KR100674451B1 - 공기분리장치 - Google Patents

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레르 리뀌드, 소시에떼 아노님 아 디렉또와르 에 꽁세예 드쉬르베양스 뿌르 레뛰드 에 렉스쁠로와따시옹 데 프로세데 죠르쥬 끌로드
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Abstract

본 발명의 목적은 액화천연가스를 냉원으로 이용하여 저에너지 비용으로 공기를 분리하여 고압의 질소와 산소가스를 얻고자 하는 것이다. 예비정화처리된 공급공기를 저온분리수단으로 도입하여 산소와 질소가스가 분리되도록 한다. 저온분리수단에서 분리된 질소가스는 제2열교환기로 도입되어 냉매와의 간접적 열교환에 의해 냉각된다. 그런 다음, 이 질소가스는 저온 질소압축기에서 압축되어 가열기를 통하여 외부의 플랜트로 공급되어 소비된다. LNG가 냉원으로서 제1열교환기로 도입된다. 제1열교환기에서, LNG는 간접적 열교환에 의해 냉매를 냉각시켜 액화시킨다. 액화된 냉매는 제2열교환기로 보내어진다. 제2열교환기에서 질소가스와의 간접적 열교환에 의해 이 냉매는 기화한다. 기화된 냉매는 제1열교환기로 귀환한다.

Description

공기분리장치{APPARATUS FOR AIR SEPARATION}
본 발명은 냉원으로서 액화천연가스(LNG)를 사용하는 공기분리장치에 관한 것으로, 특히 통합기화기가 결합된 사이클 플랜트로 고압의 질소가스와 산소가스를 공급하기에 적합한 공기분리장치에 관한 것이다.
LNG는 최종단계에서 가스상태로 소비되기 때문에 LNG의 가스화 과정에서 발생하는 냉기가 효율적으로 이용될 수 있는 다양한 종류의 공정이 제시되어 왔다. 예를 들면, 저온분리법으로 질소와 산소를 생산하는 공기분리장치에서 냉원(cold source)으로서 LNG를 이용하는 공정이 알려져 있다.
일본 특허공고 공보 제49-45054호에는, 예를 들어, 공급공기를 직접 냉각시키기 위하여 냉기를 이용하는 공정이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허공고 공보 제52-41224호에는 질소를 냉각, 액화하여 실온에 저장, 압축 및 재순환하기 위한 목적으로 LNG냉원을 사용하는 공정이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허공고 공보 제 46-16081 호에는 재순환되는 질소와 공급공기를 직접 냉각하기 위해서 LNG냉원을 이용하는 공정이 개시되어 있다.
공기분리공정에서 필요로 하는 냉원공급을 위하여 질소사이클을 채택하는 경우에는, 냉원이 질소의 압축, 액화 및 팽창에 의해 얻어진다. 이 경우, 저온의 질소가스가 압축될 때에는 실온의 질소가스가 압축될 경우보다 에너지 소비가 적다는 사실이 알려져 있다. 이러한 이유 때문에, 상기한 일본 특허공보에 개시된 기술 가운데, 일본 특허공보 제 46-16081 호는 질소(혹은 공기분리장치에서 분리된 저온가스)를 LNG로 냉각한 다음 압축하여 에너지 비용을 절감할 수 있는 공정을 채택하고 있다. 이 공보에 개시되어 있는 공정에서는, 그러나, 분리된 질소가스의 압축 및 액화에 의해 질소가 액상으로 되돌아간다.
최근에 특별히 주목을 받고 있는 통합기화기가 결합된 사이클 플랜트에서는 고압의 질소 및 산소가스가 다량으로 소비되고 있다. 그러나, 종래의 공기 분리장치에서 생산되는 질소나 산소가스의 압력은 충분하지 못하였다. 그래서, 일반적으로는, 이와 같은 가스들은 실온에서 압축기를 사용하여 압축한 다음 플랜트로 공급되어 왔다. 따라서, 압축기의 작동에 따른 에너지`비용이 상승하였다. 이러한 상황하에서, 통합기화기가 결합된 사이클 플랜트에서 에너지 비용을 절감하기 위한 욕구는 강렬하였다.
한편, 공기분리용 냉원을 공급하거나 또는 분리된 생성물을 액상으로 하여 외부로 공급할 목적으로 종래의 공기분리장치에서 LNG 냉기를 이용하여 왔다. 그러나, LNG 냉원을 생성된 가스의 압력을 증가시키기 위한 목적으로 사용한다고 하는 개념은 지금까지 없었다.
본 발명의 목적은, 저렴한 에너지 비용으로, 예를 들어 통합기화기가 결합된 사이클 플랜트에서 사용하는 고압의 질소와 산소가스를 액화천연가스의 냉기를 이용하여 생산하는 공기분리장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 예비 정화된 공급공기를 받아들여 이를 질소와 산소가스로 분리하기 위한 극저온분리수단과, 냉원으로서 액화 천연가스를 받아들여 상기 액화천연가스와의 간접적 열교환에 의해 냉매를 냉각하여 액화시키는 제1열교환기와, 제2열교환기와, 상기 제1열교환기에서 액화된 상기 냉매를 상기 제2열교환기로 공급하기 위한 냉매공급라인과, 제2열교환기에서 기화된 상기 냉매를 상기 제1열교환기로 귀환시키는 냉매귀환라인과, 상기 극저온분리수단에서 분리된 질소가스의 적어도 일부를 상기 제2열교환기로 보내기 위한 제1질소가스라인과, 상기 제2열교환기에서 냉각된 질소가스를 외부로 공급하기 위한 제2질소가스라인과, 그리고 상기 제2질소가스라인에 설치되어 상기 질소가스를 압축하여 고압의 가스 생성물로 외부로 공급하기 위한 저온질소압축기를 포함하는 공기분리장치가 제공된다.
여기에서, "고압의 가스 생성물"은 종래의 공기분리공정에서 얻어지는 것보다 높은 압력의 가스 생성물을 의미한다. 예를 들어, 절대압력으로 10bar 이상의 압력을 가지는 가스 생성물을 말한다.
본 발명의 공기분리장치에 따르면, 극저온분리수단에서 분리된 질소가스는 제2열교환기로 도입되고, (LNG에 의해 냉각된)냉매와의 간접적 열교환에 의해 냉각된 다음, 저온질소압축기에 의해 압축된다. 이러한 방식으로, 분리된 질소가스가 저온에서 압축되므로 질소가스의 압축에 소요되는 에너지 비용이 절감된다.
더욱이, 필요에 따라서는 생산된 질소가스는 외부 플랜트로 공급되어 소비될 수 있도록 가열되기도 한다. 압축된 질소가스를 가열하기 위한 추가적인 열에너지는 필요치 않다(예를 들면, 해수를 이용할 수 있다). 따라서, 가열한다고 해서 에너지 비용이 증가하는 것은 아니다.
극저온분리수단에서 분리된 산소가스는 마찬가지로 전술한 바와 동일한 공정을 거쳐 저온에서 압축될 수 있다. 이렇게 함으로써, 산소가스의 압축에 필요한 에너지비용의 절감이 가능하다.
바람직하기로는, 본 발명의 공기분리장치는 상기 예비정화된 공급공기를 상기 제2열교환기로 보내기 위한 제1공급공기라인과, 상기 제2열교환기 내에서 냉각된 상기 공급공기를 상기 극저온분리수단으로 보내기 위한 제2공급공기라인과, 그리고 상기 제2공급공기라인에 구비되어 상기 공급공기를 압축하기 위한 저온공기압축기를 더 포함한다.
전술한 바와 같이, 공급공기는 제2열교환기에서 냉각된 다음 저온공기압축기에서 압축되므로 공급공기의 압축에 따른 에너지 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 냉매는 제1열교환기와 제2열교환기 사이에서 순환하며 질소가스는 이 냉매의 잠열에 의해 냉각된다. 그리하여, 질소가스가 효율좋게 냉각될 수 있다. 이런 경우에, 생성된 질소가스나 공급가스 이외의 열매체가 냉매로서 사용될 수 있다. 따라서, 화학적으로 불활성인 물질을 열매체로 이용하면, 열매체에 LNG가 혼합되어도 안정성이 보장된다. 그 결과, 예컨대 통합기화기가 결합된 사이클 플랜트에 사용되는 고압의 질소와 산소가스가 LNG 냉원을 이용함으로써 저렴한 에너지 비용으로 생산하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 목적이나 장점들을 후술하는 바에 의해 설명할 것이며 이들 중 일부는 상술한 내용으로부터 자명하거나 본 발명의 실시에 의해서 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적이나 장점들은 후술하는 바의 특별히 지적되는 수단 및 이들의 조합에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
(실시예 1)
본 발명의 명세서의 일부로 첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내며, 상술한 본 발명의 일반적 개시내용과 함께 아래의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 본 발명의 원리를 설명하는데 기여하게 된다. 이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 공기분리장치의 제1실시예를 나타내는 개략블럭도이다.
공기분리장치는 저온에서 공기를 분리하기 위한 극저온분리수단(10)을 포함한다. 예비정화단계에서, 극저온분리수단(10)에서 제거되기 어려운 구성성분이나 미세 입자와 같은 불순물들이 제거된다. 특히, 공급공기중의 먼지는 필터(1)를 통해 제거된다. 다음에, 공급공기는 공급공기압축기(2)에서 압축되어 냉각기(3)의 염수(예컨대, 해수)에 의해 냉각된다. 공급공기의 수용성 성분은 물분리기(4)에서 제거된다. 그런 다음, 이 공급공기는 분자체(molecular sieve)를 갖춘 흡수기(5)로 도입되고, 공기중의 수분과 이산화탄소가 제거된다. 공급공기의 대부분(60∼80%)이 라인(L1)을 경유하여 4bar의 게이지 압력을 갖는 극저온분리수단(10)으로 공급된다.
극저온분리수단(10)은, 일반적으로, 1이상의 증류탑, 열교환기, 및 부대 장치들로 구성된다. 종래의 어떤 극저온분리수단도 본 발명에서는 채택 가능하다. 이러한 극저온분리수단(10)의 특별한 구조에 관한 설명 및 이에 관한 공정은 본 발명과는 크게 관련이 없으므로 여기에서는 생략하기로 한다.
그러나, 본 발명은 외부의 플랜트로 고압의 가스생성물(질소 가스 및 산소 가스)을 공급하여 소비하는 목적을 가지고 있다. 그러므로, 공지된 많은 극저온분리수단 가운데, 액화산소 펌핑시스템(liquid-oxygen pump-up system)을 기초로 하는 극저온분리수단이 본 발명의 장점을 현저하게 실현할 수 있다. 이러한 시스템에 근거한 극저온분리수단에서는, (예컨대, 절대압력으로 30bar 정도의)공급공기중의 일부는 생성된 산소가스를 기화시키는 데 이용된다. 공급공기는 흡수기(5)의 하류쪽에서 분별된 다음, 라인(L2)을 경유하여 제2열교환기(11)로 도입되어(예컨대, -147℃로)냉각된다. 다음에, 이 공급공기는 저온 공기압축기(6)에서 (예컨대, 게이지 압력 30bar로)압축되어 가열기(7)의 염수(예컨대, 해수)에 의해 가열된 다음, 라인(L3)을 경유하여 극저온분리수단(10)으로 도입된다.
생성된 질소가스는 라인(L4)을 통해 극저온분리수단(10)으로부터 방출된다. 생성된 질소가스의 대부분은 라인(L5)을 통하여 제2열교환기(11)로 공급된 후 냉매와 간접열교환하여 (예컨대, -147℃로) 냉각된다. 이러한 냉각된 질소가스는 저온질소압축기(12)에서 (예컨대, 절대압력 30bar로) 압축된 후, 가열기(13)의 염수(예컨대, 해수)에 의해 가열된다. 즉, 질소가스의 압축은 -100℃ 미만의 온도에서 일어나게 된다. 이어서, 질소가스는 라인(L6)을 통하여 외부의 플랜트로 도입된다. 잔류하는 생성된 질소가스는, 라인(L7)을 통하여 흡수기(5)로 도입되어 축열가스(regenerative gas)로 사용된다. 다음에, 상기 잔류 질소가스는 질소압축기(14)에서 압축되어 라인(L8)을 통하여 공급되어 라인(L6)의 생성 질소가스와 합쳐져서 외부의 플랜트로 공급된다.
한편, 생성된 산소가스는 극저온분리수단(10)에서 라인(L9)을 통해 방출된 다음, 산소압축기(15)에서 압축되어(예컨대 절대압력 80bar의)고압으로 플랜트로 공급되어 소비된다.
본 발명에 따른 공기분리장치에 있어서는, 액화천연가스가 냉원으로 이용된다. 그러므로, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1열교환기(20)와 제2열교환기(11) 사이의 냉매를 순환시키기 위한 순환 회로가 제공된다.
액화천연가스는 냉원으로서 제1열교환기(20)로 도입된다. 냉매는 제1열교환기(20)의 액화천연가스와 간접적 열교환에 의해 냉각되어 액화된다. 다음에, 이 액화된 냉매는 제2열교환기(11)로 보내어진다. 제2열교환기(11)에서 냉매는 생성된 질소가스와 공급공기를 냉각하는 데 이용되고 기화된다. 기화된 냉매는 제1열교환기(20)로 귀환하여 다시 냉각된다.
순환사이클의 냉매로서(예컨대, 질소 또는 아르곤 등과 같은) 불활성가스를 사용하면 액화천연가스가 혼합되어 있어도 안전성을 확보할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 펌프(21) 내의 온도상승은 매우 작다.
특별히, 액화천연가스는 라인(L10)을 통하여 저온(예로 -155℃) 및 고압(예로 절대압력 40bar)으로 제1열교환기(20)로 도입된다. 액화천연가스는 (라인(L16) 및 라인(L18)을 통해 도입되는) 제1열교환기내의 냉매와의 간접적 열교환에 의해 기화된다. 이렇게 기화된 천연가스는 상이한 온도로 라인(L12) 또는 라인(L11)을 통하여 방출된다. 라인(L12)을 통해 방출되는 천연가스는 냉각기(23)로 공급되고, 라인(L11)을 통해 방출되는 천연가스(기체와 액체의 혼합체)는 라인(L13)을 통하여 냉각기(23)로 공급되고, 라인(L14)을 통해서는 온수증발기(22)로 공급된다. 천연가스(NG)는 냉각기(23)와 온수증발기(22)에서 냉수(CW) 또는 냉각용 염수(BR)에게 냉기를 전달한 후에, 외부의 플랜트로 공급되어 사용된다. 냉수(CW)가 라인(L21)을 통하여 온수 증발기(22)로 도입되며, 냉각용 염수(BR)는 라인(L20)을 통하여 온수 증발기(22)로 도입된다. 냉각기(23)에서 냉각된 냉수(CW)와 냉각용 염수(BR)는 공기분리장치 그 자체 또는 다른 플랜트에서 냉각용으로 이용된다.
한편 냉매는 라인(L18)을 통하여 제1열교환기(20)로 순환된다. 이 냉매는 제1열교환기(20) 내의 LNG와의 간접적 열교환에 의해 냉각되어 액화된다. 다음에 이 냉매는 라인(L15)을 통하여 고압(예로 절대압력 45bar) 및 저온(예로 -150℃)으로 방출되어 펌프(21)의 작용의 의해 제2열교환기(11)로 보내어진다. (라인(L5)으로 공급되는) 생성질소가스와 (라인(L2)으로 공급되는) 공급공기의 일부와의 간접적 열교환에 의해 이 냉매는 기화된다. 다음에, 이 기화된 냉매는 라인(L16)을 통해 방출되어 제1열교환기(20)로 다시 도입되어 냉각된다. 냉각된 냉매(예로 -130℃)는 다시 라인(L17)을 통해 제2열교환기(11)로 보내어지고 생성된 질소가스와 공급공기의 냉각용으로 이용된다. 냉매는 제2열교환기(11)로부터 라인(L18)을 통해 방출되어 제1열교환기(20)로 귀환한다.
이러한 방법으로, 제1열교환기(20)와 제2열교환기(11) 사이의 2회에 걸친 냉매의 순환에 의해 하나의 순환사이클이 구성된다. 이 순환사이클을 구성하는 목적은 액화천연가스의 냉기를 효율적으로 활용하기 위한 것이다.
(실시예 2)
도 2는 본 발명에 따른 공기분리장치의 제2실시예를 나타내는 개략블럭도이다.
실시예 1에서는, 산소 생성물을 기화시키기 위하여 생성된 질소가스와 공급공기는 저온에서 압축된다. 그러나, 여기서 덧붙여, 바람직하기로는, 공급공기를 저온에서 압축하여 증류하는 것이 좋다. 따라서, 실시예 2에서는, 공급공기의 공급라인은 다음과 같이 구성한다. 본 실시예와 관련하여 실시예 1(도1)과 상이한 부분에 대해서만 설명한다.
흡수기(5)에서 방출되는 공급공기는 라인(L30)을 통해서 제2열교환기(11)로 도입되어 (예를 들면 -120℃로)냉각된다. 다음에. 이 공급공기는 저온공기압축기(30)에서 (예를 들면 30bar의 게이지 압력으로)압축되고 가열기(31)에서 염수(예로는 해수)에 의해 가열된다. 그 다음에, 공급공기의 대부분은 라인(L1)을 통하여 극저온분리수단(10)으로 공급된다. 잔류하는 공급공기는 라인(L2)을 통하여 다시 제2열교환기(11)로 도입된다. 실시예1에서와 마찬가지로, 잔류하는 공급공기는 다시 저온공기압축기(6)와 가열기(7)를 통하여 극저온분리수단(10)으로 도입되어 산소생성물의 기화에 이용된다.
본 실시예에서는, 도2에 도시한 바와 같이, 제1열교환기(20)와 제2열교환기(11) 사이에서 5회에 걸친 냉매의 순환에 의해 하나의 순환사이클이 구성된다. 이러한 순환사이클을 구성하는 목적은 액화천연가스의 냉기를 효율적으로 활용하기 위한 것이다. 라인(L17)은 이 냉매를 예를 들면 -130℃에서 제2열교환기(11)로 도입한다.
표 1은 본 발명의 공기분리장치와 (실온에서 질소가스 생성물의 압축을 행하는) 종래의 장치와의 비교를 위하여 에너지 소비량의 계산결과를 나타낸 것이다. 표 1에서, 에너지 소비는 상대값으로 표시하였으며 종래의 공기분리장치에서의 총에너지 소비량을 100(%)로 가정하여 나타낸 것이다.
(표 1)
에너지 소비량의 계산결과(상대값)
종래기술 실시예 1 실시예 2
공급공기(L1) 127,000 Nm3/h 13 bar(절대압력)공급공기(L3) 56,100 Nm3/h 30 bar(절대압력)산소가스(L9) 40,000 Nm3/h 14 bar(절대압력)질소가스(L4) 142,800 Nm3/h 4 bar(절대압력)고압산소가스 40,000 Nm3/h 80 bar(절대압력)고압질소가스 142,800 Nm3/h 30 bar(절대압력)
공급공기압축기(2) 54.5 54.5 38.2저온공기압축기(30) --- --- 9.7공급공기압축기 5.5 --- ---저온공기압축기(6) --- 2.9 2.9산소압축기(15) 8.6 8.6 8.6질소압축기(14) 31.4 6.3 7.3저온질소압축기(12) --- 16.0 15.3
총 계 100 88.3 82.0
(실시예 3)
전술한 실시예에서는, 극저온분리수단(10)에서 분리되어 생성된 질소가스는 저온에서 압축된다. 극저온분리수단(10)에서 분리된 산소가스 생성물도 유사한 방식으로 저온에서 압축될 수 있다. 즉, 산소가스의 압축은 -100℃ 미만의 온도에서 일어나게 된다. 도 3은 본 발명에 따른 공기분리장치의 제3실시예를 나타내는 개략블럭도이다.
극저온분리수단(10)에서 방출된 산소가스 생성물은 라인(L41)을 통하여 제2열교환기(11)로 도입되어 냉각된다. 냉각된 산소가스 생성물은 저온산소압축기(42)에서 압축되고 가열기(43)에서 가열된 다음 라인(L43)을 통해서 외부플랜트로 공급되어 소비된다.
극저온분리수단(10)에서 방출되는 질소가스 생성물은 라인(L4)과 라인(L31)을 통하여 질소가스압축기(16)로 도입되어 라인(L8)을 통해 외부 플랜트로 공급되어 소비된다. 질소가스 생성물의 일부는 라인(L4, L7)을 통하여 흡수기(5)로 도입된 후, 흡수기(5)에서 방출되는 가스는 질소압축기(14)에서 압축되어 라인(L8)의 질소가스 생성물의 흐름과 합쳐진다.
본 실시예에 의한 다른 구조는 도 1에 도시한 것과 동일하다.
(실시예 4)
도 4는 본 발명에 따른 공기분리장치의 제4실시예를 나타내는 개략블럭도이다.
도 4에 도시한 실시예에서는, 산소가스 생성물과 이 산소가스 생성물을 기화시키기 위한 공급공기가 저온에서 압축된다. 본 실시예에서는 증류될 공급공기도 저온에서 압축된다.
흡수기(5)에서 나오는 공급공기는 라인(L30)을 통해 제2열교환기(11)로 도입되어 냉각된다. 다음에 이 공급공기는 저온공기압축기(30)에서 압축되어 가열기(31)에서 염수(예컨대, 해수)에 의해 가열된다. 그런 후에, 대부분의 공급공기는 라인(L1)을 통하여 극저온분리수단(10)으로 공급된다. 잔류 공급 공기는 다시 라인(L2)를 통하여 저온분리수단(10)으로 공급된다.
실시예 3에서와 마찬가지로, 잔류하는 공급공기는 저온공기압축기(6)와 가열기(7)를 통하여 극저온분리수단(10)으로 도입되어 산소생성물의 기화에 이용된다.
본 실시예에 의한 다른 구조는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 동일하다.
본 발명의 설명에서 사용한 수치, 예를 들면 압력과 온도 등은 단순히 작업조건을 예시한 것에 불과하며 본 발명의 범위가 여기에 국한되는 것은 아니다.
전술한 본 발명의 실시예들에서는, 하나의 순환사이클은 LNG의 냉기를 효과적으로 사용하기 위해 제1열교환기(20)와 제2열교환기(11) 사이에서 냉매가 2회(도1) 또는 5회(도2)에 걸쳐 순환하는 것으로써 구성되어 있다. 그러나, 순환의 횟수는 예를 들면, LNG의 양, 요구되는 질소가스 또는 산소가스 생성물의 압력 등과 같은 다양한 조건에 따라 적절한 값으로 정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 공급공기는 제2열교환기에서 냉각된 다음 저온공기압축기에서 압축되므로 공급공기의 압축에 따른 에너지 비용을 절감할 수 있다. 또한, 상기 냉매는 제1열교환기와 제2열교환기 사이에서 순환하며 질소가스는 이 냉매의 잠열에 의해 냉각된다. 그리하여, 질소가스가 효율좋게 냉각될 수 있다. 이런 경우에, 생성된 질소가스나 공급가스 이외의 열매체는 냉매가 될 수 있기 때문에, 열매체로서는 화학적으로 불활성의 물질을 채택하여 열매체에 LNG를 혼합할 경우 안전성이 보장된다. 그 결과, 예컨대 통합기화기가 결합된 사이클 플랜트에 사용되는 고압의 질소와 산소가스가 LNG 냉원을 이용함으로써 저렴한 에너지 비용으로 생산하는 것이 가능하다.
특히, 본 발명의 공기분리장치는 통합기화기가 결합된 사이클 플랜트에 고압의 질소와 산소가스를 공급하는데 적합하다. 뿐만 아니라, 본 발명의 장치는 제강공장과 같은 고압의 질소와 산소가스를 이용하는 다양한 종류의 공장(플랜트)에서 효율적으로 이용될 수 있다.
추가적인 본 발명의 장점 및 변경은 당업자에게는 쉽게 이루어질 수 있기 때문에 본 명세서에 개시된 특별한 내용이나 실시예에 국한되지는 않는다. 따라서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 다양한 변경이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명은 첨부한 청구범위 및 그와 동등한 수준의 일반적 발명의 개념에 의해서만 제한된다.
도 1은 본 발명에 따른 공기분리장치의 제1실시예를 나타내는 개략블럭도이고,
도 2는 본 발명에 따른 공기분리장치의 제2실시예를 나타내는 개략블럭도이고,
도 3은 본 발명에 따른 공기분리장치의 제3실시예를 나타내는 개략블럭도이고,
도 4는 본 발명에 따른 공기분리장치의 제4실시예를 나타내는 개략블럭도이다.

Claims (12)

  1. 예비정화된 공급공기를 받아들여 이를 질소가스와 산소가스로 분리하기 위한 극저온분리수단과;
    냉원으로서 액화천연가스를 받아들여 상기 액화천연가스와의 간접적 열교환에 의해 냉매를 냉각하여 액화시키기 위한 제1열교환기와;
    제2열교환기와;
    상기 제1열교환기에서 액화된 상기 냉매를 상기 제2열교환기로 공급하기 위한 냉매공급라인과;
    상기 제2열교환기에서 기화된 상기 냉매를 상기 제1열교환기로 귀환시키기 위한 냉매귀환라인과;
    상기 극저온분리수단에서 분리된 질소가스의 적어도 일부를 상기 제2열교환기로 보내기 위한 제1질소가스라인과;
    상기 제2열교환기 내에서 냉각된 상기 질소가스를 외부로 공급하기 위한 제2질소가스라인과;
    상기 질소가스를 -100℃ 미만의 온도에서 고압의 가스생성물로 압축하여 외부로 공급하기 위하여 상기 제2질소가스라인에 구비된 저온 질소 압축기를
    포함하는 것인 공기분리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예비정화된 공급공기를 상기 제2열교환기로 보내기 위한 제1공급공기라인과;
    상기 제2열교환기내에서 냉각된 상기 공급공기를 상기 극저온분리수단으로 보내기 위한 제2공급공기라인과;
    상기 제2공급공기라인에 구비되어 상기 공급공기를 압축하기 위한 저온공기압축기를
    더 포함하는 것인 공기분리장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉매는 질소 또는 아르곤인 것인 공기분리장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 저온질소압축기의 하류에서 제2질소가스라인에 구비되어 상기 압축된 질소가스를 가열하기 위한 수단을 더 포함하는 것인 공기분리장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액화천연가스의 일부만이 상기 제1열교환기에서 기화되는 것인 공기분리장치.
  7. 예비정화된 공급공기를 받아들여 이를 질소가스와 산소가스로 분리하기 위한 극저온분리수단과;
    냉원으로서 액화천연가스를 받아들여 상기 액화천연가스와의 간접적 열교환에 의해 냉매를 냉각하여 액화시키기 위한 제1열교환기와;
    제2열교환기와;
    상기 제1열교환기에서 액화된 상기 냉매를 상기 제2열교환기로 공급하기 위한 냉매공급라인과;
    상기 제2열교환기에서 기화된 상기 냉매를 상기 제1열교환기로 귀환시키기 위한 냉매귀환라인과;
    상기 극저온분리수단에서 분리된 산소가스의 적어도 일부를 상기 제2열교환기로 보내기 위한 제1산소가스라인과;
    상기 제2열교환기내에서 냉각된 상기 산소가스를 외부로 공급하기 위한 제2산소가스라인 및
    상기 산소가스를 -100℃ 미만의 온도에서 고압의 가스생성물로 압축하여 외부로 공급하기 위하여 상기 제2산소가스라인에 구비된 저온 산소압축기를
    포함하는 것인 공기분리장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 장치는, 상기 예비정화된 공급공기를 상기 제2열교환기로 보내기 위한 제1공급공기라인과;
    상기 제2열교환기 내에서 냉각된 상기 공급공기를 상기 극저온분리수단으로 보내기 위한 제2공급공기라인과;
    상기 제2공급공기라인에 구비되어 상기 공급공기를 압축하기 위한 저온공기압축기를
    더 포함하는 것인 공기분리장치.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 냉매는 질소 또는 아르곤인 것인 공기분리장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 저온산소압축기의 하류에서 제2산소가스라인에 구비되어 상기 압축된 산소가스를 가열하기 위한 수단을 더 포함하는 것인 공기분리장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 액화천연가스의 일부만이 상기 제1열교환기에서 기화되는 것인 공기분리장치.
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