JPH0816584B2 - 窒素ガス採取方法 - Google Patents

窒素ガス採取方法

Info

Publication number
JPH0816584B2
JPH0816584B2 JP61314780A JP31478086A JPH0816584B2 JP H0816584 B2 JPH0816584 B2 JP H0816584B2 JP 61314780 A JP61314780 A JP 61314780A JP 31478086 A JP31478086 A JP 31478086A JP H0816584 B2 JPH0816584 B2 JP H0816584B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitrogen gas
pressure
tower
gas
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP61314780A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63163772A (ja
Inventor
秀幸 本田
Original Assignee
日本酸素株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本酸素株式会社 filed Critical 日本酸素株式会社
Priority to JP61314780A priority Critical patent/JPH0816584B2/ja
Publication of JPS63163772A publication Critical patent/JPS63163772A/ja
Publication of JPH0816584B2 publication Critical patent/JPH0816584B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、窒素ガスの採取方法に関し、特に自噴する
圧力の弱くなった油田に高圧の窒素ガスを注入して原油
を採取する方法(Enhanced Oil Recovery略称EOR)に用
いるのに好適な高圧の窒素ガスを採取する方法に関す
る。
〔従来の技術〕 従来から、EORでは圧縮機で窒素ガスを高圧にして用
いるため、該圧縮機に導入される窒素ガスの圧力が高い
ほど、該圧縮機の動力原単位が低減できて好都合であ
る。そこで、比較的圧力の高い窒素ガスを採取するため
に複精留塔を用いて空気を液化分離する方法が知られて
いる。
第3図は米国特許第4,222,756号明細書に示される系
統図であって、複精留塔1は、上部塔2と、下部塔3及
び上部塔2下部の主凝縮器4とで構成されており、原料
空気Aを下部塔2の下部に導入して精留し、上部塔2の
上部から窒素ガスNを採取するもので、熱交換器5,6,7,
8及び膨張タービン9等の周辺機器と組み合わせた装置
構成となっている。
圧縮され、不純物を取り除かれた原料空気Aは、熱交
換器5で液化温度近くまで冷却されて下部塔3の下部に
導入され、下部塔3内で精留により窒素ガスNHと液化空
気LAとに分離する。
上記窒素ガスNHは、主凝縮器4に導入され、液化して
液体窒素LNとなり、一部が熱交換器7、弁11を経て上部
塔2の上部に導入され上部塔2の還流液となり、残部が
下部塔3の還流液となる。
前記液化空気LAは、熱交換器6、弁10を経て上部塔2
の中段に導入され、さらに精留分離されて製品窒素ガス
Nと酸素に富む液化ガスLOとに分離する。
この酸素に富む液化ガスLOは、主凝縮器4で下部塔3
の上部から導入される窒素ガスNHと熱交換を行ない気化
して酸素に富むガスGOとなり、一部が上部塔2の上昇ガ
スとなり、また残部が上部塔2から導出されて熱交換器
8及び熱交換器5から膨張タービン9を経て断熱膨張し
て寒冷エネルギーを発生し、再び熱交換器5に導入され
原料空気Aと熱交換して温度回復し、排ガスWとなる。
そして、製品窒素ガスNは、上部塔2の上部から導出
され、熱交換器7,6,5を経て略常温となり採取される。
ここで熱交換器6,7は、製品窒素ガスNを冷却源とし
て、下部塔3から導出され上部塔2に導入される液化空
気LAと液化窒素LNの冷却を図るもので、それぞれ弁10,1
1での膨張後の気化ロスを低減させ、還流液として有効
な液量を増すものである。
また熱交換器8は、原料空気Aを加温源として、上部
塔2の下部から導出される酸素に富むガスGOをやや昇温
して、熱交換器5の導入温度を調節しているものであ
り、弁12は上記ガスGOの熱交換器5,膨張タービン9の通
過量、温度等を調整するものである。
以上説明した米国特許第4,222,756号明細書のFig2の
窒素ガス採取方法では、原料空気の圧力約10.56kg/cm2a
bs(150psia)で、採取される製品窒素ガスの圧力は約
3.52kg/cm2abs(50psia)を得ており、その収率は65
%、装置規模、製品窒素量約85,000Nm3/h、窒素ガスの
圧力を6.33kg/cm2abs(90psia)までの昇圧動力を含め
た動力原単位は0.183kwh/Nm3GN2(本願発明者計算値)
となっている。
また、米国特許第4,400,188号明細書には、EORに用い
るために比較的高圧の窒素ガスを得るようにした、上記
と略同様の窒素ガス採取方法が記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前者の窒素ガス採取方法では高圧の原
料空気を用いることにより採取する製品窒素ガスの圧力
を得ており、動力原単位を高くしていた。
また、後者の方法においても製品窒素ガスの収率、あ
るいは動力原単位等に問題があり、改善が望まれてい
た。
そこで本発明は、EOR用として好適な比較的高い圧力
を有する製品窒素ガスを、収率を低下させることなく、
しかも動力原単位を低く抑えて採取できる窒素ガス採取
方法を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記の目的を達成するために、複精留塔によ
り空気を液化分離して窒素ガスを高圧で採取する方法に
おいて、第1発明は、主凝縮器とは圧力的に切離して別
に配設しかつ該主凝縮器と同温度で作動する副凝縮器
に、上部塔下部の酸素に富む液化ガスを減圧して導入
し、下部塔上部より導入される窒素ガスと熱交換して気
化させて導出し、原料空気と熱交換して昇温し、膨張タ
ービンにより断熱膨張させて寒冷を発生させるととも
に、下部塔上部の窒素ガスと上部塔上部の窒素ガスを製
品窒素ガスとして採取することを特徴とし、第2発明
は、主凝縮器とは圧力的に切離して別に配設しかつ該主
凝縮器と同温度で作動する副凝縮器に、上部塔下部の酸
素に富む液化ガスを減圧して導入し、下部塔上部より導
入される窒素ガスと熱交換して気化させて導出し、原料
空気と熱交換して昇温し、膨張タービン制動ブロワーに
より昇圧した後に冷却し、膨張タービンに導入して断熱
膨張させて寒冷を発生させるとともに、下部塔上部の窒
素ガスと上部塔上部の窒素ガスを製品窒素ガスとして採
取することを特徴としている。
〔作 用〕
これにより、原料空気の運転圧力を上げることなく主
凝縮器の気化圧力を高くでき、上部塔の圧力、即ち上部
塔から採取される製品窒素ガスの圧力を高くし、さらに
上部塔より高圧で運転されている下部塔からも中圧の製
品窒素ガスを得ているため、比較的高い圧力を製品窒素
ガスを安価に採取できるとともに、EOR用の圧縮機の動
力原単位も低減できる。
さらに、第2発明では、膨張タービン入口圧力を上昇
させることにより寒冷発生量を増大して副凝縮器の気化
圧力を下げるようにしたから、下部塔の圧力、即ち原料
空気の圧力を下げて動力原単位をさらに減少させること
ができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図及び第2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説明する。
まず、第1図において、上部塔2,下部塔3及び主凝縮
器4からなる複精留塔1の上部塔2と下部塔3の中間部
には、主凝縮器4とは圧力的に切離して別に配設しかつ
該主凝縮器と同温度で作動する副凝縮器20が配設されて
おり、上部塔2の下部の主凝縮器4から酸素に富む液化
ガスLOが導入され、下部塔3の上部から導入される窒素
ガスNHと熱交換を行ない、該液化ガスLOは気化して排ガ
スWとなる。
この排ガスWは、熱交換器5で原料空気Aと熱交換
後、膨張タービン9で断熱膨張して寒冷を発生し、再び
熱交換器5に導入され、寒冷を回収されて略常温、常圧
となり排出される。
製品窒素ガスNは、上部塔2の上部から導出される低
圧窒素ガスN1と、下部塔3の上部から導出される中圧窒
素ガスN2として採取され、熱交換器5で原料空気を冷却
して略常温となりそれぞれFOR用の圧縮機(図示せず)
に送出される。
まず、二酸化炭素や水分を除去された圧力6.6kg/cm2a
bsの原料空気A(100,770Nm3/h)は熱交換器5に導入さ
れて液化点付近まで冷却され、下部塔3の下部に導入さ
れる。
原料空気Aは下部塔3で精留されて圧力6.2kg/cm2Gの
中圧窒素ガスN2(23,681Nm3/h)と主凝縮器4及び副凝
縮器20で液化された液化窒素LN及び酸素に富んだ液化空
気LAとに分離され、中圧窒素ガスN2は下部塔3から導出
され、熱交換器5で原料空気Aと熱交換して採取され
る。
液化窒素LNの一部と液化空気LAは、それぞれ減圧弁11
及び減圧弁10を経て上部塔2に導入され、上部塔2上部
の圧力2.6kg/cm2absの低圧窒素ガスN1と、主凝縮器4に
溜る酸素に富んだ液化ガスLO(O270vol%)とに精留分
離され、低圧窒素ガスN1(46,858Nm3/h)は、上部塔2
上部から導出されて熱交換器5を経て採取される。
上部塔2下部の主凝縮器4から弁21で2.1kg/cm2absに
減圧されて副凝縮器20に導入された液化ガスLOは、下部
塔3の上部から導入される窒素ガスNHと熱交換して窒素
ガスNHを液化するとともに自身は気化して排ガスWとな
り、熱交換器5に導入される。
排ガスWは、熱交換器5で原料空気Aと熱交換して−
125℃に昇温された後、膨張タービン9で断熱膨張し、
−140℃で1.25kg/cm2absの圧力となって再び熱交換器5
に導入され、原料空気Aと熱交換して常温となり、必要
に応じて原料空気A中の二酸化炭素、水分を除去する吸
着設備の再生などに用いられた後に排出される。
これにより、圧力6.6kg/cm2absの原料空気Aのうち、
24%が6.1kg/cm2Gの中圧窒素N2として、また46%が2.2k
g/cm2absの低圧窒素N1として採取され、合せて原料空気
の約70%が製品窒素となり、残部が排ガスWとなる。
このときの装置規模、製品窒素量約85,000Nm3/h、窒
素圧力を6.33kg/cm2absまでの昇圧動力を含めた動力原
単位は、0.156Kwh/Nm3GN2である。
ここでO270%濃度の排ガスWの流量は製品収率より定
まることから、膨張タービン9で装置の運転に十分な寒
冷を発生させるために必要な圧力は2kg/cm2absとなる。
圧損をとって2.1kg/cm2abs、O270%濃度の排ガスWは、
O2約90%の液と気液平衡関係にあり、気化温度は約−17
8℃となる。
そして下部塔3の運転圧力は、窒素ガスNHを約−178
℃の液化ガスLOで凝縮させるために約6kg/cm2absとな
る。
従来の主凝縮器4のみの構成では、この条件で主凝縮
器4、即ち上部塔2下部の圧力は2.1kg/cm2absとなり、
上部塔2から採取される製品窒素Nの圧力は圧損をとっ
て1.5kg/cm2absとなる。
ところが本発明の如く、排ガスWを上部塔2と圧力的
に切離した副凝縮器20において気化し導出すると、主凝
縮器4より抜出す液化ガスLOの濃度がO270%ですみ、こ
れと平衡なガス相組成は約43%となる。
副凝縮器20と主凝縮器4とを同温度(約−178℃)で
作動させることにより、主凝縮器4、即ち上部塔2下部
の圧力を約2.8kg/cm2absとなる。
このように、膨張タービン9に導入する排ガスWのO2
濃度一定、圧力一定とした時に、副凝縮器20を主凝縮器
4と別に設けて、副凝縮器20において排ガスWを気化し
て導出すると、主凝縮器4を含む上部塔の運転圧力を約
2.1kg/cm2absから約2.8kg/cm2absにまで上昇でき、上部
塔2から採取される製品となる低圧窒素ガスN1の圧力も
2.2kg/cm2absと上昇する。
さらに本発明では6.2kg/cm2absの圧力で運転されてい
る下部塔3の上部からも製品となる中圧窒素ガスN2を採
取するので圧力の高い製品窒素ガスNを多量に得ること
ができ、EOR用の圧縮機の動力原単位を低減できる。
また、第2図は前記実施例における排ガスWの通路に
熱交換器22,膨張タービン制動ブロワー23,冷却器24を配
置し、膨張タービン入口圧力を上昇させることにより寒
冷発生量を増大して副凝縮器20の気化圧力を下げるよう
にしたもので、このようにすることによって、下部塔3
の圧力、即ち原料空気Aの圧力を下げて動力原単位をさ
らに減少させることができる。
尚、副凝縮器20は、複精留塔1内に組込むことなく、
別に設置することもできる。
〔発明の効果〕
本発明の窒素ガス採取方法は以上説明したように、主
凝縮器とは圧力的に切離して別に配設しかつ該主凝縮器
と同温度で作動する副凝縮器に、上部塔下部の酸素に富
む液化ガスを減圧して導入し、下部塔上部より導入され
る窒素ガスと熱交換して気化させて導出し、原料空気と
熱交換して昇温し、膨張タービンにより断熱膨張させて
寒冷を発生させるとともに、下部塔上部の窒素ガスと上
部塔上部の窒素ガスを製品窒素ガスとして採取するか
ら、主凝縮器の同温度での気化圧力を上昇させることが
でき、上部塔から採取する製品窒素ガスの圧力を上昇さ
せ、原料空気圧力を同じとした場合に従来よりも高い圧
力で製品窒素ガスを得られる。
さらに、中圧で運転されている下部塔上部からも製品
窒素ガスを採取するので、製品窒素ガスを高圧まで圧縮
する工程での圧縮機の動力原単位を下げることもでき、
窒素ガス採取工程での動力原単位の低減と合わせて、大
幅なコストダウンを図れる。
また、第2発明では、膨張タービン入口圧力を上昇さ
せることにより寒冷発生量を増大して副凝縮器の気化圧
力を下げるようにしたから、下部塔の圧力、即ち原料空
気の圧力を下げて動力原単位をさらに減少させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法の一実施例を示す系統図、第2図
は本発明の他の実施例を示す系統図、第3図は従来の方
法を示す系統図である。 1……複精留塔、2……上部塔、3……下部塔、4……
主凝縮器、5,22……熱交換器、9……膨張タービン、20
……副凝縮器、23……膨張タービン制動ブロワー、24…
…冷却器、A……原料空気、GO……酸素に富むガス、LA
……液化空気、LO……酸素に富む液化ガス、N……製品
窒素ガス、N1……低圧窒素ガス、N2,NH……中圧窒素ガ
ス、W……排ガス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複精留塔により空気を液化分離して窒素ガ
    スを高圧で採取する方法において、主凝縮器とは圧力的
    に切離して別に配設しかつ該主凝縮器と同温度で作動す
    る副凝縮器に、上部塔下部の酸素に富む液化ガスを減圧
    して導入し、下部塔上部より導入される窒素ガスと熱交
    換して気化させて導出し、原料空気と熱交換して昇温
    し、膨張タービンにより断熱膨張させて寒冷を発生させ
    るとともに、下部塔上部の窒素ガスと上部塔上部の窒素
    ガスを製品窒素ガスとして採取することを特徴とする窒
    素ガス採取方法。
  2. 【請求項2】複精留塔により空気を液化分離して窒素ガ
    スを高圧で採取する方法において、主凝縮器とは圧力的
    に切離して別に配設しかつ該主凝縮器と同温度で作動す
    る副凝縮器に、上部塔下部の酸素に富む液化ガスを減圧
    して導入し、下部塔上部より導入される窒素ガスと熱交
    換して気化させて導出し、原料空気と熱交換して昇温
    し、膨張タービン制動ブロワーにより昇圧した後に冷却
    し、膨張タービンに導入して断熱膨張させて寒冷を発生
    させるとともに、下部塔上部の窒素ガスと上部塔上部の
    窒素ガスを製品窒素ガスとして採取することを特徴とす
    る窒素ガス採取方法。
JP61314780A 1986-12-26 1986-12-26 窒素ガス採取方法 Expired - Fee Related JPH0816584B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61314780A JPH0816584B2 (ja) 1986-12-26 1986-12-26 窒素ガス採取方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61314780A JPH0816584B2 (ja) 1986-12-26 1986-12-26 窒素ガス採取方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63163772A JPS63163772A (ja) 1988-07-07
JPH0816584B2 true JPH0816584B2 (ja) 1996-02-21

Family

ID=18057502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61314780A Expired - Fee Related JPH0816584B2 (ja) 1986-12-26 1986-12-26 窒素ガス採取方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0816584B2 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56103189U (ja) * 1980-01-09 1981-08-12
JPS5723188A (en) * 1980-07-17 1982-02-06 Toshiba Corp Simultaneous counter
JPS61130769A (ja) * 1984-11-30 1986-06-18 株式会社日立製作所 低温廃ガスを利用した寒冷発生方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63163772A (ja) 1988-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5263328A (en) Process for low-temperature air fractionation
CN103123203B (zh) 利用含氮废气进行再低温精馏制取纯氮的方法
JPH087019B2 (ja) 空気の高圧低温蒸留方法
US4964901A (en) Low-temperature separation of air using high and low pressure air feedstreams
JP6351895B1 (ja) 窒素製造方法および窒素製造装置
KR950006409A (ko) 펌핑된 액상 생성물을 기화시키기 위한 저온 정류방법 및 장치
JPH06257939A (ja) 空気の低温蒸留方法
JP3737611B2 (ja) 低純度酸素の製造方法及び装置
JP3436398B2 (ja) 窒素と酸素を製造する方法及び設備
JP4230213B2 (ja) 空気液化分離装置及び方法
JP4447501B2 (ja) 空気液化分離方法及び装置
JP4520667B2 (ja) 空気分離方法および装置
JPH0816584B2 (ja) 窒素ガス採取方法
JPH07151459A (ja) 空気から圧力下の少なくとも一つのガスを製造する方法及び設備
JPH06249574A (ja) 圧力下の酸素及び/又は窒素製造方法並びに製造設備
JP3738213B2 (ja) 窒素製造方法及び装置
JP3737612B2 (ja) 低純度酸素の製造方法及び装置
JP4447502B2 (ja) 空気液化分離方法及び装置
JPH1172286A (ja) 低温蒸留により空気分離をするための方法およびプラント
JP2920392B2 (ja) 空気液化分離装置における液化窒素の過冷却方法
JPH1163812A (ja) 低純度酸素の製造方法及び装置
JP2917033B2 (ja) 空気液化分離方法及び装置
JP3703943B2 (ja) 低純度酸素の製造方法及び装置
JPH0814458B2 (ja) 窒素製造方法
JP2001336876A (ja) 窒素製造方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees