JPH10267527A - 原料空気多段圧縮機における原料空気の除湿・冷却システム - Google Patents

原料空気多段圧縮機における原料空気の除湿・冷却システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】原料空気の除湿・冷却に必要とする動力を不要
とすること。 【解決手段】空気を圧縮、精製、冷却して精留塔に導入
し、液化精留分離を行って酸素や窒素等の空気成分を分
離する空気液化分離装置２０において、空気を除湿・冷
却することにより圧縮動力を削減するため、圧縮機入口
に原料空気と空気液化分離装置から発生する低温乾燥排
窒素ガスとの全熱交換器４を設けると共に、その後方に
更に空気冷却器８，９を設けたことを特徴とする原料空
気多段圧縮機における原料空気の除湿・冷却システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気を圧縮、精製、
冷却して精留塔に導入し、液化精留分離を行って酸素や
窒素等の空気成分を分離する空気液化分離装置における
原料空気多段圧縮機の動力を低減するための、吸気除湿
冷却システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来次のような技術がある。 １）特開平６−２４１６４８「空気液化分離方法及び装
置」、これはＬＮＧの寒冷を利用して、原料空気を冷却
して動力費の低減を図るものである。
【０００３】２）特開平８−６１０９０「燃焼タービン
の吸気冷却方法及び装置」、これは吸気冷却により燃焼
タービンの出力を増強するため、吸気である燃焼用空気
を除湿すると共に、河川水など未利用エネルギー又はク
ーリングタワー冷却水を用いて冷却した後、潜熱蓄熱装
置の冷熱を用いて更に冷却することで省エネルギー及び
効率向上を図り、また再生熱に燃焼タービンの排ガスを
使用するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記、特開平６−２４
１６４８では、ＬＮＧの寒冷を利用するため、近くにＬ
ＮＧがないところでは使用できないという不都合があ
り、また、特開平８−６１０９０では、再生用熱源とし
てタービン排ガスを用いているが、空気液化分離装置で
は、タービン排ガスのような再生用熱源が必ずしもない
ので適用範囲が限定される。そこで、これらの熱源を必
要としない吸気の除湿・冷却システムを提供することを
課題とするものである。
【０００５】一方、空気液化分離装置にて、酸素、窒素
を製造するための動力のうち、原料空気多段圧縮機の動
力が大部分を占めており、特に夏期の高温多湿時におい
ては、温度上昇分、空気の体積が増加するので、圧縮機
処理の見掛け風量が増大し、単位流量当たりの動力が大
きくなる。一方、温度が上昇すると、空気の密度が小さ
くなり、実質的な処理空気量（質量流量）が減少するた
め、夏期は酸素、窒素の生産能力が低下する。
【０００６】最近、特に昼夜間の消費電力量の平準化
と、安価な酸素、窒素を提供するためその省エネルギー
が強く要請されている。本発明は、以上のような課題を
解決するためになされたもので、原料空気多段圧縮機の
吸気を除湿、冷却することにより、圧縮機動力を削減す
るシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の原料空気多段
圧縮機における原料空気の除湿・冷却システムは、空気
を圧縮、精製、冷却して精留塔に導入し、液化精留分離
を行って酸素や窒素等の空気成分を分離する空気液化分
離装置用原料空気多段圧縮機において、圧縮機入口に原
料空気と空気液化分離装置から発生する低温乾燥窒素ガ
スとを透湿式仕切板を介して熱交換させる全熱交換器を
設けると共に、その後方に更に空気冷却器を設けたこと
を特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の除湿・冷却システムの一
例を図１に示す。この例では，圧縮機は２段の軸流圧縮
機１，２であり，吸気温度を１０℃まで冷却する場合で
ある。
【０００９】原料空気の低温化と空気中の湿分を除去す
るため透湿式仕切板を介して熱交換させる全熱交換器４
と，除湿、低温化された空気を更に冷却するために、冷
却塔１６からの冷却水を利用する吸気冷却器９と，冷凍
機１７で製造された冷熱を用いた吸気冷却器８と，１段
目圧縮機出口に冷却塔１６の冷却水で１段目圧縮後の高
温空気を冷却する前段中間冷却器５と，更にその後に冷
凍機１７で製造された冷熱を用いて冷却する後段中間冷
却器６とで構成されている。
【００１０】空気分離装置では、例えば深冷液化分離方
式の場合、高純度酸素、窒素等の他に、精留塔上部から
低純度の排窒素ガス（大気温−５℃、絶対湿度０．００
９ｇ／kg′）が取出される。
【００１１】そこで、全熱交換器４において、この低温
排窒素ガスを用いて、原料空気の低温化と空気中の湿分
の除去とを同時に行う。これにより、除湿・冷却に必要
とする動力が不要となる。
【００１２】全熱交換器の構造には、回転式と固定式が
あり、潜熱と顕熱分を交換するものがある。回転式は、
除湿と再生を同一の装置で行わせるもので、回転式熱交
換器と同一構造であるが、回転体内に金属線を編むか、
成型したものに吸湿性物質を被覆したもの、またはアス
ベスト紙などに吸湿剤をしみ込ませて硬化処理したもの
を回転方向にハニカムを形成するようにしたものがあ
る。
【００１３】固定式は、隔壁をアスベスト紙などの透湿
性のもので、間隔板をクラフト紙などで、直交または、
対向配置したものがある。図２は、固定式全熱交換器の
一例を示す。
【００１４】本例では、隔壁４ａは透湿性の材料からな
り、間隔板４ｂが交互に直交して配置されている。高温
高湿の原料空気と低温低湿の排窒素ガスが透湿性の隔壁
を隔てて，熱交換及び湿分移動が行われるため，原料空
気は低温低湿となる。
【００１５】多段圧縮機の１段目圧縮機の入口の除湿・
冷却システムを設置するだけでなく，中間段においても
必要に応じて，除湿器と冷却器を設置してもよい。各段
圧縮機の入口では，空気温度を露点温度以上として，凝
縮水（ドレン）の圧縮機内キャリーオーバーによるトラ
ブルを防止しなくてはならない。
【００１６】空気の露点温度は，絶対湿度が同じ場合，
圧力が高くなるに連れて，上昇する。そのため，各段入
口の空気を冷却し温度を下げ圧縮機動力を低減するため
には，中間段にも必要に応じて除湿器と冷却器を設置す
るのが効果的である。除湿量の制御は，各段圧縮機の空
気設定温度が露点温度以下になるように，排窒素ガスの
流量を制御する。
【００１７】
【発明の効果】この発明では、透湿式仕切板を介して熱
交換させる全熱交換器において、空気液化分離装置から
発生する低温乾燥排窒素ガスを用いて、原料空気の低温
化と空気中の湿分の除去とを同時に行うので、除湿・冷
却に必要とする動力が不要となる。また、原料空気の除
湿・冷却により凝縮水（ドレン）の圧縮機内キャリーオ
ーバーによるトラブルを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す説明図。
【図２】全熱交換器の一例の説明図。
【符号の説明】
１，２…圧縮機，４…全熱交換器，５，６…中間冷却
器，８，９…吸気冷却器，１６…冷却塔，１７…冷凍
機，２０…空気分離装置，２１…窒素ガス導管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福嶋 信一郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 上原 正弘 東京都港区西新橋１丁目16番７号 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 千田 健一郎 東京都港区西新橋１丁目16番７号 日本酸 素株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気を圧縮、精製、冷却して精留塔に導
    入し、液化精留分離を行って酸素や窒素等の空気成分を
    分離する空気液化分離装置用原料空気多段圧縮機におい
    て、 圧縮機入口に原料空気と空気液化分離装置から発生する
    低温乾燥窒素ガスとを透湿式仕切板を介して熱交換させ
    る全熱交換器を設けると共に、その後方に更に空気冷却
    器を設けたことを特徴とする原料空気多段圧縮機におけ
    る原料空気の除湿・冷却システム。
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