し寒冷を発生させた後、単精留塔の上部から導出し
た前記窒素ガスに合流循環させるとともに、熱交換器の
中間部で一部を分岐した残部の窒素ガスを、該熱交換器
で冷却した後凝縮蒸発器に導入して液化後導出し、導出
した液化窒素を、膨張弁により膨張後前記単精留塔の上
部に導入し、かつ前記昇圧前又は昇圧後の窒素ガスの一
部を製品窒素ガスとして採取するので、第１発明の効果
に加えて、前記排ガスよりも高い圧力で窒素ガスが膨張
タービンに導入されるため、寒冷の発生効率を高くする
ことができる。さらに、膨張タービンを循環する窒素ガ
スの量を調整することにより、膨張タービンでの寒冷発
生量を調整でき、熱交換器に必要な最適量の寒冷を得る
ことができる。
第１図乃至第５図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は第１実施例を示す系統図、第２図は第２実施例を示
す系統図、第３図は第３実施例を示す系統図、第４図は
第４実施例を示す系統図、第５図は第５実施例を示す系
統図、第６図は従来例を示す系統図である。 １……圧縮機、２……吸着除去設備、3,3a,3b……熱交
換器、4,4a……単精留塔、５……凝縮蒸発器、６……減
圧弁、7,7a……膨張タービン、８……窒素圧縮機、９…
…膨張弁、10……原料空気のフィード段、11……精留
棚、12……リボイラ部、Ａ……原料空気、GN,RN……窒
素ガス、LA……液化空気、Ｗ……排ガス
図は第１実施例を示す系統図、第２図は第２実施例を示
す系統図、第３図は第３実施例を示す系統図、第４図は
第４実施例を示す系統図、第５図は第５実施例を示す系
統図、第６図は従来例を示す系統図である。 １……圧縮機、２……吸着除去設備、3,3a,3b……熱交
換器、4,4a……単精留塔、５……凝縮蒸発器、６……減
圧弁、7,7a……膨張タービン、８……窒素圧縮機、９…
…膨張弁、10……原料空気のフィード段、11……精留
棚、12……リボイラ部、Ａ……原料空気、GN,RN……窒
素ガス、LA……液化空気、Ｗ……排ガス
Claims (4)
- 【請求項１】原料空気を圧縮，精製，冷却して単精留塔
に導入し、液化分離して窒素を得る窒素製造装置におい
て、前記単精留塔の下部より導出した液化空気を、凝縮
蒸発器に導入して気化した後、熱交換器で適当温度まで
昇温し、膨張タービンで寒冷を発生させて再び該熱交換
器に導入して原料空気の冷却を行うとともに、前記単精
留塔頂部から導出した窒素ガスを、前記熱交換器に導入
して原料空気のほぼ導入温度まで温度回復して導出し、
導出した窒素ガスの一部又は全部を、窒素圧縮機により
昇圧した後、前記熱交換器で冷却し、次いで凝縮蒸発器
に導入して液化後導出し、導出した液化窒素を、膨張弁
により膨張後、前記単精留塔の上部に導入し、かつ前記
昇圧前又は昇圧後の窒素ガスの一部を、製品窒素ガスと
して採取することを特徴とする窒素製造方法。 - 【請求項２】前記凝縮蒸発器を、前記単精留塔の塔底よ
り下方に配置したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の窒素製造方法。 - 【請求項３】前記単精留塔の前記原料空気のフィード段
の下部に精留棚を設け、前記窒素圧縮機に導入する流量
を排ガスの量より多くしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の窒素製造方法。 - 【請求項４】原料空気を圧縮，精製，冷却して単精留塔
に導入し、液化分離して窒素を得る窒素製造装置におい
て、前記単精留塔頂部から導出した窒素ガスを、熱交換
器に導入して原料空気のほぼ導入温度まで温度回復して
導出し、導出した窒素ガスの一部又は全部を、窒素圧縮
機により昇圧した後、前記熱交換器に導入して該熱交換
器の中間部に分岐し、分岐された一部の窒素ガスを、冷
却途中で熱交換器から導出して膨張タービンに導入し寒
冷を発生させた後、単精留塔の上部から導出した前記窒
素ガスに合流循環させるとともに、前記熱交換器の中間
部で一部を分岐した残部の窒素ガスを、該熱交換器で冷
却した後凝縮蒸発器に導入して液化後導出し、導出した
液化窒素を、膨張弁により膨張後前記単精留塔の上部に
導入し、かつ前記昇圧前又は昇圧後の窒素ガスの一部を
製品窒素ガスとして採取することを特徴とする窒素製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62172566A JPH0814458B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 窒素製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62172566A JPH0814458B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 窒素製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6419283A JPS6419283A (en) | 1989-01-23 |
| JPH0814458B2 true JPH0814458B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=15944214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62172566A Expired - Fee Related JPH0814458B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 窒素製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0814458B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4577977B2 (ja) * | 2000-11-14 | 2010-11-10 | 大陽日酸株式会社 | 空気液化分離方法及び装置 |
| JP5415192B2 (ja) * | 2009-03-16 | 2014-02-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 空気の成分分離方法および装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6044583B2 (ja) * | 1977-04-06 | 1985-10-04 | 株式会社日立製作所 | 液化天然ガスの寒冷を利用した空気分離方法 |
-
1987
- 1987-07-10 JP JP62172566A patent/JPH0814458B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6419283A (en) | 1989-01-23 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
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