KR19980063916A - 공기로부터 가스를 가변 유량으로 공급하는 방법 및 플랜트 - Google Patents

공기로부터 가스를 가변 유량으로 공급하는 방법 및 플랜트 Download PDF

Info

Publication number
KR19980063916A
KR19980063916A KR1019970066873A KR19970066873A KR19980063916A KR 19980063916 A KR19980063916 A KR 19980063916A KR 1019970066873 A KR1019970066873 A KR 1019970066873A KR 19970066873 A KR19970066873 A KR 19970066873A KR 19980063916 A KR19980063916 A KR 19980063916A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow rate
pressure
pump
air
total flow
Prior art date
Application number
KR1019970066873A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100474464B1 (ko
Inventor
알랭기야르
빠뜨리끄르보
Original Assignee
띠에르 쉬에르
레르리뀌드,소시에떼아노님뿌르레뛰드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9498600&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR19980063916(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 띠에르 쉬에르, 레르리뀌드,소시에떼아노님뿌르레뛰드 filed Critical 띠에르 쉬에르
Publication of KR19980063916A publication Critical patent/KR19980063916A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100474464B1 publication Critical patent/KR100474464B1/ko

Links

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
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F25J3/04836—Variable air feed, i.e. "load" or product demand during specified periods, e.g. during periods with high respectively low power costs
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
    • F25J3/0403—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
    • F25J3/04036—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of oxygen
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • 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
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04236—Integration of different exchangers in a single core, so-called integrated cores
    • 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
    • F25J3/04248—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
    • F25J3/0429—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 of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • 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
    • F25J3/04248—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
    • F25J3/0429—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 of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
    • 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
    • F25J3/04248—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
    • F25J3/04309—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 of nitrogen
    • 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
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04393—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work expansion
    • 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
    • F25J3/04406—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 dual pressure main column system
    • F25J3/04412—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 dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • 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
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • 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
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F25J2215/54—Oxygen production with multiple pressure O2
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • F25J2240/46—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval the fluid being oxygen
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/10—Mathematical formulae, modeling, plot or curves; Design methods
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

본 발명은 공기로부터 소정치(D1)의 소요 유량에 이른 가스의 가변 유량을 공급하는 방법 및 플랜트에 관한 것으로, 이러한 유량은 사용 압력으로 되면 소비자 파이프로 송출된다. 소요 유량이 소정치(D1) 보다 작으면, 소정치(D1)의 여분은 사용 압력보다 큰 고압으로 되어, 버퍼 탱크속으로 송출된다. 소요 유량이 소정치(D1) 이상이면, 유량은 버퍼 탱크로부터 인출되어 사용 압력으로 팽창된 유량에 의해 보충된다. 본 발명은 전기 아크로를 사용하는 제강소에 산소를 공급하거나 구리 정련소에 산소를 공급하는데 적용된다.

Description

공기로부터 가스를 가변 유량으로 공급하는 방법 및 플랜트
본 발명은 공기 증류 장치에 의해 생성된 공기 성분, 특히 산소를 소정의 시간 간격동안 가변의 소요 유량으로 소비자 파이프에 공급하는 방법에 관한 것이다. 그러한 방법은 특히 압력하에서 산소를 가변 유량으로 공급하는데 적용된다.
여기에서 언급된 압력은 절대 압력이며, 유량은 몰 유량(molar flow rate)이다. 제강 산업에서 전기 아크로를 사용하는 경우, 또는 구리를 정련하는 경우와 같은 특정의 산업 활동에서는, 산소가, 유량이 현저하게 변하고 중간 고압(몇 바아(bar) 내지 약 20 바아 정도)으로서 배치 모드(batch mode)로 사용된다. 통상적으로는, 이러한 유량의 변화를 수용하기 위해 다양한 해결 방법이 사용되었다.
예컨대, 출원인 회사 명의의 EP-A-0,422,974 에는 산소를 가변 유량으로 생성하도록 의도된 시소(seesaw) 방법이 개시되어 있다. 소요 산소가 저장부로부터 인출되어, 펌핑에 의해 사용 압력으로 되고, 증류될 가변 유량의 공기를 응축시킴으로써 기화된다. 이러한 공지의 방법에서, 증류 장치의 공급 및 회수 유량을 일정하게 유지시키기 위해, 유입하는 공기의 유량을 산소 소비의 변화와 동일한 방향으로 변화시킬 필요가 있다는 것을 보여 주는 것은 용이하다. 산소가 압력하에서 생성되는 경우, 액체 산소를 기화시키기 위해 응축되는 공기는 추가의 부스터에 의해 승압되며, 산소 소요가 변하는 경우, 승압된 유량과 주 압축기에 의해 압축된 유량 모두는 현저하게 변화되어야 한다.
결과적으로, 이러한 공지의 방법에서는, 압축기, 적절한 경우, 부스터가 생성될 정상 산소 유량에 비해 오버엔지니어링(overengineering)된다. 또한, 그러한 부스터들은 대부분의 시간동안에 그 부스터들의 정상 유량과는 매우 다른 유량에서 작동하며, 그에 따라 효율이 나빠진다. 여기에 더하여, 시소가 적절하게 작동하도록 하기 위해 2가지 예비 액체가 계속하여 존재하여야 한다.
생성되는 가스를 생성 압력보다 큰 압력으로 보조 탱크 또는 버퍼 에 가스의 형태로 저장하는 것이 또한 제안되어 왔다. 그러나, 이러한 해결 방법은 만족스럽지 못한데, 왜냐하면 매우 장기간의 소비 절정기 동안의 소요를 충족시키기 위해서는 매우 큰 버퍼가 설치되어야 하기 때문이다. 또한, 모든 가스를 버퍼의 압력으로 형성하는 것은 에너지의 관점에서 볼 때 비용이 비싸다.
본 발명의 목적은 특히 효율적이고 경제적인 조건하에서 공기로부터 가스를 가변 유량으로 소비자 파이프에 공급할 수 있도록 하려는 것이다.
도1은 4개의 다이어그램 (a) 내지 (b)에 의해 본 발명의 방법을 예시하는 도면;
도2는 본 발명에 따른 플랜트를 개략적으로 도시한 도면;
도3은 동일 플랜트를 보다 상세히 도시한 도면;
도4는 그 플랜트에 상응하는 열교환 다이어그램으로, 온도(℃)가 횡좌표상에 있고 교환되는 열의 양이 세로좌표상에 있는 다이어그램을 도시한 도면;
도5 및 도6은 도2와 유사한 도면으로, 각각 플랜트의 2개의 변형을 도시한 도면;
도7은 도2와 유사한 도면으로, 플랜트의 다른 변형을 나타낸 도면;
도8은 도3과 유사한 도면으로, 도7의 플랜트에 상응하는 플랜트를 도시한 도면;
도9와 도10, 도11과 도12는 각각 도2 및 도3에 유사한 형태인 플랜트의 다른 2개의 실시예를 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
7 : 공기 증류 장치
12,36 : 펌프
15 : 소비자 파이프
17,37 : 기화 수단
38 : 버퍼 탱크
40,143 : 감압 밸브
43,49,50 : 압축기
P : 사용 압력
P1 : 고압
D : 소요 유량
D1 : 총 유량
0,T : 시간 간격
이러한 목적을 위해, 본 발명은 공기 증류 장치에 의해 생성된 공기 성분, 특히 산소를 소정의 시간 간격 동안 가변의 소요 유량으로 공급하는 방법에 관한 것으로 다음을 특징으로 한다:
- 일정한 값을 갖는 상기 구성 성분의 총 유량을 장치로부터 인출하고;
- 시간 간격을 ⅰ) 소요 유량이 상기 총 유량과 동일한 하나 이상의 제1 주기, ⅱ) 소요 유량이 상기 총 유량보다 적은 하나 이상의 제2 주기 및, ⅲ) 소요 유량이 상기 총 유량보다 큰 하나 이상의 제3 주기로 나누며;
- 상기 제1 주기(들) 동안에 상기 총 유량을 사용 압력으로 하여 소비자 파이프로 송출하고;
- 상기 제2 주기(들) 동안에는, 소요 유량을 사용 압력으로 하여 소비자 파이프로 송출하고, 상기 총 유량과 소요 유량 사이의 차이와 동일한 상기 공기 성분의 저장 유량을 사용 압력 보다 큰 고압으로 하여, 상기 저장 유량을 하나 이상의 버퍼 탱크에 저장하며;
- 상기 제3 주기(들) 동안에, 상기 총 유량을 사용 압력으로 하여 소비자 파이프로 송출하고, 소요 유량과 상기 총 유량 사이의 차이와 동일한 상기 공기 성분의 보충 유량 또한 소비자 파이프로 송출하는데, 이 보충 유량은 하나 이상의 버퍼 탱크로부터 인출하여 사용 압력으로 팽창시킨 것이다.
본 발명에 따른 방법에는, 다음과 같은 특징중의 하나 이상의 특징이 포함될 수 있다:
- 상기 총 유량을 증류 장치로부터 액체 형태로 인출하여, 기화되기 전에 그러한 형태로 펌핑에 의해 압축하며;
- 제1 액체 유량을 제1 펌프에 의해 사용 압력으로 하고, 버퍼 탱크에 저장되는 유량을 제2 펌프에 의해 고압으로 하여, 그 각각의 액체 흐름을 각자의 펌핑 압력하에서 기화시키고;
- 상기 총 유량을 단일 펌프에 의해 사용 압력으로 하고, 이 액체를 기화시키면서 얻어지는 그 만큼의 가스량을 버퍼 탱크(38)에 저장하면서 고압(P1)으로 하며;
- 상기 총 유량을 단일 펌프에 의해 고압으로 하고 그 총 유량의 일부를 사용 압력으로 팽창시켜, 2개의 흐름을 각자의 압력하에서 각각 기화시키며;
- 제1 유량을 증류 장치로부터 액체 형태로 인출하여, 펌핑에 의해 압축하고 이러한 압력하에서 기화시키고; 상기 총 유량의 나머지를 증류 장치로부터 가스의 형태로 인출하여 그 형태로 압축하며;
- 상기 총 유량을 증류 장치로부터 가스의 형태로 인출하여, 그러한 가스의 일부는 사용 압력으로 압축하고 버퍼 탱크에 저장되는 보충 유량은 고압으로 압축하며;
- 각각의 유량을 증류 장치의 회수 압력과는 별도로 압축하며;
- 상기 총 유량을 사용 압력으로 압축하여 그 제1 유량의 일부를 사용 압력으로부터 고압으로 압축한다.
또한, 본 발명은 전술한 방법을 수행하도록 의도된 공기 증류 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 이러한 플랜트는, 증류 장치로부터 일정 유량의 상기 공기 성분을 인출하는 수단; 버퍼 탱크; 상기 총 유량중의 적어도 일부를 가스 형태로서 사용 압력으로 되게 하며, 또한 소비자 파이프에 연결되는 제1 수단; 상기 공기 성분의 제2 유량을 가스 형태로서 사용 압력보다 큰 고압으로 되게 하고, 또한 버퍼 탱크에 연결되는 제2 수단 및; 제어식 감압 밸브에 장착되어 버퍼 탱크를 소비자 파이프에 연결시키는 보조 파이프를 구비한다.
이러한 플랜트의 다양한 선택적 특징에 따르면:
- 제1 수단은 제1 펌프 및 제1 기화 수단을 구비하고, 제2 수단은 제2 펌프 및 제2 기화 수단을 구비하며;
- 제1 수단은 펌프 및 기화 수단을 구비하고, 제2 수단은 흡기구가 기화 수단의 유출구에 연결되어 있는 압축기를 구비하며;
제1 수단은 펌프, 감압 밸브 및 제1 기화 수단을 구비하고, 제2 수단은 펌프의 공급부에 연결되는 제2 기화 수단을 구비하며;
제1 수단은 흡기구가 증류 장치의 가스 회수 지점에 연결되어 있는 압축기를 구비하고, 제2 수단은 펌프 및, 그 펌프의 공급부에 연결된 기화 수단을 구비하며;
제1 수단 및 제2 수단은 흡기구가 증류 장치의 회수 지점에 병렬로 연결된 2개의 압축기를 각기 구비하며;
제1 수단은 흡기구가 증류 장치의 가스 회수 지점에 연결되어 있는 제1 압축기를 구비하고, 제2 수단은 흡기구가 제1 압축기의 공급부에 연결되어 있는 제2 압축기를 구비한다.
이제, 본 발명의 예시적인 실시예들이 첨부 도면을 참조로 설명될 것이다.
도1(a)은 시간 t=0부터 시간 T까지 연장된 시간의 주기동안에 사용 압력(P)하에서의 산소에 대한 소요의 단순화된 곡선을 예시하고 있다. 이하에서, 압력(P)은 일정하고 16 바아와 동일하다는 것을 알 수 있지만, 이러한 압력(P)은 또한 평균치 가까이에서 변동될 수 있다.
예컨대, 가변 산소 소요는, 전기 아크로를 사용하는 제강소의 가변 산소 소요이며, 6개의 연속적인 시간 간격을 포함한다:
- t=0부터 t1까지, 소요 유량은 0이며;
- t1부터 t2까지는 소요 유량이 D1이며;
- t2부터 t3까지는 소요 유량이 D2 〉D1 이며;
- t3부터 t4까지, 소요 유량은 D3 〉D2 이며;
- t4부터 t5까지, 소요 유량은 D4 ＜D1이며;
- t5부터 T까지, 소요 유량은 0이다.
또한, DN은 산소 생성 플랜트의 정상 유량을 가리킨다. 이러한 유량(DN)은 이 예에서는 D1과 동일하지만, 변형으로는, 플랜트가 다른 소비자에게도 또한 산소를 공급하도록 의도된 경우, 그 값보다 큰 값으로 될 수도 있다.
도1(b)는 플랜트에 의해 16 바아로 생성되는 산소 생성량(d1)을 나타낸다. 이러한 생성량은 다음과 같이 변화한다:
- t=0부터 t1까지 : d1=0
- t1부터 t4까지, 즉 산소 소요가 D1보다 크거나 그와 동일할 때 : d1=D1;
- t4부터 t5까지, 즉 산소 소요가 0보다 크지만 D1보다 작을 때 : d1=D4;
- t5부터 T까지 : d1=0.
도1(c)는 16 바아 보다 현저하게 큰, 통상 약 30 바아의 고압(P1)으로 생성되는 산소의 생성량(d2)을 나타낸다:
- t=0부터 t1까지 : d2=D1;
- t1부터 t4까지 : d2=0;
- t4부터 t5까지 : d2=D1-D4;
- t5부터 T까지 : d2=D1.
따라서, 주기(0, T) 내내, d1+d2=D1, 즉 해당되는 사용과 관련하여 총 산소 유량으로 간주되는 일정 유량은 항상 변하지 않는다는 것을 알 수 있다.
유량(d1)은 사용자 또는 소비자 파이프로 바로 송출되며, 유량(d2)은 버퍼 탱크로 송출된다. 소요 유량(D)가 총 유량(D1)보다 크면, 즉 t2부터 t4까지는, d3=D-D1의 여분이 버퍼 탱크로부터 인출되어, 사용 압력으로 팽창되고 소비자 파이프로 도입된다. 이러한 유량(d3)은 다이어그램(d)에 의해 나타난다:
따라서 산소 소요량은 다음과 같이 공급된다:
- t1부터 t2까지 및 t4부터 t5까지는, 16 바아로 생성되는 산소 생성물만 공급되며;
- t2부터 t4까지는, 부분적으로는 16 바아로 생성되는 산소 생성물이 공급되고, 부분적으로는 버퍼 탱크로부터 인출된 후 팽창된 산소가 공급된다.
도2, 도3 및 도5 내지 도11은 이와 같은 유형의 방법을 수행할 수 있는 여러개의 다른 플랜트를 도시하고 있다.
도2 및 도3에는, US-A-5,329,776의 도1에 도시된 플랜트와 유사하지만 단지, 액체 산소를 흡출하기 위한 추가 라인(35), 이러한 액체 산소를 전술한 압력(P)에 이르게 하도록 구성된 추가 펌프(36), 이러한 산소를 기화하여 주위 온도에 근접하게 가열하기 위한 열 교환 라인의 추가 통로(37)들, 펌프(12)와 통로(17)들로 구성된 회로로부터 발생되는 고압 산소를 저장하는 버퍼(38), 이러한 버퍼의 상류에 배치되는 압력 제어 장치(138) 및, 감압 밸브(40)에 장착되어 그 버퍼를 소비자 파이프(15)에 연결시키는 라인(39)을 구비하는 것에 의해서만 상이하게 되는 플랜트가 도시되어 있다.
따라서, 전술한 US-A-5,329,776에 개시된 바와 같이, 도3에 도시된 공기 증류 플랜트는 기본적으로 다음을 구비한다: 공기 압축기(1); 물에 대해 그리고 CO2에 대해 압축된 산소를 흡착에 의해 정화하는 장치로, 하나가 흡착시 작동되는 반면 다른 하나는 재생중에 있는 그러한 2개의 흡착용 보틀(2A,2B)로 구성되는 장치(2); 축들이 연결되어 있는 팽창 터빈(4)과 부스터(5)를 구비하는 터빈/부스터 조립체(3); 플랜트의 열교환 라인을 구성하는 열 교환기(6); 중간 압력 칼럼(8)을 구비하고 그 중간 압력 칼럼(8) 상에는 저압 칼럼(9)이 있으며, 칼럼(8)의 상부 증기(질소)를 칼럼(9)으로부터의 탱크 액체(산소)와 열교환시키는 기화기/응축기(10)를 구비하는 이중 증류 칼럼(7); 바닥이 액체 산소 펌프(12)에 연결되어 있는 액체 산소 저장부(11) 및; 바닥이 액체 질소 펌프(14)에 연결되어 있는 액체 질소 저장부(13).
이러한 플랜트는 산소 가스를 소비자 파이프(15)를 경유하여 사용 압력(P)으로 공급하도록 의도된 것이다.
이러한 목적을 위해, 칼럼(9)의 탱크로부터 파이프(16)를 경유하여 인출되어 저장부(11)에 저장되는 액체 산소가 액체 상태에서 펌프(12)에 의해 고압(P1)(30 바아)으로 되고난 후에, 도1(c)의 조건하에서, 교환기(6)의 통로(17)에서 그러한 고압에서 기화 및 가열되어, 버퍼(38)로 송출된다. 이러한 산소는, 도1(d)의 조건하에서, 감압 밸브(40)에서 팽창되어 파이프(39)를 경유하여 파이프(15) 속으로 송출된다.
이러한 증발 및 가열뿐만 아니라 이중 칼럼으로부터 인출되는 다른 유체를 가열하고 선택적으로 기화하는데 요구되는 열은 증류될 공기에 의해 다음과 같은 조건하에서 공급된다.
증류되는 모든 공기는 압축기(1)에 의해 작동 칼럼(8)의 중간 압력보다 훨씬 큰 제1 고압으로 압축된다. 장치(18)에서 예비 냉각된 공기는 장치(19)에서 주위 온도에 근접하게 냉각된 후에 흡착용 보틀중의 하나, 예컨대 보틀(2A)에서 정화되며, 터빈(4)에 의해 구동되는 부스터(5)에 의해 충분히 승압된다.
공기가 교환기(6)의 고온 단부에 도입되고 나면 중간 온도로 충분히 냉각된다. 이러한 온도에서, 공기의 일부가 계속 냉각되어 교환기의 통로(20)에서 액화된 후, 감압 밸브(21)에서 저압으로 팽창되어 칼럼(9) 속에 중간 높이로 도입된다. 공기의 나머지는 터빈(4)에서 중간 압력으로 팽창된 후에 파이프(22)를 경유하여 칼럼(8)의 기저부로 바로 송출된다.
또한, 도3은 이중 칼럼 플랜트의 통상적인 파이프를 도시한 도면으로, 첨탑(minaret) 형태로 도시되어 있는데, 즉 저압하의 질소 생성물을 갖는 파이프가 도시되어 있다: 파이프 23 내지 25는, 팽창된 농후한 액체 (산소 함량이 높은 공기), 팽창된 하부의 희박한 액체 (불순한 질소) 및, 팽창된 상부의 희박한 액체 (실질적으로 순수한 질소)를 칼럼(9) 속에 증가하는 높이로 주입하기 위한 것으로, 그러한 3가지 유체들은 각기 칼럼(8)의 기저부, 중간 지점 및 최상부에서 인출되며; 칼럼(9)의 최상부로부터 나오는 질소 가스를 인출하는 파이프(26) 및 하부의 희박한 액체가 주입되는 높이로부터 나오는 잔류 가스(불순한 질소)를 제거하는 파이프(27)가 있다. 저압 질소는 교환기(6)의 통로(28)에서 가열된 후에 파이프(29)를 통해 제거되는 반면, 잔류 가스는, 교환기의 통로(30)에서 가열된 후에 파이프(31)에 의해 제거되기 전에 흡착용 보틀, 본 예에서는 보틀(2B)을 재생시키는데 사용된다.
도3은 또한 중간 압력의 액체 질소의 일부분이 감압 밸브(32)에서 팽창된 후에 저장부(13)에 저장되며, 액체 질소 및/또는 액체 산소의 생성물이 파이프(33;질소의 경우)및/또는 파이프(34;산소의 경우)를 경유하여 공급되는 것을 도시하고 있다.
또한, 펌프(36)에 의해 저장부(11)로부터 인출된 추가의 액체 산소는, 도1(b)의 조건하에서, 통로(37)의 16 바아의 사용 압력에서 기화되고 가열된다. 부스터(5)에서 승압된 공기의 압력은 사용 압력(P)에서 기화되는 산소와의 열교환에 의한 공기의 응축을 위한 압력으로, 즉 그러한 압력은, 열교환 다이어그램상에서, 공기의 액화와 관련된 곡선부(100)가 압력(P)에서 산소의 기화와 관련한 수직 직선부(101)의 약간 우측으로 놓여지도록 하기 위한 것이다(도4). 교환 라인의 고온 단부에서의 온도차는 터빈(4)에 의해 조정되며, 그 터빈(4)의 흡기구 온도는 도면 부호 102로 지시되어 있다.
고압의 산소 유량에 관해서는, 그 기화 직선부(103)(도4)는 승압된 공기의 액화와 관련한 곡선부(100)에 대해 우측으로 이동되지만, 본 예에서는 지점(102)의 온도보다 낮은 온도로 유지된다.
시간 간격(0,T) 동안에, 각 직선부(101,103)의 길이는 변화하지만, 그 2개의 길이의 총합은 일정하게 유지된다.
단일 펌프(12)를 갖는 유사한 플랜트, 즉 전술한 US-A-5,329,776의 도1의 것과 같은 플랜트와 비교하면, 다른 모든 것은 동일하지만 곡선부(100)에 면하는 직선부(101)가 존재함으로 인해, 에너지 획득이 달성된다. 이러한 초과 에너지는 플랜트로부터 여분의 액체, 일반적으로는 액체 질소를 제거하거나, 또는 장치(1)에서 공기를 압축하는 압축력을 낮춤으로써 사용될 수 있으며, 물론 동시에 곡선부(100)는 직선부(101)의 우측으로 유지된다. 전술한 에너지 획득은 시간 간격(0,T) 동안에 직선부(101)의 길이에 따라 변동된다.
도2는 동일한 플랜트를 개략적으로 도시한 것으로:
- 극저온 부분을 포함하고 있는 플랜트의 저온 박스(41);
- 실제로, 저온 박스에는 당연히 포함되는 2개의 액체 산소 펌프(12,36);
- 소비자 파이프(15), 버퍼(38), 라인(39) 및 감압 밸브(40) 만이 도시되어 있다.
따라서, 이 다이어그램은, 유량의 총합이 일관되게 D1과 동일한 2개의 산소 생성물 공급물이 저압 칼럼(9)으로부터 발생되는 2개의 액체 산소 유량의 압축/기화/가열에 의해 각각 16 바아 및 30 바아로 공급된다는 사실을 개략적으로 도시한다.
변형으로서, 펌프(12,36)가 저장부(11)에 병렬로 연결되는 것보다, 직렬로 장착될 수 있으며, 펌프(12)의 흡기구는 펌프(36)의 공급 파이프로부터 태핑(tapping)될 수 있다.
도5는 펌프(36)와 상응하는 기화/가열 회로를 생략함으로써 전의 플랜트와는 상이한 변형 플랜트를 도시한다.
모든 유량(D1)은 따라서 펌프(12)에 의해 16 바아로 되며, 기화되고, 가열되어 파이프(15) 속으로 송출된다.
도1(c)의 조건하에서, 산소는 지점(42)에서 파이프로(15)부터 인출되고 산소 압축기(43)에 의해 30 바아로 압축되어 버퍼(38)로 송출된다. 버퍼(38)는, 전과 같이, 밸브(40)를 장착한 파이프(39)에 의해 파이프(15)에 연결된다.
도6의 변형예에서, 단일 펌프(12)는 유량(D1)이 30 바아로 되도록 한다. 이러한 유량의 일부가, 감압 밸브(143)에서 16 바아로 팽창되고, 도1(b)의 조건하에서, 기화되어, 파이프(15)로 송출된다. 액체의 나머지는 30 바아의 고압에서 기화되어 버퍼(38)로 송출된다.
도7 및 도8은 플랜트의 다른 변형예를 예시하고 있는데, 도2 및 도3의 그것들과는, 16 바아에서 산소가 파이프(44)에 의해 저압 칼럼(9)의 탱크로부터 가스의 형태로 회수되고, 교환 라인(6)의 통로(45)의 저압에서 가열되어, 산소 압축기(46)에 의해 16 바아로 된다는 점에서 다르다. 부분적으로는, 30 바아에서 산소가 펌프(12)에 의해 저장부(11)로부터 회수되는데, 그 산소는 펌프(12)에 의해 액체 형태에서 고압으로 된 후에 기화되어 통로(17)에서 가열되고, 버퍼(38)로 바로 송출된다.
전술한 실시예에서, 이중 칼럼에 공급되는 액화 공기의 유량의 시간에 대한 변화를 줄이기 위해 액체 공기용 버퍼 탱크를 추가할 수 있다.
도9 및 도10은 종래의 펌프 없는 공기 증류 장치에 의한 본 발명의 수행을 예시한 것으로, 질소 사이클(중간 압력 질소를 저압으로 팽창시키는 터빈(47)) 및 2개의 파이프(48)에 의해 저압 칼럼에 연결된 아르곤 분리 칼럼(도시되지 않음)을 구비하고 있다.
이와 같은 경우, 산소의 유량(D1)은 저압 칼럼의 탱크로부터 가스의 형태로 회수되어, 가열된 후에, 전술한 조건하에서 2개의 대응하는 산소 압축기(49,50)를 사용하여 16 바아 및/또는 30 바아로 압축된다. 압축기(49)는 산소를 파이프(15)로 바로 공급하는 반면, 압축기(50)는 버퍼(38)로 송출한다.
도11 및 도12의 플랜트는 단지 2개의 산소 압축기가 병렬로 장착되는 대신 직렬로 장착된다는 사실에 의해서만 이전의 플랜트와 다르다. 따라서, 압축기(49)는 모든 유량(D1)을 16 바아로 압축하고, 압축기(50)는 도1(c)를 참조하여 설명된 유량(d2)가 16 바아로부터 30 바아까지 되게 한다.
압축기(49,50)는 물론 동일한 기계 장치의 2개의 단계, 또는 여러 군의 단계로 구성될 수 있다.
전술한 설명에 걸쳐, 사용 압력 이란 용어는 파이프(15)에서의 압력을 나타내기 위해 사용되었다. 그러나, 이는 예컨대 팽창에 의한 이와 같은 압력의 후속적인 변화를 배제하지 않는다.
또한, 플랜트의 각 실시예에서, 압력 제어 장치(138)가 생략될 수 있다. 그럴 경우, 버퍼의 압력은 시간에 대해 압력(P)과 압력(P1) 사이에서 변할 수 있다.
추가의 변형으로서, 본 발명에 따른 방법은 상이한 고압(P1,P2)에 있는 다수의 버퍼를 사용할 수 있는데, 그러한 고압은 모두 사용 압력(P)보다 훨씬 크다. 소요 유량이(D1)보다 클 때, 가스는 그와 같은 유량의 변화에 따라 버퍼중의 하나 또는 다른 하나로부터 인출된다.
본 발명에 따르면, 증류 장치로부터 일정 유량의 공기 성분을 인출하는 수단; 버퍼 탱크; 상기 총 유량중의 적어도 일부를 가스 형태로서 사용 압력으로 되게 하고, 소비자 파이프에 연결되는 제1 수단; 상기 공기 성분의 제2 유량을 가스 형태로서 사용 압력보다 큰 고압으로 되게 하고, 버퍼 탱크에 연결되는 제2 수단 및; 제어식 감압 밸브에 장착되어 버퍼 탱크를 소비자 파이프에 연결시키는 보조 파이프를 구비하는 플랜트를 사용하고 가변의 소요 유량을 공급하는 소정의 시간 간격을 몇가지 형태의 주기로 나눔에 따라, 산소를 효율적이고 경제적으로 소비자 파이프에 공급할 수 있다.

Claims (16)

  1. 공기 증류 장치(7)에 의해 생성된 산소와 같은 공기 성분을 소비자 파이프(15)에 소정의 시간 간격(0,T)동안 가변의 소요 유량(D)으로 공급하는 가스 공급 방법에 있어서:
    일정한 값(D1)을 갖는 상기 공기 성분의 총 유량을 상기 공기 증류 장치(7)로부터 인출하고,
    시간 간격(0,T)을, ⅰ) 소요 유량(D)이 상기 총 유량(D1)과 동일한 하나 이상의 제1 주기(t1부터 t2), ⅱ) 소요 유량(D)이 상기 총 유량(D1)보다 적은 하나 이상의 제2 주기(0부터 t1, t4부터 T) 및, ⅲ) 소요 유량(D)이 상기 총 유량(D1)보다 큰 하나 이상의 제3 주기(t2부터 t4)로 나누며,
    상기 제1 주기(들) 동안에 상기 총 유량(D1)을 사용 압력(P)으로 하여 소비자 파이프(15)로 송출하고,
    상기 제2 주기(들) 동안에는, 소요 유량(D)을 사용 압력으로 하여 소비자 파이프(15)로 송출하고, 상기 총 유량(D1)과 소요 유량(D) 사이의 차이와 동일한 상기 공기 성분의 저장 유량(d2)을 사용 압력 보다 큰 고압(P1)으로 하여, 상기 저장 유량을 하나 이상의 버퍼 탱크(38)에 저장하며,
    상기 제3 주기(들) 동안에는, 상기 총 유량(D1)을 사용 압력(P)으로 하여 소비자 파이프(15)로 송출하고, 소요 유량(D)과 상기 총 유량(D1) 사이의 차이와 동일하고 하나 이상의 버퍼 탱크(38)로부터 인출하여 사용 압력으로 팽창되는 상기 공기 성분의 보충 유량(d3)을 소비자 파이프(15)로 송출하는 것으로
    이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 총 유량(D1)은 증류 장치(7)로부터 액체 형태로 인출되며, 기화(열교환기(6)에서)되기 전에 펌핑(펌프(12,36)에서)에 의해 그와 같은 형태로 압축되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  3. 제2항에 있어서, 제1 액체 유량은 제1 펌프(12)에 의해 사용 압력(P)으로 되며, 버퍼 탱크(38)에 저장되는 유량은 제2 펌프(36)에 의해 고압(P1)으로 되며, 상기 각각의 액체 흐름은 각자의 펌핑 압력 하에서 기화(기화 수단(17,37)에서)되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 총 유량(D1)은 단일 펌프(12)에 의해 사용 압력(P)으로 되고, 그 액체가 기화(기화 수단(17)에서)되면서 얻어지는 그 만큼의 가스량이 버퍼 탱크(38)에 저장되면서 고압(P1)으로 되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 총 유량(D1)은 단일 펌프(12)에 의해 고압(P1)으로 되고 그 총 유량의 일부가 사용 압력(P)으로 팽창(감압 밸브(143)에서)되어, 2개의 흐름이 각자의 압력하에서 각기 기화되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  6. 제1항에 있어서, 2개의 흐름중의 제1 흐름은 증류 장치(7)로부터 액체 형태로 인출되고 펌핑(펌프(12)에서)에 의해 압축되어 그 압력하에 기화(기화 수단(17)에서) 되며; 상기 총 유량의 나머지는 상기 증류 장치로부터 가스의 형태로 인출되어 그 형태로 압축(압축기(46)에서)되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 총 유량(D1)은 증류 장치(7)로부터 가스의 형태로 인출되어, 그 가스의 일부(d1)가 사용 압력(P)으로 압축되고 버퍼 탱크(38)에 저장되는 보충 유량(d2)이 고압(P1)으로 압축(압축기(50)에서)되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 각각의 유량은 증류 장치(7)의 회수 압력과는 별도로 압축되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 총 유량(D1)은 사용 압력(P)으로 압축되고 그 제1 유량의 일부가 사용 압력(P)으로부터 고압(P1)으로 압축되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  10. 산소와 같은 가변 유량의 공기 성분을 소비자 파이프(15)에 공급하도록 의도된 공기 증류 플랜트에 있어서,
    증류 장치(7)로부터 일정 유량(D1)의 상기 공기 성분을 인출하는 수단; 버퍼 탱크(38); 상기 총 유량(D1)중의 적어도 일부를 가스 형태로서 사용 압력(P)으로 되게 하고, 소비자 파이프(15)에 연결되는 제1 수단; 상기 공기 성분의 제2 유량(d2)을 가스 형태로서 사용 압력(P)보다 큰 고압(P1)으로 되게 하고, 버퍼 탱크(38)에 연결되는 제2 수단 및; 제어식 감압 밸브(40)에 장착되어 버퍼 탱크를 소비자 파이프(15)에 연결시키는 보조 파이프(39)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 증류 플랜트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 수단은 제1 펌프(12) 및 제1 기화 수단(17)을 구비하고, 상기 제2 수단은 제2 펌프(36) 및 제2 기화 수단(37)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 증류 플랜트.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 수단은 펌프(12) 및 기화 수단(17)을 구비하고, 상기 제2 수단은 흡기구가 상기 기화 수단의 유출구에 연결되어 있는 압축기(43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 증류 플랜트.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 수단은 펌프(12), 감압 밸브(143) 및 제1 기화 수단(17)을 구비하고, 상기 제2 수단은 펌프의 공급부에 연결되는 제2 기화 수단(37)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 증류 플랜트.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 수단은 흡기구가 증류 장치(7)의 가스 회수 지점에 연결되어 있는 압축기(46)를 구비하고, 상기 제2 수단은 펌프(12) 및, 그 펌프의 공급부에 연결된 기화 수단(17)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 증류 플랜트.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제1 수단 및 제2 수단은 흡기구가 증류 장치(7)의 회수 지점에 병렬로 연결된 2개의 압축기(49,50)를 각기 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 증류 플랜트.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제1 수단은 흡기구가 증류 장치(7)의 가스 회수 지점에 연결되어 있는 제1 압축기(49)를 구비하고, 상기 제2 수단은 흡기구가 제1 압축기의 공급부에 연결되어 있는 제2 압축기(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 증류 플랜트.
KR1019970066873A 1996-12-12 1997-12-15 공기로부터가변유량의가스를공급하는방법및플랜트 KR100474464B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9615281A FR2757282B1 (fr) 1996-12-12 1996-12-12 Procede et installation de fourniture d'un debit variable d'un gaz de l'air
FR9615281 1996-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980063916A true KR19980063916A (ko) 1998-10-07
KR100474464B1 KR100474464B1 (ko) 2005-06-17

Family

ID=9498600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970066873A KR100474464B1 (ko) 1996-12-12 1997-12-15 공기로부터가변유량의가스를공급하는방법및플랜트

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5941098A (ko)
EP (1) EP0848220B1 (ko)
JP (1) JPH10259990A (ko)
KR (1) KR100474464B1 (ko)
CN (1) CN1130538C (ko)
AR (1) AR008937A1 (ko)
BR (1) BR9705641A (ko)
CA (1) CA2224742A1 (ko)
DE (1) DE69727648T2 (ko)
ES (1) ES2216119T3 (ko)
FR (1) FR2757282B1 (ko)
PL (1) PL323709A1 (ko)
ZA (1) ZA9711131B (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2751737B1 (fr) * 1996-07-25 1998-09-11 Air Liquide Procede et installation de production d'un gaz de l'air a debit variable
DE19732887A1 (de) * 1997-07-30 1999-02-04 Linde Ag Verfahren zur Luftzerlegung
DE10013075A1 (de) * 2000-03-17 2001-09-20 Linde Ag Verfahren zur Gewinnung von gasförmigem und flüssigem Stickstoff mit variablem Anteil des Flüssigprodukts
US6357259B1 (en) * 2000-09-29 2002-03-19 The Boc Group, Inc. Air separation method to produce gaseous product
EP1202013B3 (en) * 2000-10-23 2009-04-01 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for the production of low pressure gaseous oxygen
EP1207362A1 (en) 2000-10-23 2002-05-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for the production of low pressure gaseous oxygen
GB0219415D0 (en) * 2002-08-20 2002-09-25 Air Prod & Chem Process and apparatus for cryogenic separation process
FR2854683B1 (fr) * 2003-05-05 2006-09-29 Air Liquide Procede et installation de production de gaz de l'air sous pression par distillation cryogenique d'air
FR2872262B1 (fr) * 2004-06-29 2010-11-26 Air Liquide Procede et installation de fourniture de secours d'un gaz sous pression
US7409835B2 (en) * 2004-07-14 2008-08-12 Air Liquide Process & Construction, Inc. Backup system and method for production of pressurized gas
AU2005225027A1 (en) * 2005-07-21 2007-02-08 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L"Exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation
FR2895068B1 (fr) 2005-12-15 2014-01-31 Air Liquide Procede de separation d'air par distillation cryogenique
JP4688843B2 (ja) * 2007-05-07 2011-05-25 株式会社神戸製鋼所 空気分離装置
US7821158B2 (en) * 2008-05-27 2010-10-26 Expansion Energy, Llc System and method for liquid air production, power storage and power release
CN101769438A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 湖北宜化化工股份有限公司 进出气柜气体近路运行的方法
US8623107B2 (en) 2009-02-17 2014-01-07 Mcalister Technologies, Llc Gas hydrate conversion system for harvesting hydrocarbon hydrate deposits
JP5407661B2 (ja) * 2009-08-26 2014-02-05 Ｊｆｅスチール株式会社 酸素供給設備及び酸素供給方法
CN102072612B (zh) * 2010-10-19 2013-05-29 上海加力气体有限公司 N型模式节能制气方法
CN103575064B (zh) * 2012-07-23 2015-10-28 中国石油化工股份有限公司 一种空气分离氧氮气快速增加压力氮气负荷的装置及方法
US9631863B2 (en) * 2013-03-12 2017-04-25 Mcalister Technologies, Llc Liquefaction systems and associated processes and methods
US8907524B2 (en) 2013-05-09 2014-12-09 Expansion Energy Llc Systems and methods of semi-centralized power storage and power production for multi-directional smart grid and other applications
WO2015058366A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-30 Praxair Technology, Inc. Oxygen backup method and system
US20150168056A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method For Producing Pressurized Gaseous Oxygen Through The Cryogenic Separation Of Air
US20160025408A1 (en) * 2014-07-28 2016-01-28 Zhengrong Xu Air separation method and apparatus
DE102016004606A1 (de) * 2016-04-14 2017-10-19 Linde Aktiengesellschaft Verfahrenstechnische Anlage und Verfahren zur Flüssiggasherstellung
US10260801B2 (en) * 2016-06-30 2019-04-16 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude Method for operating an air separation plant

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3319434A (en) * 1966-03-14 1967-05-16 Air Reduction Low temperature refrigeration and gas storage
JPS61190277A (ja) * 1985-02-16 1986-08-23 大同酸素株式会社 高純度窒素および酸素ガス製造装置
AT387454B (de) * 1986-05-14 1989-01-25 Voest Alpine Ag Einrichtung zum zerlegen von luft mit speicherung von produktgas in fluessiger form
DE3913880A1 (de) * 1989-04-27 1990-10-31 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
FR2670278B1 (fr) * 1990-12-06 1993-01-22 Air Liquide Procede et installation de distillation d'air en regime variable de production d'oxygene gazeux.
US5224336A (en) * 1991-06-20 1993-07-06 Air Products And Chemicals, Inc. Process and system for controlling a cryogenic air separation unit during rapid changes in production
FR2697620B1 (fr) * 1992-10-30 1994-12-23 Air Liquide Procédé et installation de production d'azote gazeux à débit variable.
FR2706195B1 (fr) * 1993-06-07 1995-07-28 Air Liquide Procédé et unité de fourniture d'un gaz sous pression à une installation consommatrice d'un constituant de l'air.
FR2716816B1 (fr) * 1994-03-02 1996-05-03 Air Liquide Procédé de redémarrage d'une colonne auxiliaire de séparation argon/oxygène par distillation, et installation correspondante.

Also Published As

Publication number Publication date
DE69727648T2 (de) 2004-10-14
ES2216119T3 (es) 2004-10-16
FR2757282B1 (fr) 2006-06-23
CN1130538C (zh) 2003-12-10
EP0848220A1 (fr) 1998-06-17
PL323709A1 (en) 1998-06-22
BR9705641A (pt) 1999-05-25
KR100474464B1 (ko) 2005-06-17
FR2757282A1 (fr) 1998-06-19
EP0848220B1 (fr) 2004-02-18
ZA9711131B (en) 1998-06-23
AR008937A1 (es) 2000-02-23
US5941098A (en) 1999-08-24
CA2224742A1 (en) 1998-06-12
CN1190726A (zh) 1998-08-19
DE69727648D1 (de) 2004-03-25
JPH10259990A (ja) 1998-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100474464B1 (ko) 공기로부터가변유량의가스를공급하는방법및플랜트
US5505052A (en) Process and unit for supplying a gas under pressure to an installation that consumes a constituent of air
EP1043558B1 (en) Integrated apparatus for generating power and/or oxygen enriched fluid, and process thereof
CA2550947C (en) Cryogenic air separation process and apparatus
AU719608B2 (en) Method and device for the production of variable amounts of a pressurized gaseous product
US5596885A (en) Process and installation for the production of gaseous oxygen under pressure
US4133662A (en) Production of high pressure oxygen
US5644934A (en) Process and device for low-temperature separation of air
US20090078001A1 (en) Cryogenic Distillation Method and System for Air Separation
MXPA98000557A (es) Procedimiento y dispositivo para la produccion decantidades variables de un producto gaseosopresurizado
JP2692700B2 (ja) 高圧の酸素及び窒素製品を製造する圧縮原料空気の低温分離法及び装置
US5428962A (en) Process and installation for the production of at least one gaseous product under pressure and at least one liquid by distillation of air
KR100394311B1 (ko) 가변 유량의 가압 기체 제조 방법 및 장치
JPH04283390A (ja) 可変量のガス状酸素を製造する空気精留方法及び設備
JPH05203344A (ja) 種々の需要量パターンの要件に適合したガス状酸素を供給する方法
CA2292174A1 (en) Process for the cryogenic separation of gases from air
US5730004A (en) Triple-column for the low-temperature separation of air
CN101105360B (zh) 用于提供低压和低纯度氧的系统和设备
US5586451A (en) Process and installation for the production of oxygen by distillation of air
US5626036A (en) Process for the production of oxygen by cryogenic distillation
US5778700A (en) Method of producing gaseous oxygen at variable rate
JP2013525719A (ja) 極低温の蒸留による空気の分離のための方法および装置
US7219514B2 (en) Method for separating air by cryogenic distillation and installation therefor
US6539748B2 (en) Process and apparatus for the production of low pressure gaseous oxygen
US5901577A (en) Process and plant for air separation by cryogenic distillation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080122

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee