KR930000478B1 - 고순도질소 및 산소가스 제조장치 - Google Patents

고순도질소 및 산소가스 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR930000478B1
KR930000478B1 KR1019850005131A KR850005131A KR930000478B1 KR 930000478 B1 KR930000478 B1 KR 930000478B1 KR 1019850005131 A KR1019850005131 A KR 1019850005131A KR 850005131 A KR850005131 A KR 850005131A KR 930000478 B1 KR930000478 B1 KR 930000478B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxygen
nitrogen
liquid
gas
air
Prior art date
Application number
KR1019850005131A
Other languages
English (en)
Other versions
KR860006681A (ko
Inventor
아끼라 요시노
Original Assignee
다이또오 산소 가부시끼가이샤
아오끼 히로시
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
Application filed by 다이또오 산소 가부시끼가이샤, 아오끼 히로시 filed Critical 다이또오 산소 가부시끼가이샤
Publication of KR860006681A publication Critical patent/KR860006681A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR930000478B1 publication Critical patent/KR930000478B1/ko

Links

Images

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
    • F25J3/04854—Safety aspects of operation
    • F25J3/0486—Safety aspects of operation of vaporisers for oxygen enriched liquids, e.g. purging of liquids
    • 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
    • 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
    • F25J3/04218—Parallel arrangement of the main heat exchange line in cores having different functions, e.g. in low pressure and high pressure 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
    • F25J3/04254—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using the cold stored in external cryogenic fluids
    • 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
    • F25J3/0443—A main column system not otherwise provided, e.g. a modified double column flowsheet
    • 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
    • F25J3/04436—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 at least a triple pressure main column system
    • F25J3/04454—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 at least a triple pressure main column system a main column system not otherwise provided, e.g. serially coupling of columns or more than three pressure levels
    • 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
    • F25J3/04824—Stopping of the process, e.g. defrosting or deriming; Back-up procedures
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/34—Processes or apparatus using separation by rectification using a side column fed by a stream from the 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F25J2200/54—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the low pressure column of a double pressure main column system
    • 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
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/50—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
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/42—Nitrogen or special cases, e.g. multiple or low purity N2
    • F25J2215/44—Ultra high purity nitrogen, i.e. generally less than 1 ppb impurities
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/40—One fluid being air
    • 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being 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
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/50—One 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
    • F25J2280/00—Control of the process or apparatus
    • F25J2280/02—Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/912—External refrigeration system
    • Y10S62/913—Liquified gas

Landscapes

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

Abstract

내용 없음.

Description

고순도질소 및 산소가스 제조장치
제1도는 본 발명의 한 실시예의 구성도.
제2도는 본 발명의 다른 실시예의 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제1의 공기압축기 4 : 제2의 공기압축기
7 : 흡착통 8 : 제1의 열교환기
12 : 질소정류탑 14 : 액체질소저장조
14a, 23a : 유입로 파이프 15 : 산소응축탑
18, 22 : 파이프 19 : 배출 파이프
21 : 산소정류탑 21a : 산소가스배출 파이프
23 : 액체산소저장조
본 발명은 고순도질소 및 산소가스 제조장치에 관한 것이다.
전자공업에서는 매우 다량의 질소가스가 사용되고 있으나 부품의 정밀도 유지향상의 관점에서 질소가스에 대하여 엄격한 순도를 요구하고 있다.
즉 질소가스는 일반적으로 공기를 원료로 하고 이것을 압축기로 압축한다음, 흡착통에 넣어서 탄산가스 및 수분을 제거하고, 다시 열교환기를 통하여 냉매와 열교환시켜서 냉각하고, 이어서 정류탑에서 심냉액화 분리하여 제품 질소가스를 제조하고 이것을 전술한 열교환기를 통하여 상온에 가깝도록 온도를 상승시키는 공정을 거쳐서 제조되고 있다.
그런데, 이와같이 하여 제조되는 제품질소가스에는 산소가 불순물로서 혼합되어 있으므로 이것을 그대로 사용하는 것은 부적당한 일이 많다.
불순한 산소의 제거방법으로서는 첫째, 백금 촉매를 사용하여 질소가스중에 미량의 수소를 첨가하여 불순한 산소와 200℃ 정도의 온도분위기중에서 반응시켜 물로서 제거하는 방법과 두번째로 니켈촉매를 사용하여 질소가스중의 불순한 산소를 200℃ 정도의 온도분위기에서 니켈촉매와 접촉시켜 Ni+1/2O2→NiO의 반응을 일으켜 제거하는 방법이 있다.
그런데 이러한 방법들은 어느것이나 질소가스를 고온으로하여 촉매와 접촉시키지 않으면 안되므로, 그 장치를 초저온시스템인 질소가스 제조장치중에는 설치할 수가 없다.
따라서, 질소가스 제조장치와는 별개로 정제장치를 설치해야하고 이렇게 함으로써 전체가 대형으로 되는 결점이 있다.
뿐만 아니라, 전술한 첫째 방법에서는 수소의 첨가량을 조정할때에 고도의 정밀성이 요구되어 불순한산소량과 정확히 반응할 양의 수소를 첨가하지 않으면 산소가 잔존하거나 또는 첨가한 수소가 잔존하여 불순물이 되어 버리기 때문에 조작에 숙련을 필요로 한다는 문제가 있다.
또한 전술한 두번째 방법에서는 불순한 산소와의 반응으로 생긴 NiO를 재생(NiO+H2→Ni+H2O)할 필요가 생겨서, 재생용 H2가스 설비가 필요하게되어 정제비의 상승을 초래하고 있었다.
따라서 이러한 것들의 개선이 강력히 요망되고 있었다.
또한, 종래의 질소가스의 제조장치는 압축기로 압축된 압축공기를 냉각하기 위한 열교환기의 냉매 냉각용으로 팽창터어빈을 사용하여 이것을 정류탑내에 고이는 액체공기(심냉액화분리에 의해서 저비등점의 질소는 가스로서 꺼내지며, 나머지 부분이 산소가 풍부한 액체공기가 되어 고인다)에서 증발한 가스의 압력으로 구동하도록 되어 있다.
그런데, 팽창터어빈은 회전속도가 매우 빨라서(수만회/분), 부하변동에 대한 추종운전이 곤란하며, 특별히 양성한 운전원이 필요하게 된다.
또한, 이것은 고속회전을 하므로 기계구조상 고도의 정밀도가 요구될뿐만 아니라 가격이 비싸고, 구조가 복잡하기 때문에 특별히 양성한 요원이 필요하다는 문제점을 지니고 있다.
즉, 팽창터어빈은 고속회전부를 가지고 있기 때문에, 전술한 바와같은 여러가지 문제가 발생하므로 이러한 고속회전부를 지닌 팽창터어빈의 제거에 대하여 강력한 요망이 있었다.
본 발명자는 이와같은 요망에 부응할 수 있도록 팽창터어빈을 제거하고 그 대신에 외부로 부터 액체질소를 한냉원으로 하여 정류탑내에 공급하는 질소가스 제조장치를 개발하여 이미 특허출원(특원소 58-38050)하고 있다.
이장치는, 매우 고순도의 질소가스를 제조할 수 있으므로, 지금까지와 같은 정제장치가 전혀 필요없게 된다.
또한 팽창터어빈을 제거하고 있으므로, 그에 따르는 피해도 발생하지 않는다.
따라서 전자공업용에 가장 적합하다.
그런데, 전자공업에서는 질소가스 이외에 산소가스도 사용하고 있어서, 한대의 장치로 질소가스 뿐만 아니라 산소가스도 제조할 수 있는 장치의 제공이 요망되어 왔다.
본 발명은 팽창터어빈이나 정제장치를 사용하는일 없이 고순도의 질소가스를 제조할 수 있고, 또한 동시에 고순도의 산소가스도 제조할수 있는 고순도질소 및 산소가스 제조장치의 제공을 그 목적으로 하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외부로 부터 유입된 공기를 압축하는 공기압축장치와, 이 공기압축장치에 의해서 압축된 압축공기중의 탄산가스와 물의 제거장치와, 이 제거장치를 거친 압축공기를 초저온으로 냉각하는 열교환장치와, 액체질소를 저장하는 액체질소 저장장치와, 전술한 열교환장치에 따라 초저온으로 냉각된 압축공기의 일부를 액화하여서 내부에 고이게하고 질소만을 기체로서 간직하는 질소정류탑과, 전술한 액체질소저장장치내의 액체질소를 압축공기액화용의 한냉원으로서 전술한 정류탑내로 인도하는 액체질소유입로와, 한냉원으로서의 작용을 마치고 기화한 액체질소 및 전술한 질소정류탑내에 간직되어 있는 기화질소의 쌍방을 제품질소가스로서 전술한 질소정류탑으로 부터 꺼내는 질소가스배출로와 액체공기를 대상으로하여 질소와 산소의 비등점의 차를 이용하여서 양자를 분리하는 산소정류탑과, 전술한 질소정류탑 내의 체류액체공기를 전술한 산소정류탑내로 공급하는 액체공기공급로와, 액체산소를 저장하는 액체산소저장장치와, 이 액체산소저장장치내의 액체산소를 한냉원으로서 전술한 산소정류탑내로 인도하는 액체산소유입로와, 액체공기를 원료로하여 산소와 질소의 비등점의 차를 이용하여서 분리된 산소가스 및 한냉원으로서 작용을 마치고 기화한 액체질소의 쌍방을 제품산소가스로서 전술한 산소정류탑으로 부터 꺼내는 산소가스배출통로를 갖추고 있는 고순도 질소 및 산소가스 제조장치를 제1의 요지로하고, 외부로 부터 유입된 공기를 압축하는 공기압축장치와, 이 공기압축장치에 따라서 압축된 압축공기중의 탄산가스와 물의 제거장치와, 이 제거장치를 거친 압축공기를 초저온으로 냉각하는 열교환장비와, 액체질소를 저장하는 액체질소저장장치와, 전술한 열교환장치에 따라서 초저온으로 냉각된 압축공기의 일부를 액화하여 내부에 고이게하고 질소만을 기체로서 간직하는 질소 정류탑과, 전술한 액체 질소저장장치내의 액체질소를 압축공기액화용의 한냉원으로서 전술한 질소 정류탑내로 인도하는 액체질소 유입로와, 한냉원으로서의 작용을 마치고 기화한 액체질소 및 전술한 질소정류탑내에 간직되어 있는 기화질소의 쌍방을 제품질소가스로서 전술한 질소정류탑으로부터 꺼내는 질소가스배출로와, 액체공기를 대상으로 하여 그 질소분을 기화시켜 산소분이 풍부한 상태로 하는 산소 응축탑과, 전술한 질소정류탑내의 체류액체공기를 전술한 산소응축탑내로 공급하는 액체공기공급로와, 산소와 질소의 비등점의 차를 이용하여 양자를 분리하는 산소정류탑과, 전술한 산소응축탑내의 산소분이 풍부한 액체공기를 전술한 산소정류탑내로 공급하는 공급로와, 액체산소를 저장하는 액체산소저장장치와, 이 액체 산소저장장치내부의 액체산소를 한냉원으로서 전술한 산소정류탑으로 인도하는 액체산소유입로와, 산소분이 풍부한 액체공기를 원료로하여, 산소와 질소의 비등점의 차를 이용하여 분리된 산소가스 및 한냉원으로서의 작용을 마치고 기화한 액체산소의 쌍방을 제품산소가스로서 전술한 산소정류탑으로부터 꺼내는 산소가스배출로를 갖추고 있는 고순도질소 및 산소가스 제조장치를 제2의 요지로 하는 것이다.
이어서 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 한 실시예를 나타내고 있다.
도면에서 ″1″은 제1의 공기압축기, ″2″는 폐열회수기, ″3″은 중간냉각기 (intercooler), ″4″는 제2의 공기압축기, ″5″는 후냉각기(after cooler), ″6″은 두개가 한조로된 공기냉각통으로서, 한쪽(6a)이 밀폐형으로 되어 있고, 다른쪽(6b)가 상부개방형으로 되어있다.
″7″은 두개가 한조로된 흡착통으로서, 내부에 몰레큘라시이브가 충전되어 있어, 제1 및 제2의 공기압축기(1) (4)에 의해서 압축된 공기중의 H2O 및 CO2를 번갈아 작동하여 흡착제거한다.
″8″은 제1의 열교환기로서, 이 열교환기(8)에, 흡착통(7)에 의해서 H2O 및 CO2을 흡착제거시킨 압축공기가, 압축공기 공급파이프(9)를 거쳐 보내져서 열교환작용에 의해 초저온으로 냉각된다.
″10″은 제2의 열교환기로서, 전술한 압축공기공급파이프(9)에서 분지된 분지파이프(11)에 따라, H2O 및 CO2가 흡착제거된 압축공기가 보내진다.
이 제2의 열교환기(10)로 보내진 압축공기도 열교환작용에 따라서 초저온으로 냉각되고, 이어서 전술한 제1의 열교환기(8)에서 냉각된 초저온압축공기에 합류된다.
″12″는 계단식선반의 질소정류탑으로서, 제1 및 제2의 열교환기(8) (10)에 의하여 초저온으로 냉각되어 파이프(9)를 거쳐 보내진 압축공기를 재차냉각하여, 그 일부를 액화하여 액체공기(13)로서 바닥에 고이게하고, 질소만을 기체상태로 꺼내도록 되어 있다.
이 정류탑(12)의 상부쪽 부분에는 액체질소 저장조(12a)가 설치되고, 거기에서 액체질소저장조(14)로 부터 액체질소가 유입로 파이프(14a)를 통하여 보내진다.
보내진 액체질소는 전술한 액체질소 저장고(12a)로 부터 넘쳐서 정류탑(12)내를 아래쪽으로 흘러내려, 정류탑(12)의 바닥에서 상승하는 압축공기와 향류적으로 접촉되어서 냉각되고, 그 일부를 액화하도록 되어 있다.
즉, 이 과정에서 압축공기중의 고비등점성분(산소성분)이 액화되어서 정류탑(1 2)의 바닥에 고이고, 저비등점성분의 질소가스가 정류탑(12)의 상부에 모인다.
″19″는 이와같이 하여 정류탑(12)의 상부에 모인질소가스를 제품질소가스로서 꺼내는 배출파이프로서 초저온의 질소가스를 제1의 열교환기(8)내로 안내하고, 거기에 보내지는 압축공기와 열교환시켜서 상온으로 하고 메인파이프(20)로 보내는 작용을 한다.
이 경우, 정류탑(12)의 최상부에는 질소가스와 함께, 비등점이 낮은 He(-269℃), H2(-253℃)가 고이기 쉬우므로 배출파이프(19)는 정류탑(12)의 최상부로 부터 상당히 아래쪽에 개구되어 있어서, He, H2가 혼합되어 있지 않은 순질소가스만을 꺼집어내도록 되어 있다.
″15″는 계단식선반의 산소응축탑으로서, 내부에 응축기(16)가 배치되어 있다.
이 응축기(16)에 정류탑(12)의 상부에 고인질소가스의 일부가 파이프(12b)를 통하여 보내져서 액화하고, 파이프(12c)를 거쳐서 전술한 유입로 파이프(14a)내의 액체질소에 합류한다.
전술한 산소응축탑(15)내에는, 정류탑(12)내보다도 감압상태로 되어 있어서, 정류탑(12)의 바닥에 저장된 액체공기(N2: 50∼70%, O2: 30∼50%) (13)가 액면계 (17)에 의해서 제어되는 팽창밸브(17a)가 부착된 파이프(18)를 거쳐서 보내지며, 그 고비등점 성분인 질소분을 기화시켜서 산소응축탑(15)의 내부온도를 초저온으로 간직하고, 그 자신은 산소가 풍부한 초저온액체로되어서 산소응축탑(15)의 바닥에 고이도록 되어 있다.
이 산소가 풍부한 초저온액체의 냉열에 의해서 응축기(16)내로 보내진 질소가스가 액화하여, 전술한 바와 같이 유입로 파이프(14a)내의 액체질소에 합류하는 것이다.
″30″은 산소응축탑(15)의 상부에 고인 질소분(순도는 그다지 높지않다)를 폐질소가스로서 꺼집어내는 폐질소가스 배출파이프이며, 전술한 폐질소가스를 제1의 열교환기(8)로 안내하여 그 냉열에 의해서 원료공기를 초저온으로 냉각하고, 계속하여 그 일부를 두개가 한조로된 냉각통(6)중에서 상부 개방형 냉각통(6b)으로 안내하고, 파이프(34)의 앞끝노즐에서 샤우어형태로 흘러 내려지는 물과 접촉시켜서 냉각하고, 열교환을 마친 폐질소가스를 화살표(D)와 같이 대기중으로 방출하는 동시에, 전술한 폐질소가스의 나머지 부분을 분지 파이프(30a)로 부터 화살표(A)와 같이 직접 대기중으로 방출하도록 되어 있다.
이 경우 냉각통(6)으로 보내지는 폐질소가스는 그 일부가 전술한 두개가 한조로된 흡착통(7)에서 흡착작동을 하고 있지 않는 쪽의 흡착통의 재생에 사용된다.
즉, 밸브(38)를 열어서 초저온의 폐질소가스를 파이프(39)를 경우시켜 폐열회수기(2)로 보내서 승온시키고, 이어서 재생용 히이터(41)에서 재차 상온까지 승온시켜서, 흡착작동을 하지 않는 쪽의 흡착통으로 보내서 몰레큘라시이브의 재생을 행하도록 하고, 이어서 대기중으로 화살표(B)와 같이 방출한다.
전술한 몰레큘라시이브는 상온에서는 흡착능력이 거의 없고, 초저온에서 뛰어난 흡착능력을 발휘하는 것으로서, 전술한 바와같이 하여서 재생된 대로의 상태에서는 상온으로 되어 있어서 흡착능력을 발휘할 수 없다.
그로인해서 상온의 폐질소가스를 흘려보낸뒤, 즉시 밸브(38)을 닫고 밸브(37)를 열어서 초저온의 폐질소 가스를 흐르게하여 몰레큘라시이브를 냉각하고, 사용이 끝난 폐질소가스를 화살표(B)와 같이 방출하는 일이 행하여지고, 이로인해서 몰레큘라시이브의 재생이 완료된다.
두개가 한조로된 흡착통(7)은 이와같이 하여서 교대로 재생되어 사용된다. ″35a″는 액면계(35)에 의해서 제어되는 팽창밸브이다.
또한, 상부 개방형냉각통(6b)에서 폐질소가스에 의해서 냉각된 물(31)은 상부개방형 냉각통(6b)의 바닥에 고이고, 모우터(32)의 작용으로 파이프(33)을 거쳐서 밀폐형 냉각통(6a)의 상부로 보내지고, 거기에서 샤우어 형태로 흘러내려서 공기압축기 (1)로 부터 보내지는 연료공기를 냉각한다.
그리고, 냉각을 마친물(31)은 모우터(32)의 작용으로 상부 개방형 냉각통(6b)로 환류되어 폐질소가스의 냉열에 의해 재차 냉각된다.
″21″은 계단식 선반의 산소정류탑으로서, 파이프(22)에 의해서 산소응축탑 (15)의 바닥과 연통하도록 되어 있고 산소응축탑(15)의 바닥에 고인 산소가 풍부한 초저온유체를 압력차로 의해서 거두어 들이도록 되어 있다.
″25″은 액면계, ″26″은 그 액면계(25)에 의해서 제어되는 팽창밸브, ″27″은 아세틸렌흡수기로서, 전술한 산소가 풍부한 초저온유체속의 아세틸렌을 흡수제거한다.
″28″은 전술한 산소가 풍부한 초저온유체를 냉각하는 제3의 열교환기이다.
이 열교환기(28)에 의한 냉각으로 산소가 풍부한 초저온 유체가 더욱 냉각되고, 산소 정류탑(21)내로, 팽창밸브(26)의 작용으로 인하여 분무상태로 되어서 거두어 들여질때 산소분이 즉시 액화하는 동시에 질소분이 가스화하여 양자가 높은 순도로 분리되도록 된다.
전술한 산소정류탑(21)의 하부쪽의 부분에는, 액체 산소저장조(23)로 부터 액체산소가 한냉원으로서, 유입로 파이프(23a)를 통하여 보내져서 산소정류탑(21)내에 저장된 응축기(24)를 냉각하고, 산소응축탑(15)을 상부로 부터 그 응축기(24)내로 보내지는 폐질소가스를 액화하여 파이프(15b)를 통하여 산소응축탑(15)의 환류액 저장고(15c)로 돌아가게하는 작용을 한다.
″29″는 산소정류탑(21)의 상부에 고인 초저온의 질소가스를 전술한 열교환기(28)의 냉매로서 보내는 파이프, ″29b″는 냉매로서의 작용을 끝낸 질소가스를 제1의 열교환기(8)로 보내는 파이프로서, 제1의 열교환기(8)에서 열교환을 끝낸 질소가스를 폐질소가스에 합류시키도록 앞끝이 폐질소가스배출파이프(30)에 연결되어 있다.
″29a″는 체크밸브이다.
″25a″는 산소정류탑(21)에 설치된 액면계, ″23b″는 그것에 의해서 제어되는 유량조절밸브이다.
전술한 액면계(25a)는 액체산소의 유량뿐만 아니라, 액체질소저장조(14)로 부터 보내지는 액체질소의 유량도, 유량조절밸브(14b)에 대한 제어에 의해서 제어하여, 항상 정류탑(12)(21)에 적당량의 한냉원이 보내지도록 하고 있다.
″21a″는 산소가스를 꺼내는 파이프로서, 산소정류탑(21)의 바닥의 체류액체산소(21c) (순도 99.5%)로 부터 기화한 초고순도의 산소가스를 꺼내서, 제1의 열교환기(8)내로 안내하고, 거기로 보내지는 압축공기와 열교환시켜서 상온으로 하고, 제품산소가스배출파이프(21b)로 보내는 작용을 한다.
″29c″는 산소정류탑(21)의 바닥의 체류액체산소(21c)를 폐기하는 폐기파이프로서, 전술한 액체산소를 제2의 열교환기(10)로 보내서 거기에서 원료공기와 열교환시켜서 원료공기를 초저온으로 냉각한뒤, 화살표(c)와 같이 방출한다.
전술한 체류액체산소(21c)에는 메탄, 아세틸렌 등의 불순물이 포함되어 있어서, 이들 불순물이 체류액체산소(21c)의 하부쪽에 많이 고이므로 폐기파이프(29c)는 산소정류탑(21)의 바닥에 개구되어 있다.
″42a″, ″44″는 백업계라인으로서, 공기압축계라인이 고장일때 밸브(42a) (44a)를 열어서, 액체질소저장조(14)내의 액체질소를 증발기(43)에 의해 증발시켜서 메인파이프(20)으로 보내서 질소가스의 공급이 중단되는 일이 없도록 하는 동시에, 액체질소저장조(23)내의 액체질소를 증발기(45)에 의해 증발시켜서 메인파이프(21b)로 보내서, 산소가스의 공급도 중단되는 일이 없도록 한다.
일점 쇄선은 진공보냉함을 나타내고 있는데 이 진공보냉함은 외부로 부터의 열의 침입을 차단하며, 한층 정제효율을 향상시키는 것이다.
이 장치는 다음과 같이 하여서 제품질소가스 및 산소가스를 제조한다.
즉, 공기 압축기(1)에 의하여 공기를 압축하고, 이때 발생한 열을 폐열회수기 (2)에서 회수한다.
그리고, 압축된 공기를 중간냉각기(3)에서 냉각하고, 이어서 공기압축기(4)로 압축하여 후냉각기(5)에서 재차 냉각한뒤, 밀폐형 냉각통(6a)으로 보내서, 폐질소가스로 냉각된 물과, 향류접촉시켜서 냉각한다.
다음에 이것을 흡착통(7)으로 보내서 H2O 및 CO2를 흡착제거 한다.
이어서, H2O 및 CO2가 흡착제거된 압축공기의 일부를 파이프(9)를 경유시켜서 제1의 열교환기(8)내로 보내서 초저온으로 냉각하는 동시에 나머지 부분을 분지파이프 (11)을 경유시켜서 제2의 열교환기(10)로 보내서 초저온으로 냉각하고, 양자를 합류시켜서 정류탑(12)의 하부내로 투입한다.
이어서, 이 투입압축공기를 액체질소 저장조(14)로 부터 정류탑(12)내로 보내진 액체질소 및 액체질소 저장조(12a)에서 넘쳐흐르는 액체 질소와 향류적으로 접촉시켜서 냉각하고, 그 일부는 액화하여 정류탑(12)의 바닥에 고이게 된다.
이 과정에 있어서, 질소와 산소의 비등점의 차(산소의 비등점 -183℃, 질소의 비등점 -196℃)에 의해서 압축공기속의 고비등점 성분인 산소가 액화하고, 질소가 기체인 상태로 남는다.
그리고, 정류탑(12)의 바닥에는 산소분이 많은 액체공기(13)가 고인다.
이어서, 전술한 기체대로 남은 질소를 꺼내는 파이프(19)로 부터 꺼내서 제1의 열교환기(8)로 보내서 상온에 가까울때까지 승온시켜서 메인파이프(20)에서 초고속도의 제품질소가스로서 보낸다.
이 경우, 액체질소 저장조(14)로 부터의 액체질소는 압축공기 액화용의 한냉원으로서 작용하고, 그 자신은 기화하여 배출파이프(19)에서 제품질소가스의 일부로서 배출되어진다.
한편, 정류탑(12)의 바닥에 고인 액체공기는 파이프(18)를 통하여 산소 응축탑(15)내에 분무되어서, 환류액 저장고(15c)로 부터 넘쳐 흐르는 액체질소와 접촉하면서 산소응축탑(15)의 바닥으로 흘러내린다.
이때, 전술한 바와같이 질소와 산소의 비등점의 차에 의해서 고비등점 성분인 산소가 액화하여 질소가 기체대로 남으므로, 산소응축탑(15)의 바닥에 고인 액체 공기의 산소농도는 전술한 정류탑(12)에서 액체공기(13)의 산소 농도 보다도 높아진다(O2: 60∼80%).
다음에, 이 산소가 풍부한 액체공기(13)를 팽창밸브(26)에서 단열팽창시킨뒤, 아세틸렌 흡수기로 보내서 아세틸렌을 제거하여, 제3의 열교환기로 보내서 냉각하고, 산소분을 액화하여 분리해서(질소분은 기체대로 남는다) 그 상태로 산소정류탑(21)으로 보낸다.
산소정류탑(21)으로 보내진 기체와 액체의 혼합물중 액체산소는 탑바닥에 고이고 질소가스는 탑(21)의 상부에 모인뒤, 파이프(29)를 경유하여 전술한 제3의 열교환기(28)로 보내서 냉매로서 작용하고, 그뒤 제1의 열교환기(8)를 거쳐서 폐질소가스를 꺼내는 파이프(30)로 보내져서 폐기처분된다.
전술한, 산소정류탑(21)에는, 액체산소정류조(23)로 부터 액체산소가 한냉원으로서 공급되어서, 전술한 액화분리된 액체산소와 섞여져서 탑바닥에 고여서, 산소정류탑(21)에 내장된 응축기(24)를 냉각한다.
한편, 산소응축탑(15)내에서 분리된 질소가스는 그 대부분이 폐질소가스배출파이프(30)로 부터 배출되어져서, 제1의 열교환기(8)의 냉매로서, 또한 공기 냉각통(6)의 냉각수를 만들고 흡착통(7)의 재생에 이용된다.
그리고, 전술한 가스의 나머지 부분이 산소정류탑(21)에 내장된 응축기(24)로 보내져서 액체산소에 의해서 냉각되어서 액화하여 산소응축탑(15)내의 환류액 저장고 (15c)내로 환류한다.
전술한 산소정류탑(21)의 바닥의 액체산소는, 그대로 제품으로서 꺼내지는 것이 아니라, 그 기화물(산소가스)로서 제품산소가스 파이프(21a)로 부터 꺼내어지고, 제1의 열교환기(8)에서 열교환한뒤, 상온 제품가스로서 계외로 내보낸다.
또한, 전술한 산소정류탑(21)의 체류액체산소중, 바닥근방의 것에는 아세틸렌, 메탄등의 불순물이 많이 함유되어 있으므로, 파이프(29c)를 경유하여 외부로 폐기된다.
이와같이하여, 고순도의 질소가스와 산소가스가 한대의 장치로 동시에 얻어진다.
제2도는 다른 실시예를 나타내고 있다.
이 장치는 산소응축탑을 제거하고, 산소정류탑(21)을 대형화하여 기능을 향상시켜서 질소정류탑(12)에 직접 접속하고, 질소정류탑(12)에서 생성된 제품질소가스의 일부를 산소정류탑의 제1의 응축기(24)로 보내서 냉각액화하여 환류액으로 하는 동시에, 질소정류탑(12)의 바닥에 고이는 액체공기를 액체산소저장조(23)로 부터 보내지는 액체산소에 혼합하여 산소정류탑(21)내로 보내서 산소를 액화분리하도록 하고 있다.
그리고, 산소 정류탑(21)내에 제2의 응축기(48)을 재차 설치하여 분리 생성한 폐질소가스를 그 냉매로서 이용하여, 산소에 대한 액화분리의 정도를 향상시키도록하고 있다.
″50″은 액면계, ″49″는 그 액면계(50)에 의해서 제어되는 밸브이다.
그 이외의 부분은 제1도와 같으므로 동일부분에 동일부호를 붙여서 설명의 반복을 생략한다.
이 장치는, 제1도와 같은 작용효과를 나타내며 전체를 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1도 및 제2도의 실시예에 있어서 파이프(14a) (23a)의 밸브(14b) (23b)는 액면계(25a)의 제어로부터 분리하여 독자적으로 제어할 수 있다.
즉, 전술한 장치는 액체질소저장조(14), 액체산소저장조(23)의 어느한쪽만을 한냉원으로 사용하여 연속조업을 하여 질소가스 및 산소가스의 쌍방을 제조할 수 있는 것이며, 어떠한 사정으로 한쪽의 한냉원을 입수할 수 없을 경우에는 즉시 전술한 밸브(14b)(23b)를 조작하여 다른쪽의 한냉원만을 사용하여 연속작업을 할 수 있는 것이다.
이상과 같이, 본 발명의 고순도 질소 및 산소가스 제조장치는 팽창터어빈을 사용하지 않고, 그 대신에 아무런 회전부를 갖지않은 액체질소 및 액체산소 저장조를 사용하므로 장치전체에서 회전부가 없어져서 고장이 전혀 발생하지 않는다.
더구나 팽창터어빈은 값이 비싼데 대하여 액체질소등의 저장조는 값이 쌀뿐만 아니라 특별한 요원도 필요없게 된다.
또한, 팽창터어빈(질소정류탑내에 고이는 액체공기로부터 증발한 가스의 압력으로 구동한다)은, 회전속도가 매우 빠르므로(수만회/분) 부하변동(제품질소가스등의 꺼내는 양의 변화)에 대한 섬세한 추종운전이 곤란하다.
따라서 제품질소가스등의 배출량의 변화에 따라서 팽창터어빈에 대한 액체 공기의 공급량을 정확히 변화시켜서 질소가스등의 제품원료인 압축공기를 항상 일정한 온도로 냉각하는 것이 곤란하며, 그 결과 얻어진 제품질소가스등의 순도가 고르지 않아서 빈번히 저순도제품이 많들어져서 전체적으로 제품질소가스등의 순도가 낮아져 있었다.
이 장치는 그대신에 액체질소저장조를 사용하여 공급량의 섬세한 조절이 가능한 액체질소, 액체산소를 한냉원으로서 사용하게 되므로 부하변동에 대한 섬세한 추종이 가능하게 되고, 순도가 안정되어 있어서 매우 고순도의 질소 및 산소가스를 제조할 수 있게 되므로 종래의 정제장치가 필요없게 된다.
더구나, 이 장치는 액체질소, 액체산소를 한냉원으로서 사용하고, 사용후 이것을 버리는 것이 아니라, 공기를 원료로 하여 제조된 질소가스 및 산소 가스와 합하여 제품가스로 하므로 자원의 낭비가 발생하지 않는다.
또한, 이 장치는 액체질소 저장조 및 액체산소 저장조의 쌍방을 갖추고 있으므로, 그 쌍방을 동시에 한냉원으로서 사용해도, 또 어느 한쪽을 한냉원으로서 사용해도 질소가스 및 산소가스의 쌍방을 제조할 수 있다.
따라서, 전술한 한냉원중 입수하기 쉬운쪽의 한냉원만을 사용하여 조업할 수 있으므로 매우 편리하다.

Claims (2)

  1. 외부로부터 받아들인 공기를 압축하는 공기압축장치와 ; 이 공기압축장치로 압축된 압축공기중의 탄산가스와 물의 제거장지와 ; 이 제거장치를 거친 압축공기를 초저온으로 냉각하는 열교환장치와 ; 액체질소를 저장하는 액체질소 저장장치와 ; 전술한 열교환장치에 의해서 초저온으로 냉각된 압축공기의 일부를 액화하여서 내부에 고이게하고 질소만을 기체로서 간직하는 질소정류탑과 ; 전술한 액체질소저장장치내의 액체질소를 압축공기액화용의 한냉원으로서 전술한 질소정류탑내로 인도하는 액체질소 유입로와 ; 한냉원으로서의 작용을 마치고 기화한 액체질소 및 전술한 질소 정류탑내에 간직되어 있는 기화질소의 쌍방을 제품질소가스로서 전술한 질소정류탑으로부터 꺼집어 내는 질소가스를 배출로와 ; 액체 공기를 대상으로 하여 질소와 산소의 비등점의 차를 이용하여 양자를 분리하는 산소정류탑과 ; 전술한 질소정류탑내의 체류액체공기를 전술한 산소정류탑내로 공급하는 액체공기공급로와 ; 액체산소를 저장하는 액체산소 저장장치와 ; 이 액체산소저장장치내의 액체산소를 한냉원으로서 전술한 산소 정류탑내로 인도하는 액체산소 유입로와 ; 액체공기를 원료로하여 산소와 질소의 비등점의 차를 이용하여 분리된 산소가스 및 한냉원으로서의 작용을 끝내고 기화한 액체산소의 쌍방을 제품산소가스로서 전술한 산소정류탑으로 부터 꺼내는 산소 가스배출로를 갖추고 있는 것을 특징으로하는 고순도질소 및 산소가스 제조장치.
  2. 외부로부터 유입된 공기를 압축하는 공기압축장치와 ; 이 공기압축장치로 압축된 압축공기중의 탄산가스와 물의 제거장치와 ; 이 제거장치를 거친 압축공기를 초저온으로 냉각하는 열교환장치와 ; 액체질소를 저장하는 액체질소 저장장치와 ; 전술한 열교환장치에 의해서 초저온으로 냉각된 압축공기의 일부를 액화하여서 내부에 고이게하고 질소만을 기체로서 간직하는 질소정류탑과 ; 전술한 액체질소저장장치내의 액체질소를 압축공기액화용의 한냉원으로서 전술한 질소정류탑내로 인도하는 액체질소 유입로와 ; 한냉원으로서의 작용을 마치고 기화한 액체질소 및 전술한 질소 정류탑내에 간직되어 있는 기화질소의 쌍방을 제품질소가스로서 전술한 질소정류탑으로부터 꺼내는 질소가스 배출로와 ; 액체 공기를 대상으로 하여 그 질소분을 기화시켜서 산소분이 풍부한 상태로 하는 상소 응축탑과 ; 전술한 질소정류탑내의 체류액체공기를 전술한 산소응축탑내로 공급하는 액체공기공급로와 ; 산소와 질소의 비등점의 차를 이용하여 양자를 분리하는 산소 정류탑과 ; 전술한 산소응축탑내의 산소분이 풍부한 액체공기를 전술한 산소 정류탑내로 공급하는 액체공기공급로와 ; 액체산소를 저장하는 액체산소 저장장치와 ; 이 액체산소저장장치내의 액체산소를 한냉원으로서 전술한 산소 정류탑으로 인도하는 액체산소 유입로와 ; 산소분이 풍부한 액체공기를 원료로하여 산소와 질소의 비등점의 차를 이용하여 분리된 산소가스 및 한냉원으로서의 작용을 마치고 기화한 액체산소의 쌍방을 제품산소가스로서 전술한 산소정류탑으로 부터 꺼내는 산소가스를 배출로를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 고순도질소 및 산소가스 제조장치.
KR1019850005131A 1985-02-16 1985-07-16 고순도질소 및 산소가스 제조장치 KR930000478B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60-29042 1985-02-02
JP??60-29042 1985-02-16
JP60029042A JPS61190277A (ja) 1985-02-16 1985-02-16 高純度窒素および酸素ガス製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR860006681A KR860006681A (ko) 1986-09-13
KR930000478B1 true KR930000478B1 (ko) 1993-01-21

Family

ID=12265339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019850005131A KR930000478B1 (ko) 1985-02-16 1985-07-16 고순도질소 및 산소가스 제조장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4853015A (ko)
EP (1) EP0211957B1 (ko)
JP (1) JPS61190277A (ko)
KR (1) KR930000478B1 (ko)
DE (1) DE3581757D1 (ko)
WO (1) WO1986004979A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190036977A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 포스코 고순도산소를 추가 생산하기 위한 방법 및 장치
KR20190077669A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 주식회사 포스코 공기압축기 2기를 구비하는 산소 플랜트 설비의 공기압축기 1기 가동에 의한 순아르곤 생산 방법

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62210386A (ja) * 1986-03-12 1987-09-16 株式会社日立製作所 空気分離装置
US4755202A (en) * 1987-07-28 1988-07-05 Union Carbide Corporation Process and apparatus to produce ultra high purity oxygen from a gaseous feed
US4780118A (en) * 1987-07-28 1988-10-25 Union Carbide Corporation Process and apparatus to produce ultra high purity oxygen from a liquid feed
JPH0533912Y2 (ko) * 1987-10-15 1993-08-27
DE3913880A1 (de) * 1989-04-27 1990-10-31 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
DE4017410A1 (de) * 1989-06-02 1990-12-06 Hitachi Ltd Verfahren und vorrichtung zur herstellung von extrem reinem stickstoff
FR2651035A1 (fr) * 1989-08-18 1991-02-22 Air Liquide Procede de production d'azote par distillation
US5049173A (en) * 1990-03-06 1991-09-17 Air Products And Chemicals, Inc. Production of ultra-high purity oxygen from cryogenic air separation plants
US5074898A (en) * 1990-04-03 1991-12-24 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation method for the production of oxygen and medium pressure nitrogen
FR2660741A1 (fr) * 1990-04-10 1991-10-11 Air Liquide Procede et installation de production d'azote gazeux, et systeme de fourniture d'azote correspondant.
FR2685459B1 (fr) * 1991-12-18 1994-02-11 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene impur.
FR2694383B1 (fr) * 1992-07-29 1994-09-16 Air Liquide Production et installation de production d'azote gazeux à plusieurs puretés différentes.
FR2696821B1 (fr) * 1992-10-09 1994-11-10 Air Liquide Procédé et installation de production d'azote ultra-pur sous pression.
FR2703140B1 (fr) * 1993-03-23 1995-05-19 Air Liquide Procédé et installation de production d'oxygène gazeux et/ou d'azote gazeux sous pression par distillation de l'air.
FR2704632B1 (fr) * 1993-04-29 1995-06-23 Air Liquide Procede et installation pour la separation de l'air.
FR2706025B1 (fr) * 1993-06-03 1995-07-28 Air Liquide Installation de distillation d'air.
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.
US5471843A (en) * 1993-06-18 1995-12-05 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for the production of oxygen and/or nitrogen under pressure at variable flow rate
JPH09184681A (ja) * 1995-11-02 1997-07-15 Teisan Kk 超高純度窒素及び酸素の製造装置
US6080903A (en) * 1995-12-15 2000-06-27 Uop Llc Process for oligomer production and saturation
US6072093A (en) * 1995-12-15 2000-06-06 Uop Llc Process for oligomer production and saturation
US5678425A (en) * 1996-06-07 1997-10-21 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for producing liquid products from air in various proportions
FR2757282B1 (fr) * 1996-12-12 2006-06-23 Air Liquide Procede et installation de fourniture d'un debit variable d'un gaz de l'air
DE19700644A1 (de) * 1997-01-10 1998-07-16 Linde Ag Entfernung von Acetylen bei der Luftzerlegung
US5996373A (en) * 1998-02-04 1999-12-07 L'air Liquide, Societe Ananyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Cryogenic air separation process and apparatus
US6156100A (en) * 1999-02-01 2000-12-05 Fantom Technologies, Inc. Method and apparatus for concentrating a gas using a single stage adsorption zone
US6217635B1 (en) 1998-11-09 2001-04-17 Fantom Technologies Inc. Method and apparatus for concentrating a gas using a single stage adsorption chamber
US6233970B1 (en) * 1999-11-09 2001-05-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process for delivery of oxygen at a variable rate
EP1207362A1 (en) 2000-10-23 2002-05-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for the production of low pressure gaseous oxygen
US7100692B2 (en) 2001-08-15 2006-09-05 Shell Oil Company Tertiary oil recovery combined with gas conversion process
KR100454810B1 (ko) * 2002-02-18 2004-11-05 대성산업가스 주식회사 심랭식 공기분리장치에 의한 질소가스 제조 방법
FR2842124B1 (fr) * 2002-07-09 2005-03-25 Air Liquide Procede de conduite d'une installation de production de gaz alimentee en electricite et cette installation de production
US20070037893A1 (en) * 2003-10-29 2007-02-15 Bradford Stuart R Process to transport a methanol or hydrocarbon product
US7210312B2 (en) * 2004-08-03 2007-05-01 Sunpower, Inc. Energy efficient, inexpensive extraction of oxygen from ambient air for portable and home use
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
US8479535B2 (en) * 2008-09-22 2013-07-09 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for producing high purity oxygen
US8177886B2 (en) * 2009-05-07 2012-05-15 General Electric Company Use of oxygen concentrators for separating N2 from blast furnace gas
JP2016188751A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 大陽日酸株式会社 窒素及び酸素製造方法、並びに窒素及び酸素製造装置
CN104880025A (zh) * 2015-05-15 2015-09-02 开封黄河空分集团有限公司 一种亚硝尾气回收提纯笑气综合利用工艺
CN106288655A (zh) * 2016-10-10 2017-01-04 浙江海天气体有限公司 利用液氮贮罐排空低温氮气作冷源的空气预冷装置
CN115265092A (zh) * 2022-07-27 2022-11-01 安徽马钢气体科技有限公司 一种低温液体吸附器冷却工艺及装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3327489A (en) * 1960-08-25 1967-06-27 Air Prod & Chem Method for separating gaseous mixtures
US3312074A (en) * 1964-05-06 1967-04-04 Hydrocarbon Research Inc Air separation plant
US3363427A (en) * 1964-06-02 1968-01-16 Air Reduction Production of ultrahigh purity oxygen with removal of hydrocarbon impurities
JPS5146073B1 (ko) * 1969-08-12 1976-12-07
US4137056A (en) * 1974-04-26 1979-01-30 Golovko Georgy A Process for low-temperature separation of air
US3967464A (en) * 1974-07-22 1976-07-06 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process and system utilizing pressure-swing driers
GB1520103A (en) * 1977-03-19 1978-08-02 Air Prod & Chem Production of liquid oxygen and/or liquid nitrogen
US4243575A (en) * 1979-07-25 1981-01-06 General Electric Company Filled thermoplastic resin compositions
GB2125949B (en) * 1982-08-24 1985-09-11 Air Prod & Chem Plant for producing gaseous oxygen
GB2129115B (en) * 1982-10-27 1986-03-12 Air Prod & Chem Producing gaseous nitrogen
JPS59164874A (ja) * 1983-03-08 1984-09-18 大同酸素株式会社 窒素ガス製造装置
JPH0547882A (ja) * 1991-08-09 1993-02-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Ｌｓｉパタン診断システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190036977A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 포스코 고순도산소를 추가 생산하기 위한 방법 및 장치
KR20190077669A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 주식회사 포스코 공기압축기 2기를 구비하는 산소 플랜트 설비의 공기압축기 1기 가동에 의한 순아르곤 생산 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61190277A (ja) 1986-08-23
WO1986004979A1 (en) 1986-08-28
EP0211957B1 (en) 1991-02-13
JPH0313505B2 (ko) 1991-02-22
EP0211957A1 (en) 1987-03-04
DE3581757D1 (de) 1991-03-21
KR860006681A (ko) 1986-09-13
EP0211957A4 (en) 1987-07-06
US4853015A (en) 1989-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930000478B1 (ko) 고순도질소 및 산소가스 제조장치
KR900005985B1 (ko) 고순도 질소가스 제조 장치
WO1984003554A1 (en) Apparatus for producing high-purity nitrogen gas
KR890001744B1 (ko) 고순도 질소가스 제조장치
WO1985004466A1 (en) Apparatus for producing high-purity nitrogen gas
KR890001767B1 (ko) 고순도 질소가스 제조장치
CN110803689A (zh) 一种精馏法去除一氧化碳并集成高纯氮的氩气回收方法和装置
KR890001743B1 (ko) 질소가스 제조장치
JPH06281322A (ja) 高純度窒素および酸素ガス製造装置
JP2533262B2 (ja) 高純度窒素および酸素ガス製造装置
KR900005986B1 (ko) 고순도 질소가스 제조장치
KR920009314B1 (ko) 고순도 산소 가스 제조장치
JPS6115068A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JP2540244B2 (ja) 窒素ガス製造装置
JPS6115070A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPH01239375A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
CN111439733A (zh) 一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收方法和装置
JPS6152389B2 (ko)
JPS60232470A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPS6244190B2 (ko)
JPH0719724A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPH0512638B2 (ko)
JPS62158975A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPS62158976A (ja) 高純度窒素ガス製造装置
JPH04297780A (ja) 高純度窒素ガス製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20040109

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee