JPS58106377A - タ−ビン排出ガス過熱度を低減する改善された空気分離方法 - Google Patents
タ−ビン排出ガス過熱度を低減する改善された空気分離方法Info
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- JPS58106377A JPS58106377A JP57214733A JP21473382A JPS58106377A JP S58106377 A JPS58106377 A JP S58106377A JP 57214733 A JP57214733 A JP 57214733A JP 21473382 A JP21473382 A JP 21473382A JP S58106377 A JPS58106377 A JP S58106377A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、逆転式熱交換器の温度制御及びプラント低温
冷却の為に空気の一部を使用することを可能ならしめ同
時にこのようなシステムにこれまで付随した欠点を回避
する改善された空気分離方法に関係する。
冷却の為に空気の一部を使用することを可能ならしめ同
時にこのようなシステムにこれまで付随した欠点を回避
する改善された空気分離方法に関係する。
多くの空気分離プロセスは、原料供給空気な冷却しそし
て浄化すると共に単数乃至複数の生成物流れを周囲温度
kまで加温する為K、逆転式熱交換器を使用している。
て浄化すると共に単数乃至複数の生成物流れを周囲温度
kまで加温する為K、逆転式熱交換器を使用している。
入来空気は冷却されて、水蒸気や二酸化炭素のような凝
縮性物質は熱交換器表面上に凝縮する。周期的に、流れ
が逆転されてそしてこれら凝縮物は吹掃される。ユニッ
トが自浄性である為には、降温流れと昇温流れとの間の
熱交換器低温端側での温度差を制御する為の手段が必要
とされる。この温度制御を達成する為の一つの方法は、
低温端アンバランス流れ(均橋下での熱交換下に置かれ
ない流れ)、即ち熱交換器をその長さの一部のみを通し
て流れる流れを提供することである。降、温中の供給空
気に対してその行路の一部との熱交換下でアンバランス
流れを通過させることは、熱交換器にサイドヘッダを装
備させるとと或いは2つの別個の熱交換器を設けること
と云った多くの方法で達成されうる。
縮性物質は熱交換器表面上に凝縮する。周期的に、流れ
が逆転されてそしてこれら凝縮物は吹掃される。ユニッ
トが自浄性である為には、降温流れと昇温流れとの間の
熱交換器低温端側での温度差を制御する為の手段が必要
とされる。この温度制御を達成する為の一つの方法は、
低温端アンバランス流れ(均橋下での熱交換下に置かれ
ない流れ)、即ち熱交換器をその長さの一部のみを通し
て流れる流れを提供することである。降、温中の供給空
気に対してその行路の一部との熱交換下でアンバランス
流れを通過させることは、熱交換器にサイドヘッダを装
備させるとと或いは2つの別個の熱交換器を設けること
と云った多くの方法で達成されうる。
逆転式熱交換器を使用するこのような空気分離プロセス
の多くにおいて、アンバランス流れが逆転式熱交換器を
出た後、プラン)K対する冷却作用源な与える為にアン
バランス流れを膨張することが所望される。しかし、逆
転式熱交換器から部分通過後排出される加温されたアン
バランス流れは、膨張される時、かなりの過熱(露点を
趙えての温度)を有し、これは空気分離プロセスの効率
に有害な影響を及ぼす恐れがある。
の多くにおいて、アンバランス流れが逆転式熱交換器を
出た後、プラン)K対する冷却作用源な与える為にアン
バランス流れを膨張することが所望される。しかし、逆
転式熱交換器から部分通過後排出される加温されたアン
バランス流れは、膨張される時、かなりの過熱(露点を
趙えての温度)を有し、これは空気分離プロセスの効率
に有害な影響を及ぼす恐れがある。
代表的空気分離プロセスは高圧塔と低圧塔を含む複塔式
蒸留装置を使用し、−ここでは空気は高圧塔に送給され
て最初の分離が実施される。高圧塔は低圧塔と熱交換関
係にある。空気は低圧塔にも送給されうる。低圧塔にお
いて最終分離が実施される。このような複式蒸留塔シス
テムは、例えば求められる生成物の純度に依存して大き
な圧力条件範囲の下で運転しうるけれども、一般に低圧
塔は15〜5 (1psia の圧力において作動し
そして高圧塔は約90〜150 psia の圧力にお
いて作動する。
蒸留装置を使用し、−ここでは空気は高圧塔に送給され
て最初の分離が実施される。高圧塔は低圧塔と熱交換関
係にある。空気は低圧塔にも送給されうる。低圧塔にお
いて最終分離が実施される。このような複式蒸留塔シス
テムは、例えば求められる生成物の純度に依存して大き
な圧力条件範囲の下で運転しうるけれども、一般に低圧
塔は15〜5 (1psia の圧力において作動し
そして高圧塔は約90〜150 psia の圧力にお
いて作動する。
逆転式熱交換器低温端温度の制御とプラント冷却作用を
与える既知の方法は、アンバランス流れとして高圧塔棚
蒸気を使用するものであった。しかし、窒素生産が所望
される時、このような構成はプラント運転融通性の減少
という欠点を呈する。
与える既知の方法は、アンバランス流れとして高圧塔棚
蒸気を使用するものであった。しかし、窒素生産が所望
される時、このような構成はプラント運転融通性の減少
という欠点を呈する。
何故ならば、同じ′棚蒸気流れが3つの作用、即ち逆転
式熱交換器温度制御、プラント冷却作用及び生成物窒素
生成の為に使用されねばならないからである。この後者
の作用は、窒素が低圧塔ではなく高圧塔により生成され
ねばならずそして蒸留システムに対して周知されている
ように圧力の増大は共存する液体及び蒸気分留物量の平
衡に不都合な影響を有し、平衡分離遂行の為にトレイの
ような追加分離ステージを必要とするから、システムに
苛酷な分離負担を課する。更に、アンバランス流れ用に
高圧塔棚蒸気の使用は、もしアルゴンの回収が所望され
るなら、供給物の幾らかが低圧塔をバイパスするから不
利益である。
式熱交換器温度制御、プラント冷却作用及び生成物窒素
生成の為に使用されねばならないからである。この後者
の作用は、窒素が低圧塔ではなく高圧塔により生成され
ねばならずそして蒸留システムに対して周知されている
ように圧力の増大は共存する液体及び蒸気分留物量の平
衡に不都合な影響を有し、平衡分離遂行の為にトレイの
ような追加分離ステージを必要とするから、システムに
苛酷な分離負担を課する。更に、アンバランス流れ用に
高圧塔棚蒸気の使用は、もしアルゴンの回収が所望され
るなら、供給物の幾らかが低圧塔をバイパスするから不
利益である。
これら問題の幾つかを克服する為に、空気の一部がアン
バランス流れとして使用された。このようなシステムに
おいて、骸空気部分はそれがタービン膨張された後低圧
塔に導入されうる。しかし、この流れはかなりの過熱を
含んでいる為、それがタービン膨張される前にアンバラ
ンス流れの成る種の温度管理が必要とされる。代表的k
、これは、温いアンバランス流れの一部と冷い供給空気
流れの一部を交換することによった。しかし、これは混
合流れから成る所望流れに対して所定の圧力差を維持す
る為複線な制御弁配列を必要とする。更に、これは供給
空気流れ全体に圧力降下を導入する。更kまた、異った
温度のプロセス流れの混合は熱力学エネルギー損失を表
す。しかし、これら欠点のすべては、低圧塔に導入され
る流れを比較的低い過熱度に抑えるという望ましい結果
を得るにはどうしても必要であると考えられる。既に知
られているよ5に、万一とへ流れが過熱により表わされ
るような著しい熱含量を含んでいるなら、それは低圧塔
内の還流比に悪影響°を与えそれにより生成物回収率に
悪影響を与える。低圧空気流れ中の僅かの過熱でも降下
中の液体還流の一部を気化しそれにより低圧塔の下方区
画における還流比を増加して、塔分離を一層困難とする
。
バランス流れとして使用された。このようなシステムに
おいて、骸空気部分はそれがタービン膨張された後低圧
塔に導入されうる。しかし、この流れはかなりの過熱を
含んでいる為、それがタービン膨張される前にアンバラ
ンス流れの成る種の温度管理が必要とされる。代表的k
、これは、温いアンバランス流れの一部と冷い供給空気
流れの一部を交換することによった。しかし、これは混
合流れから成る所望流れに対して所定の圧力差を維持す
る為複線な制御弁配列を必要とする。更に、これは供給
空気流れ全体に圧力降下を導入する。更kまた、異った
温度のプロセス流れの混合は熱力学エネルギー損失を表
す。しかし、これら欠点のすべては、低圧塔に導入され
る流れを比較的低い過熱度に抑えるという望ましい結果
を得るにはどうしても必要であると考えられる。既に知
られているよ5に、万一とへ流れが過熱により表わされ
るような著しい熱含量を含んでいるなら、それは低圧塔
内の還流比に悪影響°を与えそれにより生成物回収率に
悪影響を与える。低圧空気流れ中の僅かの過熱でも降下
中の液体還流の一部を気化しそれにより低圧塔の下方区
画における還流比を増加して、塔分離を一層困難とする
。
従って、逆転式熱交換器低温端温度制御用及びプラント
冷却作用に空気部分を使用し5ると同時に1上に挙げた
欠点を回避する空気分離方法を提供することが所望され
ている。
冷却作用に空気部分を使用し5ると同時に1上に挙げた
欠点を回避する空気分離方法を提供することが所望され
ている。
本発明の目的は、改善された空気分離方法の提供にある
。
。
本発明のまた別の目的は、逆転式熱交換器アンバランス
流れがプラント冷却作用を与える為膨張後退熱分を低減
される改善空気分離法を提供することである。
流れがプラント冷却作用を与える為膨張後退熱分を低減
される改善空気分離法を提供することである。
本発明の箋に別の目的は、逆転式熱交換器低温端温度制
御及びプラント冷却作用を与える為に空気留分を使用す
る改善された空気分離法を提供することである。
御及びプラント冷却作用を与える為に空気留分を使用す
る改善された空気分離法を提供することである。
本発明は、要約すると、大気圧より高い圧力にある供給
空気が実質上その露点まで冷却されそして高圧塔及び低
圧塔において精留作用を受けるよ5な精留による空気の
分離方法であって、約10−から空気酸素濃度までの酸
素濃度を有する第1流れが降温中の供給流れに対して部
分通過により加温され、咳第1流れが続いて膨張されそ
して低圧塔に導入される空気分離方法において、111
前記高圧塔から第2液体流れを抜出すこと、(2)
前記第1流れを膨張後しかし低圧塔内に導入する前に前
記第2流れとの間接熱交換により冷却すること、及び (3) 前記第2流れを高圧塔に戻すことを包含する
空気分離方法を拠−供する。
空気が実質上その露点まで冷却されそして高圧塔及び低
圧塔において精留作用を受けるよ5な精留による空気の
分離方法であって、約10−から空気酸素濃度までの酸
素濃度を有する第1流れが降温中の供給流れに対して部
分通過により加温され、咳第1流れが続いて膨張されそ
して低圧塔に導入される空気分離方法において、111
前記高圧塔から第2液体流れを抜出すこと、(2)
前記第1流れを膨張後しかし低圧塔内に導入する前に前
記第2流れとの間接熱交換により冷却すること、及び (3) 前記第2流れを高圧塔に戻すことを包含する
空気分離方法を拠−供する。
本発明方法の別の具体例は、大気圧より高い圧力にある
供給空気が実質上その露点まで冷却されそして高圧塔及
び低圧塔において精留作用を受けるような精留による空
気の分離方法であって、空気組成と実質上同じ組成を有
する第1流れが降温中の供給流れに対して部分通過によ
り音源され、該第1流れが続いて膨張されそして低圧塔
に導入される空気分離方法において、 (A)冷却された供給空気を主部分と小部分とに分割す
ること、 (B)前記主部分を高圧塔に導入すること、(C)前記
小部分を第1流れと第2流れとに分割すること、 (D)前記第1fiれを膨張後しかし低圧塔への導入餉
に前記第2流れとの間接熱交換により冷却すること、 (W)前記第2流れを高圧塔に導入することを包含する
空気分離方法にある。
供給空気が実質上その露点まで冷却されそして高圧塔及
び低圧塔において精留作用を受けるような精留による空
気の分離方法であって、空気組成と実質上同じ組成を有
する第1流れが降温中の供給流れに対して部分通過によ
り音源され、該第1流れが続いて膨張されそして低圧塔
に導入される空気分離方法において、 (A)冷却された供給空気を主部分と小部分とに分割す
ること、 (B)前記主部分を高圧塔に導入すること、(C)前記
小部分を第1流れと第2流れとに分割すること、 (D)前記第1fiれを膨張後しかし低圧塔への導入餉
に前記第2流れとの間接熱交換により冷却すること、 (W)前記第2流れを高圧塔に導入することを包含する
空気分離方法にある。
ここで使用されるものとして、用語「塔(カラム)」と
は蒸留塔を言及するものである。即ち、例文は蒸気相と
液体相とを塔内に設置された一連の垂i1に離隔された
トレイ或いは棚板において或いは別様には塔を填める充
填要素において接触せしめるととKより、液体及び蒸気
相が流体混合物の分離をもたらすよう向流接触される接
触塔乃至帯域を指称する。蒸留塔のこれ以上の詳細につ
いては、「ケ2カル エンジニアズ ノーンドブツク」
第5編(マツクグロク ヒル ブック カンノくニー発
行)、15節13−3頁「連続蒸留プロセス」を参照さ
れたい。空気を分離する為の一般的システムは、頂端を
低圧蒸留塔の゛下端と熱交換関係とした高圧蒸留塔を使
用している。低温圧縮空気は高圧塔において酸素富化留
分と窒素富化留分とに分離されそしてこれら留分が低圧
塔に移送されて窒素と酸素富化留分とに更に分離される
。複式蒸留塔設備の例はルヘメン著「ガスの分離」オッ
クスフォード ユニバーシティ プレス社刊(1949
年)に見られる。
は蒸留塔を言及するものである。即ち、例文は蒸気相と
液体相とを塔内に設置された一連の垂i1に離隔された
トレイ或いは棚板において或いは別様には塔を填める充
填要素において接触せしめるととKより、液体及び蒸気
相が流体混合物の分離をもたらすよう向流接触される接
触塔乃至帯域を指称する。蒸留塔のこれ以上の詳細につ
いては、「ケ2カル エンジニアズ ノーンドブツク」
第5編(マツクグロク ヒル ブック カンノくニー発
行)、15節13−3頁「連続蒸留プロセス」を参照さ
れたい。空気を分離する為の一般的システムは、頂端を
低圧蒸留塔の゛下端と熱交換関係とした高圧蒸留塔を使
用している。低温圧縮空気は高圧塔において酸素富化留
分と窒素富化留分とに分離されそしてこれら留分が低圧
塔に移送されて窒素と酸素富化留分とに更に分離される
。複式蒸留塔設備の例はルヘメン著「ガスの分離」オッ
クスフォード ユニバーシティ プレス社刊(1949
年)に見られる。
ここで使用する「過熱」或いは「過熱蒸気」とは特定圧
力において露点より高い温度を有する蒸気を意味するの
に使用される。過熱は露点を越えての温度差を構成する
熱分である。
力において露点より高い温度を有する蒸気を意味するの
に使用される。過熱は露点を越えての温度差を構成する
熱分である。
本発明プロセスを第1図を参照して詳細に説明する。
供給空気120は、はぼ周囲温度においてそして大気圧
を越える圧力において逆転式熱交換器200に導入され
、ここで冷却されそして空気が冷却されるに際して水蒸
気や二酸化縦索のような凝縮性の汚染物が熱交換器壁土
に付着する。比較的清浄なそして冷却されたしかも加圧
された空気流れ121が熱交換器の低温端から取出され
そして高圧塔122の底部に導入される。この高圧塔内
で、底部における最Wの数ステージは、上昇蒸気を降下
液体と接触下でスクラビングし、それにより炭化水素の
ような逆転式熱交換器によって除去されなかった僅かの
汚染物を入来供給蒸気から浄化することを目的とする。
を越える圧力において逆転式熱交換器200に導入され
、ここで冷却されそして空気が冷却されるに際して水蒸
気や二酸化縦索のような凝縮性の汚染物が熱交換器壁土
に付着する。比較的清浄なそして冷却されたしかも加圧
された空気流れ121が熱交換器の低温端から取出され
そして高圧塔122の底部に導入される。この高圧塔内
で、底部における最Wの数ステージは、上昇蒸気を降下
液体と接触下でスクラビングし、それにより炭化水素の
ような逆転式熱交換器によって除去されなかった僅かの
汚染物を入来供給蒸気から浄化することを目的とする。
供給空気蒸気が汚染物を除去された後、この流れの一部
137(空気と実質上同じ組成を持つ)は高圧塔の底よ
り数トレイ上方の地点において抜出される。抜出し空気
137の小部分139は、低圧塔からの戻り流れ(後述
)136,135或いは129と熱交換器152内で熱
交換して凝縮し、他方これら流れを逆転式熱交換器への
導入に先立って加温する。凝縮した皺小部分140はそ
の後高圧塔に戻される。
137(空気と実質上同じ組成を持つ)は高圧塔の底よ
り数トレイ上方の地点において抜出される。抜出し空気
137の小部分139は、低圧塔からの戻り流れ(後述
)136,135或いは129と熱交換器152内で熱
交換して凝縮し、他方これら流れを逆転式熱交換器への
導入に先立って加温する。凝縮した皺小部分140はそ
の後高圧塔に戻される。
、残りの主部分13Bは逆転式熱交換器の低温端に導入
されそして該熱交換器の自己浄化作用に必要とされる低
温端側温度を制御するよう中間温度まで加温され141
において取出される。このアンバランス流れはその後熱
交換器から取出されそしてタービン膨張器142におい
て膨張されて冷却作用源となる寒冷気を発現する。
されそして該熱交換器の自己浄化作用に必要とされる低
温端側温度を制御するよう中間温度まで加温され141
において取出される。このアンバランス流れはその後熱
交換器から取出されそしてタービン膨張器142におい
て膨張されて冷却作用源となる寒冷気を発現する。
高圧塔122は、供給空気を酸素富化液123と窒素富
化流れ127とに分離する。供給空気からの僅かの汚染
物を含有する塔底溜り液125は、ゲルトラップ(KL
GT)124に通される。ゲルトラップ124はこれら
汚染物を除去する為の適当な吸着剤を収納している。そ
の後、塔底溜り液(0,富化液)は、導管125を通っ
て、熱交換器134において廃窒素134との熱交換で
予じめ加温されそして弁132において庸脹された後低
圧塔130に流入する。
化流れ127とに分離する。供給空気からの僅かの汚染
物を含有する塔底溜り液125は、ゲルトラップ(KL
GT)124に通される。ゲルトラップ124はこれら
汚染物を除去する為の適当な吸着剤を収納している。そ
の後、塔底溜り液(0,富化液)は、導管125を通っ
て、熱交換器134において廃窒素134との熱交換で
予じめ加温されそして弁132において庸脹された後低
圧塔130に流入する。
窒素富化流れ127は主凝縮器204e’j導入され、
ここで凝縮されて液体還流205を提供すると共に低圧
塔の底部128を再沸してこの塔の為の蒸気還流を提供
する。液体還流流れ205は、高圧塔内に導入される流
れ202と流れ126に分割される。後者の流れ126
は熱交換器133において廃窒素との熱交換により加温
されそして弁131において膨張された後低圧塔に導入
される。
ここで凝縮されて液体還流205を提供すると共に低圧
塔の底部128を再沸してこの塔の為の蒸気還流を提供
する。液体還流流れ205は、高圧塔内に導入される流
れ202と流れ126に分割される。後者の流れ126
は熱交換器133において廃窒素との熱交換により加温
されそして弁131において膨張された後低圧塔に導入
される。
膨張後のアンバランス流れ145は熱交換器154にお
いて、高圧塔から抜出し空気11J7と実質上同じ水準
において抜出された少量の液体流れ145との間接熱交
換により過熱分を低減される。熱交換器154から15
5において生ずる蒸気は高圧塔に戻される。過熱度低減
された流れ144は155として低圧塔に導入される。
いて、高圧塔から抜出し空気11J7と実質上同じ水準
において抜出された少量の液体流れ145との間接熱交
換により過熱分を低減される。熱交換器154から15
5において生ずる蒸気は高圧塔に戻される。過熱度低減
された流れ144は155として低圧塔に導入される。
アルゴン1収が所望される場合のような幾つかの用途に
対して、低圧過熱度低減流れの小部分15tS)!低圧
塔をバイパスして廃窒素流れ135に付加される。この
ような構成は、熱交換器154を溢流冷却液条件におい
て運転するという利点を有し、それkよりタービン排出
流れの最大限可能な過熱度低減作用を終始保証する。
対して、低圧過熱度低減流れの小部分15tS)!低圧
塔をバイパスして廃窒素流れ135に付加される。この
ような構成は、熱交換器154を溢流冷却液条件におい
て運転するという利点を有し、それkよりタービン排出
流れの最大限可能な過熱度低減作用を終始保証する。
熱交換器154においてタービン排出流れの過熱度低減
作用に必要とされる冷却材を供給するのに前記凝縮液体
空気流れ140を使用することも可能である。生成する
部分気化液体空気流れはその後実質土間じ水準において
高圧塔に戻される。
作用に必要とされる冷却材を供給するのに前記凝縮液体
空気流れ140を使用することも可能である。生成する
部分気化液体空気流れはその後実質土間じ水準において
高圧塔に戻される。
蒸気流れ137は好ましくは空気と同じ組成を有する。
代表的に、この流れは約19〜21%酸素の組成をとり
5る。幾つかの用途に対して、蒸気流れ137は高圧塔
122におけるもつと高位の地点から抜出されることも
可能で、それにより約10−酸素といった低い酸素含量
を有しうる。
5る。幾つかの用途に対して、蒸気流れ137は高圧塔
122におけるもつと高位の地点から抜出されることも
可能で、それにより約10−酸素といった低い酸素含量
を有しうる。
もつと低い酸素含量は高圧塔に対する分離ノくランスを
過大に崩し望ましくない。低温端温度制御に対して使用
される流れの容積流量は好ましくは供給空気流量の7〜
181もつとも好ましく各1その9〜121gであるl 液体流れ145は好ましくは、塔122のスクラビング
区画直上の、蒸気流れ137と実質上同じ水準において
塔122から抜出される。これを1、液体流れが代表的
にその上昇蒸気との平liiに近(翫ことを意味する。
過大に崩し望ましくない。低温端温度制御に対して使用
される流れの容積流量は好ましくは供給空気流量の7〜
181もつとも好ましく各1その9〜121gであるl 液体流れ145は好ましくは、塔122のスクラビング
区画直上の、蒸気流れ137と実質上同じ水準において
塔122から抜出される。これを1、液体流れが代表的
にその上昇蒸気との平liiに近(翫ことを意味する。
これは、塔122の底部スクラビング区画は主に上昇蒸
気を降下液体で洗うことだけを意図しそして実質的な分
離を行わな〜・力・ら、云えることである。この液体組
成は、圧力並びに分離ステージ乃至トレイの数を含めて
蒸留塔122の工程条件に依存するが、好ましくは約5
5〜39−酸素の範囲にある。しかし、この液体は工程
条件に依存して約30〜45嘩の酸素含量なとり5る。
気を降下液体で洗うことだけを意図しそして実質的な分
離を行わな〜・力・ら、云えることである。この液体組
成は、圧力並びに分離ステージ乃至トレイの数を含めて
蒸留塔122の工程条件に依存するが、好ましくは約5
5〜39−酸素の範囲にある。しかし、この液体は工程
条件に依存して約30〜45嘩の酸素含量なとり5る。
流れ143に対するまた別の適当な冷却液源は、例えば
流れ125のようなゲルトラップ124の下流の流れで
ある。この液体はトラップにより汚染物を除去されてお
り塔内のスクラビング区画直上の液組成に匹敵する組成
を有している。
流れ125のようなゲルトラップ124の下流の流れで
ある。この液体はトラップにより汚染物を除去されてお
り塔内のスクラビング区画直上の液組成に匹敵する組成
を有している。
高圧塔122への戻り流れは好ましくは抜出し流れと同
じ水準において塔に戻される。即ち、流れ140及び1
53は、流れ137及び145が抽出されたのとそれぞ
れ同じ塔水準において戻されることが好ましい、これは
一般的には流体流れを一層容易KJ&扱うことを可能と
するので好ましい。しかし、同水準返送という規準は本
改善方法にとって決定的事項ではなくそしてこれら戻り
流れは供給空気の量太限数−にすぎない比較的少量の流
れであるから、塔122へ適当な水準で流れを導入して
も満足すべき結果が得られる。
じ水準において塔に戻される。即ち、流れ140及び1
53は、流れ137及び145が抽出されたのとそれぞ
れ同じ塔水準において戻されることが好ましい、これは
一般的には流体流れを一層容易KJ&扱うことを可能と
するので好ましい。しかし、同水準返送という規準は本
改善方法にとって決定的事項ではなくそしてこれら戻り
流れは供給空気の量太限数−にすぎない比較的少量の流
れであるから、塔122へ適当な水準で流れを導入して
も満足すべき結果が得られる。
低圧塔130は最終分離を達成しそして生成物酸素流れ
129及び廃窒素流れ155を生成する。
129及び廃窒素流れ155を生成する。
廃窒素流れは前記した通り熱交換器153及び154に
おける液体還流をサブ冷却するのに使用しうる。追加的
に、低圧塔は塔頂から生成物窒素136を生成するのに
使用されうる。これら放出流れはすべて、熱交換器15
2において抜出し空気小部分139に対して放出流れが
生成物酸素149、廃窒素(WN2) 150及び生成
物窒素151として逆転式熱交換器200に流入する前
に過熱されうる。これら放出物は、146,148及び
147として熱交換器200から流出する。
おける液体還流をサブ冷却するのに使用しうる。追加的
に、低圧塔は塔頂から生成物窒素136を生成するのに
使用されうる。これら放出流れはすべて、熱交換器15
2において抜出し空気小部分139に対して放出流れが
生成物酸素149、廃窒素(WN2) 150及び生成
物窒素151として逆転式熱交換器200に流入する前
に過熱されうる。これら放出物は、146,148及び
147として熱交換器200から流出する。
入来する供給空気は、逆転式熱交換器200を通過して
凝縮性汚染物を浄化された彼、低温端側ゲルトラップの
ようなフィルタ手段を通ることにより熱交換器から出る
に際して他の汚染物を更に除去されうる。生?ける浄化
供給空気の一部は供給空気のすべてを高圧塔に通して追
加浄化を実現する必要なく、熱交換器低温端温度制御用
にそしてプラント冷却用に直接使用されうる。低温端ゲ
ルトラップを使用するそのよ5な構成の一具体例が第2
図に示されている。第2図の番号は第1及び2図に共通
する要素乃至流れ(或いは特性)K対しては#11図の
それと対応する。第2図に示される具体例についての論
議は第1図と相異する点にのみ絞って詳述する。
凝縮性汚染物を浄化された彼、低温端側ゲルトラップの
ようなフィルタ手段を通ることにより熱交換器から出る
に際して他の汚染物を更に除去されうる。生?ける浄化
供給空気の一部は供給空気のすべてを高圧塔に通して追
加浄化を実現する必要なく、熱交換器低温端温度制御用
にそしてプラント冷却用に直接使用されうる。低温端ゲ
ルトラップを使用するそのよ5な構成の一具体例が第2
図に示されている。第2図の番号は第1及び2図に共通
する要素乃至流れ(或いは特性)K対しては#11図の
それと対応する。第2図に示される具体例についての論
議は第1図と相異する点にのみ絞って詳述する。
第2図に示される具体例において、供給空気120は、
はぼ周囲温度においてそして大気圧を越える圧力におい
て逆転式熱交換器200に導入されそしてそこから流出
した後低温端側のゲルトラップ196に通り、炭化水素
のような汚染物が空気から更に除去される。冷却されそ
して清浄となった空気流れ121はその後主部分171
と小部分172とに分割される。主部分171は高圧塔
122に供給物として導入され、他方小部分は第1流れ
175と第2流れ174とに分割される。
はぼ周囲温度においてそして大気圧を越える圧力におい
て逆転式熱交換器200に導入されそしてそこから流出
した後低温端側のゲルトラップ196に通り、炭化水素
のような汚染物が空気から更に除去される。冷却されそ
して清浄となった空気流れ121はその後主部分171
と小部分172とに分割される。主部分171は高圧塔
122に供給物として導入され、他方小部分は第1流れ
175と第2流れ174とに分割される。
第1流れ173は逆(成熱交換器に低温端温度制御の為
に導入される。流れ173は141において熱交換器を
部分的に通過後取出され、タービン膨Ps器142にお
いて膨張される。膨張した流れ145は流れ174との
間接熱交換により過熱度を低減される。この具体例は追
加的に、低圧塔からの戻りプロセス流れを熱交換器15
2において加熱するのKfIi、れ174を使用する随
意的構成な例示している。前述した随意的なバイパス流
れ156も例示されている。
に導入される。流れ173は141において熱交換器を
部分的に通過後取出され、タービン膨Ps器142にお
いて膨張される。膨張した流れ145は流れ174との
間接熱交換により過熱度を低減される。この具体例は追
加的に、低圧塔からの戻りプロセス流れを熱交換器15
2において加熱するのKfIi、れ174を使用する随
意的構成な例示している。前述した随意的なバイパス流
れ156も例示されている。
膨張されそして遺熟度低減された流れ144は低圧塔1
50に155として導入されそして流れ174は高圧塔
に導入される。
50に155として導入されそして流れ174は高圧塔
に導入される。
この具体例において、小部分172は容積流量ベースに
おいて入来供給空気の好ましくは7〜18−1もつとも
好ましくは9〜12−を占め、供給空気の残部が主部分
171を構成する。流れ174は容積流量ペースにおい
て入来供給空気の1〜3嘔を好ましくは構成し、もつと
も好ましくは約2−である。流れ173は小部分172
−ffiれ174として分割された部分を構成する。
おいて入来供給空気の好ましくは7〜18−1もつとも
好ましくは9〜12−を占め、供給空気の残部が主部分
171を構成する。流れ174は容積流量ペースにおい
て入来供給空気の1〜3嘔を好ましくは構成し、もつと
も好ましくは約2−である。流れ173は小部分172
−ffiれ174として分割された部分を構成する。
低温端ゲルトラップ構成が使用される時、膨張アンバラ
ンス流れを、第2図の具体例の流れ174のような浄化
供給空気から分流された流れを使用してではなく、第1
図の具体例の流れ145のような高圧塔から抜出される
流れとの間接熱交換により過熱低減するのが一層好まし
いこともあるかもしれない。どちらの構成が一層好まし
いかの決定は、熱伝達効率、建設及び配管の容易性及び
当業者に知られる他の因子のような様々の因子に依存し
よう。
ンス流れを、第2図の具体例の流れ174のような浄化
供給空気から分流された流れを使用してではなく、第1
図の具体例の流れ145のような高圧塔から抜出される
流れとの間接熱交換により過熱低減するのが一層好まし
いこともあるかもしれない。どちらの構成が一層好まし
いかの決定は、熱伝達効率、建設及び配管の容易性及び
当業者に知られる他の因子のような様々の因子に依存し
よう。
本発明方法は、タービン排出流れを高圧塔に対応する空
気飽和条件に近く冷却せしめる。代表的に、高圧塔空気
飽和温度は約95〜105c′1cの範囲にある。ター
ビン排出空気を高圧塔空気飽和温度に冷却することは、
一般に少くとも約10°Kから約30°にもの多くの範
囲にある相当の過熱をタービン排出流れから取除く結果
をもたらす、これは一般にタービン排出流れにおける過
熱分の約20〜80sK轟る。過熱低減量は残存過熱に
較べて非常に大きくそして低圧塔性能に著しい効果を有
する。
気飽和条件に近く冷却せしめる。代表的に、高圧塔空気
飽和温度は約95〜105c′1cの範囲にある。ター
ビン排出空気を高圧塔空気飽和温度に冷却することは、
一般に少くとも約10°Kから約30°にもの多くの範
囲にある相当の過熱をタービン排出流れから取除く結果
をもたらす、これは一般にタービン排出流れにおける過
熱分の約20〜80sK轟る。過熱低減量は残存過熱に
較べて非常に大きくそして低圧塔性能に著しい効果を有
する。
逆転式熱交換器の部分通過を為す低温端温度制御流れは
、逆転式熱交換器から任意の地点で堆出しうる。これは
プロセス変数に部分的に依存しよう。しかし、この流れ
が逆転式熱交換器からそのはぼ中央点において散出され
ることが好ましい。
、逆転式熱交換器から任意の地点で堆出しうる。これは
プロセス変数に部分的に依存しよう。しかし、この流れ
が逆転式熱交換器からそのはぼ中央点において散出され
ることが好ましい。
温度制御流れの温度は、逆転式熱交換器からの職出しに
依存して、約150〜200°にの範囲にあるのが代表
的である。
依存して、約150〜200°にの範囲にあるのが代表
的である。
本発明方法は、アルゴン製造が所望される時特に有益で
ある0周知のように、アルゴン製造が所望される時、低
圧塔からの流れはアルゴン塔に供給きれて、アルゴン富
化部分とアルゴンに乏しい部分に分割される。アルゴン
に富む部分はアルゴン精製所に送られそしてアルゴンに
乏しい部分は低圧塔に戻される。
ある0周知のように、アルゴン製造が所望される時、低
圧塔からの流れはアルゴン塔に供給きれて、アルゴン富
化部分とアルゴンに乏しい部分に分割される。アルゴン
に富む部分はアルゴン精製所に送られそしてアルゴンに
乏しい部分は低圧塔に戻される。
上述した通り、本発明方法についての叙上具体例のすべ
てはタービン排出流れが低圧塔に導入される前にその過
熱度低減を行う。当業者なら、本発明方法の必須要件に
反しないここで騨述した以外のプロセス構成を案出し5
るはずである。
てはタービン排出流れが低圧塔に導入される前にその過
熱度低減を行う。当業者なら、本発明方法の必須要件に
反しないここで騨述した以外のプロセス構成を案出し5
るはずである。
本発明方法の代表的実施例が、酸素プラント(但し窒素
及びアルゴンも製造する)と関連する質量及ヒ熱バラン
スのランピユータシミュレーションから得られた表Iの
プルセス条件により例示される。供給空気は、第1図に
例示されるような本発明方法を使用して酸素、窒素及び
アルゴン生成物を朧出するよう処理された。流れ番号は
第1図のそれに対応する。表から理解されるように、高
圧塔から抜出されそして逆転式熱交換器のアンバランス
流れとして使用される空気流れは、供給空気の約11s
でありそして約184°K及び93pain におい
て熱交換器ユニットから取出される。
及びアルゴンも製造する)と関連する質量及ヒ熱バラン
スのランピユータシミュレーションから得られた表Iの
プルセス条件により例示される。供給空気は、第1図に
例示されるような本発明方法を使用して酸素、窒素及び
アルゴン生成物を朧出するよう処理された。流れ番号は
第1図のそれに対応する。表から理解されるように、高
圧塔から抜出されそして逆転式熱交換器のアンバランス
流れとして使用される空気流れは、供給空気の約11s
でありそして約184°K及び93pain におい
て熱交換器ユニットから取出される。
この流れはその後直接タービン膨張されて約21psi
a の排出圧力及び約129°にの対応する排出温度
へのプラント冷却作用を生みだす。この条件は排出ガス
における実質上の過熱状態を表し、これはもしこの流れ
が低圧塔に直接導入されるなら著しい欠点となる。そこ
で、直接導入せずに、この流れは対応する圧力条件にお
ける高圧塔空気の飽和温度(95pliakおいて10
1°K)に近い約105°Kまで冷却されそして後低圧
塔に導入される。空気過熱度低減は高圧塔から得られる
液体との間接熱交換により達成される。このプロセス構
成は、タービン排出流れ過熱度を得られる最大値44°
にの約26°に712け減ず□る役目をなす。このター
ビン空気過熱減少は低圧塔分離の性能に、顕著な効果を
有する。表は、約184°にのタービン入口温度及び約
129°にの対応する出口温度そして約26°にの続い
ての冷却を例示するけれども、本発明の実施はこのよう
な条件の範囲を包括するものであることが理解されよう
。
a の排出圧力及び約129°にの対応する排出温度
へのプラント冷却作用を生みだす。この条件は排出ガス
における実質上の過熱状態を表し、これはもしこの流れ
が低圧塔に直接導入されるなら著しい欠点となる。そこ
で、直接導入せずに、この流れは対応する圧力条件にお
ける高圧塔空気の飽和温度(95pliakおいて10
1°K)に近い約105°Kまで冷却されそして後低圧
塔に導入される。空気過熱度低減は高圧塔から得られる
液体との間接熱交換により達成される。このプロセス構
成は、タービン排出流れ過熱度を得られる最大値44°
にの約26°に712け減ず□る役目をなす。このター
ビン空気過熱減少は低圧塔分離の性能に、顕著な効果を
有する。表は、約184°にのタービン入口温度及び約
129°にの対応する出口温度そして約26°にの続い
ての冷却を例示するけれども、本発明の実施はこのよう
な条件の範囲を包括するものであることが理解されよう
。
表■
生成物 (cfh)
空気供給流−91(cfh) 7,4
05.000塔への低圧空気流れ155 (cfh) 62翫000<S
供給空気)84 温度’K 105
05.000塔への低圧空気流れ155 (cfh) 62翫000<S
供給空気)84 温度’K 105
第1図は本発明方法の一具体例の概略図であり、第2図
は別の具体例の概略図である。 200: 逆転式熱交換器 121: 清浄化空気流れ 122: 高圧塔 150: 低圧塔 204: 主熱交換器 142: タービン庸脹器 144: 過熱低減流れ 154: 熱交換器 157; 抜出し空気 158: 主部分 159: 小部分 141: 中間温度アンノ(ランス流れ155.154
.152: 熱交換器124: ゲルトラップ 196; ゲルトラップ 121: 浄化供給空気 171: 主部分 172: 小部分 173: 第1流れ 174: 第2流れ
は別の具体例の概略図である。 200: 逆転式熱交換器 121: 清浄化空気流れ 122: 高圧塔 150: 低圧塔 204: 主熱交換器 142: タービン庸脹器 144: 過熱低減流れ 154: 熱交換器 157; 抜出し空気 158: 主部分 159: 小部分 141: 中間温度アンノ(ランス流れ155.154
.152: 熱交換器124: ゲルトラップ 196; ゲルトラップ 121: 浄化供給空気 171: 主部分 172: 小部分 173: 第1流れ 174: 第2流れ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)大気圧より高い圧力にある供給空気が実質上その露
嘘まで冷却されそして高圧塔及び低圧塔において精留作
用を受けるような精留による空気の分離方法であって、
約10噂から空気酸素濃度までの酸素濃度を有する第1
流れが降温中の供給流れに対して部分通過により加温さ
れ、該第1流れが続いて膨鰻されそして低圧塔に導入さ
れる空気分離方法において、 11g 前記高圧塔から第2液体流れを抜出すこと、
(2)前記第1流れを膨張後しかし低圧塔内に導入する
前に前記第2流れとの間接熱交換により冷却すること、
及び (3) 前記第2流れを高圧塔に戻すことを包含する
空気分離方法。 2)talRれが高圧塔から抜出された蒸気流れである
特許請求の範囲第1項記載の方法。 5)第1流れが汚染物除去の為フィルタ手段を通過した
後の冷却供給空気の一部である特許請求の範囲第1項記
載の方法。 4)第2流れが完全に蒸気として高圧塔に戻される特許
請求の範囲第1項記載の方法。 5)第1流れが約19〜219gの酸素濃度を有する特
許請求の範囲第1項記載の方法。 6)第2流れが30〜45−の酸素濃度を有する特許請
求の範囲第1項記載の方法。 7)第2流れが35〜S9−の酸素濃度を有する特許請
求の範囲第1項記載の方法。 8)加温後膨張前の第1流れの温度が150〜2000
にである特許請求の範囲第13記載の方法。 9)第1流れの容積流量が供給空気流量の7〜18チで
ある特許請求の範囲第1項記載の方法。 10)第1流れの容積流量が供給空気流量の9〜12嘔
である特許請求の範囲第1項記載の方法。 11)冷却段階(2)が膨張した第1流れから過熱の約
20〜80襲を除去する特許請求の範囲第1項記載の方
法。 12)大気圧より高い圧力にある供給空気が実質上その
露点まで冷却されそして高圧塔及び低圧塔において精留
作用を受けるような精留による空気の分離方法であって
、空気組成と実質上同じ組成を有する第1流れが降温中
の供給流れに対して部分通過により加温され、該第1流
れが続いて膨張されそして低圧塔に導入される空気分離
方法において、 (A)冷却された供給空気を主部分と小部分とに分割す
ること、 (B)前記主部分を高圧塔に導入すること、(C)前記
小部分を第1fれと第2流れとに分割すること、 (D)前記第1流れを膨張後しかし低圧塔への導入前に
前記第2流れとの間接熱交換により冷却すること、
。 (E)前記第2流れを高圧塔に導入することを包含する
空気分離方法。 15)加温後膨張前の第1流れの温度が150〜200
°にである特許請求の範囲第12項記載の方法。 14)小部分の容積流量が供給空気流量の7〜18−で
ある特許請求の範囲第12項記載の方法。 15)小部分の容積流量が供給空気流量の9〜12慢で
ある特許請求の範囲第12項紀載の方法。 16)第2流れの容積流量が供給空気流量の1〜5嘩で
ある特許請求の範囲第12項記載の方法。 17)冷却段階(D)が膨張した薯1流れから過熱分の
約20〜80−を除去する特許請求の範囲第12項記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US328817 | 1981-12-09 | ||
US06/328,817 US4407135A (en) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | Air separation process with turbine exhaust desuperheat |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58106377A true JPS58106377A (ja) | 1983-06-24 |
JPS627465B2 JPS627465B2 (ja) | 1987-02-17 |
Family
ID=23282572
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP57214733A Granted JPS58106377A (ja) | 1981-12-09 | 1982-12-09 | タ−ビン排出ガス過熱度を低減する改善された空気分離方法 |
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Country | Link |
---|---|
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EP (1) | EP0081473B2 (ja) |
JP (1) | JPS58106377A (ja) |
KR (1) | KR880001511B1 (ja) |
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AU (1) | AU548184B2 (ja) |
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CA (1) | CA1173737A (ja) |
DE (1) | DE3277931D1 (ja) |
DK (1) | DK547282A (ja) |
ES (1) | ES8402164A1 (ja) |
MX (1) | MX156853A (ja) |
NO (1) | NO155828B (ja) |
ZA (1) | ZA829072B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6060485A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 空気分離方法 |
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- 1981-12-09 US US06/328,817 patent/US4407135A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-11-12 CA CA000415449A patent/CA1173737A/en not_active Expired
- 1982-12-06 KR KR8205465A patent/KR880001511B1/ko active
- 1982-12-07 BR BR8207103A patent/BR8207103A/pt not_active IP Right Cessation
- 1982-12-08 EP EP82850254A patent/EP0081473B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-12-08 DE DE8282850254T patent/DE3277931D1/de not_active Expired
- 1982-12-08 AT AT82850254T patent/ATE31809T1/de not_active IP Right Cessation
- 1982-12-09 NO NO824149A patent/NO155828B/no unknown
- 1982-12-09 MX MX195534A patent/MX156853A/es unknown
- 1982-12-09 JP JP57214733A patent/JPS58106377A/ja active Granted
- 1982-12-09 AU AU91705/82A patent/AU548184B2/en not_active Ceased
- 1982-12-09 ES ES518026A patent/ES8402164A1/es not_active Expired
- 1982-12-09 ZA ZA829072A patent/ZA829072B/xx unknown
- 1982-12-09 DK DK547282A patent/DK547282A/da not_active Application Discontinuation
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DE3277931D1 (en) | 1988-02-11 |
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