JPS60205168A - 液化回路付窒素発生装置 - Google Patents

液化回路付窒素発生装置

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JPS60205168A
JPS60205168A JP59058320A JP5832084A JPS60205168A JP S60205168 A JPS60205168 A JP S60205168A JP 59058320 A JP59058320 A JP 59058320A JP 5832084 A JP5832084 A JP 5832084A JP S60205168 A JPS60205168 A JP S60205168A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、液体窒素を採取する液化回路付窒素発生値［
Ｋ−関する。
〔分明の背景〕
酸素および窒素を採取する一般の空気分離装置において
は、装置の運転温度では液化しない低沸点ガニＸ、（Ｈ
ｍ　、Ｈｅ、Ｎｅ、ｅｔｃ以下不凝縮ガスと称する）を
装置内より抽出する回路を設け、それらを保冷槽と称す
る断熱剤Ｔｆ、填ケーシング内のパージ等に使用するこ
とが多い。これは、一般の空気分離部！においては大気
を精留し窒素と酸素分に富んだ液体空気とに分離させる
中圧精留塔の頂部より窒素ガスを抜き出すケースが少な
く、従って中圧精留塔頂部（別置ぎとする場合も有る）
Ｋ−設けた熱交換器（窒素凝縮器）内に、前述不凝縮ガ
スが液化することなく濃縮してゆぎ、熱交換器（窒素凝
縮器）の性能を低下させてしまうことがあるからである
。また、中圧精留塔頂部より窒素ガスを採取する場合に
おいても、熱交換器（窒素凝縮器）の型式によりそのま
ま採取するｙＩｉ索ガス中に不凝縮ガスが混入して取り
出される場合と、やはり熱交換器のある部分に不凝縮ガ
スが濃縮してゆき、不凝縮ガスの抽出を行なう回路が必
要な場合がある。
従来からの窒素発生装置は、酸素を併産する−般の空気
分離装置から、酸素を精留するために設けられたとも言
える低圧精留塔を無くしたプロセスであり、中圧精留塔
頂部より製品窒素ガスを採取するもので、頂部熱交換器
（窒素凝縮器）の型式あるいは構造の制限が無い限り、
不凝縮ガスの抽出回路は設けず、窒素ガス中に混入させ
て装置外へ取り出していた。
しかし、通常の窒素発生装置に液化回路を附設し、発生
する窒素をほぼ全量液状に採取するプロセスを形成する
場合、窒素発生装置としては不凝縮ガスを窒素ガス中に
混入させて系外心数り出しても、その窒素ガスを液化さ
せる液化回路内においてもそれらは凝縮することなく、
フラッシュガスの一部として中圧精留塔に戻ることにな
り、装置全体の系内で濃縮してしまう欠点があった。
〔分明の目的〕
本発明の目的は、液化回路付窒素発生装［において、不
Ｍｍガスの影＃による装置能力の低下を防ぐと共に該不
凝縮ガスを有効に利用することである。
〔発明の概要〕　′ 液体窒素を採取する液化回路付窒素発生装置においては
、不凝縮ガスの排気は装置能力の低下を防ぐためｒこ必
要である。不凝縮ガスを抽出排気すること自体は、排気
用の管路を設けることで良いが、この排気された不凝縮
ガスを有効ｔこ利用するために、本発明は次のような構
成を採用する。
すなわち、本発明は、冷却された原料空気の供給を受け
、窒素を採取する空気分離部と、該空気分離部で分離さ
れた窒素ガスを抜出して昇圧機で昇圧後、窒素液化器で
液化して該分離部に液体窒素を戻す液化回路と、該液化
回路の寒冷を発生させる循環回路とを備えたものｔこお
いて、該空気分離部内の不凝縮ガスを該循環回路に供給
する管路な設けたことを特徴とする。これによって、低
温の不凝縮ガスの冷熱を回収することかでき、また液化
回路の寒冷供給源である循環回路（圧縮機、膨張タービ
ン、およびそれらの間ｔこガスを循環させる管路など）
からの循環ガスのリーク分を補償することができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を具体的な実施例である第１図を用いて説
明する。
まず、第１図ｔこおける各機器について説明する。
１は熱交換器であり、原料空気を冷却する。２は精留塔
、３は窒素凝縮器であり、空気分離部を形成する。４は
膨張タービンである。５は窒素ガスを昇圧する昇圧機、
６は冷却器、１０は昇圧された窒素ガスを液化する窒素
液化器である。なお、管１９から昇圧機５．管２０．冷
却器６．管２１゜窒素液化器１０．管２２を通って精留
塔２に戻るまでのラインを液化回路と称する。７は圧縮
機。
８は熱交換器、９は膨張タービンである。なお、窒素液
化器１０内を通り、熱交換器８．圧縮機７゜ｔ２３を経
て、再び熱交換器８を通り、管２４゜膨張タービン９．
管２５に至る循環ラインを循環回路と呼ぶ。
次に、第１図の動作を説明する。所定圧力に昇圧され、
水分および炭酸ガスを除去された原料空気は、管１１か
ら熱交換器１に導びかｎる。この熱交換！ｎ１において
冷却され、一部液化した原料空気は、管１２を通り精留
塔２ｔこ供給される。精留塔２内において、上昇ガスと
下降液との接触により精留分離が行なわれ、塔上部には
高純度の窒素ガスかできる。また精留塔２の下部トこは
、酸素分に富んだ液体空気（通常、３０〜３８％の酸素
濃度を有する。）ができる。塔下部に溜まるこの液体空
気は、管１３より取出され、塔頂部に設けられるかある
いは別置される窒素凝縮器３「こ送込まれる。この窒素
凝縮器３は、精留塔２内における精留分離のための下降
液を作ると同時に、酸素分に富んだ液体空気をガス化さ
せ、廃ガスとして管１４に送出す反別を持っている。管
１４ｔこより取出された廃ガスは、熱交換器１て若干温
度回復（約−１５０℃）シタ後、ｃｌｔ１５を通り膨張
タービン４に入る。この膨張タービン４は、断熱膨張に
より発生する寒冷ｔこよって、装置損失あるいは保冷損
失を補う役割を果すものである。膨張ターブン４で温度
低下した廃ガスは、管１６を経て再度空気熱交換器１１
Ｃ導びかれ、器内で原料空気と熱交換して常温まで温度
回復した後、管１７を通り装置外へ廃山される。一方、
精留塔２上部からは、管１８より高純度窒素ガスが取り
出され、同様ｔこ空気熱交換器１により原料空気と熱交
換して常温まで温度回復した後管１９を通り装置外部へ
送られる。この時、窒素凝縮器３で凝縮された液体窒素
の一部を管２７を介して採取することもある。以上が通
常の液化回路を設けない窒素発生装置のプロセスである
が、発生する窒素を全量液体窒素として採取する場合、
以下ｒこ説明する液化回路を附設することが多い。液化
回路として形成される一般の回路は、管１９より取り出
された窒素カスを昇圧機５＃こより２０〜４ｏｘｏの所
定圧力まで昇圧し、フロン等の冷媒を使用した冷却器６
で予冷した後管２１を介して窒素液化器１０へ導く、窒
素液化器１０内で、窒素を液化させる寒冷を発生させる
ためだけに循環する循環ガスと熱交換し液化した液体窒
素は管２２を通り減圧した後精留塔２上部に導びかれる
。この時、窒素液化器１０を出た液体窒素を直接精留塔
２に入れず、気液分離器等、別の槽を設けることもある
が、２０〜４０ＶＧの液体窒素を減圧する時に生じるフ
ラッシュガスは、最終的ｒこは精留塔２内に回収される
。精留塔２上部に液化回路から送入された液体窒素は、
管２７を介して採取され、また減圧により生じたフラッ
シュガス（窒素）は、窒素凝縮器３で縦組されるか、あ
るいは管１８より窒素ガスとして取り出さｎる。
尚、液化回路の寒冷発生源として設けられる循環回路は
、循環圧ｗｉ機７で昇圧し、循環熱交換器８で同回路戻
りガスで冷却し循環膨張タービン９に導く。この循環膨
張タービン９で断熱膨張し冷却された循環ガスは、窒素
液化器１０で窒素を液化させた後循環熱交換器８で常温
まで温度回復し、管２６を介して再び循環圧縮機７に入
るというサイクルを形成するものである。
以上で説明した液化回路付窒素発生装置のプロセスにお
いて、原料空気中に含まれる不凝縮ガスは、装置外へ抜
ぎ出されることは少ない。管Ｊ８より抜き出される窒素
ガス中に混入させたとしても、その窒素ガスは液化回路
を経て精留塔２内に戻るため、不凝縮ガスは装置内に濃
縮されてゆき、窒素凝縮器３内でその熱交換性能を低下
させる原因となる。そこで、窒素凝縮器３内の不凝縮ガ
スが溜り易い箇所より窒素ガスと不凝縮ガスの混合ガス
を取り出し、それを単に排気することなく循環回路戻り
ガスラインに導ぎ、寒冷の回収と循環回路内の外部リー
クを補うため、管２８が設けられている。本実施例によ
れば、窒素凝縮器３の性能低下の防止および寒冷損失に
よる装置能力の低下を起こさないことは勿論のこと、定
常運転時における循環圧縮機および循環膨張タービンか
ら生じる外部リーク置を全てこの不観縮ガス処理ライン
（管２８）よりまかなうことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したよう［こ本発明によれば、不凝縮ガスを空
気分離部から抜出し、これを液化回路の寒冷を発生させ
る循環回路の循環ガスとして利用しているので、装置能
力の低下を防ぎ、しかも不凝縮ガスの有効な利用ができ
、装置全体の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す図面である。 １・・・・・・熱交換器、２・・・・・精留塔、３・・
・・・・窒素凝縮器、４・・・・・・膨張タービン、５
・・・昇圧機、６・・・・・・冷却器、７・・・・・・
圧縮器、８・・・・・熱交換器、９・・・・・膨張ター
ビン、１０・・・・・・窒素液化器、１１〜２７・・・
・・・管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １６　冷却された原料空気の供給を受け、窒素を採取す
    る空気分離部と、該空気分離部で分離された窒素ガスを
    抜出して昇圧機で昇圧後、窒素液化器で液化して該空気
    分離部に液体窒素を戻す液化回路と、該液化回路の寒冷
    を発生させる循環回路とを備えた液化回路付窒素発生値
    ［において、該空気分離部内の不凝縮ガスの貯まる部分
    から該循環回路の循環ガスｗｅとを結ぶ管路を設け、該
    不凝縮ガスを該循環回路を流れるガスとして利用するこ
    とを特徴とする液化回路付窒素発生装置。
JP59058320A 1984-03-28 1984-03-28 液化回路付窒素発生装置 Granted JPS60205168A (ja)

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JP59058320A JPS60205168A (ja) 1984-03-28 1984-03-28 液化回路付窒素発生装置

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JP59058320A Granted JPS60205168A (ja) 1984-03-28 1984-03-28 液化回路付窒素発生装置

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JP (1) JPS60205168A (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4940547A (ja) * 1972-08-18 1974-04-16
JPS501719A (ja) * 1972-11-22 1975-01-09
JPS51120977A (en) * 1975-03-26 1976-10-22 Siad Air fractionation method and apparatus therefor by single rectification column

Patent Citations (3)

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Publication number Publication date
JPH029276B2 (ja) 1990-03-01

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