JPH11294945A - 一体化された機械圧縮を備える極低温空気分離システム - Google Patents

一体化された機械圧縮を備える極低温空気分離システム

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JPH11294945A
JPH11294945A JP5404499A JP5404499A JPH11294945A JP H11294945 A JPH11294945 A JP H11294945A JP 5404499 A JP5404499 A JP 5404499A JP 5404499 A JP5404499 A JP 5404499A JP H11294945 A JPH11294945 A JP H11294945A
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air separation
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ケビン・ウィリアム・マホーニー
Christine Barbara Allen-Hayes
クリスティーン・バーバラ・アレンヘイズ
Jack Michael Leo
ジャック・マイケル・リーオー
Paul Arthur Henry
ポール・アーサー・ヘンリー
Todd Alan Skare
トッド・アラン・スカーレ
Dante Patrick Bonaquist
ダンテ・パトリック・ボナキスト
James Richard Handley
ジェイムズ・リチャード・ハンドリー
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Praxair Technology Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 物理的蒸着プロセスにおける作業帯域での気
体雰囲気を高純度化するためのゲッタシステムの提供。 【解決手段】 ベース負荷圧縮エネルギーがベース負荷
圧縮機（５１）により供給空気に提供されそして必要と
される負荷圧力エネルギーが供給空気に単数乃至複数の
タービンブースタ圧縮機（５５）及び単数乃複数の生成
物ボイラブースタ圧縮機（６１，６３）を具備するブリ
ッジマシンに（６０）より供給される。ブリッジマシン
の圧縮のすべては、単一のギアケース（６０）を通して
供給される動力により駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体状生成物及び
液体生成物両方の製造のための極低温空気分離に関する
ものであり、特には極低温空気分離プラントに丁度必要
とされる圧縮エネルギーを提供して、プラントがそこか
ら所望される生成物を効率的に製造することを可能なら
しめる圧縮システムに関係する。
【０００２】
【従来の技術】空気分離プラントから、主空気圧縮機か
らの空気流れの一部を増圧し、それを冷却し、その後低
圧塔タービンを通して膨張させることにより、適度の量
の極低温液体生成物が製造されうる。内部圧縮サイクル
のため、設計点からの液体製造の効率的なそしてコスト
節減的な絞り込みが、従来型式のサイクル及び／或いは
ターボマシンシステムでは実現し得なかった。多量の液
体製造用に設計されているプラントがその液体生成物量
を関連する出力節減と共に減少することを可能とするた
めの解決策が必要とされている。
【０００３】また、最終的に高い液体製造率用に設計さ
れた、発展し続ける市場において建設されたプラント
が、当初の間、市場が発展するまで効率的な、もっと低
い生産率で運転できることが所望される。
【０００４】問題の根幹は、特に生成物ボイラー圧縮機
と関連して、ポンプ送給液体酸素サイクルの特性からく
る。主気体圧縮機からの空気流れの一部は、圧縮され、
冷却されそして後生成物ボイラー内で凝縮されて、高圧
酸素流れを蒸発せしめる。この圧力は、各プラントにお
いて、気体状酸素流れの送給圧力は固定されている。こ
の圧力が５０〜５００＋ｐｓｉ（ゲージ圧）（３．５〜
３５ｋｇ／ｃｍ2）の範囲で変動しうるが、これは各プ
ラントで一定に維持されている。これは、高圧の供給空
気を供給するのに使用される圧縮機（生成物ボイラー圧
縮機と呼ばれる）が一定の圧力で放出することを必要と
する。液体生成物における変動能力を制約するのはこの
固定放出圧力要件なのである。ひとたび遠心圧縮機が所
定の放出圧力及び流量に対して設定されそして運転され
ると、吸引圧力における減少は不可能である。吸引圧力
における僅かの減少は吐出圧力における対応する減少を
もたらし、これはプラントの気体状酸素圧力要件が満足
し得なくなることを意味する。
【０００５】所定のプラントにおける気体状酸素圧力が
一定に保持されねばならないが、プラントからの液体製
造量を変更しうることが所望される。液体製造のための
空気流れの増圧は、別個の圧縮機により或いはタービン
の仕事出力により負荷されるブースタいずれかにより達
成される。設定点からの液体生成物の減少は低圧塔ター
ビンへの入口圧力を減少することにより実現される。も
し別個の圧縮機が使用されるなら、このタービン入口圧
力の減少は、マシンの出口圧力を案内翼若しくは吸引絞
り弁を調節することにより実現される。これは、僅かの
コスト負担においてではあるが、液体生成物の関連する
動力減少を伴っての減少を可能ならしめる。この方策の
欠点は、モータ、スキッド、潤滑油系統等を含む別個の
圧縮機を必要とする点で設備投資に費用がかかることで
ある。これは、生成物ボイラー圧縮機及びタービン両方
に対して同じ部品が追加されることを必要とする。
【０００６】タービン負荷ブースタは、比較的安価な代
案であるが、液体の絞り込みと関連する動力節減はな
い。圧縮機への入口圧力を減じることは、出口圧力の減
少と液体量の減少をもたらす。しかし、ブースタはター
ビンにより負荷されているから、電気的な動力減少は存
在しない。動力の節減は、主空気圧縮機放出圧力におけ
る減少を経てブースタへの入口圧力を低減することによ
り実現されうる。しかしながら、主空気圧縮機の放出圧
力は、生成物ボイラ圧縮機がその要件を満足しうるため
には一定でなければならない。従って、液体製造のため
のタービン負荷ブースタ圧縮機を使用して動力節減は得
られない。
【０００７】従来システムと関連するまた別の問題は、
生成物ボイラ圧縮機自体の選定である。生成物ボイラ圧
縮機は、生成物ボイラにおいて液体酸素を沸騰するのに
必要とされる水準まで空気圧力を昇圧するのに使用され
る。タービンブースタと関連して先に論議した通り、こ
のための別個の圧縮機はコストが莫大なものとなる。コ
ストを減じるために、余分のピニオンが主空気圧縮機に
追加され、これは主空気圧縮機に１段以上の生成物ボイ
ラ圧縮ステージを追加ならしめうる。この別法の欠点
は、これら生成物ホイールから良好な効率を実現するこ
との困難さである。これは、ブルギヤの速度が主圧縮機
の効率を最適化するように設定されており、そしてこれ
が代表的に生成物ボイラホイールに対して最適に速度で
はないからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】総括として、問題は、
コスト節減で、効率的な態様で、一定の気体状酸素圧力
において液体製造量の変動を可能ならしめるシステムが
現在のところ存在しないことである。或る最小量を超え
る液体生成物に対して設計されたプラントに対しては、
液体生成物量の絞り込みは重要である。液体生成物量を
減じる能力がないことは、変動する市場条件にプラント
が対応する能力を失わせる。プラントが建設されたと
き、液体の大量需要に対する即時的な需要は存在しない
かもしれない。しかしながら、もし市販の需要が増大す
るなら、大量の液体を製造することができ、しかももっ
と低量を効率的に製造できるプラントは、高い価値を有
することになる。
【０００９】本発明の課題は、特に規定された高い圧力
において気体状生成物を製造することができそして同時
に液体製造量の変動を可能としながら液体製造物を効率
的に製造することのできる極低温空気分離システムを提
供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記及びその他の課題
は、本明細書の記載を読むに際して当業者には明らかな
ように、次の通り本発明により達成される。本発明は、
その一様相において、極低温空気分離プラントから気体
状及び液体生成物を製造する方法であって、（Ａ）極低
温空気分離プラントへの供給空気全量をベース負荷圧力
まで圧縮する段階と、（Ｂ）ベース負荷供給空気をター
ビンブースタ流体と生成物ボイラブースタ流体とに分割
する段階と、（Ｃ）前記タービンブースタ流体を少なく
とも一つのタービンブースタ圧縮機を通過させ流ことに
より更に圧縮し、そして極低温空気分離プラントに該タ
ービンブースタ流体を通す段階と、（Ｄ）前記生成物ボ
イラブースタ流体を少なくとも一つの生成物ボイラブー
スタ圧縮機に通して更に圧縮し、該生成物ボイラブース
タ流体を生成物ボイラに通し、そして該生成物ボイラブ
ースタ流体を極低温空気分離プラントに通す段階と、
（Ｅ）すべてのタービンブースタ及びすべての生成物ボ
イラ圧縮機を運転するためのエネルギーを単一のギヤボ
ックスを通して提供する段階と（Ｆ）極低温空気分離プ
ラントにおけるタービンブースタ流体及び生成物ボイラ
ブースタ流体を極低温精留により気体状生成物と液体生
成物と液体生成物とに分離する段階と、（Ｇ）極低温空
気分離プラントから気体状生成物と液体生成物を回収す
る段階とを包含する極低温空気分離プラントから気体状
及び液体生成物を製造する方法を提供する。
【００１１】本発明のまた別の様相は、極低温空気分離
プラントから気体状及び液体生成物を製造する装置にあ
り、本装置は次の要素を包含する：（Ａ）少なくとも一
つの塔を有する極低温空気分離プラントと、（Ｂ）ベー
ス負荷空気圧縮機とそこに供給空気を通すための手段
と、（Ｃ）少なくとも一つのタービンブースタ圧縮機及
び前記ベース負荷空気圧縮機からの供給空気を単数乃至
複数の該タービンブースタ圧縮機に通すための手段と、
（Ｄ）少なくも一つの生成物ボイラブースタ圧縮機、生
成物ボイラ、ベース負荷空気圧縮機から単数乃至複数の
生成物ボイラブースタ圧縮機へ、そして該生成物ボイラ
ブースタ圧縮機から生成物ボイラへと供給物空気を通す
ための手段と、（Ｅ）ギアケースと、各タービンブース
タ圧縮機をギアケースに伝達可能な状態で連結する手段
と、各生成物ボイラブースタ圧縮機をギアケースに伝達
可能な状態で連結する手段と、（Ｆ）タービンブースタ
圧縮機からの供給空気を極低温空気分離プラントに通す
手段及び生成物ボイラからの供給空気を極低温空気分離
プラントに通すための手段、並びに（Ｇ）極低温空気分
離プラントからの気体状生成物を回収するための手段及
び極低温空気分離プラントからの液体生成物を回収する
ための手段。
【００１２】（用語の定義）ここで使用するものとして
の「供給空気」とは、大気のような主として窒素、酸素
及びアルゴンを含む混合物である。
【００１３】ここで使用するものとしての用語「塔」
は、蒸留或いは分留を実施するためのカラム或いは帯
域、即ち液体及び気体相を向流で接触して流体混合物の
分離をもたらす接触カラム或いは帯域を意味し、これは
例えば塔内に取付けられた一連の垂直方向に隔置された
トレー或いはプレートにおいて或いは塔に充填した一定
の構成をとるよう組織化充填物要素乃至無秩序に配列さ
れた充填物要素において蒸気及び液体相を接触すること
により実施される。蒸留塔のこれ以上の詳細について
は、マックグローヒル・ブック・カンパニー出版、アー
ル．エッチ．ペリー等編「ケミカル・エンジニアズ・ハ
ンドブック」１３節、１３−３頁、「連続蒸留プロセ
ス」を参照されたい。用語「複塔」とは、高圧塔と低圧
塔とを高圧塔の上端を低圧塔の下方端と熱交換関係とし
て装備する塔を云う。複塔についての詳しい論議は、オ
ックスフォード・ユニバーシティ・プレス出版（１９４
９年）ルヘマン著「ザ・セパレーション・オブ・ガス
ズ」ＶＩＩ章「コマーシャル・エアー・セパレーショ
ン」に記載されている。
【００１４】「蒸気及び液体接触分離プロセス」は成分
に対する蒸気圧差に依存する。高蒸気圧成分（即ち、よ
り高揮発性、低沸騰点成分）は、蒸気相に濃縮する傾向
があり、他方低蒸気圧成分（即ち、より低揮発性、高沸
騰点成分）は、液体相に濃縮する傾向がある。「部分凝
縮」とは、揮発性成分を蒸気相に濃縮し、それにより低
揮発性成分を液体相に残すのに液体混合物の冷却作用を
使用する分離プロセスである。「精留或いは連続蒸留」
とは、蒸気相と液体相の向流処理により得られるような
順次しての部分的な蒸発及び凝縮を組み合わせる分離プ
ロセスである。蒸気及び液体相の向流接触は断熱的であ
りそして相間の積分型（段階的）或いは微分型（連続
的）接触を含みうる。混合物を分離するのに精留の原理
を利用する分離プロセス設備は、精留塔、蒸留塔或いは
分留塔と互換的に呼ばれることが多い。「極低温精留」
は、１５０Ｋ以下の温度のような低温で少なくとも部分
的に実施される精留プロセスである。
【００１５】用語「間接熱交換」とは、２種の流体流れ
を相互の物理的接触或いは相互混合をもたらすことなく
熱交換関係に持ちきたすことを意味する。
【００１６】ここで使用するものとしての「ターボ膨
張」及び「ターボ膨張器」とは、高圧気体をその圧力及
び温度を減じるべく軸流若しくはラジアルタービンを通
して流し、それにより冷凍力（冷気）を発生せしめるた
めの方法及び装置をそれぞれ意味する。
【００１７】用語「圧縮機」とは気体の圧力を増大する
ための装置を意味する。
【００１８】用語「生成物ボイラ」とは、極低温空気分
離プラントからの、代表的に増大された圧力における液
体が供給空気との間接熱交換により蒸発せしめられる熱
交換機を意味する。生成物ボイラは、独立したユニット
とすることもできるし、或いは供給空気を冷却するのに
使用される熱交換器内に組み込むことができる。
【００１９】用語「タービンブースタ圧縮機」とは、プ
ロセスの冷気を発生せしめるのに使用される、気体、通
常は供給空気に一部の圧力を増大するのに使用される、
代表的に回転羽根ユニットである圧縮器を意味する。気
体は、ターボ膨張されて冷気を生成する。
【００２０】用語「生成物ボイラブースタ圧縮機」と
は、液体を蒸発せしめて気体生成物を生成するのに使用
される、気体、通常は供給空気の一部の圧力を増大する
のに使用される、代表的に回転羽根ユニットである圧縮
器を意味する。液体は一般に蒸発した気体が増大した圧
力水準において得られるように加圧される。
【００２１】用語「ギアケース」とは、エネルギー提供
物、即ち電気モータ、スチームタービン、及び気体膨張
器とエネルギー使用物、即ち気体圧縮機、発電機との間
で軸エネルギーを伝達するのに使用される装置である。
ギアケースは、連結されるギア及び関連する軸に付属す
るギアの一体的な組合せであり、各エネルギーユニット
に対して最適な軸速度の提供を可能ならしめる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明を図面を参照して詳細に説
明する。図面において共通の要素には同じ番号が付けら
れている。図１及び２を参照すると、供給空気流れ５０
として表される、極低温空気分離プラントに供給される
供給空気の全量は、ベース負荷空気圧縮機５１に通さ
れ、ここで一般に１４０〜１８０ｐｓｉａ（９．８〜１
２．６ｋｇ／ｃｍ2絶対圧）の範囲にあるベース負荷圧
力まで圧縮される。ベース負荷圧力は、極低温空気分離
プラントが供給空気を公称圧力における気体状生成物を
生成しそして代表的に供給空気の約２％である公称量の
液体生成物を生成するべく、生成物酸素、窒素及びアル
ゴンの一種以上に分離することを可能ならしめるに十分
のエネルギーを提供する。ベース負荷圧供給空気９６
は、その後、予備清浄器５２を通すことにより水蒸気、
二酸化炭素、及び炭化水素のような高沸点不純物を除去
されそして浄化されたベース負荷圧供給空気５３は、図
１にブロックで示されそして図２に詳細に示すブリッジ
マシン５４に供給される。
【００２３】ブリッジマシンは、極低温空気分離プラン
トに一種以上の気体状生成物が公称を超える昇圧された
圧力において回収されそしてまた液体生成物が公称を超
える量において回収され得るよう効率的な態様で要求通
りのエネルギーを提供する。更に、ブリッジマシンは、
効率の負担と遭遇することなく、プラントに対してこの
予定注文生成物の変更を可能ならしめる。ブリッジマシ
ンの構成配列を図２を参照して詳しく説明する。
【００２４】図２を参照すると、ベース負荷圧供給空気
５３は、タービンブースタ流体流れ即ち部分２と、生成
物ボイラブースタ流体流れ即ち部分１１とに分割され
る。所望なら、ベース負荷圧供給空気一つ以上の他の部
分を追加的な圧縮を受けて若しくは受けることなく極低
温空気分離プラントに通すことができる。もし、そうし
た他の部分が更に圧縮されるなら、好ましくは、圧縮機
は、ギアケース６０を通して伝達されるエネルギーによ
り動力を与えられる。タービンブースタ流体流れは、吸
引絞り即ち入口案内弁３を通りそして流れ４としてター
ビンブースタ圧縮機５５に通る。タービンブースタ圧縮
機５５内で、タービンブースタ流体は、一般に２５０〜
３５０ｐｓｉａ（１７．５〜２４．５ｋｇ／ｃｍ2）の
範囲にある圧力まで圧縮される。生成するタービンブー
スタ流体５は、冷却器６を通すことなどして圧縮熱を冷
やされそして後弁７を通して流れ８において主熱交換機
５６に流れる。所望なら、タービンブースタ流体２の一
部若しくは全量が弁５７を通して流れ９としてタービン
ブースタ５５をバイパスするようにすることもできる。
【００２５】流れ８におけるタービンブースタ流体は、
主熱交換機５６を通すことにより冷却されそして後極低
温空気分離プラントに通入される。図面で例示した本発
明の具体例においては、冷却されたタービンブースタ流
体２０は、ターボ膨張器５８に通され、ここでターボ膨
張され、生成するターボ膨張タービンブースタ流体２１
は極低温空気分離プラントに通入される。ターボ膨張器
５８は、ブリッジマシン５４のギアケース６０と係合す
る軸５９を有し、ブッリジマシンを駆動するためのエネ
ルギーの少なくとも一部を提供する。
【００２６】流れ１１における生成物ボイラブースタ流
体は、吸引絞り即ち入口案内翼１２に通されそして流れ
１３として第１生成物ボイラブースタ圧縮機６１に通さ
れ、ここで圧縮される。圧縮された流体１４は、冷却器
６２を通すなどして圧縮熱を除去するように冷却されそ
して後流れ１５として第２生成物ボイラブースタ圧縮機
６３に通され、ここで追加的に圧縮される。生成する生
成物ボイラブースタ流体１６は、一般に２００〜５５０
ｐｓｉａ（１４〜３８．５ｋｇ／ｃｍ2）の範囲にあ
り、冷却器１７を通過することによるなどして冷却され
て圧縮熱を除去され、そして流れ１８として主熱交換機
５６に通され、ここで戻り流れとの間接的な熱交換によ
り冷却される。所望なら、流れ１８の一部１９は、図２
に示すように、生成物ボイラブースタ圧縮機にリサイク
ルされうる。生成するタービンブースタ流体６４はその
後生成物ボイラ６５の通され、ここで冷却されそして一
般に少なくとも部分的に凝縮され、同時に極低温空気分
離プラントからの昇圧液体を沸騰する作用をなす。生成
する生成物ボイラブースタ液体６６はその後極低温空気
分離プラントに通入される。
【００２７】ブリッジマシンは、軸６８を通してギアケ
ース６０に動力を供給するモータ／発電機その他の原動
機６７により駆動される。ブリッジマシンにおけるすべ
てのユニットの差し引きのエネルギーバランスに依存し
て、モータ／発電機６７は動力を抽出することができ
る。タービンブースター圧縮機のすべて並びに生成物ボ
イラブースタ圧縮機のすべてが、力或いは動力を伝動し
うるよう適当な軸によりこの単一のギアボックスに駆動
上連結される。
【００２８】ギアケース６０は、ブリッジマシンの個互
の圧縮機、膨張機、及び電動機すべてと関連する軸エネ
ルギーを伝達するのに必要な相互連結されたギアのすべ
てを収納している。代表的に、ブリッジマシンは、電気
モータ６７のような主原動機に軸連結される一次ギア９
９、即ちブルギアを含む。追加的な二次ギア、即ちピニ
オン１００、１０１、１０２がブルギアに個互の若しく
は対になったユニットを連結するのに使用される。更
に、他の中間ギア（図示なし）が個互の付属ユニットに
対するギア比率や回転速度を変更するためにブルギアと
ピニオンとの間に使用されうる。ギアの直径と歯数の寸
法関係が、これらギア直径と反比例関係で隣り合うギア
に回転速度を伝達する。
【００２９】本発明の共通のギアケースの主たる利点
は、各付属の膨張機或いは圧縮機に対して最適の回転速
度を提供しうることである。例えば、共通のギアケース
の使用の場合、膨張機は、同じ軸に連結される圧縮機と
同じ速度での運転に制約されない。更に、単一ギアケー
スの使用は、膨張機及び圧縮機エネルギー要件の制約を
回避する。従って、すべての圧縮機及び膨張機ステージ
が、それらの最適速度、圧力比、及び流量に対して設計
でき、プロセスの融通性並びにターボマシン設計基準を
満足させる。また、単一のギアケースは、機械的損失、
即ち軸受けやギアの摩擦を最小限とし、設備コストを減
じる。単一のそしてコンパクトなパッケージは、配管ロ
スを減じそして現場施工より工場建設を可能ならしめ
る。
【００３０】本発明の実施において任意の適当な極低温
空気分離プラントが使用できる。図１は、高圧塔７０と
低圧塔７１とを具備する複塔から成るそうしたプラント
６９を例示する。プラントはまた、アルゴン付属塔７２
をも具備する。
【００３１】ここで、図１を参照すると、タービンブー
スタ流体２１及び生成物ボイラブースタ流体６６は、各
々、一般に７５〜３００ｐｓｉａ（５．２５〜２１ｋｇ
／ｃｍ2）、好ましくは７５〜１５０ｐｓｉａ（５．２
５〜１０．５ｋｇ／ｃｍ2）の範囲の圧力においてに運
転される高圧塔７０に通入される。高圧塔７０内で、流
体は、極低温精留により、酸素富化液体と窒素富化蒸気
とに分離される。酸素富化液体は、流れ７３として高圧
塔７０の底部から弁７４を経て低圧塔７１に通される。
窒素富化蒸気は流れ７５として高圧塔７０の上方部分か
ら主凝縮器７６に通され、ここで沸騰している低圧塔７
１における底部液体との間接熱交換により凝縮せしめら
れる。生成する窒素富化液体７７は環流として高圧塔７
０に戻される流れ７８と、過熱器８０を通して低圧塔７
１に通される流れ７９とに分割される。窒素富化液体７
９の一部は生成物液体窒素として回収される。
【００３２】低圧塔７１は、高圧塔７０の圧力より低く
そして一般に１５〜２０ｐｓｉａ（１．０５〜０．１４
ｋｇ／ｃｍ2）の範囲内の圧力で運転されている。低圧
塔７１内で、様々の供給物が極低温精留により窒素富化
流体と酸素富化流体とに分離される。窒素富化流体は、
低圧塔７１の上方部分から蒸気流れ８２において抜き出
され、過熱器８０及び一次熱交換器５６を通過すること
により加温されそして流れ８３において気体状窒素生成
物として回収される。製品純度コントロール目的のた
め、廃棄流れ８４が低圧塔から流れ８２の抜き出し点よ
り下側の水準から抜き出され、過熱器８０及び一次熱交
換器５６を通過することにより加温され、流れ８５にお
いてシステムから取り出される。
【００３３】酸素富化流体は、液体流れ８６として低圧
塔７１の下放部分から抜き出されそして液体ポンプ８７
を通過することにより昇圧されて昇圧酸素富化液体８８
を生成する。昇圧酸素富化液体８８の一部８９は生成物
液体酸素として回収される。残りの酸素富化液体９０は
生成物ボイラ６５に通されここで生成物ボイラブースタ
流体との間接熱交換により蒸発せしめられて昇圧気体状
酸素９１を生成する。昇圧気体状酸素９１は一次熱交換
機５６を通過することにより加温されそして流れ９２に
おいて高圧気体状酸素生成物として回収される。
【００３４】主として酸素及びアルゴンを含む流れ９３
は、低圧塔７１からアルゴン付属塔７２に通され、ここ
で極低温精留によりアルゴンに富んだ流体と酸素に富ん
だ流体とに分離される。酸素に富んだ流体は流れ９４に
おいて低圧塔に戻される。アルゴンに富んだ流体は、液
体及び／或いは気体状形態であり得る生成物アルゴン９
５として回収される。
【００３５】本発明をある種の好ましい具体例を参照し
て詳しく説明したが、当業者は本発明の範囲内で本発明
の別の具体例が存在することを認識しよう。例えば、ギ
アケースを運転するのに動力を提供するための任意の有
効な手段が図面に示したものに加えて若しくは代わりに
使用されうる。そうした動力提供手段の一つは、ギアシ
ステムに連結された軸を駆動する流れ駆動タービンであ
る。所望なら、ヒートポンピング回路において使用され
るような循環流体の圧縮がギアケースを通して取り出し
たエネルギーにより駆動される圧縮機を使用して実施さ
れうる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の共通のギアケースの主たる利点
は、各付属の膨張機或いは圧縮機に対して最適の回転速
度を提供しうることである。例えば、共通のギアケース
の使用の場合、膨張機は、同じ軸に連結される圧縮機と
同じ速度での運転に制約されない。更に、単一ギアケー
スの使用は、膨張機及び圧縮機エネルギー要件の制約を
回避する。従って、すべての圧縮機及び膨張機ステージ
が、それらの最適速度、圧力比、及び流量に対して設計
でき、プロセスの融通性並びにターボマシン設計基準を
満足させる。また、単一のギアケースは、機械的損失、
即ち軸受けやギアの摩擦を最小限とし、設備コストを減
じる。単一のそしてコンパクトなパッケージは、配管ロ
スを減じそして現場施工より工場建設を可能ならしめ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の極低温空気分離システムの好ましい具
体例の簡略した流れ図である。
【図２】本発明の実施においてそして極低温空気分離シ
ステムへの組み込みに有用であるブリッジマシンの具体
例の詳細を示す。
【符号の説明】
５０ 供給空気流れ ５１ ベース負荷空気圧縮機 ５２ 予備清浄器 ５３ ベース負荷圧供給空気 ５５ タービンブースタ圧縮機 ５６ 主熱交換機 ５８ ターボ膨張器 ５９ 軸 ６０ ギアケース ６１ 第１生成物ボイラブースタ圧縮機 ６２ 冷却器 ６３ 第２生成物ボイラブースタ圧縮機 ６４ タービンブースタ流体 ６５ 生成物ボイラ ６６ ボイラブースタ液体 ６７ 原動機 ６８ 軸 ６９ プラント ７０ 高圧塔 ７１ 低圧塔 ７２ アルゴン付属塔 ９６ ベース負荷圧供給空気 ９９ ブルギア １００、１０１、１０２ ピニオン ２ タービンブースタ流体流れ部分 ３ 入口案内弁 ４ 流れ ５ タービンブースタ流体 ６ 冷却器 ７ 弁 ８ 流れ １１ 生成物ボイラブースタ流体流れ部分 １３ 流れ １６ 生成物ボイラブースタ流体 １７ 冷却器 ２０ 冷却されたタービンブースタ流体 ２１ ターボ膨張タービンブースタ流体
フロントページの続き (72)発明者 ジャック・マイケル・リーオー アメリカ合衆国ニューヨーク州ウィリアム ズビル、ヴァインウッド・ドライブ4155 (72)発明者 ポール・アーサー・ヘンリー アメリカ合衆国ニューヨーク州ウィリアム ズビル、マッカーサー・ドライブ46 (72)発明者 トッド・アラン・スカーレ アメリカ合衆国ニューヨーク州エルマ、ク リントン・ストリート5321 (72)発明者 ダンテ・パトリック・ボナキスト アメリカ合衆国ニューヨーク州グランド・ アイランド、ランサム・ロード1036 (72)発明者 ジェイムズ・リチャード・ハンドリー アメリカ合衆国ニューヨーク州イースト・ アマスト、セイブル・ラン51

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 極低温空気分離プラントから気体状及び
    液体生成物を製造する方法であって、（Ａ）極低温空気
    分離プラントへの供給空気全量をベース負荷圧力まで圧
    縮する段階と、（Ｂ）ベース負荷供給空気をタービンブ
    ースタ流体と生成物ボイラブースタ流体とに分割する段
    階と、（Ｃ）前記タービンブースタ流体を少なくとも一
    つのタービンブースタ圧縮機を通過させることにより更
    に圧縮し、そして極低温空気分離プラントに該タービン
    ブースタ流体を通す段階と、（Ｄ）前記生成物ボイラブ
    ースタ流体を少なくとも一つの生成物ボイラブースタ圧
    縮機に通して更に圧縮し、該生成物ボイラブースタ流体
    を生成物ボイラに通し、そして該生成物ボイラブースタ
    流体を極低温空気分離プラントに通す段階と、（Ｅ）す
    べてのタービンブースタ及びすべての生成物ボイラ圧縮
    機を運転するためのエネルギーを単一のギヤボックスを
    通して提供する段階と（Ｆ）極低温空気分離プラントに
    おけるタービンブースタ流体及び生成物ボイラブースタ
    流体を極低温精留により気体状生成物と液体生成物と液
    体生成物とに分離する段階と、（Ｇ）極低温空気分離プ
    ラントから気体状生成物と液体生成物を回収する段階と
    を包含する極低温空気分離プラントから気体状及び液体
    生成物を製造する方法。
  2. 【請求項２】 動力がモータによりギアケースに供給さ
    れる請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 動力がターボ膨張器によりギアケースに
    供給される請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 タービンブースタ流体が極低温空気分離
    プラントに通入される前にターボ膨張器を通してターボ
    膨張される請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 極低温空気分離プラントから気体状及び
    液体生成物を製造する装置であって、（Ａ）少なくとも
    一つの塔を有する極低温空気分離プラントと、（Ｂ）ベ
    ース負荷空気圧縮機とそこに供給空気を通すための手段
    と、（Ｃ）少なくとも一つのタービンブースタ圧縮機及
    び前記ベース負荷空気圧縮機からの供給空気を単数乃至
    複数の該タービンブースタ圧縮機に通すための手段と、
    （Ｄ）少なくも一つの生成物ボイラブースタ圧縮機、生
    成物ボイラ、ベース負荷空気圧縮機から単数乃至複数の
    生成物ボイラブースタ圧縮機へ、そして該生成物ボイラ
    ブースタ圧縮機から生成物ボイラへと供給物空気を通す
    ための手段と、（Ｅ）ギアケースと、各タービンブース
    タ圧縮機をギアケースに伝達可能な状態で連結する手段
    と、各生成物ボイラブースタ圧縮機をギアケースに伝達
    可能な状態で連結する手段と、（Ｆ）タービンブースタ
    圧縮機からの供給空気を極低温空気分離プラントに通す
    手段及び生成物ボイラからの供給空気を極低温空気分離
    プラントに通すための手段、並びに（Ｇ）極低温空気分
    離プラントからの気体状生成物を回収するための手段及
    び極低温空気分離プラントからの液体生成物を回収する
    ための手段を包含する極低温空気分離プラントから気体
    状及び液体生成物を製造する装置。
  6. 【請求項６】 モータ及びギアケースにモータを駆動上
    連結するための手段を更に含む請求項５の装置。
  7. 【請求項７】 ターボ膨張器モータ及びギアケースにタ
    ーボ膨張器を駆動上連結するための手段を更に含む請求
    項５の装置。
  8. 【請求項８】 単数乃至複数のタービンブースタ圧縮機
    からの供給空気を極低温空気分離プラントに通入するた
    めの手段がターボ膨張器を含む請求項７の装置。
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