JPS61171523A - ガス分離方法 - Google Patents

ガス分離方法

Info

Publication number
JPS61171523A
JPS61171523A JP60289109A JP28910985A JPS61171523A JP S61171523 A JPS61171523 A JP S61171523A JP 60289109 A JP60289109 A JP 60289109A JP 28910985 A JP28910985 A JP 28910985A JP S61171523 A JPS61171523 A JP S61171523A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stream
hydrogen
enriched
nitrogen
membrane
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.)
Pending
Application number
JP60289109A
Other languages
English (en)
Inventor
ラケツシユ．アグラワル
スチーブン．レイ．オービル
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.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
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 Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of JPS61171523A publication Critical patent/JPS61171523A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • 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
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • 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
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/042—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions having an intermediate feed connection
    • 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
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04218—Parallel arrangement of the main heat exchange line in cores having different functions, e.g. in low pressure and high pressure cores
    • 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
    • F25J3/0429—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 of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • 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
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04339—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of air
    • F25J3/04345—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of air and comprising a gas work expansion loop
    • 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
    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04393—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work expansion
    • 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
    • F25J3/04636—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 hybrid air separation unit, e.g. combined process by cryogenic separation and non-cryogenic separation techniques
    • 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
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • 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
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • 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
    • F25J2205/80—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using membrane, i.e. including a permeation step
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/50—Oxygen
    • 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
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/52—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen enriched compared to air, e.g. "crude oxygen"
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/10—Mathematical formulae, modeling, plot or curves; Design methods
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • 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
    • Y10S62/939—Partial feed stream expansion, air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

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】 （産業上の利用分野） 種々の産業及び商業上の作業において窒素を用いること
の重要性は増大しつつある。例えば、食糧を冷凍にした
シ、タイヤの極低温再利用化において、あるいは不活性
化のだめのガス状窒素源等として液体窒素が用いられて
いる。ガス状窒素は、例えば二次的油及びガスを回収す
る用途で及び金属精練、金属加工作業及び化学工程にお
けるシール用ガス等として用いられる。このような作業
において窒素の重要性が増大しているということに鑑み
ると、液体及び／またはガス相の窒素を製造するための
経済的かつ効率的である方法を提供することが望ましい
。
（従来の技術） 高純度のガス状窒素は、周知の極低温分離方法によって
直接製造される。米国特許第４　、２２２　、７５６号
には複数の蒸留塔及び連結させた熱某換装置を用いてガ
ス状窒素を製造するための方法及び装置が教示されてい
る。ルーエマン（Ｒｕｈｅｍａｎｎ　）及びリム（Ｌｉ
ｍｂ　）の工、化学技術シンポジウムシリーズＮ［１７
９，３２０頁（１９８３）にはガス状窒素を製造するた
めには代表的な二重塔の代わシに単一の蒸留塔を用いる
ことの優位性が唱道されている。
液体窒素は、代表的には初めに極低温の空気分離装置で
ガス状窒素を生成させ次に液化装置でガス状窒素を処理
することによって製造されている。
直接液体窒素を製造するための改造型式の極低温空気労
組装置が開発されてきた。米国一特許第４．１５２，１
３０号には液体酸素及び／または液体窒素を製造する方
法が開示されている。この方法は、実質的に乾燥した二
酸化炭素をほとんど含まない空気流を供給して、空気流
を極低温で処理して空気流の一部を液化して、その後空
気流を分留塔に供給して窒素と酸素を分離し、そして族
基から液体酸素及び／または窒素を取り出すことからな
っている。
吸収、吸着及び膜による方法を用いて非極低温の空気分
離方法によって中程度の純度の窒素又は酸素を製造する
ことが行なわれている。米国特許第４　、２３０　、４
６３号には、透過法によってガス状混合物から少なくと
も１つのガスを分離するのに有効でかつ多孔性分な膜と
閉止接触をしている皮膜からなる多重成分の腹が開示さ
れている。選択的に分離することによって混合物中の望
ましい１つ以上のガスを混合物中の少なくとも１つの他
のガスに対して優先的に激減させたシあるいは濃縮する
ことが出来、それによって原理合物以外の異なったガス
比を有するガス混合物が生成される。望ましい１つ以上
のガスを十分に選択的に分離し、また十分高い束速度を
呈する農が好ましい。
（発明が解決しようとする問題点） 膜分離技術が、米国特許第３，９７５．１７０号に記載
されている。この方法は、水素透過膜によって２つのチ
ェンバーに分１ｇされている拡散セルからなる１つのチ
ェンバーを通して水素濃度が制御されるようになってい
る流体混合物を通す工程を含んでいる。その後、水素分
圧の勾配を膜中に渡って水素ヵ、膜を拡散を生じさイ、
に十５＋□ッ５−に保　　１持して流体混合物中の水素
濃度をあらかじめ決められたレベルに保つ。流体中の水
素濃度は第２の流体含有水素ガスを拡散セルからなるも
う一方のチェンバー中に保持することによって正のある
値に制御するか、あるいは、拡散セルからなるもう一方
のチェンバー中を真空に近い状態に保持することによっ
て流体中の水素濃度を水素濃度がほぼゼロの値に制御す
ることが出来る。
ガス状の酸素を製造するための極低温性の分離装置に関
連して膜装置が用いられてきた。これらのンステムでは
、始めに膜に空気が供給さｎ、そこで窒素富化流が生成
され、その後大気に放出する。酸素富化透過流を極低温
システムに供給して精製したガス状酸素流を製造される
。このタイプの方法例が、特公昭５８−１５６，１７３
号及び特公昭郭−１５１，３０５号公報に記載されてい
る。
本発明は、例えば空気のような酸素及び窒素からなる供
給ガス流から液状及び／またはガス状の窒素を効率良く
製造するための方法を提供するものである。
（問題を解決するための手段） 本方法は極は温処理装置、あるいは他の適当な非膜型分
離装置で供給ガス流を処理した後に該処理装置から処理
したガス流の少なくとも一部を取り出して該ガス流を膜
分離装置に導入する工程からなる。膜分離装置において
、ガス流を分離して窒素富化流及び酸素富化流を形成す
る。窒素富化流を極低温分離装置に返流してさらに処理
及び分離を行ない、′Ｉｎ１ａされた液体及び／または
ガス状窒素富化生成物流を生成する。随意、膜分離装置
によって生成された酸素富化流を極低温分離装置に返流
してさらに処理を行うことも出来る。供給ガス流を例え
ば分子篩床等の洗浄装置に通して極低温処理装置に入る
前に不純物を除去することが好ましい。
本発明はまた水素及び少なくとも１つの他の成分からな
る供給ガス混合物から水素を回収するための効率的な方
法を提供するものである。本方法は、例えば極低温処理
装置のような非膜型分離装置で供給がス混合物を処理し
た後、該処理装置から処理したガス流の少なくとも一部
を取り出して取り出した部分を膜分離装置に導入する工
程からなる。膜分離装置において、ガス流を分離して水
累富化流と水素貧化流を形成する。水素富化流は、有用
生成物として集めらｎる。水素貧化流は、非膜型分耐・
装置に返流されてさらに処理及び分離を行なう。非模型
分離装置において随意水素富化流を生成することが出来
、水素富化流は膜装置からの水素富化流と一緒にして氷
菓富化生成物合流を生成することが出来る。
初めの供給ガス混合物が十分に水素に富んでいる賜金に
は、初めに該供給ガス混合物を膜分離装置に通して供給
ガス混合物を非模型分離装置へ導入する前に水素の一部
を分離して取り出すことも出来る。
ある点ある複数の点で１つ以上の膜装置を弁膜型装置に
組み込むことによって本システムの効率及び経済性を改
良することが出来るつ特に、膜分離装置を組み込むこと
によってスタンド−アロン・ベースで稼動した場合に非
効率的となるかも知れないような条件で所与の非模型分
離装置を効率的に稼動することも出来る。その結果、過
去には非効率的であると考えられていた分離技術も膜シ
ステムと適当に組み合せることによって優れたかつ実施
可能な方法を付与することも出来る。このこトハ、　ｉ
は、一体化システムにおいて膜を用いることにより新た
な自由度が得らｎてさらに最適化されるように方法のバ
ロメーターが調節されるという事実による。膜及び非模
型分離装置を適切に組み合せることによって、同装置は
各々それらの好ましい稼動領域で稼動する。本方法の構
成では、膜及び非模型分離装置は互いに稼動を補い合い
分離したスタンド−アロン方法では達成出来なかったよ
うな効率性の高い方法が得られる。例えば、典型的なス
タンド−アロン方法よシも組み合せ方法の優れた点は、
所与の水素純度において水素の回収率が非常に高いこと
、非模型分離装置に要求される装置の大きさが縮少され
ること及びシステムの稼動全体に渡たって動力を非常に
節減出来ることを掲げることが出来る。
本発明は特に水素含有ガス流において水素を他の成分か
ら分離するために適合させることが可能であるが、本発
明は所与の膜に対して異なった透過能を有する少なくと
も２つの成分を含有するガス流であればどんなガス流に
対しても用いることが出来る。このような用途の例とし
ては、メタン及び／または窒素からヘリウムの分離、空
気から窒素の分離空気から酸素の分離、アンモニア・ノ
々−ジ・ガスからアルゴンの分離、窒素−メタン混合物
から窒素の分離等がある。
本発明は、１つ以上の膜装置と例えば極低温分離装置の
ような適当な弁膜タイプの分朧装置を組み合せることに
よって２つ以上の成分を含有するガス流の成分を分離す
るための有効な方法を提供するものである。
ガス流は、初めに極低温処理装置に供給されて、そこで
ガス流は極低温処理を受ける。具体的な極低温処理は処
理されるガス流の組成及び所望の最終製品に依存するで
あろうが、どんな場合にでも冷却をしそして少なくとも
１回はガス流の１つの成分を部分的に取り出す工程が含
まれる。初めの供給量に対して処理したガス流の少なく
とも一部、すなわち少なくとも５％を極低温装置から取
り出して膜分離装置に供給する。この時に取り出す量は
、装置の大きさ及び容量、流量、所望の最終製品の純度
並びに最適条件に依存している。ガス流のうち取り出し
た部分を膜装置で部分的に分離することによって透過流
と非透過流を形成する。使用する膜の型式は、分離され
るべき成分に対するその選択性に依存し、従って供給物
の組成によって変わる。
膜への供給物は、部分的に分離されて透過流と非透過流
とを形成する。所望の製品によっては、膜装置から少な
くとも１つの流れを極低温分離装置に返流してさらに処
理、すなわち冷却及び分離を行なって精製したガス状及
び／あるいは液状の製品を形成する。
本発明は特に空気から窒素と酸素を分離するのに適合可
能であるが、所与の膜に対して異なる透過能を有する少
なくとも２つ以上の成分を含有するガス流であればどん
なものでも用いることが出来る。このような用途には、
アンモニア・／々−ジガスからの水素の分離、水素分解
排ガスからの水素の分離、アンモニア・パージガスから
のアルゴンの分離、窒素−メタン混合物からの窒素の分
離等がある。
（作　用） 第１図を参照して本方法の一般的記載を行うことが出来
る。窒素及び酸素からなるガス流１は洗浄装置５を通さ
れてｃｏ２、Ｈ，Ｏ及び他の不純物が除去される。ガス
流は窒素及び酸素を含むガスであればどんながスでもよ
いが、空気が最とも一般的に用いられる。ガス流１は、
随意、洗浄装置５に通される前に圧縮装置２に通されて
圧縮供給流３を形成する。圧縮するかどうかは選択自由
であり、ガス流１の出所及び用いられる洗浄装ｆｌｔ５
の型式によるであろう。当該技術で一般的に知られてい
る何らかの適肖々洗浄装置を用いてガス流から不純物を
除去することが出来る。このような洗浄装置の１例とし
て１列のものが処理工程にある一方で隣接した列が再生
される複数の分子篩床からなる装置がある。洗紗ガス流
７は洗浄装置を出て次に極低温処理装置９に供給されて
、そこで所望の製品のタイプに従って極低温処理を受け
る。
液体窒素が選択される主製品である場合には、極低温処
理装置は液体窒素流加を製造するための液化装置と組み
合せた空気から窒素を分離するだめの何らかの適当な極
低温サイクルとすることも出来る。あるいは、同一の極
低温サイクルによって分離と液化の両方の機能を行なう
ようにすることも出来る。この聾様では、ガス状窒素流
２１も依然として液体窒素流加とともに生成物の１つと
なる可能性がある。
ガス状窒素が所望の主製品である場合には、極低温方法
は、空気の分離を行なってガス状窒素流２１を生成する
ための何らかの適当な極低温サイクルからなるようにす
ることも出来る。この場合には液化装置は必要ではない
であろうが、少食の液体窒素流加が依然として製造され
る可能性はおる。
極低温システム自体を調節及び変更を加えてガス　　１
状及び液体窒素の何らかの好ましい混合物を製造するこ
とも出来る。
その後、処理したガス流の少なくとも１部を極低温サイ
クルの適当な個所で極低温装置９から流れ１１として取
り出す。この処理ガス流１１は、随意圧縮装置１２を通
されて圧縮流１３を生成し、圧縮流は膜分離装置１５に
通される。膜分離装置は、単一段の膜装置、あるいはそ
の代わシに膜カスケードとして流れ１３をさらによく分
離することも出来る。
第１図には、極低温処理装置９を出て単一膜分離装置１
５に対する供給流として供される唯一の流れ１１のみが
示されているが、実際には１つ以上の流れを極低温処理
ユニットから取り出して１つ以上の膜装置に供給するこ
とも出来る。極低温装置９から取り出される流れの数及
び流れの組成、圧力及び温度は使用する極低温サイクル
に依存し、全体のプラントの性能がその最とも最適点に
あるように調整される。
膜分離装置１５は、圧力差が膜に渡って保持される場合
に窒素及び酸素を分離するのにある選択性を有する。代
表的には、膜を通る酸素透過能は窒素透過能よシも大き
い。膜分離装置からの非透過流１７中の窒素の濃度は、
膜に入る圧縮流１３中の窒素の濃度よりも高い。代表的
には、この窒素富化非透過４）７の圧力は、圧縮＃、１
３の２〜３ｐ日ｉ以内である。次に、窒素富化非透過流
１７は極低温処理装置９に適当な個所で導入される。極
低温方法で要求されるのであれば、窒素富化非透過流１
７を圧縮装置１８に通してその圧力を所望のレベルに上
げて圧縮窒素富化流１９を得ることも出来る。圧縮窒素
富化光１９は極低温分雌装ｆｆ、　９でさらに処理及び
分離をされて１つ以上の窒素富化流を生成する。
窒素富化製品流を単−相とすることが出来ることは理解
されようが、図では２つの夷品流加及び２１けそれぞれ
液体窒素ざ化製品流及びガス状窒素廣化製品流を表わし
ている。窒素富化、製品流は一般的には９９．７％以上
の純度を有するが、代表的には本システムは７５チ以上
の全体的窒素回収率を示す。
甑低温処理装置９において窒素富化流から分離されたガ
スは流れρとして装置を出してもよく、また他の別の適
用可能な方法では分離ガスを再循環、廃莱あるいは利用
することも出来る。
酸素富化透過九乙は膜システムを出て随意圧縮装置夙に
通されて酸素富化圧縮流５を生成する。
本発明のある実施例では、膜装置の透過側の圧力は大気
より低くすることも出来、その結果圧縮装置ヌを真空ポ
ンプ（図示せず）によって置換することも出来る。酸素
富化圧縮流５は有益な生成物ともなシ得るし、あるいは
プラントからの廃棄物として放出することも出来る。さ
らに、流れの少なくとも一部を極低温処理装置に返流し
てさら（処理を行ない流れ中に存在する窒素があれば回
収することも出来る。また、流れ５の少なくとも一部を
再生ガスとして水−二酸化炭素の除去装置５に通すこと
も出来る。
温度、圧力、流量等を含めた広い範囲の方法の条件を本
極低温−膜の組合せ方法において用いることによって使
用される装置及び生成物の所望のタイプ及び濃度によっ
て最適の成果をあげることが出来る。下記実施例によっ
てこれらの種々の方法構成図のうちいくつかのものを説
明する。
（実施例） 実施例１ 主生成物として液体窒素が生成されるように極低温−膜
の組合せ方法を設計した。この方法の設計図が第２図に
示されており、それによって約７４トン７日の割合で液
体窒素を製造するプラントを表わされている。
周囲の空気流１００は圧縮装置　１０１によって圧縮さ
れて流れ１０２となり、流れ１０２はその後分子篩洗浄
装置１０３を通されて二酸化炭素と水とが除かれる。精
製流１０４は膜分離袋ｆｌ１５０からの非透過流１５２
及び空気再循環流１２４と混合されて混合流　、１０６
を形成する。混合流１０６はさらに圧縮装置１０７によ
って圧縮され、２つの流れ１０８と１１２とに分割され
る。流れ１０８は、エクスノ々ンダー１１０により駆動
される圧縮装置１０９によって圧縮される。同様に、流
れ１−１２は、エクス／Ｑンダー１１４により駆動され
る圧縮装置１１３によって圧縮される。
この構成によって極低温プラントに対して冷却が　　　
１行なわれる。
圧縮空気流１１６の少なくとも一部は、返流される冷た
い流れ１２４及び１４６とに対する主熱交換装置１１８
中で凝集され、液体空気流１２２を生成する。
この液体流１２２はエクスノ々ンダー１１０からの排気
空気流１２４とともに蒸留塔１２６の底部に供給される
。蒸留塔１２６の底部からの酸素富化酸生成物１２８は
、熱交換装置１３０で冷却されて蒸留塔の頂部に位置す
るボイラー／凝縮装置１３２で瞬間的に蒸気に変えられ
る。蒸発塔頂部のガス状窒素流はボイラー／凝縮装置で
凝縮されて蒸留塔の頂部で液状還流となり液体窒素流１
３４を与える。窒素流１３４は瞬間的に圧力を低下させ
て所望の圧力の液体窒素生成流１３６となる。フラッシ
ュ装置１４０からの低圧のガス状窒素流１３８は熱交換
装置１３０で温められて温かな窒素流１４）を形成し、
窒素流１４）は主熱交換装置１１８でさらに温められて
、圧縮装＃１３９で必要とされる圧力まで圧縮され、主
熱交換装置１１８で冷却されて流れ１４２を形成し、流
れ１４２は熱交換装置１３０でさらに冷却されて蒸留塔
１２６に還流される。
ボイラー／凝縮装置でガス状の窒素が凝縮することによ
り蒸留塔１２６の底部からの酸素富化流を蒸留させて、
ガス状酸素腐化流１４４となシ、酸素富化流は熱交換装
置１３０で温められて酸素富化流１４５となる。
酸素富化流１４５は、さらに主熱交換装置１１８で温め
られて酸素富化流１４６を形成し、この酸素富化流は圧
縮装置１４８で圧縮されて膜装置１５０の供給流１４７
を形成する。膜装置は、供給流１４７を非透過流１５２
と透過流１５４とに分離する。
膜装置１５０に入る供給流１４７の圧力を変えて本方法
の構造をいくつか変更してものについて試験をした。
ケースＩでは、非透過流１５２の圧力が分子篩装置から
の空気流の圧力とほぼ等しいように膜装置１５０への供
給流１４７の圧力を選択した。この場合、非透過流１５
２を分子篩装置１０３からの空気流１０４と直接混合す
ることが出来た。
ケース■の場合には、膜装置１５０への供給流１４７け
、分子篩装置１０３を出る空気流１０４よシも非常に高
い圧力となっていた。膜装置によシ高い圧力の供給流を
与えるとともに膜自体に渡ってより大きな圧力差を付与
することによってよシ小さな膜を用いることが可能とな
る。しかしながら、よシ小さな膜を用いることに関して
のコスト減は、供給流を加圧する動力の消費が増大する
という代価を払うことになる。
ケース■は、酸素選択性のよシ大きい膜を用いた以外は
ケース■と同一の方法条件のもとで行なった。
ケースＴ−ＩＩＩに対する方法の条件が、下の表■に報
告しである。
表　　　　　１ 流れ １００”　１２： ＩＩ［Ｉ［［ 温　　度（℃）　　　　　　　　　２９　　　２９　　
　２９　　　−１６圧　　力（ｐｓｉａ）　　　　　　
　１４．７　　１４．７　　１４．７　　６２流　量（
１ｂｍｏ１ｅ／ｈｒ）　３３２　３１９　３１０　３０
・％止揚のケースＩ　−Ｉ［［において変更があ２　　
１３６　１４４　１４６　　　　１４７”　　　　　　
１５２”ＴｎｍＴＩ［ｌｌｌ ることを示す。
ケースＩ　−ｍの方法を行なった結果を膜システムを備
えていない基本型の極低温方法を稼動させた場合と比較
した。表１に報告した方法の条件をこの比較をするのに
用いた。実施列は、１４．７ｐｓｉａ、２９’Ｃ１５０
’Ｚ相対湿度の空気を用いて約７４トン／日の液体窒素
生産率で行なった。結果を下記表２に報告する。
表　　　　　２ 基本　　　Ｔ　　　　ＩＩ　　　　ｍ ０２７−透過能率　　−−７，５７，５１０，０全体の
窒素回 収率（チ）　　　　　　４５　　　　８５　　　　８８
　　　　９１相対的膜面積　　　　　　　　　　１．０
　　　０．２６　　　０．２６全動力（ＫＷ）　　　２
０８２　　１９４３　　１９７０　　　　１９５５表２
で報告した結果から、膜システムのない基本型の極低温
方法では７４トン／日の稼動に対して約２０８２　ＫＷ
の動力必要量で約４５％の窒素を回収しているのに過ぎ
ないことを見ることが出来る。極低温−膜システムの全
てについてよ）低い動力必要量で稼動しても窒素回収率
はかなり高めになっている。極低温方法のみを使用する
場合よシも組み合せ方法をよシ効率的かつ経済的にして
いるのは、よシ低い動力必要ｔＶｃおいてこのように窒
素の回収率がよシ高いことである。
極低温−膜の組み合せシステムに対する分子篩装置への
空気流量は約半分であり、かつ圧力は基本型の極低温装
置のものの約２倍であるので、組み合せシステムに対す
る分子篩装置の大きさはかなり縮少される。
基本型の極低温システムと比較して、極低温−膜の組み
合せ装置に対する熱交換装置における全ての流れの圧力
がより高いので、後者の場合には全ての極低温装置の大
きさをより小さいものと出来、これにより熱交換装置は
よシ小さくなる。大きさを縮少することにより組み合せ
システムに対　　咋する資本はさらに節減されることに
なる。
さらに、組み合せシステムでは、基本型の極低温システ
ムによって製造されるものよシも酸素に非常に富みかつ
従ってより有益な製品である酸素富化流が生成され・る
。
実施例２ 極低温工程装置を出る酸素富化流出流１４６の圧力効果
を決定するために第２図の方法について多くの実験を行
なった。結果を第３図において図式に既説しである。こ
れらの実験結果によって広い圧力範囲に渡って組み合せ
システムの全体の動力消費量が基本型の場合のものより
もかなり低いことが示されている。基本型の極低温方法
を稼動することが出来る圧力は、その方法の制限事項に
よって厳しい限定を受ける。さらに、極低温方法と膜装
置の間の対立効果が互いに交換されるということが分か
つ−た。各方法はその方法にとって多少非効率的な点で
稼動することもあるが、両方法を組み合せた場合動力の
必要量が最少となるということがこれら対立する効果の
最終的結果である。
第３図に示したように、ば素冨化流（第２図の戎れ１４
６）に対する最適圧力は４５−５５ｐｓｉａの間である
。しかしながら、この流れに対する最適圧力は使用され
る組み合せ方法の詳細によって変わるであろう。
実施例３ ガス状窒素が主生成物であるシステムを本発明に従って
設計した。このシステムをｗｃ４図に図示しである。第
２図のものと類似でかつ対応している流れ及び装置は同
じ番号を付けてあり、明瞭にするために必要である場合
は除いてさらに論じてはいない。
冷却された空気流１２２は蒸留塔１２６に供給され、そ
こで処理されて窒素が除かれ蒸留塔底部からの酸素富化
流１２８が形成される。この酸素富化流１２８　）ｉ、
熱交換装置１３０を通されて蒸留塔頂部のボイラー／凝
縮装置ｔ　１３２に供給される。酸素富化流１４４は、
蒸留塔１２６の頂部のボイラー／凝縮装置１３２を出て
熱交換装［１１３０で温められて温められた酸素富化流
１４５となる。この流れは熱交換装置１１８でさらに温
められて流れ１４６となシ、次に膜装置１５０　Ｋ供給
されて非透過流１５２と透過流１５４とを生成する。膜
装置からの非透過流１５２は圧縮装置１６０で圧縮され
熱交換装置１６１及び１１８で冷却されて冷却供給流１
６２を形成し、そしてこの供給流は蒸留塔１２６の空気
供給流下方の適当なトレイ上に併給される。冷却供給流
１６２は、空気供給流１２２及び前に除去した窒素と一
緒に蒸留塔で処理されて窒素富化流１６３を形成し、窒
素富化流は蒸留塔頂部から取り出される。窒素富化流１
６３け、熱交＊装Ｒ１３０，１１８及び１６１を通され
てガス状窒素生成物流１６４を形成する。主生成物はガ
ス状窒素流１６４として集められるが、多少の液体窒素
生成物、流れ１３４も生成される可能性がある。ガス状
窒素生成物流中の酸素の温度は、５ｐ’ｐｍ未満である
。
１４．７　ｐｓｉａ、　２９℃、５０％の相対湿度の空
気及び１１５ｐｓｉａで８７トン／日のガス状窒素製造
速度を採用して本システムを稼動した結果が下記表３に
報告しである。１．３トン／日の速度で少量の液体窒素
も製造された。表３において、この方法の結果と膜シス
テムを持たないガス状窒素を製造するための基本型の極
低温方法とを比較しである。
表　　　　　３ ０２　／　Ｎ２透過能比　　　　　　　　　　　　　　
７．５全体のＮ２回収率（４）　　　　　　　６４　　
　　８７全動力消費量（ＫＷ）　　　　　　　６７１　
　　６４５表３で報告した結果によって、空気供給流に
対する全体の窒素回収率が、基本型の極低温方法につい
ては６４優に過ぎないのに比べ、極低温−膜の組み合せ
方法については８７％であることが示されている。基本
型の方法よシも全動力消費量を低く［１１Ｌｆ４″″″
″７″′”１０”冗５１．・高回収率が達成される。
実施汐り４ いくつかの試験を行なって約２８０　ｐｅｉａで２５％
の水素を含んだガス流供給混合物から約５００　ｐｓｉ
ａで９６．５％の純度の水素流を生成した。水素の濃度
は、本方法が特に適合可能である流体式接触分解の排ガ
ス流で見られる水素濃度の典型的なものである。
本実施例では、弁膜式分離装置は適当な極低温分離装置
とした。本実施の全ての試験に対する供給ガスの性質を
下記表４に掲げである。
表　　　　　４ 実施例４の供給ガスの性質 供給速度＝　４２５０１ｂモル／ｈｒ 圧　　　力＝　２８０．０　ｐｅｉａ 温　　　度＝関℃ 組　　　成 成　　　分　　　　　モ　ル　チ 水　　　素　　　　　　　２５．０ 窒　　　素　　　　　　　　５．０ メ　　タ　　ン　　　　　　　　　　３３．０エ　　タ
　　ン　　　　　　　　　　２７．０プロパン　　　　
　６．５ ブタン　　　２．０ ペンタン　　　　　１．０ 硫化水素　　　　　０．５ 試験例１ 第１図の概念に基づいた混成極低温／漢方法を実施した
。詳細が第５図に示しである。供給流加は、熱交換装置
ωで約−４５℃の温度に冷却されてガス状成分及び凝縮
したプロパンとより重い炭化水素を含んだ流れ４９を形
成する。流れ４９のうち凝縮部分は、分離装置４２で流
れ４）として分離される。
非凝縮部分、流れ４３は膜装置妬からの冷却された非透
過流４と混合されて合流柘を形成する。この合流４５は
、さらに熱交換装ｆｔ４６で約−１７０’Ｃの温度に冷
却されて部分的に凝縮された流れ４７を生成する。この
流れのうち凝縮部分は、分離袈ｆ　４９で流れ招として
分離され弁間を通って膨張して約２１ｐθ１ａの低圧に
なり、熱交換装置４６の冷却をする。
非凝縮部分、流れ５２は８３俤の水素、１４．５チの窒
素及び２．５％のメタンを有しておシ、その他の成分は
ごく微量だけ存在している。非凝縮流５２は、熱交換装
置４６及び４０を通されて流れあとなシ、この流れは半
透膜装置２６に供給される。水素は、流れ４０に含まれ
るその他の成分に比べて膜に対しより非常に高い透過能
を有する。扇に渡って圧力差を維持することによって１
００ｐｓｉａの圧力で約９６．５％の水素濃度を有する
透過成田が膜装置２６から集められた。供給流冴に圧力
が近い膜装置がからの非透過流が圧縮装置５３によって
増圧され約２７２ｐｓｉａの圧縮流Ｉとなる。流れ（資
）は窒素に富んでおシ、熱交換＠置４０に再循環して戻
される。あるいは、流れ冴を増圧することも出来るであ
ろうし、また流れ（資）を何ら圧縮せずに再循環するこ
とも出来るであろう。膜装置あからの透過流あは圧縮装
置四によってさらに圧縮されて約５００ｐｓｉａの最終
的水翼生成物流３６となる。分離されたプロ、ｅン及び
より重い炭化水素を一緒にして生成物すなわち廃棄流あ
として集める。本極低温−膜の組み合せ方法はついての
主要工程の流れが下記表５に掲げてあ表　　　　５ 実施例４についての第５図の混成極 低温／膜力法に対する主要工程流 流れの番号　　　　　　　２０　　　４３　　　４８王
　　力（ｐｓｉａ）　　　　　　　２８０　　　　２７
０　　　　２６０温度（℃）　　　３８　−４５　−１
７０全流量（１１３モル／ｈｒ）’４２５０　　３３９
９　　２３１５組　成（モルチ） 水　　素　　　　　　　　　　　　　２５，０　　　３
１．１　　　　０．６窒　　素　　　　　　　　　　　
　　５．０　　　　６．２　　　　７．８メタン　　　
　　　　３３，０　　３９．２　　５７．２エタン　　
　　　　　　２７．０　　２１．０　　３０．８プロノ
ぞン　　　　　　　　６．５　　　１．９　　　２．８
ブタン　　　　　　　　２．０　　０．２　　０．２ペ
ンタン　　　　　　　１．０　　０．０　　０．０硫化
水素　　　　　　　０．５　　０．４　　０・６８３．
０　　　８３．０　　　３６．３　　　９６．５　　　
　０．５１４．５　　　　１４．５　　　　５５．２　
　　　２．８　　　　　５．８２．５　　　　２．５　
　　　８．５　　　　０．７　　　４４．１３６．２ ８．７ −−　　　　　　　２．７ １．３ ０．７ 試験例２ 試験例１で処理したのと同じタイプの流れをスタンド−
アロン式の極低温装置で処理して、上で処理したのと同
じタイプの供給流から５０９ｐｓｉａで９６、ｉの所望
純度の水素流を得た。下記表６に見ることが出来るよう
に、所望の水素製品純度を達成するために１試験例１に
対−する約９８．４　％に比べてこのスタンド−アロン
武装電では供給流中の水素的３０．７４の水素のみを回
収しているに退ぎない。
試験例３ 条件を変えて第２のスタンド−アロン式の極低温方法を
実施したところ、水素回収率は同一の水素純度で試験例
１のものと類似していた。下記表６に見ることが出来る
ように、試験例１に比べてスタンＰ−アロン式の極低温
方法についてのこれらの結果を達成するのに必要な動力
は、極低温／膜の組合せ混成システムで必要とされる動
力よシも実質的に大きい。
試験例４ スタンｇ−アロン式の膜システムを用いて上に掲げた所
望純度の水素生成物を製造した。県一段式の膜からの透
過流中の水素の最大濃度は約８９チであるので、内部再
循環を有する二段式の膜カスケードシステムを使用する
ことに決めた。下記表６で見ることが出来るように、こ
のシステムで達成された結果はより非常に高い・Ｑ−セ
ントの水素を回収している試験例１の約２．４倍の動力
必要量で６１．６　％の水素回収率に過ぎない。
表　　　　６ 実施例４の全試験例について の水素回収率及び動力消費量 最終生成物圧力＝　５００　ｐｓｉａ 試噴例　　　１　２　３　４ Ｆ１１回収率（チ）　　　　　９８．４　　３０．７　
　　９８．９　　　６１．６低圧生成物圧縮装置　　−
−−−１２７６８４７笑施例５ 試験を行なって２，０００　ｐｓｉａで８６．９モルチ
の水素を含んだ供給流から約２，０００　ｐｓｉａで９
７．３モルチの水素流を生成させた。供給流の水素濃度
は、水素化分解装置の排ガスの典型的なものである。
実施例４にあるように、弁膜式装置は適当な極低温分離
装置とした。供給流の水素分圧は十分高かったので、供
給流を直接最初の膜装置へ通して水素の部分的分離を行
なった。本実施例における全ての試験例についての供給
ガスの性質を下記表７に掲げである。
表　　　　　７ 実施例５についての供給原料の性質 供給速度＝　２１８３１ｂモル／　ｈｒ圧　　　力＝　
２０００　　ｐｓｉａ 温　　　度＝　６５．５℃ 組　　　成： 成　　　分　　　　　　モ　ル　φ 水　　　素　　　　　　　　８６．９ メ　　タ　　ン　　　　　　　　　　　１０．０エ　　
タ　　ン　　　　　　　　　　　　　０．４成　　　分
　　　　　　モ　ル　係 プロ／Ｑン　　　　　　０．９ ｎ−ブタン　　　　　　　１．４ ｎ−ペンタン　　　　　　　０．３ 硫化水素　　　　　０．１ 試験例１ 高い水素濃度を有する流れを分離するための混成低温／
漢方法を実施した。詳細を第６図に示す。
供給流１１０を最初の膜分離装ｆ！ｔ１２０に供給して
透過流１４０と非透過流２００とを形成した。透過流は
約９８モル係の水素からなり、製品として集められる。
膜装置１２０からの非透過流２００は熱交換装置４００
で約１０℃の温度に冷却され、ガス状成分及び凝縮した
プロノｑンとより重い炭化水素とを含む流れ４０９を形
成する。流れ４０９の凝縮部分は、分離装置４２０で流
れ４）０として分離される。非凝縮部分、流れ４３０は
膜装置２６０からの冷却された非透Ａ流４４０と混合さ
れて流れ４５０を形成する。合流４５０は熱交換装置４
６０で冷却されて約−１４８°Ｃの製置の部分的に凝縮
した流れ４７０を形成する。流れ４７０の主にプロノ々
ン及びより重い炭化水素からなる凝縮部分は、流れ４８
０として分離装置４９０で分離され弁５００を通って膨
張して約２１ｐθ１ａの圧力の流れとなり、この流れは
熱交換装置４６０を冷却する。流れ５２０として分離さ
れた流れ４７０の非凝縮部分は約９３．０モルチの水素
と約７．０モルチのメタンとを含んでおり、他の成分は
極微量だけ含まれている。そして、流れ５２０は熱交換
装置４６０及び４００を通されて流れ４６１となる。流
れ４６１の１部を水素富化生成物流３２０として集め、
流れ４６１の残余は流れ２４０として半透膜装置２６０
に供給する。水素は、流れ２４０に含まれるその他の成
分く比べて膜に対してよシ非常に高い透過能を有する。
膜２６０に渡って圧力差を維持することにより、１．３
００　ｐａｉａで９８．２％の水素濃度を有する透過流
２８０を膜装置２６０から集める。透過流２８０を透過
流１４０と一緒にして合流１６０を形成し、この合流は
圧ｍ装置２９０で約１．９２５　ｐｓｉａに圧縮され、
その後流れ３２０と一緒にされて水素製品流３６０を形
成する。非透過流は圧縮装置５３０で約１，９４５ｐｓ
ｉａに加圧され、流れ３００を形成して熱交換装置４０
０及び４６０に還流して戻される。分離されたプロ、４
ン及びより重い炭化水素が廃棄あるいは製品流３４０と
して回収される。本極低温／膜の組み合せ方法について
の主要工程の流れの詳細が下記表８に掲げである。
憤 表　　　　　８ 実施例１、試験例１に対する第６図の混成極低温−漢方
法についての主要工程流流れの番号　　　　　　１１０
　　　１４０　　　２００　　　４３０圧力（ｐｓｉａ
）　　　２０００　　１３００　　１９５０　　１９４
０温度（’Ｃ）　　　　６５．５　６５．５　６５．５
　１０．０全流量（１響ル／ｈｒ）　　２１８３　　１
２４）　　　９４２　　　９１３組　成（モルチ） 水素　　　　８６．９　９８．０　７２．３　７４．３
メタン　　　　　　　　１０．０　　　１．６　　２１
．０　　２１．３エタン　　　　　　　　　　　０．４
　　　０．１　　　　０．９　　　０．８プロノ耐ン　
　　　　　　　　　０．９　　　　０．１　　　　２．
０　　　　１．６ｎ−ブタン１．４　　　０．１　　　
３．０　　　１．７ｎ　−Ａ７りｙ　　　　　　　　Ｏ
，３０，００，７０，２Ｈ２０−１０，１０，１０，１ −１４８，３−１４８，３５６，１６２，８６２，８６
２，８８，７９３，０９３，０９３，０６６，４９８，
２７３，６７，０７，０７，０３３，６１，８３，３０
，００，００，００，００，０６，３０，００，００，
００，００，０６，８０，００，００，００，００，Ｏ
ｏ、ｇ　　　　　ｏ、ｏ　　　　　ｏ、ｏ　　　　　ｏ
、ｏ　　　　　ｏ、ｏ　　　　　ｏ、。
ｏ、ｓ　　　　　ｏ、ｏ　　　　　ｏ、ｏ　　　　　ｏ
、ｏ　　　　　ｏ、ｏ　　　　　ｏ、。
試験例２ 換装ｒｌ　２６０を後端で用いないで従って再循環流３
００は用いないという点は異なっている第６図に示した
ものと類似の方法サイクルを用いて第２の試験を上の実
施例５の試験例１と同様に行なった。
極低温装置からの流れ４６１は必要な水素＃に度を有し
ており、膜装置１２０からの透過流１４０と混合されて
全体の製品流を得る。９７．３％の水素製品流を得るた
めには、分離装置４９０からの流れ５２０の一部を弁を
通して膨張させて熱交換装置４６０で必要な冷却を行な
わなければならない。
実施例５の試験例１及び２についての水素回収率及び動
力消費竜の比較を下記表９に掲げである。
表　　　　　９ 実施例２について２ΩＯＯｐθ１で９７．３　％の水素
を得るための水素回収率及び動力消費量試験例　　　　
１２ Ｈ２回収率（チ）　　　　　　　　　９８，９　　　９
８．９動力（ＫＷ）　： 膜２６０の非透過流圧縮　　　１ 透過流圧縮　　　　３０７　　３６２ 最終製品圧縮　　　　３８３８ 総　計（ＫＷ）　　　　３４６　　４００上記表９から
、単一の最初の膜による方法、試験例１では水素の類似
量を回収するのに不発明の方法、すなわち試験例１より
も約１６係多い動力を消費することを見ることが出来る
。
上記実施例によって、本発明によって従来の方法よシも
よシ少ないエネルギーを用いて高い純度の水素を高い回
収率で得られることが明瞭に証明されている。
上記実施例は、極低温方法システムと膜分離装置を組み
合せることによって設計出来るいくつかの方法を説明し
ている。本発明に従って追加の方法構成をいくらでも開
発することが出来る。例えば、このような方法構成では
使用する極低温工種の型式、使用する膜の型式と大きさ
、生成物の組成、供給組成物の組成及び／または液及び
／またはガス相の生成物の量を変えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の方法の一般的な図式的フロー図、第
２図は、本発明の１つの特定の実施態様の具体的フロー
図、第３図は、極低温装置を出る部分的に処理されたガ
ス流の圧力の関数として第２図に示したシステムのエネ
ルギー必要量を図式的に示した図、第４図は、本発明の
別の実施態様の具体的フロー図、第５図は、１つの膜分
離装置を有する本発明の実施態様のフロー図、第６図は
、２つの膜分離装置を有する本発明の１実施１様のフロ
ー図である。 ２．１２．１８．２４、四、５３．１０１．１０３．１
０７．１０９．１１０．１１３．１１４．１３９．１４
８．１６０．２９０．５３０・・・圧縮装置、５、】０
３・・・洗浄装備、９・・・極低温処理裏貴、１５．１
２０．１５０、霜、２６０・・・膜装置、１１０、】１
４・・・エクスパンダ−１４０，４６，１１８，１６１
，１３０，４００、４６０−・・熱交換装置、１３２・
・・ボイラー／凝縮装置、１４０・・・フラッシュ装置
、４２．４９．４２０．４９０・・・分離装置特許出願
人　　エアー、プロダクツ、アンド。 ケミカルス、インコーポレーテツド 殻素富λヒ凍屯次／４６つ圧力 Ｆ／に、、、９ ＦＩＧ、４ ＦＩＣｔ、５

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（ａ）所与の膜に対し異なる透過性を有する少な
    くとも２つの成分を含むガス流を非膜型の分離装置に供
    給して該ガス流を処理し、 （ｂ）非膜型分離装置から処理したガス流の少なくとも
    一部を取り出し、 （ｃ）処理したガス流のうち取り出した部分を膜装置に
    供給して透過流と非透過流を形成し、（ｄ）膜装置から
    の２つのガス流のうち少なくとも１方のガス流を非膜型
    の分離装置に返流してさらに処理及び分離を行なって精
    製流を形成し、（ｅ）次に、該精製流をガス及び／また
    は液体製品として回収することからなるガス流の成分を
    分離する方法。
  2. （２）（ａ）窒素及び酸素からなる供給ガス流を極低温
    の分離装置に供給して該ガス流を処理し、（ｂ）極低温
    分離装置からの処理したガス流の少なくとも一部を取り
    出し、 （ｃ）処理したガス流のうち取り出した部分を膜装置に
    供給して該ガス流の分離を行ない窒素富化流と酸素富化
    流とを形成し、 （ｄ）該窒素富化流を極低温分離装置に返流させてさら
    に処理及び分離を行ない、 （ｅ）次に、精製した液体及び／またはガス状の窒素富
    化生成物流を回収することからなる窒素及び酸素からな
    る供給ガス流からガス状及び／または液体窒素を製造す
    る方法。
  3. （３）該酸素富化流の少なくとも一部を極低温分離装置
    へ返流してさらに処理を行なうことを特徴とする特許請
    求の範囲第２項に記載された方法。
  4. （４）窒素及び酸素からなる供給ガス流が空気であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載された方法
    。
  5. （５）供給ガス流を極低温分離装置に供給する前にＨ＿
    ２Ｏ及びＣＯ＿２除去装置に通すことを特徴とする特許
    請求の範囲第４項に記載された方法。
  6. （６）該Ｈ＿２Ｏ及びＣＯ＿２除去装置は１つ以上の分
    子篩床を含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項に
    記載された方法。
  7. （７）全体の窒素回収率が供給ガス流に対して少なくと
    も７５％であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
    に記載された方法。
  8. （８）窒素生成物が少なくとも９９．７％の純度を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載された
    方法。
  9. （９）（ａ）空気供給流を分子篩床に通して水及び二酸
    化炭素を除去し窒素／酸素富化ガス流を生成し、（ｂ）
    極低温処理装置で窒素／酸素富化ガス流の少なくとも一
    部を凝縮させて液体窒素／酸素流を生成し、 （ｃ）該液体窒素／酸素流を蒸留塔に通して処理を行な
    い酸素富化液体流とガス状窒素流を形成し、 （ｄ）該ガス状窒素流を凝縮して液体窒素流を生成し、 （ｅ）該液体窒素流の圧力を減少させて窒素生成物流を
    生成し、 （ｆ）工程（ｃ）の該酸素富化液体流を蒸発させてガス
    状酸素富化流を形成し、 （ｇ）該ガス状酸素富化流を膜装置に通して酸素富化透
    過流及び窒素含有非透過流とに分離し、（ｈ）該窒素含
    有非透過流を極低温処理装置に戻して通すことからなる
    空気供給流から液体窒素を製造する方法。
  10. （１０）膜装置からの窒素含有非透過流の圧力が分子篩
    床を出た窒素／酸素富化ガス流の圧力とほぼ同じになる
    ように膜装置を通されるガス状の酸素富化流の圧力を選
    定することを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載さ
    れた方法。
  11. （１１）膜装置からの窒素含有非透過流の圧力が分子篩
    床を出た窒素／酸素富化ガス流の圧力よりもかなり高く
    なるように膜装置へ通されるガス状の酸素富化流の圧力
    を選定することを特徴とする特許請求の範囲第９項に記
    載された方法。
  12. （１２）（ａ）空気供給流を分子篩床に通して水及び二
    酸化炭素を除去し窒素／酸素富化ガス流を生成し、（ｂ
    ）該窒素／酸素富化ガス流を冷却し、 （ｃ）該冷却した窒素／酸素富化ガス流を蒸留塔で処理
    して窒素を除去し酸素富化流を形成し、（ｄ）該酸素富
    化流を膜装置に通して分離を行ない透過流及び非透過流
    を形成し、 （ｅ）該非透過流を蒸留塔に返流して工程（ｃ）の窒素
    ／酸素富化ガス流とともに処理して窒素富化流を形成し
    、 （ｆ）該窒素富化流を蒸留塔から取り出し、（ｇ）一連
    の熱交換装置で該窒素富化流を加熱してガス状窒素生成
    物流を生成することからなる空気供給流からガス状窒素
    を製造する方法。
  13. （１３）（ａ）水素及び少なくとも他の１つの成分から
    なる供給ガス混合物を非膜型の分離装置で処理をして水
    素に富んだ流れと水素を激減させた流れを生成し、 （ｂ）非膜型分離装置から水素に富んだ流れの少なくと
    も１部を取り出し、 （ｃ）該水素に富んだ流れのうち取り出した部分を膜分
    離装置に供給して該水素に富んだ流れの分離を行ない水
    素富化流と水素貧化流とを形成し、（ｄ）水素貧化流を
    非膜型分離装置に還流してさらに処理及び分離を行ない
    水素の激減した流れを生成し、 （ｅ）膜分離装置から水素富化流を回収することからな
    る供給ガス混合物から水素を回収する方法。
  14. （１４）工程（ａ）で生成される水素を激減させた流れ
    は工程（ｄ）で生成される水素を激減させた流れと一緒
    にされた後生成物として回収されることを特徴とする特
    許請求の範囲第１３項に記載された方法。
  15. （１５）膜装置からの水素富化流は膜からの透過流であ
    り、水素貧化流は非透過流であることを特徴とする特許
    請求の範囲第１３項に記載された方法。
  16. （１６）水素富化流が非膜型分離装置で生成され膜装置
    からの水素富化流と一緒にｓれて水素生成物の合流を形
    成することを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載
    された方法。
  17. （１７）該非膜性分離装置が極低温タイプの分離装置で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載さ
    れた方法。
  18. （１８）膜分離装置が膜分離装置の様々の段階の間の内
    部再循還流に対する複数の膜のカスケードを有すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載された方法
    。
  19. （１９）供給ガス混合物が非膜型分離装置で処理をされ
    る前に膜分離装置を通されて水素の１部を取り出すこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載された方法
    。
  20. （２０）（ａ）水素と少なくとも他の１つの成分とから
    なる供給ガス混合物を第１の膜分離装置に通して第１の
    水素富化流と第１の水素貧化流とを形成し、（ｂ）該水
    素貧化流を非膜型膜分離装置で処理をして水素に富んだ
    流れと水素を激減させた流れを生成し、 （ｃ）非膜型分離装置から水素に富んだ流れの少なくと
    も１部を取り出して、 （ｄ）水素に富んだ流れのうち取り出した部分を第２の
    膜分離装置に供給して水素に富んだ流れの分離を行ない
    第２の水素富化流と第２の水素貧化流とを形成し、 （ｅ）第２の水素貧化流を非膜型分離装置に還流してさ
    らに処理及び分離を行ない水素を激減させた流れを生成
    させ、 （ｆ）両方の水素富化流を回収することからなる供給ガ
    ス混合物から水素を回収する方法。
  21. （２１）工程（ｂ）で生成される水素の激減された流れ
    が工程（ｅ）で生成される水素の激減された流れと一緒
    にされた後生成物として回収されることを特徴とする特
    許請求の範囲第２０項に記載された方法。
  22. （２２）該非膜型分離装置が極低温タイプの分離装置で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第２０項に記載さ
    れた方法。
  23. （２３）第３の水素富化流が非膜型分離装置で生成され
    膜分離装置からの２つの水素富化流と一緒にされて水素
    生成物の合流を形成することを特徴とする特許請求の範
    囲第２０項に記載された方法。
  24. （２４）第１及び第２の水素富化流とを第３の水素富化
    流と一緒にされる前に、一緒にして圧縮装置を通される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第２０項に記載された
    方法。
  25. （２５）供給ガス混合物が水素、硫化水素、メタン及び
    より重い炭化水素とからなることを特徴とする特許請求
    の範囲第２０項に記載された方法。
  26. （２６）膜装置の透過側を大気圧以下とするために真空
    ポンプが用いられていることを特徴とする特許請求の範
    囲第２０項に記載された方法。
  27. （２７）第１及び第２の膜装置は供給ガス及び非膜型分
    離装置からの処理したガス流の一部に対する単一膜分離
    装置の一部であり、供給ガス及び処理したガス流の一部
    は該装置に沿って異なった位置で単一膜装置に入ること
    を特徴とする特許請求の範囲第２０項に記載された方法
    。
  28. （２８）単一の膜分離装置が内部再循環を有する複数膜
    のカスケードからなることを特徴とする特許請求の範囲
    第２７項に記載された方法。
  29. （２９）膜装置からの水素富化流は透過流であり、水素
    貧化流は非透過流であることを特徴とする特許請求の範
    囲第２０項に記載された方法。
JP60289109A 1984-12-21 1985-12-21 ガス分離方法 Pending JPS61171523A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US684655 1984-12-21
US06/684,655 US4595405A (en) 1984-12-21 1984-12-21 Process for the generation of gaseous and/or liquid nitrogen
US759027 1985-07-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61171523A true JPS61171523A (ja) 1986-08-02

Family

ID=24748986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60289109A Pending JPS61171523A (ja) 1984-12-21 1985-12-21 ガス分離方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4595405A (ja)
JP (1) JPS61171523A (ja)
ZA (1) ZA859649B (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01301503A (ja) * 1988-04-01 1989-12-05 Union Carbide Corp 窒素生産膜装置及び方法
JPH0487989A (ja) * 1990-07-26 1992-03-19 Iwatani Internatl Corp 生ビール用ディスペンサー
JP2002097007A (ja) * 2000-09-22 2002-04-02 Nippon Sanso Corp 希ガスの回収方法及び装置
JP2007509745A (ja) * 2003-10-30 2007-04-19 ナショナル・タンク・カンパニー 炭化水素ガスからｃｏ２を抽出するための膜／蒸留方法及び系
JP6351895B1 (ja) * 2018-03-20 2018-07-04 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 窒素製造方法および窒素製造装置
US11150016B2 (en) 2017-04-19 2021-10-19 L'Air Societe Anonyme Pour L'Etude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude Nitrogen production system for producing nitrogen with different purities and nitrogen production process thereof

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4817392A (en) * 1984-12-21 1989-04-04 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the production of argon
JPS6272504A (ja) * 1985-09-27 1987-04-03 Hitachi Ltd 高純度窒素の製造方法
US4707994A (en) * 1986-03-10 1987-11-24 Air Products And Chemicals, Inc. Gas separation process with single distillation column
GB8610855D0 (en) * 1986-05-02 1986-06-11 Boc Group Plc Gas liquefaction
FR2609790B1 (fr) * 1987-01-16 1989-03-31 Air Liquide Procede et installation d'alimentation d'un appareil en azote
DE3738559A1 (de) * 1987-11-13 1989-05-24 Linde Ag Verfahren zur luftzerlegung durch tieftemperaturrektifikation
US4872893A (en) * 1988-10-06 1989-10-10 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the production of high pressure nitrogen
US4867773A (en) * 1988-10-06 1989-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic process for nitrogen production with oxygen-enriched recycle
US5116396A (en) * 1989-05-12 1992-05-26 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Hybrid prepurifier for cryogenic air separation plants
US4936099A (en) * 1989-05-19 1990-06-26 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process for the production of oxygen-rich and nitrogen-rich products
US4966002A (en) * 1989-08-11 1990-10-30 The Boc Group, Inc. Process and apparatus for producing nitrogen from air
US4952219A (en) * 1989-09-29 1990-08-28 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane drying of gas feeds to low temperature units
US4936887A (en) * 1989-11-02 1990-06-26 Phillips Petroleum Company Distillation plus membrane processing of gas streams
US5049174A (en) * 1990-06-18 1991-09-17 Air Products And Chemicals, Inc. Hybrid membrane - cryogenic generation of argon concurrently with nitrogen
US5077029A (en) * 1990-07-23 1991-12-31 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Membrane/deoxo control method and system
US5098457A (en) * 1991-01-22 1992-03-24 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Method and apparatus for producing elevated pressure nitrogen
US5352272A (en) * 1991-01-30 1994-10-04 The Dow Chemical Company Gas separations utilizing glassy polymer membranes at sub-ambient temperatures
US5837032A (en) * 1991-01-30 1998-11-17 The Cynara Company Gas separations utilizing glassy polymer membranes at sub-ambient temperatures
ES2119803T3 (es) * 1991-06-03 1998-10-16 Air Liquide Generadores de membrana que tienen alta flexibilidad.
FR2680114B1 (fr) * 1991-08-07 1994-08-05 Lair Liquide Procede et installation de distillation d'air, et application a l'alimentation en gaz d'une acierie.
FR2694383B1 (fr) * 1992-07-29 1994-09-16 Air Liquide Production et installation de production d'azote gazeux à plusieurs puretés différentes.
US5303556A (en) * 1993-01-21 1994-04-19 Praxair Technology, Inc. Single column cryogenic rectification system for producing nitrogen gas at elevated pressure and high purity
IL105442A (en) * 1993-04-19 1996-01-19 Carbon Membranes Ltd Method for the separation of gases at low temperatures
IL106909A0 (en) * 1993-09-05 1993-12-28 Rotem Ind Ltd Method for improving the efficiency of cryogenic-membrane separation hybrids
US5385024A (en) * 1993-09-29 1995-01-31 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with improved recovery
FR2714721B1 (fr) * 1993-12-31 1996-02-16 Air Liquide Procédé et installation de liquéfaction d'un gaz.
US5471842A (en) * 1994-08-17 1995-12-05 The Boc Group, Inc. Cryogenic rectification method and apparatus
JP3472631B2 (ja) * 1994-09-14 2003-12-02 日本エア・リキード株式会社 空気分離装置
FR2726046B1 (fr) * 1994-10-25 1996-12-20 Air Liquide Procede et installation de detente et de compression d'au moins un flux gazeux
US5584194A (en) * 1995-10-31 1996-12-17 Gardner; Thomas W. Method and apparatus for producing liquid nitrogen
US5964923A (en) * 1996-02-29 1999-10-12 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas treatment train
US5669958A (en) * 1996-02-29 1997-09-23 Membrane Technology And Research, Inc. Methane/nitrogen separation process
US5647227A (en) * 1996-02-29 1997-07-15 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane-augmented cryogenic methane/nitrogen separation
FR2776760B1 (fr) * 1998-03-31 2000-05-05 Air Liquide Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
US6161397A (en) * 1998-08-12 2000-12-19 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated cryogenic and non-cryogenic gas mixture separation
FR2787560B1 (fr) * 1998-12-22 2001-02-09 Air Liquide Procede de separation cryogenique des gaz de l'air
DE19919933A1 (de) * 1999-04-30 2000-11-02 Linde Tech Gase Gmbh Einzelsäulenverfahren und -vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
US6568208B1 (en) * 2002-05-03 2003-05-27 Air Products And Chemicals, Inc. System and method for introducing low pressure reflux to a high pressure column without a pump
US7588612B2 (en) * 2005-07-19 2009-09-15 Bank Of America, N.A. Mobile nitrogen generation device
EP2134450A2 (en) * 2007-03-08 2009-12-23 Seambiotic Ltd. Method for growing photosynthetic organisms
CA2728244A1 (en) * 2008-06-19 2009-12-23 William Brigham Hybrid air seperation method with noncryogenic preliminary enrichment and cryogenic purification based on a single component gas or liquid generator
DE102008037300A1 (de) * 2008-08-11 2010-02-25 Robert Brockmann Herstellung eines Reingases, insbesondere für die Dichtheitsprüfung an einem druckbeaufschlagten Bauteil
US8940520B2 (en) 2010-05-20 2015-01-27 Pond Biofuels Inc. Process for growing biomass by modulating inputs to reaction zone based on changes to exhaust supply
US8969067B2 (en) 2010-05-20 2015-03-03 Pond Biofuels Inc. Process for growing biomass by modulating supply of gas to reaction zone
US8889400B2 (en) 2010-05-20 2014-11-18 Pond Biofuels Inc. Diluting exhaust gas being supplied to bioreactor
US11512278B2 (en) 2010-05-20 2022-11-29 Pond Technologies Inc. Biomass production
US20120156669A1 (en) 2010-05-20 2012-06-21 Pond Biofuels Inc. Biomass Production
FR2961586B1 (fr) * 2010-06-18 2014-02-14 Air Liquide Installation et procede de separation d'air par distillation cryogenique
US20120276633A1 (en) 2011-04-27 2012-11-01 Pond Biofuels Inc. Supplying treated exhaust gases for effecting growth of phototrophic biomass
US10059613B1 (en) * 2012-07-23 2018-08-28 Peter F. Santina Removal of contaminants from water
US9534261B2 (en) 2012-10-24 2017-01-03 Pond Biofuels Inc. Recovering off-gas from photobioreactor
CN113606866A (zh) * 2021-08-06 2021-11-05 苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司 一种空气分离制取氮气的装置和方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5472778A (en) * 1977-11-02 1979-06-11 Monsanto Co Method of separating gas mixture
JPS5651223A (en) * 1979-06-18 1981-05-08 Monsanto Co Selective adsorbing method
JPS58151305A (ja) * 1982-03-03 1983-09-08 Nippon Sanso Kk 酸素の製造方法
JPS58156173A (ja) * 1982-03-11 1983-09-17 共同酸素株式会社 空気分離方法
JPS58166917A (ja) * 1982-02-11 1983-10-03 モンサント・コンパニ− ガス分離方法
JPS5990613A (ja) * 1982-07-29 1984-05-25 リンデ・アクチエンゲゼルシヤフト ガス混合物の分離方法及び装置
JPS59130520A (ja) * 1982-10-13 1984-07-27 モンサント・コンパニ− 隔膜ガス分離法
JPS61127609A (ja) * 1984-11-27 1986-06-14 Kobe Steel Ltd Ｈｅ精製装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1325881A (en) * 1969-08-12 1973-08-08 Union Carbide Corp Cryogenic separation of air
US4230463A (en) * 1977-09-13 1980-10-28 Monsanto Company Multicomponent membranes for gas separations
GB1520103A (en) * 1977-03-19 1978-08-02 Air Prod & Chem Production of liquid oxygen and/or liquid nitrogen
GB1576910A (en) * 1978-05-12 1980-10-15 Air Prod & Chem Process and apparatus for producing gaseous nitrogen
GB2080929B (en) * 1980-07-22 1984-02-08 Air Prod & Chem Producing gaseous oxygen

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5472778A (en) * 1977-11-02 1979-06-11 Monsanto Co Method of separating gas mixture
JPS5651223A (en) * 1979-06-18 1981-05-08 Monsanto Co Selective adsorbing method
JPS58166917A (ja) * 1982-02-11 1983-10-03 モンサント・コンパニ− ガス分離方法
JPS58151305A (ja) * 1982-03-03 1983-09-08 Nippon Sanso Kk 酸素の製造方法
JPS58156173A (ja) * 1982-03-11 1983-09-17 共同酸素株式会社 空気分離方法
JPS5990613A (ja) * 1982-07-29 1984-05-25 リンデ・アクチエンゲゼルシヤフト ガス混合物の分離方法及び装置
JPS59130520A (ja) * 1982-10-13 1984-07-27 モンサント・コンパニ− 隔膜ガス分離法
JPS61127609A (ja) * 1984-11-27 1986-06-14 Kobe Steel Ltd Ｈｅ精製装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01301503A (ja) * 1988-04-01 1989-12-05 Union Carbide Corp 窒素生産膜装置及び方法
JPH0487989A (ja) * 1990-07-26 1992-03-19 Iwatani Internatl Corp 生ビール用ディスペンサー
JP2002097007A (ja) * 2000-09-22 2002-04-02 Nippon Sanso Corp 希ガスの回収方法及び装置
JP2007509745A (ja) * 2003-10-30 2007-04-19 ナショナル・タンク・カンパニー 炭化水素ガスからｃｏ２を抽出するための膜／蒸留方法及び系
US11150016B2 (en) 2017-04-19 2021-10-19 L'Air Societe Anonyme Pour L'Etude Et L'Exploitation Des Procedes Georges Claude Nitrogen production system for producing nitrogen with different purities and nitrogen production process thereof
JP6351895B1 (ja) * 2018-03-20 2018-07-04 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 窒素製造方法および窒素製造装置
JP2019163905A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 窒素製造方法および窒素製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
ZA859649B (en) 1987-08-26
US4595405A (en) 1986-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS61171523A (ja) ガス分離方法
EP0186843B1 (en) Integrated gas separation process
US4717407A (en) Process for recovering helium from a multi-component gas stream
US4654047A (en) Hybrid membrane/cryogenic process for hydrogen purification
US5538536A (en) Process and apparatus for separation of a gaseous mixture by successive membranes of different selectivities
US4639257A (en) Recovery of carbon dioxide from gas mixture
KR101370783B1 (ko) 이산화탄소 정제 방법
US6735979B2 (en) Process for pretreating a natural gas containing acid gases
US4371381A (en) Gas purification process
US4222756A (en) Tonnage nitrogen generator
AU2019226284B2 (en) Helium extraction from natural gas
US4701187A (en) Process for separating components of a gas stream
CA1219225A (en) Process and apparatus for the separation of a mixture of gases
JPS581350B2 (ja) 気体酸素製造法及び該製造法実施用低温プラント
JPS62223587A (ja) 低温分離手段と非低温分離手段の組合せを用いるアンモニアプラントのパ−ジガスからアルゴンを回収する方法ならびにそのための装置
US6178774B1 (en) Process and plant for the combined production of an ammonia synthesis mixture and carbon monoxide
US6173585B1 (en) Process for the production of carbon monoxide
US4659351A (en) Combined process to produce liquid helium, liquid nitrogen, and gaseous nitrogen from a crude helium feed
US3886756A (en) Separation of gases
US4384876A (en) Process for producing krypton and Xenon
JP3719832B2 (ja) 超高純度窒素及び酸素の製造装置
Agrawal et al. Membrane/cryogenic hybrid processes for hydrogen purification
JPS5990613A (ja) ガス混合物の分離方法及び装置
Agrawal et al. Membrane/cryogenic hybrid scheme for argon production from air
JPS63247582A (ja) 一酸化炭素の深冷分離方法