JPS63129291A - 高純度窒素ガス製造装置 - Google Patents
高純度窒素ガス製造装置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〕
本発明は低純度窒素ガスの純度をより高純度にするため
の深冷分離の窒素製造装置に係わるもので、特に、既存
の低純度窒素ガス発生設備からの高純度窒素ガス製造装
置に関するものである。
の深冷分離の窒素製造装置に係わるもので、特に、既存
の低純度窒素ガス発生設備からの高純度窒素ガス製造装
置に関するものである。
窒素ガスを低価格で供給するための装置としては、従来
から窒素のP8A装置や、空気の液化深冷分離法による
窒素発生装置が知られている。
から窒素のP8A装置や、空気の液化深冷分離法による
窒素発生装置が知られている。
また、最近の電子工業での窒素ガス消費量の増加に伴な
い、安価な窒素ガスの供給源として、特公昭61−19
902号に記載されているように、膨張ターピノを使わ
ず、外部から液体窒素を供給して空気分離装置遣の寒冷
をまかなう低コスト形の窒素製造装置などが公知である
。
い、安価な窒素ガスの供給源として、特公昭61−19
902号に記載されているように、膨張ターピノを使わ
ず、外部から液体窒素を供給して空気分離装置遣の寒冷
をまかなう低コスト形の窒素製造装置などが公知である
。
しかしながら、上記従来技術は、いずれも窒素ガス製造
設備をもたない新しいユーザーに新しい分離装置を提供
するためのもので、既存の窒素ガス製造設備を有するユ
ーザーの窒素純度を、安価にしかも低い動力消費で良く
したいという新しい要求に対しては、全く配慮がなされ
ていなかった。
設備をもたない新しいユーザーに新しい分離装置を提供
するためのもので、既存の窒素ガス製造設備を有するユ
ーザーの窒素純度を、安価にしかも低い動力消費で良く
したいという新しい要求に対しては、全く配慮がなされ
ていなかった。
近年、電子工業他の分野での窒素ガスの消費量の増大と
ともに、より高純度の窒素ガスが要求されるようになっ
てきている。しかし、窒素のPsA装置では、窒素中の
酸素分が0.1 ppm02以下という高純度窒素を得
ることは困難である。一方、既存の空気の深冷分離装置
では、建設当時はそれ程の高純度が要求されていなかっ
たので、窒素ガスの発生能力はあるが、低純度であるが
故に使用できないという新しい問題が発生している。
ともに、より高純度の窒素ガスが要求されるようになっ
てきている。しかし、窒素のPsA装置では、窒素中の
酸素分が0.1 ppm02以下という高純度窒素を得
ることは困難である。一方、既存の空気の深冷分離装置
では、建設当時はそれ程の高純度が要求されていなかっ
たので、窒素ガスの発生能力はあるが、低純度であるが
故に使用できないという新しい問題が発生している。
また、高純度の窒素ガスを発生する方法としては、深冷
分離法の精留塔の精留段を増加することによって容易に
達成できることは一般に良く知られている。しかし、既
存の空気深冷分離装置の精留塔に精留段数を追加したり
、同じ保冷槽内に窒素純度を上げるための小容量の窒素
精製塔を追加したりすることは、実際に運転を継続して
いる装置を長時間停止する必要があり、この間は窒素以
外の生産物にも影響するため、工場操業に多大な損害を
与えることになる。このため、現在は高純度窒素を必要
とする場合は、高価な高純度の液体窒素を他から請人し
て使ったり、使用量が多い場合は新しい窒素製造装置を
設置するしか方法が無かった。
分離法の精留塔の精留段を増加することによって容易に
達成できることは一般に良く知られている。しかし、既
存の空気深冷分離装置の精留塔に精留段数を追加したり
、同じ保冷槽内に窒素純度を上げるための小容量の窒素
精製塔を追加したりすることは、実際に運転を継続して
いる装置を長時間停止する必要があり、この間は窒素以
外の生産物にも影響するため、工場操業に多大な損害を
与えることになる。このため、現在は高純度窒素を必要
とする場合は、高価な高純度の液体窒素を他から請人し
て使ったり、使用量が多い場合は新しい窒素製造装置を
設置するしか方法が無かった。
新しい、安価な窒素ガスを製造する装置として、深冷分
離の寒冷を膨張タービンに使わず、外部から液体窒素を
少量供給してまかなう方法が特公昭61−1’9902
号で紹介されている。
離の寒冷を膨張タービンに使わず、外部から液体窒素を
少量供給してまかなう方法が特公昭61−1’9902
号で紹介されている。
しかし、この方法も、原料空気中の水分、炭酸ガスを除
去するための前処理装置が必要であり、しかも、空気か
ら高純度窒素ガスを製造するため、分離器保冷槽内に設
置される精留塔の段数が多く必要で、精留塔の機器が大
きくなり、これらの機器を収納するための保冷槽が大き
く、保冷損失も大きいため、外部から供給する液体窒素
量も多くなり、従来の膨張タービンを使用したものと大
差ない製造コストになってしまうという欠点があった。
去するための前処理装置が必要であり、しかも、空気か
ら高純度窒素ガスを製造するため、分離器保冷槽内に設
置される精留塔の段数が多く必要で、精留塔の機器が大
きくなり、これらの機器を収納するための保冷槽が大き
く、保冷損失も大きいため、外部から供給する液体窒素
量も多くなり、従来の膨張タービンを使用したものと大
差ない製造コストになってしまうという欠点があった。
本発明の目的は、これらの新しい使用側の要求にこたえ
るために、設備費が安く、しかも、動力費の少ない新し
い高純度窒素ガスの製造装置を提供することにある。
るために、設備費が安く、しかも、動力費の少ない新し
い高純度窒素ガスの製造装置を提供することにある。
本発明は、既存の深冷分離装置又は窒素のPSA装置か
ら発生する低純度窒素ガスを、既存設備を改造すること
なく、生産されている低純度窒素ガスを有効に利用して
、設備費の安価な、しかも動力消費量を最小にして高純
度窒素ガスを得ようとするもので、上記目的は、既存設
備から発生する低純度窒素ガスの後流側に、深冷分離に
必要な寒冷を外部から液体窒素で供給し、深冷分離のた
めの窒素精製塔を内機した窒素精製装置を設置すること
により達成される。
ら発生する低純度窒素ガスを、既存設備を改造すること
なく、生産されている低純度窒素ガスを有効に利用して
、設備費の安価な、しかも動力消費量を最小にして高純
度窒素ガスを得ようとするもので、上記目的は、既存設
備から発生する低純度窒素ガスの後流側に、深冷分離に
必要な寒冷を外部から液体窒素で供給し、深冷分離のた
めの窒素精製塔を内機した窒素精製装置を設置すること
により達成される。
既存設備から発生する低純度窒素ガスを利用して高純度
の液体窒素を採取しようという実例はこれまでもあった
が、これらは、液体窒素を作るのが目的であったため、
寒冷発生源として膨張タービンが組込まれており、設備
費が高価となるばかりでなく、動力費もかさむため、高
純度窒素ガスを安価に製造しようという新しいニーズに
は対応できない。
の液体窒素を採取しようという実例はこれまでもあった
が、これらは、液体窒素を作るのが目的であったため、
寒冷発生源として膨張タービンが組込まれており、設備
費が高価となるばかりでなく、動力費もかさむため、高
純度窒素ガスを安価に製造しようという新しいニーズに
は対応できない。
本発明では、既存設備から発生する完全ドライの低純度
の窒素ガスを原料とするため、空気の深冷分離装置のよ
うに、空気中の不純物を除去するための前処理装置が不
要で、しかも酸素性の少ない低純度窒素を精製塔で純度
アップするため、塔の段数も少なく、保冷槽自体が小さ
くできるため外部から供給する液体窒素の使用量も少な
い。
の窒素ガスを原料とするため、空気の深冷分離装置のよ
うに、空気中の不純物を除去するための前処理装置が不
要で、しかも酸素性の少ない低純度窒素を精製塔で純度
アップするため、塔の段数も少なく、保冷槽自体が小さ
くできるため外部から供給する液体窒素の使用量も少な
い。
また、精製塔の上部コンデンサーは、飽和温度が低い液
体窒素で精製塔の上部のガス窒素を液化するため、循環
圧縮機での圧縮動力が小さくできるという、従来の空気
深冷分離装置に比べて設備費、動力費とも大幅な低減が
可能となる。
体窒素で精製塔の上部のガス窒素を液化するため、循環
圧縮機での圧縮動力が小さくできるという、従来の空気
深冷分離装置に比べて設備費、動力費とも大幅な低減が
可能となる。
また、外部から寒冷分として供給される液体窒素は、従
来高純度窒素として池から液体窒素として購入している
一部を利用するか、または、既存設備から必要量を供給
できるので問題なく対応できる。本発明によれば、既存
設備の改造を必要としないので、工場操業に悪影響を与
えることなく安価な高純度窒素ガスが得られる。
来高純度窒素として池から液体窒素として購入している
一部を利用するか、または、既存設備から必要量を供給
できるので問題なく対応できる。本発明によれば、既存
設備の改造を必要としないので、工場操業に悪影響を与
えることなく安価な高純度窒素ガスが得られる。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
既存設備から圧力5に9/7Gで窒素中の酸素濃度が1
00 ppm02の低純度窒素ガス’k 0.1 pp
m02の高純度窒素ガスにする場合、既存の低純度窒素
発生装置1から導管2で供給された低純度の窒素ガスは
、導管3で循環窒素圧縮機15からの循環窒素ガスと合
流し、窒素熱交換器4で戻りの高純度窒素ガスおよび循
環窒素ガスと熱交換して冷却され、温度約−175℃で
窒素精製塔6の下部に吹込まれる。窒素精製塔6は圧力
的4.6b/dGで運転される深冷分離の精留塔で、塔
内の精留皿上で気液接触することにより、上昇ガスは高
純度の窒素ガスとなる。窒素精製塔6の上部で0.1
ppm02以下となった高純度窒素ガスの一部は、製品
ガスとして導管8から取出され、窒素熱交換器4で、原
料となる低純度窒素ガスと熱交換し、常温まで温度回復
して導管9より製品の高純度窒素ガスとして使用端に送
られる。一方、窒素精製塔6の上部の残りの高純度窒素
ガスは、塔の頂部に設置されている窒素凝縮器7で、凝
縮器の塔内に貯蔵されている圧力的3.7 Ky/d
G、温度約−180℃の液体窒素で冷却液化され、還流
液体窒素となって窒素精製塔6の精留皿上を降下し、塔
下部に低純度液体窒素となって溜められる。この低純度
液体窒素は導管10.膨張弁11を通って圧力的3.7
〜/7Gまで膨張して窒素凝縮器7の塔内に補給される
。窒素凝縮器7内で、窒素精製塔6の上部の高純度窒素
ガスと熱交換して蒸発した低純度窒素ガスは、導管13
より窒素熱交換器4を通り昇温され、常温となって導管
14より循環窒素圧縮機15に導かれる。循環窒素圧縮
機15で昇圧され、圧力的5 K9/dGとなった低純
度窒素ガスは、アフタークーラー16で常温まで冷却さ
れて原料の低純度窒素ガスと導管3で合流し、窒素精製
塔のりボイラーのガス源として循環使用される。一方、
深冷分離の各機器は保冷槽17で断熱されているが、こ
れに必要な寒冷損失分は液体窒素供給導管18より外部
から液体窒素で供給され、窒素凝縮a7の液面が一定に
なるように調節弁19により制御される。
00 ppm02の低純度窒素ガス’k 0.1 pp
m02の高純度窒素ガスにする場合、既存の低純度窒素
発生装置1から導管2で供給された低純度の窒素ガスは
、導管3で循環窒素圧縮機15からの循環窒素ガスと合
流し、窒素熱交換器4で戻りの高純度窒素ガスおよび循
環窒素ガスと熱交換して冷却され、温度約−175℃で
窒素精製塔6の下部に吹込まれる。窒素精製塔6は圧力
的4.6b/dGで運転される深冷分離の精留塔で、塔
内の精留皿上で気液接触することにより、上昇ガスは高
純度の窒素ガスとなる。窒素精製塔6の上部で0.1
ppm02以下となった高純度窒素ガスの一部は、製品
ガスとして導管8から取出され、窒素熱交換器4で、原
料となる低純度窒素ガスと熱交換し、常温まで温度回復
して導管9より製品の高純度窒素ガスとして使用端に送
られる。一方、窒素精製塔6の上部の残りの高純度窒素
ガスは、塔の頂部に設置されている窒素凝縮器7で、凝
縮器の塔内に貯蔵されている圧力的3.7 Ky/d
G、温度約−180℃の液体窒素で冷却液化され、還流
液体窒素となって窒素精製塔6の精留皿上を降下し、塔
下部に低純度液体窒素となって溜められる。この低純度
液体窒素は導管10.膨張弁11を通って圧力的3.7
〜/7Gまで膨張して窒素凝縮器7の塔内に補給される
。窒素凝縮器7内で、窒素精製塔6の上部の高純度窒素
ガスと熱交換して蒸発した低純度窒素ガスは、導管13
より窒素熱交換器4を通り昇温され、常温となって導管
14より循環窒素圧縮機15に導かれる。循環窒素圧縮
機15で昇圧され、圧力的5 K9/dGとなった低純
度窒素ガスは、アフタークーラー16で常温まで冷却さ
れて原料の低純度窒素ガスと導管3で合流し、窒素精製
塔のりボイラーのガス源として循環使用される。一方、
深冷分離の各機器は保冷槽17で断熱されているが、こ
れに必要な寒冷損失分は液体窒素供給導管18より外部
から液体窒素で供給され、窒素凝縮a7の液面が一定に
なるように調節弁19により制御される。
原料の低純度窒素ガスが持込む酸素性は濃縮され、循環
する低純度窒素ガス中の酸素濃度が上昇するが、濃度が
上がり過ぎるのを防止するため、一部の低純度窒素ガス
はマスバランス上の必要■だけ大気に放出される。(図
示省略) なお、本実施例では圧力を5に9/7Gの場合を例によ
り説明したが、原料窒素が低圧の場合、又は更に高圧の
場合でも同様な効果が得られることは言うまでも無い。
する低純度窒素ガス中の酸素濃度が上昇するが、濃度が
上がり過ぎるのを防止するため、一部の低純度窒素ガス
はマスバランス上の必要■だけ大気に放出される。(図
示省略) なお、本実施例では圧力を5に9/7Gの場合を例によ
り説明したが、原料窒素が低圧の場合、又は更に高圧の
場合でも同様な効果が得られることは言うまでも無い。
本発明によれば、必要最少限の機器の追加で、簡単に、
しかも既存設備に適合した高純度窒素ガス製造装置を得
ることができ、安価な高純度窒素ガスが得られる。この
効果を従来の空気深冷分離法と比較すると下記のように
なる。
しかも既存設備に適合した高純度窒素ガス製造装置を得
ることができ、安価な高純度窒素ガスが得られる。この
効果を従来の空気深冷分離法と比較すると下記のように
なる。
(11設備費比較
高純度窒素発生量1000 Nm’/H,純度0.lp
pm02以下とした場合、従来の空気深冷分離法の設備
費を100%とすると、本発明の設備費は55%となる
。
pm02以下とした場合、従来の空気深冷分離法の設備
費を100%とすると、本発明の設備費は55%となる
。
(2)動力消費量の比較
同様に、動力消費量を比較すると、従来の空気深冷分離
法では、原料空気を大気圧から圧力的5に9/、−JG
に昇圧する動力が必要であり、製品窒素INrrI/H
採取する動力原単位は約0.3KWH/Nm”となるが
、本発明では、循環圧縮機の圧縮比が小さいので、原料
の低純度窒素を圧力的5に9/1dlGに圧縮する動力
を加算したとしても、原単位は0. I KW H/N
mj強で済み、既存の窒素圧縮機の動力を評価しないと
、本発明部分の動力原単位は約0.03KWH/NJと
極端に低い動力消費量となる。
法では、原料空気を大気圧から圧力的5に9/、−JG
に昇圧する動力が必要であり、製品窒素INrrI/H
採取する動力原単位は約0.3KWH/Nm”となるが
、本発明では、循環圧縮機の圧縮比が小さいので、原料
の低純度窒素を圧力的5に9/1dlGに圧縮する動力
を加算したとしても、原単位は0. I KW H/N
mj強で済み、既存の窒素圧縮機の動力を評価しないと
、本発明部分の動力原単位は約0.03KWH/NJと
極端に低い動力消費量となる。
また、最近実施されている既存深冷分離装置から発生す
る低純度窒素ガスを高純度にして液体窒素にする場合の
動力消費量は、ガスを液体にするための動力が大きく動
力の原単位は大容量液化装置でも0.7KWH7Nma
程度の値となり、安価な高純度窒素ガスを供給しようと
する目的に合致しない0
る低純度窒素ガスを高純度にして液体窒素にする場合の
動力消費量は、ガスを液体にするための動力が大きく動
力の原単位は大容量液化装置でも0.7KWH7Nma
程度の値となり、安価な高純度窒素ガスを供給しようと
する目的に合致しない0
図面は本発明の一実施例を示す高純度窒素ガス製造装置
の系統(2)である。
の系統(2)である。
Claims (1)
- 1、低純度窒素発生装置で発生した低純度の窒素ガスの
後流側に外部から液体窒素を供給することにより深冷分
離に必要な寒冷を補償する窒素精製塔を内蔵した窒素精
製装置を設けたことを特徴とする高純度窒素ガス製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61274045A JPH0627621B2 (ja) | 1986-11-19 | 1986-11-19 | 高純度窒素ガス製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61274045A JPH0627621B2 (ja) | 1986-11-19 | 1986-11-19 | 高純度窒素ガス製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63129291A true JPS63129291A (ja) | 1988-06-01 |
| JPH0627621B2 JPH0627621B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=17536198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61274045A Expired - Lifetime JPH0627621B2 (ja) | 1986-11-19 | 1986-11-19 | 高純度窒素ガス製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627621B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01296076A (ja) * | 1988-05-19 | 1989-11-29 | Teisan Kk | 窒素ガス製造方法 |
| JPH02282684A (ja) * | 1989-03-16 | 1990-11-20 | Union Carbide Corp | 超高純度窒素を製造するための極低温精留方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994288U (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-26 | 日本酸素株式会社 | 空気液化分離装置 |
| JPS6148073A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-08 | エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン | 合成画像の生成及び変更方法 |
-
1986
- 1986-11-19 JP JP61274045A patent/JPH0627621B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994288U (ja) * | 1982-12-16 | 1984-06-26 | 日本酸素株式会社 | 空気液化分離装置 |
| JPS6148073A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-08 | エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン | 合成画像の生成及び変更方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01296076A (ja) * | 1988-05-19 | 1989-11-29 | Teisan Kk | 窒素ガス製造方法 |
| JPH02282684A (ja) * | 1989-03-16 | 1990-11-20 | Union Carbide Corp | 超高純度窒素を製造するための極低温精留方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0627621B2 (ja) | 1994-04-13 |
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