JPH0886564A - 空気分離装置 - Google Patents

空気分離装置

Info

Publication number
JPH0886564A
JPH0886564A JP6220174A JP22017494A JPH0886564A JP H0886564 A JPH0886564 A JP H0886564A JP 6220174 A JP6220174 A JP 6220174A JP 22017494 A JP22017494 A JP 22017494A JP H0886564 A JPH0886564 A JP H0886564A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rectification
air
raw material
column
section
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.)
Granted
Application number
JP6220174A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3472631B2 (ja
Inventor
Takashi Nagamura
孝 長村
Shinji Tomita
伸二 富田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teisan KK
Original Assignee
Teisan KK
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 Teisan KK filed Critical Teisan KK
Priority to JP22017494A priority Critical patent/JP3472631B2/ja
Priority to US08/392,341 priority patent/US5546765A/en
Publication of JPH0886564A publication Critical patent/JPH0886564A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3472631B2 publication Critical patent/JP3472631B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04163—Hot end purification of the feed air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04163—Hot end purification of the feed air
    • F25J3/04169—Hot end purification of the feed air by adsorption of the impurities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/044—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a single pressure main column system only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04969—Retrofitting or revamping of an existing air fractionation unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90—Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/82—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a reactor with combustion or catalytic reaction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/40—Air or oxygen enriched air, i.e. generally less than 30mol% of O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/42—Nitrogen or special cases, e.g. multiple or low purity N2
    • F25J2215/44—Ultra high purity nitrogen, i.e. generally less than 1 ppb impurities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/40—Separating high boiling, i.e. less volatile components from air, e.g. CO2, hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/901—Single column

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度窒素ガスと、メタン及びエタン等の炭
化水素が除去された高品質の圧縮乾燥空気とを併産する
ことのできる空気分離装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び水が除去
された圧縮乾燥空気を液化点付近まで冷却して精留塔
（３０）に導入し、この精留塔（３０）内で圧縮乾燥空
気から精留分離された窒素ガスを製品として取り出すよ
うになっている空気分離装置において、精留塔（３０）
の内部の精留部を下部精留部（３４）と上部精留部（３
６）とに分離して、この下部精留部（３４）で主として
メタン等の炭化水素を前記圧縮乾燥空気から除去するこ
ととし、下部精留部（３４）通過後の圧縮乾燥空気を製
品として取り出すことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メタン及びエタン等の
炭化水素が除去された高品質の圧縮乾燥空気及び高純度
窒素ガスを製造するための空気分離装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工場等においては、多量の高
純度窒素ガスを使用するため、工場敷地内に空気を原料
とする窒素ガス製造用空気分離装置が設置されることが
多い。かかる空気分離装置としては、図２に示す型式の
ものが広く知られている。図２の空気分離装置において
は、まず原料空気を圧縮機１で圧縮した後、触媒塔２及
び除炭乾燥塔３を通すことで原料空気から水素、一酸化
炭素、二酸化炭素及び水等を除去する。次いで、この原
料空気をコールドボックス４内の熱交換器５で熱交換し
て冷却し、精溜塔６内で精溜分離して高純度の窒素ガス
とする。この高純度窒素ガスは、熱交換器５に通された
原料空気を冷却する冷熱源として用いられた後、常温の
製品高純度窒素ガスとして取り出される。
【０００３】また、半導体製造工場では、高純度窒素ガ
スの他、水及び二酸化炭素等が除去された圧縮乾燥空気
も半導体製造装置等で必要とされる。そのため、従来に
おいては、除炭乾燥塔３を通過した原料空気の一部を配
管７から導出し、これを製品圧縮乾燥空気として取り出
すこととしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
高度化した半導体製造装置では、上記の製品圧縮乾燥空
気中に残存するメタン及びエタン（合計含有量２０００
ｐｐｂ〜５０００ｐｐｂ）が問題となることがある。
【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、高純度窒素ガスと、メタン及びエタンが除去さ
れた高品質の圧縮乾燥空気とを併産することのできる空
気分離装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外部より取り入れた原料空気を圧縮し、
水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び水を除去した後、熱
交換器でこの原料空気を液化点付近まで冷却して精溜塔
に導入し、該精留塔で原料空気から精留分離された窒素
ガスを凝縮器で凝縮液化し、この凝縮器で凝縮液化され
た液体窒素を還流液として精留塔頂部に導入し、前記還
流液の一部を精留塔から導出して製品窒素を製造する空
気分離装置において、精溜塔の内部の精溜部を下部精溜
部と上部精溜部とに分離し、この下部精溜部を、原料空
気からメタン及びエタン等の炭化水素を除去してその合
計含有量を所定値以下とするのに必要最小限の高さ寸法
とし、且つ、下部精溜部と上部精溜部との間の空間か
ら、炭化水素が除去された原料空気を製品圧縮乾燥空気
として取り出すようにしたことを特徴としている。
【０００７】下部精溜部の構成としては、１段から５段
の精溜板から成るものが有効である。
【０００８】また、製品窒素を取り出す場合には、前記
還流液としての液体窒素の一部を精留塔頂部の精留板よ
りも数段下の精留板から導出して低沸点成分を除去した
液体窒素より製造した高純度窒素ガスを取り出すように
するのが好適である。
【０００９】
【作用】上記構成においては、精溜塔の下部精溜部にて
窒素や酸素等よりも高沸点の炭化水素が原料空気から除
去されるため、下部精溜部と上部精溜部との間の空間か
ら、炭化水素の含有量が極めて少ない高品質の圧縮乾燥
空気を取り出すことができる。また、製品圧縮乾燥空気
として取り出されなかった残りの原料空気は、更に上部
精溜部を上昇することで、高純度窒素ガスに精溜分離さ
れる。
【００１０】
【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。
【００１１】図１は、本発明による空気分離装置の好適
な実施例を示すフローダイヤグラムである。図示するよ
うに、原料空気は、空気濾過器（図示せず）により除塵
された後、圧縮機１０に導入されて、空気分離に必要な
圧力まで圧縮される。この圧縮された原料空気は、配管
１２を通って触媒塔１４に導入される。この触媒塔１４
は、パラジウム触媒等の酸化触媒が充填されており、高
温状態で使用されることにより、原料空気に含まれてい
る一酸化炭素及び水素を酸化し、それぞれ二酸化炭素及
び水とする。
【００１２】この後、原料空気は冷却器１６にて予備冷
却された後、配管１８を経てアルミナやモレキュラーシ
ーブス等が充填された除炭乾燥塔２０に導入される。こ
の除炭乾燥塔２０においては、触媒塔通過後の原料空気
中の二酸化炭素及び水分を除去するようになっている。
【００１３】次いで、この原料空気は配管２２を経てコ
ールドボックス（断熱容器）２４内の熱交換器２６に導
入され、後述する酸素リッチ空気、高純度窒素ガス及び
圧縮乾燥空気と熱交換され、液化点近くまで冷却され
る。そして、熱交換器２６から流出された原料空気は、
配管２８を経て、所定の圧力及び温度で精留塔３０の下
部の空間３２に導入される。かかる圧力・温度条件下に
おいては、精留塔３０の空間３２に導入された原料空気
の一部は液化され、精留塔３０の塔底部に酸素リッチ液
体空気として貯留され、残部は精留塔３０内を上昇して
いく。
【００１４】精留塔３０内には、多数段の精留板から成
る精留部が設けられている。本発明では、この精留部
は、数段（具体的には１段〜５段、好ましくは２段〜３
段）の精留板から成る下部精留部３４と、多数段の精留
板から成る上部精留部３６とから構成され、両者間には
空間３８が形成されている。尚、この実施例では、上部
精留部３６は更に上下に分割されており、上側の上部精
留部は数段の精留板から成っている。以下、便宜的に、
上側の上部精留部を第１上部精留部３６Ａ、下側の上部
精留部を第２上部精留部３６Ｂと称することとする。
【００１５】精留塔３０の下部の空間３２から上昇する
原料空気は、精留部３４，３６において、上方から流下
してくる還流液と向流状態で気液接触される。その結
果、原料空気中に存する酸素等の窒素よりも高沸点の成
分は液体窒素により凝縮され、酸素リッチ液体空気とし
て流下され、一方、原料空気は精留部３４，３６を上昇
するにつれて窒素純度を増し、窒素ガスとなっていく。
【００１６】このようにして精留部３４，３６を通過し
て塔頂部に達した窒素ガスは、塔頂部から配管４２によ
り取り出され、凝縮器４４に導入されて、ここで冷却さ
れる。その結果、濃縮されたヘリウムや水素、ネオン等
の低沸点成分の未凝縮ガスが配管４６からパージされ、
液化された液体窒素は配管４８により精留塔３０の塔頂
部の液体窒素貯留部４０に戻される。
【００１７】精留塔３０の塔底部に貯留された酸素リッ
チ液体空気は、配管５０により取り出され、膨張弁５２
により酸素リッチ液体空気は膨張され、更に冷却された
後、凝縮器４４に導入されて寒冷源とされる。凝縮器４
４内で気化した酸素リッチ空気は、配管５４から取り出
され、熱交換器２６に導入されて、原料空気を冷却した
後、配管５６で取り出される。次いで、この酸素リッチ
空気は膨張タービン５８で膨張されて冷却され、配管６
０により再度、熱交換器２６に導入されて原料空気の冷
却に用いられる。この酸素リッチ空気は熱交換後、配管
６２によりアルミナやモレキュラーシーブス等が充填さ
れた除炭乾燥塔２０に送られ、その再生ガスとして使用
され、最終的には廃ガスとして配管６４から大気中に排
出される。
【００１８】精留塔３０の塔頂部の液体窒素貯留部４０
に戻された液体窒素は、メタン、エタン、酸素等の高沸
点成分及び水分や二酸化炭素等が除去された液体窒素と
なっており、一部は液状のまま前記の還流液として精留
部３６，３４へと流下され、残部は更に純度を上げるた
め液体窒素として、第１上部精留部３６Ａを流下させヘ
リウム・水素・ネオン等を除去し、第１上部精留部３６
Ａと第２上部精留部３６Ｂとの間の高純度液体窒素貯留
部６６から配管６８により取り出される。配管６８によ
り取り出された高純度液体窒素は、膨張弁７０で膨張さ
れた後、凝縮器４４に導入され、配管４２からの窒素ガ
スを冷却、液化させる。凝縮器４４内で熱交換され気化
された高純度窒素ガスは、配管７２により取り出されて
熱交換器２６に送られ、原料空気と熱交換され常温とな
った後、配管７４により製品高純度窒素ガスとして取り
出される。
【００１９】精留塔３０の塔頂部の液体窒素貯留部４０
に貯留した液体窒素を数枚の精留板に流下させ液体で取
り出すことにより、ヘリウム・水素・ネオン等の低沸点
成分を配管２８からの精留塔３０に導入時に較べ１／５
０以下に減らした高純度液体窒素にすることができる。
【００２０】また、図１に示すように、精留塔３０には
空間３８に連通する配管７６が接続されており、空間３
８内の原料空気、即ち圧縮乾燥空気の一部がこの配管７
６により取り出され、熱交換器２６に導入される。この
圧縮乾燥空気も、アルミナやモレキュラーシーブス等が
充填された除炭乾燥塔２０からの原料空気と熱交換され
て常温とされ、配管７８により取り出されて製品圧縮乾
燥空気として使用先に供給されるようになっている。
【００２１】ところで、メタン及びエタンの沸点は１気
圧でそれぞれ約−１６１．５℃、約−８８．６℃であ
り、１気圧で沸点が約−１９５．８℃の窒素、約−１８
３．０℃の酸素よりも高い。また、メタンより分子量の
大きい炭化水素の沸点はメタンの沸点よりも高い。ま
た、空気分離装置の精留塔３０を運転した際の運転圧で
も、この関係が逆転することもない。このため、精留塔
３０内を上昇する原料空気からは、まずメタン及びエタ
ン等の炭化水素が除去される。よって、下部精留部３４
を通過し空間３８に達した原料空気にはメタン及びエタ
ン等の炭化水素は殆ど残存しておらず、その合計含有量
は１ｐｐｂ以下となる。一方、酸素については下部精留
部３４では殆ど除去されないため、空間３８内の原料空
気には通常の空気と同程度の割合で酸素が含まれてい
る。また、精留塔３０内に導入された原料空気は、既に
圧縮機１０により圧縮され、触媒塔１４及び除炭乾燥塔
２０により水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び水が除去
されている。従って、空間３８内から配管７６、熱交換
器２６及び配管７８を経て取り出された空気は、半導体
製造等に適した高品質の圧縮乾燥空気となっている。
【００２２】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は上記実施例に限定されないことは言う
までもない。例えば、下部精留部３４における精留板の
段数はメタン及びエタン等の炭化水素の除去量等に応じ
て種々変更可能である。また、精留部３４，３６は精留
板から成るものに限られず、例えば充填材を充填して構
成したものであってもよい。更に、図示しないが、膨張
タービン５８を省き、別途に供給される高純度液体窒素
を寒冷源として精留塔３０の塔頂部に導入するようにし
てもよいし、他の純度の液体窒素を精留塔３０の対応す
る純度段数の所に導入してもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来に比して高品質の圧縮乾燥空気を高純度窒素ガスと共
に供給することが可能となる。
【００２４】また、本発明の構成は従来の空気分離装置
を僅かに改造すれば得られるものであるので、既存の設
備を利用することができ、安価に高品質の圧縮乾燥空気
及び高純度窒素ガスを供給できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空気分離装置の好適な実施例を示
すフローダイヤグラムである。
【図２】従来一般の空気分離装置を示すフローダイヤグ
ラムである。
【符号の説明】
１０…圧縮機、１４…触媒塔、２０…除炭乾燥塔、２６
…熱交換器、３０…精留塔、３４…下部精留部、３６…
上部精留部、３８…空間、４４…凝縮器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部より取り入れた原料空気を圧縮し、
    水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び水を除去した後、熱
    交換器でこの原料空気を液化点付近まで冷却して精溜塔
    （３０）に導入し、前記精留塔（３０）で原料空気から
    精留分離された窒素ガスを凝縮器（４４）で凝縮液化
    し、前記凝縮器（４４）で凝縮液化された液体窒素を還
    流液として前記精留塔（３０）頂部に導入し、前記還流
    液の一部を前記精留塔（３０）から導出して製品窒素を
    製造する空気分離装置において、 前記精溜塔（３０）の内部の精溜部を下部精溜部（３
    ４）と上部精溜部（３６）とに分離し、 前記下部精溜部（３４）を、原料空気から炭化水素を除
    去してその合計含有量を所定値以下とするのに必要最小
    限の高さ寸法とし、 前記下部精溜部（３４）と前記上部精溜部（３６）との
    間の空間（３８）から、炭化水素が除去された原料空気
    を製品圧縮乾燥空気として取り出すようにしたことを特
    徴とする空気分離装置。
  2. 【請求項２】 前記下部精溜部（３４）は１段から５段
    の精溜板から成ることを特徴とする請求項１記載の空気
    分離装置。
  3. 【請求項３】 前記還流液としての液体窒素の一部を前
    記精留塔（３０）頂部の精留板よりも数段下の精留板か
    ら導出して低沸点成分を除去した液体窒素より製造した
    高純度窒素ガスを取り出すようにしたことを特徴とする
    請求項１又は２記載の空気分離装置。
JP22017494A 1994-09-14 1994-09-14 空気分離装置 Expired - Fee Related JP3472631B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22017494A JP3472631B2 (ja) 1994-09-14 1994-09-14 空気分離装置
US08/392,341 US5546765A (en) 1994-09-14 1995-02-22 Air separating unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22017494A JP3472631B2 (ja) 1994-09-14 1994-09-14 空気分離装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0886564A true JPH0886564A (ja) 1996-04-02
JP3472631B2 JP3472631B2 (ja) 2003-12-02

Family

ID=16747051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22017494A Expired - Fee Related JP3472631B2 (ja) 1994-09-14 1994-09-14 空気分離装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5546765A (ja)
JP (1) JP3472631B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3885684A2 (en) 2020-03-05 2021-09-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation system
EP4321827A1 (en) 2022-08-10 2024-02-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation unit

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2875206B2 (ja) * 1996-05-29 1999-03-31 日本エア・リキード株式会社 高純度窒素製造装置及び方法
DE19843629A1 (de) 1998-09-23 2000-03-30 Linde Ag Verfahren und Verflüssiger zur Erzeugung von flüssiger Luft
US6546748B1 (en) 2002-06-11 2003-04-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing ultra high purity clean dry air
JP4514556B2 (ja) * 2004-08-19 2010-07-28 日本エア・リキード株式会社 人工空気製造装置
DE102007051182A1 (de) * 2007-10-25 2009-04-30 Linde Aktiengesellschaft Elektronikindustrieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Elektronikindustrieanlage

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1751383A1 (de) * 1968-05-20 1971-02-18 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zum Waermeaustausch bei der Tieftemperaturzerlegung von Gasgemischen
BR7606681A (pt) * 1975-10-28 1977-11-16 Linde Ag Processo e instalacao para fracionamento de ar
US4382366A (en) * 1981-12-07 1983-05-10 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process with single distillation column for combined gas turbine system
JPS58198677A (ja) * 1982-05-14 1983-11-18 株式会社日立製作所 空気分離方法及び装置
US4560397A (en) * 1984-08-16 1985-12-24 Union Carbide Corporation Process to produce ultrahigh purity oxygen
US4595405A (en) * 1984-12-21 1986-06-17 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the generation of gaseous and/or liquid nitrogen
GB8524598D0 (en) * 1985-10-04 1985-11-06 Boc Group Plc Liquid-vapour contact
US4867773A (en) * 1988-10-06 1989-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic process for nitrogen production with oxygen-enriched recycle
FR2655137B1 (fr) * 1989-11-28 1992-10-16 Air Liquide Procede et installation de distillation d'air avec production d'argon.
US5218825A (en) * 1991-11-15 1993-06-15 Air Products And Chemicals, Inc. Coproduction of a normal purity and ultra high purity volatile component from a multi-component stream
JPH05187767A (ja) * 1992-01-14 1993-07-27 Teisan Kk 超高純度窒素製造方法及びその装置
FR2694383B1 (fr) * 1992-07-29 1994-09-16 Air Liquide Production et installation de production d'azote gazeux à plusieurs puretés différentes.
US5351492A (en) * 1992-09-23 1994-10-04 Air Products And Chemicals, Inc. Distillation strategies for the production of carbon monoxide-free nitrogen
US5425241A (en) * 1994-05-10 1995-06-20 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the cryogenic distillation of an air feed to produce an ultra-high purity oxygen product

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3885684A2 (en) 2020-03-05 2021-09-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation system
US11959702B2 (en) 2020-03-05 2024-04-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation device
EP4321827A1 (en) 2022-08-10 2024-02-14 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation unit

Also Published As

Publication number Publication date
JP3472631B2 (ja) 2003-12-02
US5546765A (en) 1996-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1999011437A1 (fr) Procede et appareil de purification de l'argon
JP4440653B2 (ja) 水素および一酸化炭素の混合物を分離するための方法および装置
JPS6124967A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JP2005522396A5 (ja)
US5778698A (en) Ultra high purity nitrogen and oxygen generator unit
JP3472631B2 (ja) 空気分離装置
JPH09303955A (ja) 超高純度三弗化窒素製造方法及びその装置
JP3306517B2 (ja) 空気液化分離装置及び方法
JP3719832B2 (ja) 超高純度窒素及び酸素の製造装置
JP2585955B2 (ja) 空気分離装置
JPH09184681A (ja) 超高純度窒素及び酸素の製造装置
JPS60147086A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPH0933166A (ja) 超高純度窒素製造方法及び装置
PH26851A (en) Process to ultrapurify liquid nitrogen imported as back-up for nitrogen generating plants
JP3514485B2 (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPH08291967A (ja) 空気分離方法およびそれに用いる装置
JPH0658663A (ja) 超高純度窒素製造方法及びその装置
KR100427138B1 (ko) 공기분리방법및그에사용하는장치
JPH0942831A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
US20020095951A1 (en) Method and apparatuses for the production of synthetic air products and related gases
JP3259099B2 (ja) 超高純度窒素製造装置及びその起動方法
JPH09217982A (ja) 空気液化分離装置及び空気液化分離方法
JP2955864B2 (ja) 高純度酸素の製造方法
JP3513667B2 (ja) 空気液化分離方法及び装置
JPH11153383A (ja) 窒素製造方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070912

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080912

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080912

Year of fee payment: 5

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080912

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080912

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090912

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090912

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100912

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100912

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912

Year of fee payment: 8

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110912

Year of fee payment: 8

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120912

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120912

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130912

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees