JPS61252474A - 高圧下で窒素を製造する方法および装置 - Google Patents

高圧下で窒素を製造する方法および装置

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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】 本発明は、高圧下で窒素を製造する方法および装置ｉｉ
Ｋ関するものである。
高圧下で窒１ｇを製造する！！置においては、例えば、
５−ｉｏバールの使用圧力で窒素を直接に製造するのが
普通である。この圧力より僅かに高い圧力に圧縮した清
浄空気を蒸留して蒸留塔の上端部において窒素を発生さ
せ、「富化液体」　（酸素を富化した空気によって蒸留
塔の下端部に生じる液体）を膨張させて逆流させ、この
膨張液体によって蒸留塔の上端部における凝縮器を冷却
している。これがため、富化液体は約３〜６バールの圧
力で蒸発される。
ｉ＊の大きざが適正である場合には、蒸発した富化液体
を膨張タービンに通して装置を低温状態に維持すること
かできるが、多くの場合、この冷凍の発生が過剰となシ
、エネルギー損失につながっている。
上述したとは逆の方法においては、外部供給源から窒素
を加えて低温状態を維持し、蒸発した富化液体を弁によ
って簡単に膨張させ、最初の清浄空気を冷却するために
用いられている熱交換器に膨張流体を通している。した
がって、このｖｓ曾においても、蒸発した富化液体のエ
ネルギーの一部は損失される。
本発明の目的は、熱平衡に必要な正確な量の冷を装置に
供給するとともに、全ての場合において、蒸発した富化
液体が有するエネルギーを利用し、装置の高圧下で全て
の悩素を製造し得る方法を提供しよう゛とするものであ
る。
したがって、本発明による高圧下で窒素を製造する方法
は、高圧に圧縮した空気をほぼ露点に冷却した後、その
少なくとも一部を高圧で作動する主蒸留塔の下端部に導
入し、主蒸留塔の下端部に受け入れられた富化液体を膨
張させて前記高圧と大気圧との中間の圧力にし、この中
間圧力で作動する側蓋留塔の中間部に導入し、主蒸留塔
の上端部に設けた凝縮器を副Ｓ貿塔の下端部から取出し
た液体によって冷却し、この液体の一部を膨張させて低
圧にして側蓋留塔の上端部凝縮器を冷却させ、側蓋留塔
の上端部から液体をポンプによって引き出して高圧にし
て主蒸留塔の上端部に注入し、主蒸留塔の上端部から窒
素を取ル出す。
本発明の他の目的は、上述したような方法を実施するた
めの高圧下で窒素を製造する装＃Ｌを提供しようとする
ものである１本発明による装置は、上端部に凝縮器が設
けられ下端部には＃牙露点に冷却された高圧の圧縮空気
が供給される主蒸留塔と、上端部に凝縮器が設けられ前
記高圧と大気圧との中間の圧力で作動する側蓋留格と、
主蒸留塔の下端部から取り出し良液体を前記中間圧力に
膨張させて側蓋留塔の中間部に導入する装置と、主蒸留
塔の上端部の凝縮器を冷却するよう側蓋留塔の下端部か
ら液体を取り出して主蒸留塔の上端部の凝縮器に供給す
る！！置と、側蓋発令の下端部から取り出した液体の一
部を膨張させて側蓋発令の上端部の凝縮器を冷却するよ
う膨張液体を側蓋発電の上端部の凝縮器に供給する装置
と、側蓋発令の上端部から液体を引き出して高圧にした
圧縮液体を主蒸発塔の上端部に注入するポンプが設けら
れた導管と、主蒸発塔の上端部から窒素を引き出す装置
とを具える。
次に、本発明の一実施例を図面につき説明する。
＃１図に軌路線図で示す純窒素発生製雪は膨張タービン
ｔＡ備しない相対的に小型の装置である。
図示の装置は熱交換器ｌ（！：２重蒸重塔留塔−具える
。蒸留塔は高圧、すなわちｇ−１０パ一ル程度の発生圧
力で作動する下部主蒸留塔３とダル５バール程度の中間
圧力で作動する上部側蒸留塔ダとで構成されている。こ
４らの主および側蓋留塔はそれぞれ上端部に凝範・・器
５．４ｆ有する。
上述した高圧の発生圧力より僅かに高い圧に圧縮された
清浄９気を熱交換器ｌ′ｆｔ経て露虜近くにまで冷却し
て主蒸留塔３の下端部に導入する。この主蒸留塔３の下
端部に導入される突気と平衡の富化液体を膨張弁り内で
中間圧力に膨張して側蓋留塔ダの中間点に導入する。側
蓋留塔内において、流下する液体に゛酸素を富化し、側
蓋ｊｆｌｉ塔ダの下端部に位ｔする主凝縮器Ｓ管冷却し
て主蒸留塔３内罠逆流を住ぜしめるようにする。同じ液
体の一部ｔ−膨張弁Ｓにおいて大気圧より僅かに高い圧
力に再び膨張して副凝縮器６を冷却芒せ、側蓋留椙ダ内
に逆流を生せしめる。同じ液体を、蒸発後、導管ｑを経
て熱交換器７に対向流で送って装置内にガスを残存させ
る。
側蓋留塔を内を上昇する蒸気は次オに窒素を富化され、
純粋ｆｒ全窒素上部凝縮器６によって凝縮される。凝縮
した液体流の一部はドレン／Ｑに受け取られ、ポンプ／
／によって側蓋留塔ダから引き出されて再び高圧にされ
、主蒸留塔３の上端部に再び注入される。これによりガ
ス状となった窒素が主蒸留塔３の上端部から引き出され
、導管１２によって熱交換器ｌに対向流で送られて利用
される。
装置は主蒸留４３の上端部に附加的に供給される外部供
給源１３からの高圧の液体論集によって低温に維持され
る。高圧の音素富化液体中に含まれるエネルギーは、従
来性なわれていたように主蒸角塔３内での蒸留を行なう
はかシでなく、側蓋留塔ｑ内で富化液体を蒸留するため
にも用いられ、これがため、８ｊ蒸ＩｔＩｉ４ダの上端
部から引き出される量だけ窒素の発生量が増大する。
第２図に示す装りは＃７図に示す装置とは附加的に低温
にする手段の点たけを相違している。この第λに示す例
は、＃７図に示す液体皆累の外部供給源１３をなくシ、
膨張タービン１４！を設けた大型の装置を示す。ガスは
側蓋留塔ダの下部から引き出され、導管／３によって熱
交換器／に対向流で送られて適当な温度レベルにまで上
昇された後、熱交換器から取出され、タービンｌダ内で
膨張され、低圧で導管９内に熱交換器の上流で注入され
る。
このように構成することによって、高圧とは無関係に、
熱平衡を達成するに頂度必要な値にタービン流を調整す
ることができる。タービン流か高くなれば、予定の窒素
純度で側蓋留招弘の上端部から引出し得る液体べ素の鵞
か少なくなること勿論である。さらに、高純度の窒素を
発失させることを希望しない場合には、側蓋留塔ｑの上
端部から引出す流量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】 ツ１図は膨張タービンを具体しない本発明による装置の
軌路線図、 第２図は膨張タービンを具える本発明にぶる装置の軌路
線図である。　　。 １００．熱交換器　　−００，＃留紹 ３１１．主蒸留塔　　亭０１．副蒸貿梧ｓ、ｂ、　、　
、凝縮器　　ｔ、ｇ、、、膨張弁り００．導ｙ　　　　
　ｔｏ、、、　　ドレンノ１０１．ポンプ　　／２．、
、導管 １３００．液体鮎素外部供給源 ｌ１１．、、タービン 手続補正書く方式） 昭和６１年４月　８日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、高圧に圧縮した空気をほぼ露点に冷却した後、その
    少なくとも一部を高圧で作動する主蒸留塔の下端部に導
    入し、主蒸留塔の下端部に受け入れられた富化液体を膨
    張させて前記高圧と大気圧との中間の圧力にし、この中
    間圧力で作動する副蒸留塔の中間部に導入し、主蒸留塔
    の上端部に設けた凝縮器を副蒸留塔の下端部から取出し
    た液体によつて冷却し、この液体の一部を膨張させて低
    圧にして副蒸留塔の上端部凝縮器を冷却させ、副蒸留塔
    の上端部から液体をポンプによつて引き出して高圧にし
    て主蒸留塔の上端部に注入し、主蒸留塔の上端部から窒
    素を取り出すことを特徴とする高圧下で窒素を製造する
    方法。 ２、液体窒素を外部供給源から主蒸留塔内に導入して加
    えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。 ３、副蒸留塔から取出したガスをタービン内で膨張させ
    て冷を発生させることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項または第２項に記載の方法。 ４、上端部に凝縮器が設けられ、下端部にほぼ露点に冷
    却された高圧の圧縮空気が供給される主蒸留塔と、上端
    部に凝縮器が設けられ前記高圧と大気圧との中間の圧力
    で作動する副蒸留塔と、主蒸留塔の下端部から取り出し
    た液体を前記中間圧力に膨張させて副蒸留塔の中間部に
    導入する装置と、主蒸留塔の上端部の凝縮器を冷却する
    よう副蒸留塔の下端部から液体を取り出して主蒸留塔の
    上端部の凝縮器に供給する装置と、副蒸発塔の下端部か
    ら取り出した液体の一部を膨張させて副蒸発塔の上端部
    の凝縮器を冷却するよう膨張液体を副蒸発塔の上端部の
    凝縮器に供給する装置と、副蒸発塔の上端部から液体を
    引き出して高圧にして圧縮液体を主蒸発塔の上端部に注
    入するポンプが設けられた導管と、主蒸発塔の上端部か
    ら窒素を引き出す装置とを具えることを特徴とする高圧
    下で窒素を製造する装置。 ５、主蒸留塔の上端部に接続された液体窒素の外部供給
    源を具えることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
    載の装置。 ６、副蒸留塔からガスが供給される冷凍発生タービンを
    具えることを特徴とする特許請求の範囲第４項または第
    ５項に記載の装置。
JP61050711A 1985-03-11 1986-03-10 高圧下で窒素を製造する方法および装置 Expired - Lifetime JPH0731003B2 (ja)

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