JPS63197868A - タ−ビン・コンプレツサ−を用いた窒素発生装置 - Google Patents
タ−ビン・コンプレツサ−を用いた窒素発生装置Info
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- JPS63197868A JPS63197868A JP2826587A JP2826587A JPS63197868A JP S63197868 A JPS63197868 A JP S63197868A JP 2826587 A JP2826587 A JP 2826587A JP 2826587 A JP2826587 A JP 2826587A JP S63197868 A JPS63197868 A JP S63197868A
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- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 42
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 18
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
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- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 6
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F25J3/044—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 single pressure main column system only
-
- 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
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- 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
-
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- 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
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- 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"
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- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (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。
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、タービン・コンプレッサーヲ用いた窒素発生
装置に関するものである。
装置に関するものである。
従来の窒素発生装置は、特開昭５５−７９９７２号に記
載のように、窒素凝縮器から出た廃ガスは、そのままの
圧力で空気熱交換器で中間温度まで温度回復した後、膨
張タービン醗こ入り、断熱膨張して寒冷発生し、再び空
気熱交換器に戻り常温までｍ度回復して製画外に排出さ
れていた。また、膨張タービンで発生した動力は、特公
昭５６−３２５４４号に示す如く、大気空気を膨張ター
ビンのブロワ−側に取り入れ、昇圧させた後そのまま大
気に放出されていた。
載のように、窒素凝縮器から出た廃ガスは、そのままの
圧力で空気熱交換器で中間温度まで温度回復した後、膨
張タービン醗こ入り、断熱膨張して寒冷発生し、再び空
気熱交換器に戻り常温までｍ度回復して製画外に排出さ
れていた。また、膨張タービンで発生した動力は、特公
昭５６−３２５４４号に示す如く、大気空気を膨張ター
ビンのブロワ−側に取り入れ、昇圧させた後そのまま大
気に放出されていた。
したがって、膨張タービン人口圧力は窒素凝縮器の液体
空気側圧力によって決まり、その圧力以上とすることは
不可能であり、単位処理ガス量当りの寒冷発生には限界
があった。
空気側圧力によって決まり、その圧力以上とすることは
不可能であり、単位処理ガス量当りの寒冷発生には限界
があった。
また、タービン・コンプレッサーを用いる場合、タービ
ン側で発生した動力をコンプレッサー側で有効に利用す
るため、タービン側とコンプレッサー側の動力バランス
上。下記の関係が成立する。
ン側で発生した動力をコンプレッサー側で有効に利用す
るため、タービン側とコンプレッサー側の動力バランス
上。下記の関係が成立する。
Ｑｃ ＝ ＱＴ ＱＬ ・・
・・・・・・・・・・・・・ （１）ただし Ｑｃ：コンプレッサー駆動力（ＫＶＶ）ＱＴ：タービン
発伎勧力 （ＫＷ） ＱＬ：軸受損失等の諸損失 （ＫＷ） とする。
・・・・・・・・・・・・・ （１）ただし Ｑｃ：コンプレッサー駆動力（ＫＶＶ）ＱＴ：タービン
発伎勧力 （ＫＷ） ＱＬ：軸受損失等の諸損失 （ＫＷ） とする。
ただし
Ｈａｄ ：コンプレッサー側断熱ヘブＦ（ｍ）Ｇ ：コ
ンプレッサー吸込流量 （Ｋ９／ｓ）ηａｄ：断熱効
率 とする。
ンプレッサー吸込流量 （Ｋ９／ｓ）ηａｄ：断熱効
率 とする。
ただし
Ｋ ：比熱比 Ｒ：ガス定数（Ｋ９・ｍ／に９−Ｋ）
Ｔｔｓ ：吸込温度（Ｋ） Ｐｓ：吸込圧力（Ｋｏ／ｃｒｌ ａｂｓ ）Ｐｄ：吐出
圧力（Ｋ４／ ｃｌ ａ ｂｓ ）とする。
Ｔｔｓ ：吸込温度（Ｋ） Ｐｓ：吸込圧力（Ｋｏ／ｃｒｌ ａｂｓ ）Ｐｄ：吐出
圧力（Ｋ４／ ｃｌ ａ ｂｓ ）とする。
したがって、タービン発生動力ＱＴを一定とすると、コ
ンプレッサー吐出圧力Ｐｄはコンプレッサー吸込流１１
Ｇが増大すればｆ２）、 １３１式より低下することに
なる。
ンプレッサー吐出圧力Ｐｄはコンプレッサー吸込流１１
Ｇが増大すればｆ２）、 １３１式より低下することに
なる。
一方、窒素発生装躍で使用するタービン・コンプレッサ
ーの場合、タービン流量とコンプレッサー流量がほぼ等
しく、さらに、タービン・コンプレッサーへ導かれるガ
スの圧力は宣素疑縮器上部より抜出した廃ガスの圧力で
あり、この圧力は精留塔下塔の上部より抜き出す製品窒
素ガスの圧力によって決まる。つまり、製品窒素ガスの
圧力が決まれば、精留塔下塔の圧力が系内の圧力損失を
加味して決まり、さらに、窒素凝縮器での熱交換に必要
な温度差をとるため、窒素凝縮器と精留塔下塔の圧力差
が決まり、窒素凝Ｗ１ｎの圧力が決まる。このように、
窒素凝縮器より抜出した廃ガスが導かれるタービン・コ
ンプレッサーの入口圧力が決まる。
ーの場合、タービン流量とコンプレッサー流量がほぼ等
しく、さらに、タービン・コンプレッサーへ導かれるガ
スの圧力は宣素疑縮器上部より抜出した廃ガスの圧力で
あり、この圧力は精留塔下塔の上部より抜き出す製品窒
素ガスの圧力によって決まる。つまり、製品窒素ガスの
圧力が決まれば、精留塔下塔の圧力が系内の圧力損失を
加味して決まり、さらに、窒素凝縮器での熱交換に必要
な温度差をとるため、窒素凝縮器と精留塔下塔の圧力差
が決まり、窒素凝Ｗ１ｎの圧力が決まる。このように、
窒素凝縮器より抜出した廃ガスが導かれるタービン・コ
ンプレッサーの入口圧力が決まる。
このため、製品窒素ガスの圧力が低い場合にはタービン
の入口圧力を上昇させることができず、タービンでの寒
冷発生量（発生動力）に限界が生じる。さらに、コンプ
レッサー側についても、タービンの発生動力（ＱＴ）が
処理流量（Ｇ）の割合に比べ小さいため、圧縮比（ｐｄ
／ｐ、 ）を十分とれず、効率の低い領域で運転せざる
をえない。
の入口圧力を上昇させることができず、タービンでの寒
冷発生量（発生動力）に限界が生じる。さらに、コンプ
レッサー側についても、タービンの発生動力（ＱＴ）が
処理流量（Ｇ）の割合に比べ小さいため、圧縮比（ｐｄ
／ｐ、 ）を十分とれず、効率の低い領域で運転せざる
をえない。
上記従来技術は、単位処理ガス量当りの寒冷発生屋増大
について配慮がなされておらず、タービンで発生した動
力が有効に利用されていないという問題があった。
について配慮がなされておらず、タービンで発生した動
力が有効に利用されていないという問題があった。
また、製品の窒素ガス圧力を上げることな（、タービン
の寒冷発生量を増加させると共に、タービンと、コンプ
レッサー側の効率バランスを総合的に最大にする点につ
いての配慮がなされていなかった。
の寒冷発生量を増加させると共に、タービンと、コンプ
レッサー側の効率バランスを総合的に最大にする点につ
いての配慮がなされていなかった。
本発明の目的は、膨張タービンの単位流Ｈ当りの寒冷発
生量を大きくさせることにある。
生量を大きくさせることにある。
上記目的は、精留塔で精留分離された廃ガスを空気熱交
換器により常温まで回復させ、昇圧機で昇圧させた後、
膨張タービンのコンプレッサー側に導入してさらに昇圧
させ、該昇圧ガスを空気熱交換器で冷却した後膨張ター
ビンへ導（ことにより達成される。
換器により常温まで回復させ、昇圧機で昇圧させた後、
膨張タービンのコンプレッサー側に導入してさらに昇圧
させ、該昇圧ガスを空気熱交換器で冷却した後膨張ター
ビンへ導（ことにより達成される。
空気熱交換器で常温まで温度回復された廃ガスは、ター
ビン・コンプレッサーのコンプレッサー吸込側に設けら
れた昇圧機で所定の圧力まで昇圧された後コンプレッサ
ーへ入り、タービン側で発生した動力を熱および圧力と
して吸収し、アフタークーラーで常温まで冷却される。
ビン・コンプレッサーのコンプレッサー吸込側に設けら
れた昇圧機で所定の圧力まで昇圧された後コンプレッサ
ーへ入り、タービン側で発生した動力を熱および圧力と
して吸収し、アフタークーラーで常温まで冷却される。
したがって、精留塔および凝縮器の圧力に関係なくター
ビンの入口圧力を上昇させることができる。
ビンの入口圧力を上昇させることができる。
これにより、タービンで発生する動力を有効利用すると
共媚こ、タービン人口圧力を上昇させて単位処理流量当
りの寒冷発生量を増大することができる。
共媚こ、タービン人口圧力を上昇させて単位処理流量当
りの寒冷発生量を増大することができる。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
水分、およびＣＯ２を前処理装置（図示せず）により除
去された約５． ＯＫ、ｑ／ａｄ Ｇ、常温の原料空気
は、導管１０により空気熱交換器ｌに入り、深冷分離さ
れた戻りの製品窒素ガス、廃ガスと熱交換して飽和温度
まで冷却され、一部分は液化して導管１１より精留塔下
塔２に供給され、製品窒素と液体空気に分離される。製
品窒素は精留塔下塔２の上部より抜き出され、導管美を
経て空気熱交換器ｌで常温まで温度回復し、約４．８に
９／ｃ＋＋ＩＱで導管２１を経て系外に送出される。一
方、液体空気は精留塔下塔２の下部より抜き出され、導
管１８を経て弁Ｖ１で約２に９／ｃ＋＋ＩＱに膨張し、
導管１９を経て窒素凝縮器３に供給される。窒素凝縮器
３では精留塔側の上昇窒素ガスを液化させると同時に、
液体空気はガス化し、廃ガスとして導管１２より抜き出
される。廃ガスは導管校を通り空気熱交換器１で常温ま
で温度回復した後昇圧機幻に入り、約２に９／ｆｆ１Ｇ
より約２．９ Ｋ９／Ｃ７ＩｔＧに昇圧され、タービン
・コンプレッサーのコンプレッサー側４へ入る。ここで
さらに昇圧されて約３．７Ｋｆ／ｄＯ，７０〜８０℃と
なり、アフタークーラー９で常温まで冷却される。昇圧
ガスはさらに導管１４を経て空気熱交換器ｌに入り、約
−１５０℃程度まで再び冷却されて導管１５よりタービ
ン・コンプレッサーの膨張タービン５に入り、約０．３
Ｋ９／ ｃｒ／（Ｇまで断熱膨張することにより装置
に必要な寒冷を発生させた後、導管１６を経て空気熱又
換器ｌに戻り常温まで温度回復して導管１７より糸外に
排出される。
去された約５． ＯＫ、ｑ／ａｄ Ｇ、常温の原料空気
は、導管１０により空気熱交換器ｌに入り、深冷分離さ
れた戻りの製品窒素ガス、廃ガスと熱交換して飽和温度
まで冷却され、一部分は液化して導管１１より精留塔下
塔２に供給され、製品窒素と液体空気に分離される。製
品窒素は精留塔下塔２の上部より抜き出され、導管美を
経て空気熱交換器ｌで常温まで温度回復し、約４．８に
９／ｃ＋＋ＩＱで導管２１を経て系外に送出される。一
方、液体空気は精留塔下塔２の下部より抜き出され、導
管１８を経て弁Ｖ１で約２に９／ｃ＋＋ＩＱに膨張し、
導管１９を経て窒素凝縮器３に供給される。窒素凝縮器
３では精留塔側の上昇窒素ガスを液化させると同時に、
液体空気はガス化し、廃ガスとして導管１２より抜き出
される。廃ガスは導管校を通り空気熱交換器１で常温ま
で温度回復した後昇圧機幻に入り、約２に９／ｆｆ１Ｇ
より約２．９ Ｋ９／Ｃ７ＩｔＧに昇圧され、タービン
・コンプレッサーのコンプレッサー側４へ入る。ここで
さらに昇圧されて約３．７Ｋｆ／ｄＯ，７０〜８０℃と
なり、アフタークーラー９で常温まで冷却される。昇圧
ガスはさらに導管１４を経て空気熱交換器ｌに入り、約
−１５０℃程度まで再び冷却されて導管１５よりタービ
ン・コンプレッサーの膨張タービン５に入り、約０．３
Ｋ９／ ｃｒ／（Ｇまで断熱膨張することにより装置
に必要な寒冷を発生させた後、導管１６を経て空気熱又
換器ｌに戻り常温まで温度回復して導管１７より糸外に
排出される。
製品液体窒素は、約４．８１Ｗ／ｄＧ、飽和温度で精管
塔上塔より抜き出され、導管ｎより糸外に送出される。
塔上塔より抜き出され、導管ｎより糸外に送出される。
なお、空気熱交換器ｌ、精留塔２．窒素疑縮器３等の深
冷部分は保冷槽６内に収納されている。
冷部分は保冷槽６内に収納されている。
本発明によれば、膨張タービン入口圧力を高くすること
ができ、単位処理流量当りの寒冷発生量を増加させるこ
とができる。
ができ、単位処理流量当りの寒冷発生量を増加させるこ
とができる。
従来と同じ廃ガス量が、義路盤上部より排出される場合
、従来以上の寒冷量が膨張タービンでえられることにな
り製品液体窒素量をより多量に採取できることになる。
、従来以上の寒冷量が膨張タービンでえられることにな
り製品液体窒素量をより多量に採取できることになる。
また、更に、製品ガスの送出圧力が低い場合においても
、原料空気の供給圧力を高くして、精留塔の圧力、４を
路盤の圧力を上げてタービンへ供給する圧力を上げなく
ても、タービン・コンプレッサーのコンプレッサー吸込
ライン薯こ設けた昇圧機の能力を大きくして圧縮比を増
大させることにより、タービン入口圧力の増大を図れる
ため、簡単容易に寒冷発生量を増加させることができる
。
、原料空気の供給圧力を高くして、精留塔の圧力、４を
路盤の圧力を上げてタービンへ供給する圧力を上げなく
ても、タービン・コンプレッサーのコンプレッサー吸込
ライン薯こ設けた昇圧機の能力を大きくして圧縮比を増
大させることにより、タービン入口圧力の増大を図れる
ため、簡単容易に寒冷発生量を増加させることができる
。
図面は本発明によるタービン・コンプレッサーを用いた
窒素発生装置の一実施例を示す系統図である。 １・・・・・・空気熱交換器、２・・・・・・精留塔、
３・・・・・・窒素凝縮器、４・・・・・・コンプレッ
サー、５・・・・・・膨張タービン、６・・・・・・保
冷槽、Ｖｌ・・・・・・弁、１０〜２２・・・・・・３
−−−を引灰涌薯 ψ −−−−コンフルゾイーメ Ｊ−−乃蓼９．ヒ・／ ２３−−−イ ゑ入
窒素発生装置の一実施例を示す系統図である。 １・・・・・・空気熱交換器、２・・・・・・精留塔、
３・・・・・・窒素凝縮器、４・・・・・・コンプレッ
サー、５・・・・・・膨張タービン、６・・・・・・保
冷槽、Ｖｌ・・・・・・弁、１０〜２２・・・・・・３
−−−を引灰涌薯 ψ −−−−コンフルゾイーメ Ｊ−−乃蓼９．ヒ・／ ２３−−−イ ゑ入
Claims (1)
- １、原料空気を低温の戻りガスと熱交換させて冷却する
空気熱交換器と、該熱交換によって冷却された原料空気
を導入して製品ガスと廃ガスとに精留分離する精留塔と
、該精留塔からの廃ガスを前記空気熱交換器を通して常
温まで温度回復させた後膨張タービンのコンプレッサー
に導入する導管と、該コンプレッサー出口の昇圧ガスを
前気空気熱交換器を通して冷却した後膨張タービンに導
入する導管とを備え、前記膨張タービンのコンプレッサ
ー入口側の導管に廃ガスを昇圧する昇圧機を設けたこと
を特徴とするタービン・コンプレッサーを用いた窒素発
生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2826587A JPS63197868A (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | タ−ビン・コンプレツサ−を用いた窒素発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2826587A JPS63197868A (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | タ−ビン・コンプレツサ−を用いた窒素発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63197868A true JPS63197868A (ja) | 1988-08-16 |
Family
ID=12243743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2826587A Pending JPS63197868A (ja) | 1987-02-12 | 1987-02-12 | タ−ビン・コンプレツサ−を用いた窒素発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63197868A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03137484A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-06-12 | Boc Group Inc:The | 空気から窒素を製造するプロセス及び装置 |
| CN103776239A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-05-07 | 浙江海天气体有限公司 | 多功能制氮装置 |
-
1987
- 1987-02-12 JP JP2826587A patent/JPS63197868A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03137484A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-06-12 | Boc Group Inc:The | 空気から窒素を製造するプロセス及び装置 |
| CN103776239A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-05-07 | 浙江海天气体有限公司 | 多功能制氮装置 |
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