JPS6139268Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は深冷法による空気分離装置における主
精留塔の主凝縮器に関するものである。

第１図及び第２図（第１図の−線断面図）
は従来汎用されている空気分離装置における主精
留塔の主凝縮器の基本的構造を示したもので、窒
素を主成分とする下塔１の上昇ガスは、下塔１の
最上段のトレイ９を通過した後、分配管６及び連
絡管５を経て主凝縮器胴体３内に放射状に配置さ
れたAlプレート熱交換器４に至り、ここで酸素
を主成分とする上塔からの下降液と熱交換して凝
縮され、連絡管７を経て下塔１に戻り、下塔１の
還流液となる。一方、上塔２の下降液は、上塔２
の最下段のトレイ８を通過して主凝縮器胴体３内
に入り、ここで貯留されている間に上記窒素ガス
と熱交換してその一部が蒸発し、その蒸気は上塔
２の上昇ガスとなる。一般的な運転状態ではAl
プレート熱交換器４の熱交換面を境として、上塔
２側即ち酸素側は約0.5Kg／cm²Ｇの圧力で運転さ
れ、下塔１側即ち窒素側は約５Kg／cm²Ｇの圧力で
運転される。又下塔１側のAlプレート熱交換器
４の入口ガス温度は約95〓で、Alプレート熱交
換器４での両流体の温度差は通常約２〓である。

この様な構成では主凝縮器胴体３内に保持され
る液体酸素量が多いため、空気分離装置を起動し
た後、定格運転即ち定常の酸素及び窒素の発生量
に達するまでに要する時間が長く、又空気分離装
置を停止する場合にも、この保持液による寒冷損
失が大きい。更に主凝縮器内での体積が大きいこ
とを意味し、製作コストが高いという問題があ
る。

そこでこうした問題点の解決を目的として種々
検討が重ねられており、これまでに提案された改
良型空気分離装置として最も進んだものに実開昭
56−86494号がある。即ち該公報に係る主凝縮器
は、第３図及び第４図（第３図−線断面図）
に示す様に、主凝縮器胴体１３内にAlプレート
熱交換器１４を複数個並列に配置して、Alプレ
ート熱交換器１４相互間及びAlプレート熱交換
器１４と主凝縮器胴体１３の間の空間を少なくし
て、主凝縮器内に保持される液量を少なくした点
に要旨を有するものである。尚１５は分配管、１
６，１７は連絡管である。しかし上記主凝縮器に
おけるAlプレート熱交換器１４の並列配置はあ
くまでも従来と同じくAlプレート熱交換器１４
の横断面積形状（以下「コアサイズ」と称する）
が同一のものを用いているので、Alプレート
熱交換器１４群と主凝縮器胴体１３の間の空間Ａ
の減少についてはほとんど効果がなく、従つて主
凝縮器胴体１３内に保持される液体酸素量は、従
来の同一コアサイズ放射状配置型（第１，２図）
に比べてせいぜい35％程度減少させるのが限度で
あつた。又上述の如く同一コアサイズのAlプ
レート熱交換器１４を採用しているので熱交換有
効面積の拡大が望めず、従つて精留効率の向上に
は十分寄与できなかつた。

本考案はこうした事情に着目してなされたもの
でその目的とするところは、前出公報に係る主凝
縮器をさらに改良してその効果を一層顕著なもの
にすると共に、精留効率の向上にも寄与すること
のできる主凝縮器を提供するにある。

しかしてこの様な目的を達成し得た本考案の主
凝縮器とは、空気分離装置における主精留塔の主
凝縮器胴体内に、該精留塔を横断する方向に熱媒
流路を形成したAl及び／又はAl合金プレートフ
イン型熱交換器が複数並列配置されてなる前記主
凝縮器であつて、同一平面内に平行配置される熱
交換器の組合せ外観形状を、前記主凝縮器胴体の
断面形状とほぼ相似形状となる様に構成した手に
要旨が存在する。

以下実施例図面に基づき本考案の構成及び作用
効果を説明するが、下記実施例は単に一代表例に
過ぎず、前・後記の趣旨に沿つてコアサイズ等を
適宜変更することは本考案の技術的範囲に含まれ
る。

第５図は本考案に係る主凝縮部の概略説明図、
第６図は第５図の−線断面図である。尚第１
図乃至第４図の従来例と同一構成のものには同一
符号を付してある。これらの図において２０，２
０ａ，２０ｂは主凝縮器胴体２１内に並列配置さ
れるAl及び／又はAl合金プレートフイン型熱交
換器（以下単にAl熱交換器と称し２０で代表す
ることもある）で、そのコアサイズは主凝縮器胴
体２１の中心部から内周面方向にかけて小さくす
ることにより、各コアサイズの全体外縁形状を主
凝縮器胴体２１の内周に近似させている。分配管
２２の下端は、下塔１の上端に開口され、上端
は、連絡管２３を介して各Al熱交換器２０の上
端に接続される。又２４は各Al熱交換器２０の
下端と下塔１の上端とを接続する連絡管である。
この構成において下塔１からの上昇窒素ガスは分
配管２２及び連絡管２３を経てAl熱交換器２０
に入り、Al熱交換器２０内を下降しながら主凝
縮器胴体２１内の液体酸素と熱交換して凝縮し、
連絡管２４を経て下塔１内に戻される。一方、上
塔２からの下降液即ち主凝縮器胴体２１内の液体
酸素は、Al熱交換器２０内で貯留されている間
にAl熱交換器２０内を下降する窒素ガスと熱交
換して一部が蒸発し、上塔２の上昇ガスとなる。
しかして前述した様に、各コアサイズの全体外縁
形状を主凝縮器胴体２１の内周に近似させること
により、Al熱交換器２０，２０ａ，２０ｂと主
凝縮器胴体２１の間の空間A′の占有率は非常に
小さくなつているので、主凝縮器胴体２１内に保
持される液体酸素量を、第３，４図に示す従来の
同一コアサイズ並列配置型のものに比べて更に約
15〜20％以上も少なくすることができる。その結
果、空気分離装置の起動時間の短縮率及び同装置
停止時の寒冷損失の低減率を一層高めることがで
きる。又第３，４図の従来例では単に各Al熱交
換器１４相互の配置関係を最密状態にしたもので
あるのに対し、本考案では更に各Al熱交換器２
０と主凝縮器胴体２１の配置関係をも最密状態に
しているので、主凝縮器胴体２１の径を同一とし
た場合には、Al熱交換器群の占有率が相対的に
大きくなる。従つて熱交換有効面積がその分拡大
され、精留効率が向上する。尚上記実施例の応用
として例えば第７図（第６図に対応する平面説明
図）に示す様に同一の扇形で構成することも理論
的には考えられるが、この様な形状のプレートフ
イン型熱交換器の製造は実際上困難であり、しか
もコストや品質的な面からしてもその採用は不可
能である。

本考案の主凝縮器は概略以上の様に構成される
が、要はAl熱交換器相互間のみならずAl熱交換
器と主凝縮器胴体内周相互間をも最密配置状態と
なる様にしたことにより、主凝縮器胴体内に保持
される液体酸素量を従来よりも更に15〜20％以上
も少なくすることができ、空気分離装置の起動時
間は更に短縮されると共に同装置停止時の寒冷損
失を一層低減できることになり、主精留塔の精留
効率を更に高めることができる様になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は従来技術による空気分離装
置の主精留塔主凝縮部の概略説明図、第２図は第
１図の−線断面図、第４図は第３図の−
線断面図、第５図は本考案の一実施例を示す空気
分離装置の主精留塔主凝縮部の概略説明図、第６
図は第５図の−線断面図、第７図は本考案の
比較例を示す平面説明図である。 １……下塔、２……上塔、３，１３，２１……
主凝縮器胴体、４，１４，２０，２０ａ，２０
ｂ，２０′……Al熱交換器、５，７，１６，１
７，２３，２４，２３′……連絡管、６，１５，
２２，２２′……分配管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 空気分離装置における主精留塔の主凝縮器胴体
   内に、該精留塔を横断する方向に熱媒流路を形成
   したAl及び／又はAl合金製プレートフイン型熱
   交換器が複数並列配置されてなる前記主凝縮器で
   あつて、同一平面内に平行配置される熱交換器の
   組合せ外観形状を、前記主凝縮器胴体の断面形状
   とほぼ相以形状となる様に構成したことを特徴と
   する空気分離装置における主精留塔の主凝縮器。