JPS62112979A - ガスの貯蔵方法 - Google Patents
ガスの貯蔵方法Info
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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。
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
本発明は、まず最初にガスを圧縮し、次いでこのガスの
一部を膨脹さI!!ご後にこの部分を一つの熱交換器に
おいて残余のガスの冷却のために使用し、その上でこの
冷7JIされた高圧ガスが部分的に液化されながらv3
服するにうな、ガス液化法ににる、ガス、中でも特に酸
素、の貯蔵方法、ならびに、ガスの製造おにび貯蔵のた
めの一つのプラントにおいてこの方法を使用すること、
に関するものである。
一部を膨脹さI!!ご後にこの部分を一つの熱交換器に
おいて残余のガスの冷却のために使用し、その上でこの
冷7JIされた高圧ガスが部分的に液化されながらv3
服するにうな、ガス液化法ににる、ガス、中でも特に酸
素、の貯蔵方法、ならびに、ガスの製造おにび貯蔵のた
めの一つのプラントにおいてこの方法を使用すること、
に関するものである。
発明の背景と一部 −の」li点
純粋なガスをyJ造1J−る分野において、選択的に作
用する吸着剤ににる空気分離法、ないしは深冷分離精留
法による空気弁−法が用いられることは、よく知られて
いるところである。モレキュラシーブを使用する空気分
離法においては、高圧酸素が簡単に得られるのである。
用する吸着剤ににる空気分離法、ないしは深冷分離精留
法による空気弁−法が用いられることは、よく知られて
いるところである。モレキュラシーブを使用する空気分
離法においては、高圧酸素が簡単に得られるのである。
酸素を吸着分離するモレキュラシーブを使用1−れば、
比較的高い純痕で酸素だけを取り出すことができるが、
その場合、多かれ少なかれ金のかかる方法によってこの
酸素をモレキュラシーブからIN岨させなければならな
い。酸素は大抵の用途にJ3いては高圧酸素の形でのみ
使用されるので、上記のようなプラントでは通常一つの
酸素コンプレッサを後に設けておく必要があり、それに
よって圧縮された酸素の一部は貯蔵タンクに送り、残り
の部分を所要量に応じて酸素ユーザーに供給するのであ
る。連続運転されるプラントでは生成する高圧酸素の量
は当然のことながらその時々の需要とは一致せず、需要
量が大きく変動する場合には、比較的大型で大容積の高
圧酸素ガス貯蔵タンクを利用せざるを得ないのである。
比較的高い純痕で酸素だけを取り出すことができるが、
その場合、多かれ少なかれ金のかかる方法によってこの
酸素をモレキュラシーブからIN岨させなければならな
い。酸素は大抵の用途にJ3いては高圧酸素の形でのみ
使用されるので、上記のようなプラントでは通常一つの
酸素コンプレッサを後に設けておく必要があり、それに
よって圧縮された酸素の一部は貯蔵タンクに送り、残り
の部分を所要量に応じて酸素ユーザーに供給するのであ
る。連続運転されるプラントでは生成する高圧酸素の量
は当然のことながらその時々の需要とは一致せず、需要
量が大きく変動する場合には、比較的大型で大容積の高
圧酸素ガス貯蔵タンクを利用せざるを得ないのである。
とりわけ、酸素の引き取り量が比較的長時間、しかも思
いがけず中断した場合には、高圧酸素製造設備を経済的
に運転し続けることは容易なことではない。すなわち、
その時に受入可能な状態にある高圧ガス貯蔵タンクが許
容圧力に達すると同時に、在来の設備では金をかけて分
離した高圧酸素を大気放出装置によって再び大気に放散
しなければならず、その際おまけに酸素コンプレッサに
は通常必ずサージング防止制御装置が設けられているの
で、更に循環運転を続けることとなる。この循環運転状
態における酸素コンプレッサの動力消費はほとんど変化
せず、かくして駆動用動力の大半が無駄になってしまう
のである。酸素を大気放出することによって、空気から
酸素を分離するためにそれまで注ぎ込まれたエネルギー
もまた全く無駄になってしまうのである。
いがけず中断した場合には、高圧酸素製造設備を経済的
に運転し続けることは容易なことではない。すなわち、
その時に受入可能な状態にある高圧ガス貯蔵タンクが許
容圧力に達すると同時に、在来の設備では金をかけて分
離した高圧酸素を大気放出装置によって再び大気に放散
しなければならず、その際おまけに酸素コンプレッサに
は通常必ずサージング防止制御装置が設けられているの
で、更に循環運転を続けることとなる。この循環運転状
態における酸素コンプレッサの動力消費はほとんど変化
せず、かくして駆動用動力の大半が無駄になってしまう
のである。酸素を大気放出することによって、空気から
酸素を分離するためにそれまで注ぎ込まれたエネルギー
もまた全く無駄になってしまうのである。
本発明の目的
本発明は、連続的に生産を続ける空気分離プラントにお
いて、大して余H1なエネルギーを消費することなく、
しかも大容積の貯蔵タンクも必要としないで、ガスの貯
蔵を行うことを目的と覆るものである。
いて、大して余H1なエネルギーを消費することなく、
しかも大容積の貯蔵タンクも必要としないで、ガスの貯
蔵を行うことを目的と覆るものである。
目的達成のための手段ど」1良へ糺太方り本発明では、
高圧ガス、中でも特に高圧酸素、の生産を目的としてい
る製造プロセスの中に、よく知られているガス液化装置
背に由来して、高圧ガスの一部を最初の熱交換器を通し
た後に少なくとも一つの膨脹タービンで大気圧よりも高
いある圧力まで膨脹させ、更にこのある程度膨脹した高
圧ガスの部分を一つの熱交換器において高圧ガスの残り
の部分の冷却に使用し、更にこのある程度膨服した高圧
ガスの部分を特にもう一つ次の膨脹タービンで大気圧ま
で膨脹させ、その際このガスは液化温度よりも僅かに高
い温度まで冷却されて、高圧ガスの残りの部分を冷却す
るための熱交換器を経てコンプレッサに送り返され、更
にこの熱交換器において冷却され、かつ部分的に液化さ
れた高圧ガスが少なくとも一つの分離タンクにおいてガ
ス相と液相とに分離され、更にこの液化された部分がガ
ス相の部分から分離された後に液化ガス貯蔵タンクに貯
蔵される、という方法が提案されている。この対策によ
って、すでに圧縮されてしまっている酸素を何時なりと
も、たとえ高圧ガス貯蔵タンクがその許容圧力に達して
しまった場合でも短期間であれば、余分な装置を苦労し
て起動することなしに、体積が著しく小さくなる液体酸
素に変えることができるのである。高圧ガスの僅かな部
分をここに提案されている循環回路に常に循環させてお
き、膨脹タービンにおける冷熱の発生によって装置の中
の作動温度を適正に維持しておくことによって、高圧ガ
スないしは高圧酸素の製造作業から、ガスとりわG−J
Wi素の液化作業にいち速く切り換えることができるの
である。しかもこの場合このいら速い切り換え作業は、
高圧ガスとりわ【プ高圧酸素をユーリ゛−に供給覆ると
いう通常の運転を一切妨げること4【<、何時なりとも
行うことができるのである。
高圧ガス、中でも特に高圧酸素、の生産を目的としてい
る製造プロセスの中に、よく知られているガス液化装置
背に由来して、高圧ガスの一部を最初の熱交換器を通し
た後に少なくとも一つの膨脹タービンで大気圧よりも高
いある圧力まで膨脹させ、更にこのある程度膨脹した高
圧ガスの部分を一つの熱交換器において高圧ガスの残り
の部分の冷却に使用し、更にこのある程度膨服した高圧
ガスの部分を特にもう一つ次の膨脹タービンで大気圧ま
で膨脹させ、その際このガスは液化温度よりも僅かに高
い温度まで冷却されて、高圧ガスの残りの部分を冷却す
るための熱交換器を経てコンプレッサに送り返され、更
にこの熱交換器において冷却され、かつ部分的に液化さ
れた高圧ガスが少なくとも一つの分離タンクにおいてガ
ス相と液相とに分離され、更にこの液化された部分がガ
ス相の部分から分離された後に液化ガス貯蔵タンクに貯
蔵される、という方法が提案されている。この対策によ
って、すでに圧縮されてしまっている酸素を何時なりと
も、たとえ高圧ガス貯蔵タンクがその許容圧力に達して
しまった場合でも短期間であれば、余分な装置を苦労し
て起動することなしに、体積が著しく小さくなる液体酸
素に変えることができるのである。高圧ガスの僅かな部
分をここに提案されている循環回路に常に循環させてお
き、膨脹タービンにおける冷熱の発生によって装置の中
の作動温度を適正に維持しておくことによって、高圧ガ
スないしは高圧酸素の製造作業から、ガスとりわG−J
Wi素の液化作業にいち速く切り換えることができるの
である。しかもこの場合このいら速い切り換え作業は、
高圧ガスとりわ【プ高圧酸素をユーリ゛−に供給覆ると
いう通常の運転を一切妨げること4【<、何時なりとも
行うことができるのである。
本発明による方法では特に都合のよいことには、冷却さ
れて部分的に液化された高圧ガスの部分が第一の分離タ
ンクで液相とガス相とに分離され、更にこの第一の分離
タンクからでた両相が少なくとも一つの熱交換器におい
て冷却された後に第二の分離タンク内で大気圧J:りも
高いある圧力まで膨脹し、液化された部分は一つの高圧
液化ガス貯蔵タンクに貯蔵され、更にこの第二の分離タ
ンクからでるガス状の部分は、このタンクにLF力保持
のために調節されながら補給される高圧ガスの部分とと
もに、幾つかの熱交換器において第二の膨脹タービンか
らくる膨服しlこガスと熱交換して更に冷却液化され、
更にこの部分が第三の分離タンクにおいて大気圧′、1
で1li3111uし、更にこの除土ずる液化された部
分が一つの無圧の液化ガス貯蔵タンクに貯蔵され、更に
ガス状の部分は第二の膨脹タービンからくるガスととも
に熱交換器を経てコンプレッサに送り返されるのである
。この際、第一の分離タンクは主として、液体酸素を高
圧貯蔵タンクにポンプ・アップするに際して熱交換器の
中にガスを供給するのに役立つものであって、その理由
は、熱交換器にガスと液との混合体を入れたままスター
トさせると、部分的にガスが発生したり気泡が生じたり
する可能性があって問題なしとしないからである。この
対策によって、一層大きなフレキシビリティ−が得られ
、高圧ガスを液化することができる上に、それを無圧で
も高圧でも貯蔵することができるのである。このように
無圧と高圧で同時に貯蔵しておくことによって、更に多
くの付加的な熱交換器の可能性が生じ、それがこの方法
の経済性を基本的に改善しているのである。このことは
特に、ここに掲げた本発明による方法の一つの実施形態
がそうであるように、高圧の液化ガス貯蔵タンクにはポ
ンプによって無圧の液化ガス貯蔵タンクからポンプ・ア
ップされ、かつこの圧力配管が一つの熱交換器を経由し
ていて、そこで第一の分−1タンクからくる圧縮された
ガス状の部分の一部が冷)Aされ、その上でこの部分が
第二の分離タンクにおいて膨脹させられる、という場合
によく当てはまることである。こうすることによって、
高圧の液化ガス貯蔵タンク内にある液相と、無圧の液化
ガス貯蔵タンク内にある液相との間のエンタルピの差を
新たな液相の生成のために残らず役立てることができる
のである。無圧の液化ガス貯蔵タンクからポンプを用い
て高圧の液化ガス貯蔵タンクへポンプ・アップすること
によって、液化ガスを、蒸発にまで到ることなく、温め
ることができるのである。この加熱は熱交換器を通る間
に行われる一bのであるが、その際、ポンプ・アップさ
れる液化ガスが蒸発にまで到ることなく、圧縮されてい
るガスの予備的な液化を同時に行うことができるのであ
る。
れて部分的に液化された高圧ガスの部分が第一の分離タ
ンクで液相とガス相とに分離され、更にこの第一の分離
タンクからでた両相が少なくとも一つの熱交換器におい
て冷却された後に第二の分離タンク内で大気圧J:りも
高いある圧力まで膨脹し、液化された部分は一つの高圧
液化ガス貯蔵タンクに貯蔵され、更にこの第二の分離タ
ンクからでるガス状の部分は、このタンクにLF力保持
のために調節されながら補給される高圧ガスの部分とと
もに、幾つかの熱交換器において第二の膨脹タービンか
らくる膨服しlこガスと熱交換して更に冷却液化され、
更にこの部分が第三の分離タンクにおいて大気圧′、1
で1li3111uし、更にこの除土ずる液化された部
分が一つの無圧の液化ガス貯蔵タンクに貯蔵され、更に
ガス状の部分は第二の膨脹タービンからくるガスととも
に熱交換器を経てコンプレッサに送り返されるのである
。この際、第一の分離タンクは主として、液体酸素を高
圧貯蔵タンクにポンプ・アップするに際して熱交換器の
中にガスを供給するのに役立つものであって、その理由
は、熱交換器にガスと液との混合体を入れたままスター
トさせると、部分的にガスが発生したり気泡が生じたり
する可能性があって問題なしとしないからである。この
対策によって、一層大きなフレキシビリティ−が得られ
、高圧ガスを液化することができる上に、それを無圧で
も高圧でも貯蔵することができるのである。このように
無圧と高圧で同時に貯蔵しておくことによって、更に多
くの付加的な熱交換器の可能性が生じ、それがこの方法
の経済性を基本的に改善しているのである。このことは
特に、ここに掲げた本発明による方法の一つの実施形態
がそうであるように、高圧の液化ガス貯蔵タンクにはポ
ンプによって無圧の液化ガス貯蔵タンクからポンプ・ア
ップされ、かつこの圧力配管が一つの熱交換器を経由し
ていて、そこで第一の分−1タンクからくる圧縮された
ガス状の部分の一部が冷)Aされ、その上でこの部分が
第二の分離タンクにおいて膨脹させられる、という場合
によく当てはまることである。こうすることによって、
高圧の液化ガス貯蔵タンク内にある液相と、無圧の液化
ガス貯蔵タンク内にある液相との間のエンタルピの差を
新たな液相の生成のために残らず役立てることができる
のである。無圧の液化ガス貯蔵タンクからポンプを用い
て高圧の液化ガス貯蔵タンクへポンプ・アップすること
によって、液化ガスを、蒸発にまで到ることなく、温め
ることができるのである。この加熱は熱交換器を通る間
に行われる一bのであるが、その際、ポンプ・アップさ
れる液化ガスが蒸発にまで到ることなく、圧縮されてい
るガスの予備的な液化を同時に行うことができるのであ
る。
更に特に都合のJこいことにこの方法では、高圧の液化
ガス貯蔵タンクが満杯になった後にも、第一 13− 二の分離タンクからでる液化された部分が大気圧まで膨
脹すべく、一つの熱交換器を経て第三の分離タンクへ送
り込まれ、それによってこの方法の経済性が一層改善さ
れるのである。
ガス貯蔵タンクが満杯になった後にも、第一 13− 二の分離タンクからでる液化された部分が大気圧まで膨
脹すべく、一つの熱交換器を経て第三の分離タンクへ送
り込まれ、それによってこの方法の経済性が一層改善さ
れるのである。
また都合のよいことに、高圧の液化ガス貯蔵タンクから
圧力をもった液化ガスが一つのエバポレータに送られ、
そこで生ずる高圧ガスがガス供給配管に送られるのであ
る。この方法によって、特に需要のピーク、あるいはガ
ス分離装置の過渡的な運転中断の場合に、従来はそうし
ていたような、高圧のガス貯蔵タンクの容積をそれに応
じて大きくしておく、ということなしに、高圧ガスをい
ち速くユーザーに供給し得るのである。
圧力をもった液化ガスが一つのエバポレータに送られ、
そこで生ずる高圧ガスがガス供給配管に送られるのであ
る。この方法によって、特に需要のピーク、あるいはガ
ス分離装置の過渡的な運転中断の場合に、従来はそうし
ていたような、高圧のガス貯蔵タンクの容積をそれに応
じて大きくしておく、ということなしに、高圧ガスをい
ち速くユーザーに供給し得るのである。
また、無圧の液化ガス貯蔵タンクから蒸発するガスを第
三の分離タンクからでるガス状の部分とともに熱交換器
を経てコンプレッサに送り返すことによって、エネルギ
ー・バランスを一層改善することができるのである。
三の分離タンクからでるガス状の部分とともに熱交換器
を経てコンプレッサに送り返すことによって、エネルギ
ー・バランスを一層改善することができるのである。
特にこの多段階のプロセス・フローの採用によって、異
なった圧力レベルでフレキシブルに液化工程に移行し得
るのである。
なった圧力レベルでフレキシブルに液化工程に移行し得
るのである。
本発明による方法では、ガス状の部分、とりわけ酸素、
の液化■稈へのフレキシブルな切換え制御が、液相の部
分の生成−を調節するための第一の膨脹タービンの制御
が]ンブレッリ入口に設けられた絞り弁の開度に連携し
て行われる、というやり方によって達成されるのである
。このような制御を行うためには、コンプレッサないし
は空気分離装置側の圧縮機の制御が常に全体の制御ルー
プの中に入っている、ということが前提どなる。
の液化■稈へのフレキシブルな切換え制御が、液相の部
分の生成−を調節するための第一の膨脹タービンの制御
が]ンブレッリ入口に設けられた絞り弁の開度に連携し
て行われる、というやり方によって達成されるのである
。このような制御を行うためには、コンプレッサないし
は空気分離装置側の圧縮機の制御が常に全体の制御ルー
プの中に入っている、ということが前提どなる。
この目的のためにこの圧縮機には−っの吸い込み開校す
ダンパが設【′、Iられているが、その開度は、全開位
置からある稈用隔lこっIこ絞りダンパ開度からスター
トして何時くrりど6制御状態に入り得るように選択し
ておかれるのである。そこで今、本発明によって提案さ
れているJ:うに、タービンの制御装置が前記の絞すダ
ンパのrJ11度に連携して制御されると、圧縮機の絞
りダンパがほぼ全開位置で作動するような、最適運転状
態が間違いなく達成されるのである。このにうにして、
圧縮ガスないしは圧縮酸素の需要量とは全く無関係に、
最大限の液体酸素を生産することができるのである。
ダンパが設【′、Iられているが、その開度は、全開位
置からある稈用隔lこっIこ絞りダンパ開度からスター
トして何時くrりど6制御状態に入り得るように選択し
ておかれるのである。そこで今、本発明によって提案さ
れているJ:うに、タービンの制御装置が前記の絞すダ
ンパのrJ11度に連携して制御されると、圧縮機の絞
りダンパがほぼ全開位置で作動するような、最適運転状
態が間違いなく達成されるのである。このにうにして、
圧縮ガスないしは圧縮酸素の需要量とは全く無関係に、
最大限の液体酸素を生産することができるのである。
本発明によるプロセスの方式は、空気分離装置から送ら
れてくるガスをコンプレッサによって圧縮ガス貯蔵タン
クに送り込むとともに、圧縮ガスの需要量が減った場合
や、需要量のピークもしくは空気分離装置の故障の際の
需要量を賄うための予備として、高圧ガスを貯蔵してお
くために部分的にガスの液化が行なわれるような、ガス
、とりわ番ノ酸素、の製造と貯蔵のためのプラントに使
用するのに最も適した方式である。ガス、とりわけ酸素
、の製造と貯蔵のためのこの種のプラントの分野におい
て、ガスを液化することによって高圧ガスのより多くの
量を貯蔵し得るのみならず、大して余分のエネルギーを
消費することなく液体酸素ないしは液化ガスを製造する
ことができるのである。この場合、空気分離プラントの
方には何の変更も要しないし、とりわけ、圧縮機がすで
にあることを考えると、一般にエネルギー消費の最も大
きい機器であるコンプレッサを余分に設ける必要がなく
なるのである。この方法以外の場合には無駄に大気放出
されてい/j耐酸素液体酸素の製造のために部分的に利
用するということは、空気分離装置側の経済性を著しく
改善することとなる。
れてくるガスをコンプレッサによって圧縮ガス貯蔵タン
クに送り込むとともに、圧縮ガスの需要量が減った場合
や、需要量のピークもしくは空気分離装置の故障の際の
需要量を賄うための予備として、高圧ガスを貯蔵してお
くために部分的にガスの液化が行なわれるような、ガス
、とりわ番ノ酸素、の製造と貯蔵のためのプラントに使
用するのに最も適した方式である。ガス、とりわけ酸素
、の製造と貯蔵のためのこの種のプラントの分野におい
て、ガスを液化することによって高圧ガスのより多くの
量を貯蔵し得るのみならず、大して余分のエネルギーを
消費することなく液体酸素ないしは液化ガスを製造する
ことができるのである。この場合、空気分離プラントの
方には何の変更も要しないし、とりわけ、圧縮機がすで
にあることを考えると、一般にエネルギー消費の最も大
きい機器であるコンプレッサを余分に設ける必要がなく
なるのである。この方法以外の場合には無駄に大気放出
されてい/j耐酸素液体酸素の製造のために部分的に利
用するということは、空気分離装置側の経済性を著しく
改善することとなる。
図面による木 明の゛ ど動り悲籠貝
以下、図面に示されている実施例について更に詳しく説
明しよう。
明しよう。
第1図は2基の膨脹タービンを有する実施例であり、第
2図は1Nの膨脹タービンをもった代案の設計を示して
いる。
2図は1Nの膨脹タービンをもった代案の設計を示して
いる。
第1図において、空気分離装置1から送られてくるガス
状の酸素は、空気分離装M1とコンプレッサ2との間が
大気圧にりも僅かに高い圧力になるように働く絞り弁3
を経て、コンプレッサ2に吸い込まれ、高圧ガス貯蔵タ
ンク4の充てん状態に応じて、2Qbarから4Qba
rの間に圧縮される。圧縮された酸素は需要に応じて減
圧装置5を経て、図示されていないコー1f−に適当な
圧力で供給される。
状の酸素は、空気分離装M1とコンプレッサ2との間が
大気圧にりも僅かに高い圧力になるように働く絞り弁3
を経て、コンプレッサ2に吸い込まれ、高圧ガス貯蔵タ
ンク4の充てん状態に応じて、2Qbarから4Qba
rの間に圧縮される。圧縮された酸素は需要に応じて減
圧装置5を経て、図示されていないコー1f−に適当な
圧力で供給される。
酸素の需要量が減った場合に高圧ガス貯蔵タンり4内の
圧力が上がり過ぎるのを防ぐため、ならびに、需要量の
ピークないしは空気分離装置1の故障に備えるための予
備を作っておくために、圧縮された酸素は一つの弁6を
経て2Qbarから40barの間の圧力で液化プラン
トの方に送られる。
圧力が上がり過ぎるのを防ぐため、ならびに、需要量の
ピークないしは空気分離装置1の故障に備えるための予
備を作っておくために、圧縮された酸素は一つの弁6を
経て2Qbarから40barの間の圧力で液化プラン
トの方に送られる。
そして第一の熱交換器7において約200にまで冷却さ
れる。圧縮された酸素の一部は、耐氷の温度を、第二の
熱交換器9で冷却された酸素と混合することによって1
77にに調節するための温度調節装置8を経た上、更に
絞り弁3と連携して調節される一つの流量調節装置1o
を経て、第一の膨脹タービン11に達し、そこでこの酸
素は約6barまで膨脹する。
れる。圧縮された酸素の一部は、耐氷の温度を、第二の
熱交換器9で冷却された酸素と混合することによって1
77にに調節するための温度調節装置8を経た上、更に
絞り弁3と連携して調節される一つの流量調節装置1o
を経て、第一の膨脹タービン11に達し、そこでこの酸
素は約6barまで膨脹する。
この第一の膨脹タービン11は、例えば、その入口圧力
が4Qbarでも20barでも運転できるような設計
となっている。背圧は例えば6bar 一定となってい
る。この調節はタービン出口温度が常に一定となるよう
に行われている。このためには、背圧が一定のもとで、
例えば、排気配管内の温度を、その温度ではタービンの
中でも一流速が特に速くなる排気デイフニ(、−IJ’
において−b−まだ決して凝縮を生じないにうな温度に
なるにうに、監視しておく必要がある。膨脹に際して到
達する約125にという温度はこの圧力における酸素の
液化温度にりもなお高い−bのである。冷却された酸素
は、まだ膨脹していない残余のガスを冷却するために熱
交換器12おにび13に導かれ加熱された後に、流fl
tWA節装置15を経て第二の膨脹タービン14に達す
る。この時の温度を155Kに調節するために、熱交換
器12と13の間から抜き出された低温のガスを混合し
て調節するように、一つの温度調節装置16が設けられ
ている。
が4Qbarでも20barでも運転できるような設計
となっている。背圧は例えば6bar 一定となってい
る。この調節はタービン出口温度が常に一定となるよう
に行われている。このためには、背圧が一定のもとで、
例えば、排気配管内の温度を、その温度ではタービンの
中でも一流速が特に速くなる排気デイフニ(、−IJ’
において−b−まだ決して凝縮を生じないにうな温度に
なるにうに、監視しておく必要がある。膨脹に際して到
達する約125にという温度はこの圧力における酸素の
液化温度にりもなお高い−bのである。冷却された酸素
は、まだ膨脹していない残余のガスを冷却するために熱
交換器12おにび13に導かれ加熱された後に、流fl
tWA節装置15を経て第二の膨脹タービン14に達す
る。この時の温度を155Kに調節するために、熱交換
器12と13の間から抜き出された低温のガスを混合し
て調節するように、一つの温度調節装置16が設けられ
ている。
第二の膨脹タービン14においてほぼ大気圧まで膨脹し
ながら、4におまだガスの状態にある酸素は、熱交換器
19.18.17.13,12.9および7を経て、コ
ンプレツリー2の絞り弁3の手前に送り返され、循環り
゛ることとなる。
ながら、4におまだガスの状態にある酸素は、熱交換器
19.18.17.13,12.9および7を経て、コ
ンプレツリー2の絞り弁3の手前に送り返され、循環り
゛ることとなる。
圧縮された酸素の内、熱交換器7おにび9を通った後で
1li51GさIられなかった部分は、熱交換器12に
おいて、2幕の膨脹タービン11おにび14からくるガ
ス流と熱交換して更に冷却され、部分的に液化された上
、第一の分離タンク20において液相とガス相とに分離
される。この第一分離タンク20からでるガス状の部分
の一部は、熱交換器13において冷却された後、液状の
部分とともに熱交換器17において更に冷却され、絞り
弁21を経て第二の分離タンク22の中で20barの
圧力まで膨脹させられる。この第二分離タンク22から
でる液状の部分は切換え弁23を経て高圧液化ガス貯蔵
タンク24に送り込まれる。第二分離タンク22および
熱交換器18の前のガス配管に設けられている圧力調節
装置25は、第二分離タンク22の、従ってまた高圧液
化ガス貯蔵タンク24の圧力調節を受は持つものである
。第二分離タンク22からでるガス状の部分は圧力調節
装置25を通ってきたガス流とともに熱交換器18おに
び19に通されるが、その際、酸素は熱交換器18です
でに液化し始める。この場合、第二分離タンク22から
でる液状の部分を切換え弁23を介して、熱交換器18
から19にいく途中の配管に追加注入することもできる
。熱交換器18および19を通って充分低温まで冷却さ
れた酸素は、絞り弁26を経て、第三の分離タンク27
内で大気圧まで膨脹させられ、生じた液状の部分は無圧
の液化ガス貯蔵タンク28に送り込まれる。
1li51GさIられなかった部分は、熱交換器12に
おいて、2幕の膨脹タービン11おにび14からくるガ
ス流と熱交換して更に冷却され、部分的に液化された上
、第一の分離タンク20において液相とガス相とに分離
される。この第一分離タンク20からでるガス状の部分
の一部は、熱交換器13において冷却された後、液状の
部分とともに熱交換器17において更に冷却され、絞り
弁21を経て第二の分離タンク22の中で20barの
圧力まで膨脹させられる。この第二分離タンク22から
でる液状の部分は切換え弁23を経て高圧液化ガス貯蔵
タンク24に送り込まれる。第二分離タンク22および
熱交換器18の前のガス配管に設けられている圧力調節
装置25は、第二分離タンク22の、従ってまた高圧液
化ガス貯蔵タンク24の圧力調節を受は持つものである
。第二分離タンク22からでるガス状の部分は圧力調節
装置25を通ってきたガス流とともに熱交換器18おに
び19に通されるが、その際、酸素は熱交換器18です
でに液化し始める。この場合、第二分離タンク22から
でる液状の部分を切換え弁23を介して、熱交換器18
から19にいく途中の配管に追加注入することもできる
。熱交換器18および19を通って充分低温まで冷却さ
れた酸素は、絞り弁26を経て、第三の分離タンク27
内で大気圧まで膨脹させられ、生じた液状の部分は無圧
の液化ガス貯蔵タンク28に送り込まれる。
また、第三分離タンク27からでるガス状の部分、なら
びに無圧液化ガス貯蔵タンク28から生ずる蒸発損失分
は、第二膨脹タービン14からくるガス状の酸素ととも
に、数段の熱交換器を経由してコンプレッサ2に送り返
されるのである。
びに無圧液化ガス貯蔵タンク28から生ずる蒸発損失分
は、第二膨脹タービン14からくるガス状の酸素ととも
に、数段の熱交換器を経由してコンプレッサ2に送り返
されるのである。
高圧液化ガス貯蔵タンク24が満杯になっていない場合
には、ボン、729おにび逆止め弁30を経て、無圧の
液化ガスを高圧液化ガス貯蔵タンク24にポンプ・アッ
プ1J−ることができる。この際、加圧された液体酸素
は熱交換55i31において、第一分離タンクからくる
圧縮されたガス状の部分を冷却液化するために用いられ
るが、その際、ここで液化された酸素は第二分離タンク
220絞り弁21の手前で液状の酸素の中に追加注入さ
れる。
には、ボン、729おにび逆止め弁30を経て、無圧の
液化ガスを高圧液化ガス貯蔵タンク24にポンプ・アッ
プ1J−ることができる。この際、加圧された液体酸素
は熱交換55i31において、第一分離タンクからくる
圧縮されたガス状の部分を冷却液化するために用いられ
るが、その際、ここで液化された酸素は第二分離タンク
220絞り弁21の手前で液状の酸素の中に追加注入さ
れる。
需要が多い場合には、液体酸素が高圧液化ガス貯蔵タン
ク24から弁32を経てエバポレータ33に送られて気
化し、ユーザーに到る高圧ガス配管に供給されるのであ
る。
ク24から弁32を経てエバポレータ33に送られて気
化し、ユーザーに到る高圧ガス配管に供給されるのであ
る。
この図で別々に図示されている熱交換器9および12.
13および17.ないし18および19は、機能的には
それぞれ一つの装置にまとめることもできる。また基本
的には、すべての熱交換器を一つのブロックにまとめて
構成することも可能である。上述の各組合せの熱交換器
はそれぞれ似たような温度領域にあるため、熱交換器9
および12には二つの中間抽気点を、その他の熱交換器
には一つの中間抽気点を設けておくのも合理的な方法で
ある。
13および17.ないし18および19は、機能的には
それぞれ一つの装置にまとめることもできる。また基本
的には、すべての熱交換器を一つのブロックにまとめて
構成することも可能である。上述の各組合せの熱交換器
はそれぞれ似たような温度領域にあるため、熱交換器9
および12には二つの中間抽気点を、その他の熱交換器
には一つの中間抽気点を設けておくのも合理的な方法で
ある。
ガスを液化する必要がない場合には、膨脹タービンを停
止するほか、高圧ガス送給配管に設けられている締切り
弁6も閉止されるが、一連の熱交換器群は、無圧の液化
ガス貯蔵タンク28における気化損失分によって低温の
状態にずっと維持され続番プる。
止するほか、高圧ガス送給配管に設けられている締切り
弁6も閉止されるが、一連の熱交換器群は、無圧の液化
ガス貯蔵タンク28における気化損失分によって低温の
状態にずっと維持され続番プる。
このフローシートは、それぞれの圧力落差を一部 22
− 層少なくした3基の膨脹タービンを設けることによって
、熱力学的に更に一層向上さけることができるが、その
場合には液化ガスの収量が更に増加する。
− 層少なくした3基の膨脹タービンを設けることによって
、熱力学的に更に一層向上さけることができるが、その
場合には液化ガスの収量が更に増加する。
高圧のガス状酸素のぞの時々の需要量とは全く無関係に
、]ンブレツ1ノ2のエネルギー消費量を僅かに増すだ
番ノで液体酸素の製造を続()ることも当然できるので
ある。
、]ンブレツ1ノ2のエネルギー消費量を僅かに増すだ
番ノで液体酸素の製造を続()ることも当然できるので
ある。
第2図に示されている構成では、ただ1基の膨脹タービ
ン11が設けられており、また判り易くするために、熱
交換器9おJ:び12が第一の共通の熱交換器に、熱交
換器13および17が第二の共通の熱交換器に、まとめ
て示されている。液化装置18は過冷却装置19と一緒
にして、一つの共通の構成メンバーにまとめられている
。膨脹タービン11の背圧は弁34ににって調節される
が、その際この背圧はできるだり低く設定されている。
ン11が設けられており、また判り易くするために、熱
交換器9おJ:び12が第一の共通の熱交換器に、熱交
換器13および17が第二の共通の熱交換器に、まとめ
て示されている。液化装置18は過冷却装置19と一緒
にして、一つの共通の構成メンバーにまとめられている
。膨脹タービン11の背圧は弁34ににって調節される
が、その際この背圧はできるだり低く設定されている。
液化した部分はまず一つの前置貯蔵タンク35に集めら
れる。その伯の主要な構成m器は第1図に示されている
ところと同じである。
れる。その伯の主要な構成m器は第1図に示されている
ところと同じである。
当然のことながら、膨脹タービンが1基の場合には、液
化ガスの収量は、膨脹タービン2基の場合のそれの約半
分程度に過ぎない。しかしながら、初期投資が少なくて
済むので、このような構成もおもしろいものである。在
来型の構造の膨脹タービンで実現可能な圧力比では、大
気圧ぎりぎりのところまで膨脹させることはできないが
、このことは、圧力比を更に大きくしても液化ガスの収
量はもはやそれほど大幅には改善されないので、大きな
欠点とはならないのである。
化ガスの収量は、膨脹タービン2基の場合のそれの約半
分程度に過ぎない。しかしながら、初期投資が少なくて
済むので、このような構成もおもしろいものである。在
来型の構造の膨脹タービンで実現可能な圧力比では、大
気圧ぎりぎりのところまで膨脹させることはできないが
、このことは、圧力比を更に大きくしても液化ガスの収
量はもはやそれほど大幅には改善されないので、大きな
欠点とはならないのである。
第1図は、本発明によるガスの貯蔵方法において、2基
の膨脹タービンを有する実施例の概念系統図を示し、 第2図は、ただ1基の膨脹タービンを有する代案の概念
系統図を示している。 1・・・・空気分離装置 2・・・・コンプレッサ 3・・・・絞り弁 4・・・・高圧ガス貯蔵タンク 5・・・・減圧装置 6・・・・締切り弁 7.9.12.13.17.18.19・・・熱交換器 8・・・・温度調節装置 10・・・流吊調節装詔 11・・・第−膨脹タービン 14・・・第二膨脹タービン 15・・・流量調節装詔 16・・・渇疫調節装買 20・・・第一分前タンク 21・・・絞り弁 22・・・第二分離タンク 23・・・切換え弁 24・・・高圧液化ガス貯蔵タンク 25・・・圧力調節装岡 26・・・絞り弁 27・・・第三分前タンク 28・・・無圧液化ガス貯蔵タンク 29・・・ポンプ 30・・・逆止め弁 31・・・熱交換器 32・・・弁 33・Φ・エバポレータ 34・・・背圧調節弁 35・・・前置貯蔵タンク
の膨脹タービンを有する実施例の概念系統図を示し、 第2図は、ただ1基の膨脹タービンを有する代案の概念
系統図を示している。 1・・・・空気分離装置 2・・・・コンプレッサ 3・・・・絞り弁 4・・・・高圧ガス貯蔵タンク 5・・・・減圧装置 6・・・・締切り弁 7.9.12.13.17.18.19・・・熱交換器 8・・・・温度調節装置 10・・・流吊調節装詔 11・・・第−膨脹タービン 14・・・第二膨脹タービン 15・・・流量調節装詔 16・・・渇疫調節装買 20・・・第一分前タンク 21・・・絞り弁 22・・・第二分離タンク 23・・・切換え弁 24・・・高圧液化ガス貯蔵タンク 25・・・圧力調節装岡 26・・・絞り弁 27・・・第三分前タンク 28・・・無圧液化ガス貯蔵タンク 29・・・ポンプ 30・・・逆止め弁 31・・・熱交換器 32・・・弁 33・Φ・エバポレータ 34・・・背圧調節弁 35・・・前置貯蔵タンク
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)まず最初にガスを圧縮し、次いでこのガスの一部
を膨脹させた後にこの部分を一つの熱交換器(7)にお
いて残余の高圧ガスの冷却のために使用し、その上でこ
の冷却された高圧ガスが部分的に液化されながら膨脹す
るような、ガス液化法による、ガス、中でも特に酸素の
貯蔵方法であつて、この高圧ガスの一部が第一の熱交換
器(7)を通過した後に少なくとも一つの膨脹タービン
(11)において大気圧よりも高いある圧力まで膨脹せ
しめられ、 更にこの部分的に膨脹した高圧ガスの部分が一つの熱交
換器(12)の中で高圧ガスの残余の部分の冷却のため
に使用され、 更に特にこの高圧ガスの部分的に膨脹した部分がもう一
つの膨脹タービン(14)においてほぼ大気圧まで膨脹
せしめられ、かつその際、液化温度よりもわずかに高い
温度まで冷却された上で、高圧ガスの残余の部分を冷却
するために熱交換器(19、18、17、13、12、
9、7)を経てコンプレツサ(2)に還流せしめられ、 更にこれらの熱交換器において冷却され、かつ部分的に
液化された高圧ガスが少なくとも一つの分離タンク(2
0、22、27)においてガス相と液相とに分離され、 更にこの液化された部分がガス状の部分から分離された
後に液化ガス貯蔵タンク(24、28)に貯蔵されるよ
うになされている ことを特徴とするガスの貯蔵方法。 (2)特許請求の範囲第1項による方法であつて、前記
の、冷却されて部分的に液化された高圧ガスの部分が、
第一分離タンク(20)の中で部分的に液相とガス相と
に分離され、 更にこの第一分離タンク(20)からでるこれら両相が
、少なくとも一つの熱交換器(17)において冷却され
た後に第二分離タンク(22)において大気圧よりも高
いある圧力まで膨脹せしめられ、かつ液化された部分が
一つの高圧液化ガス貯蔵タンク(24)に収容され得る
ようになされており、 更にこの第二分離タンク(22)からでるガス状の部分
、ならびに、この第二分離タンクの圧力を維持するため
に調節されながら補給される高圧ガスの部分が、熱交換
器(18、19)において第二の膨脹タービン(14)
からくる膨脹したガスとの熱交換によつて更に冷却され
て液化せしめられ、 更にこの部分が第三分離タンク(27)において大気圧
まで膨脹せしめられ、 更にこの液化された部分が一つの無圧の液化ガス貯蔵タ
ンク(28)に送り込まれ、 更にこのガス状の部分が第二の膨脹タービン(14)か
らくるガスの部分とともにコンプレツサ(2)に熱交換
器(19、18、17、13、12、9、7)を経て還
流せしめられるようになされている ことを特徴とするガスの貯蔵方法。(第1図参照)(3
)特許請求の範囲第1項もしくは第2項による方法であ
つて、 第二分離タンク(22)からでる液化された部分が、高
圧液化ガス貯蔵タンク(24)に貯蔵された後にも、大
気圧まで膨脹せしめられるために、熱交換器(19)を
経て第三分離タンク(27)に送り込まれるようになさ
れている ことを特徴とするガスの貯蔵方法。(第1図参照)(4
)特許請求の範囲第1項、第2項もしくは第3項による
方法であつて、 前記の高圧液化ガス貯蔵タンク(24)には一つのポン
プ(29)によつて前記の無圧の液化ガス貯蔵タンク(
28)から液化ガスが送給されるようになされており、 更にその際この圧力配管は一つの熱交換器(31)を経
由しており、かつそこで第一分離タンク(20)からく
る圧縮されたガス状の部分の一部が冷却され、液化され
た上、この部分が第二分離タンク(22)において膨脹
せしめられるようになされている ことを特徴とするガスの貯蔵方法。(第1図参照)(5
)特許請求の範囲第1項から第4項までのいずれか一つ
の項による方法であつて、 前記の高圧液化ガス貯蔵タンク(24)からの圧力をも
つた液化ガスが一つのエバポレータ(33)に送給され
、生じた高圧ガスが一つのガス供給配管に送給されるよ
うになされている ことを特徴とするガスの貯蔵方法。(第1図参照)(6
)特許請求の範囲第1項から第5項までのいずれか一つ
の項による方法であつて、 前記の無圧の液化ガス貯蔵タンク(28)から蒸発する
ガスが、第3分離タンク(27)で分離されるガス状の
部分とともに、熱交換器(19、18、17、13、1
2、9、7)を経て、コンプレツサ(2)に還流せしめ
られるようになされている ことを特徴とするガスの貯蔵方法。(第1図参照)(7
)特許請求の範囲第1項から第6項までのいずれか一つ
の項による方法であつて、 生成する液化ガスの量を制御するための第一の膨脹ター
ビン(11)の制御が、コンプレツサ(2)の前に設け
られた絞り弁(3)の開度に連携して行われるようにな
されている ことを特徴とするガスの貯蔵方法。(第1図、第2図参
照) (8)一つの空気分解装置(1)から送られてくるガス
、中でも特に酸素、が一つのコンプレツサ(2)によつ
て一つの高圧ガス貯蔵タンク(4)に送給されるととも
に、高圧ガスの引き取り量が減少した場合のため、ない
しはまた、高圧ガスのピーク所要量、もしくは空気分離
装置の故障時の所要量を賄うための予備として、高圧ガ
スを貯蔵しておくために、ガスの液化が用いられている
ような、ガス、中でも特に酸素、の製造と貯蔵のための
一つのプラントにおいて、特許請求の範囲第1項から第
7項までのいずれか一つの項によるガスの貯蔵方法を使
用すること。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT3259/85 | 1985-11-08 | ||
AT325985A AT385113B (de) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Verfahren zur speicherung von gasen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62112979A true JPS62112979A (ja) | 1987-05-23 |
Family
ID=3547813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61265403A Pending JPS62112979A (ja) | 1985-11-08 | 1986-11-07 | ガスの貯蔵方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0221887A3 (ja) |
JP (1) | JPS62112979A (ja) |
AT (1) | AT385113B (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8900675D0 (en) * | 1989-01-12 | 1989-03-08 | Smith Eric M | Method and apparatus for the production of liquid oxygen and liquid hydrogen |
US20040242405A1 (en) * | 2001-09-20 | 2004-12-02 | Orme Gregory Michael | Construction methods in space |
US7913497B2 (en) | 2004-07-01 | 2011-03-29 | Respironics, Inc. | Desiccant cartridge |
US7318327B2 (en) | 2004-10-26 | 2008-01-15 | Respironics In-X, Inc. | Liquefying and storing a gas |
EP2483616A2 (en) * | 2009-09-28 | 2012-08-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | System and method for liquefying and storing a fluid |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3285028A (en) * | 1964-01-06 | 1966-11-15 | Air Prod & Chem | Refrigeration method |
US3358460A (en) * | 1965-10-08 | 1967-12-19 | Air Reduction | Nitrogen liquefaction with plural work expansion of feed as refrigerant |
GB1268688A (en) * | 1969-10-15 | 1972-03-29 | Southern Gas Board | Improvements in off-peak natural gas storage |
DE2434238A1 (de) * | 1974-07-16 | 1976-01-29 | Linde Ag | Verfahren zur speicherung und rueckgewinnung von energie |
-
1985
- 1985-11-08 AT AT325985A patent/AT385113B/de not_active IP Right Cessation
-
1986
- 1986-10-23 EP EP19860890288 patent/EP0221887A3/de not_active Withdrawn
- 1986-11-07 JP JP61265403A patent/JPS62112979A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT385113B (de) | 1988-02-25 |
EP0221887A2 (de) | 1987-05-13 |
EP0221887A3 (de) | 1988-01-13 |
ATA325985A (de) | 1987-07-15 |
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