WO2025224970A1 - 深冷分離装置 - Google Patents

深冷分離装置

Info

Publication number
WO2025224970A1
WO2025224970A1 PCT/JP2024/016425 JP2024016425W WO2025224970A1 WO 2025224970 A1 WO2025224970 A1 WO 2025224970A1 JP 2024016425 W JP2024016425 W JP 2024016425W WO 2025224970 A1 WO2025224970 A1 WO 2025224970A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rectification column
low
air
pressure rectification
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/016425
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
理子 矢嶋
秀則 有澤
優 小山
優一 松末
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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 Kawasaki Heavy Industries Ltd, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to PCT/JP2024/016425 priority Critical patent/WO2025224970A1/ja
Publication of WO2025224970A1 publication Critical patent/WO2025224970A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • F25J3/04248—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
    • F25J3/0426—The cryogenic component does not participate in the fractionation
    • 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
    • F25J3/04163—Hot end purification of the feed air
    • F25J3/04169—Hot end purification of the feed air by adsorption of the 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
    • 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
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/40—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream 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
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
    • 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
    • F25J2290/12—Particular process parameters like pressure, temperature, ratios

Definitions

  • This disclosure relates to a cryogenic separation device.
  • Patent Document 1 describes an air separation unit that uses the cold energy of liquid hydrogen. Specifically, it discloses a liquid hydrogen fuel supply system that includes a liquid hydrogen storage tank, a vaporizer that vaporizes liquid hydrogen discharged from the liquid hydrogen storage tank, a hydrogen fuel cell that generates electricity by being supplied with vaporized hydrogen gas, and a cold energy utilization unit that recovers and utilizes the cold energy through heat exchange during the liquid hydrogen vaporization process, and the air separation unit is configured to separate air using the cold energy generated in the liquid hydrogen vaporizer.
  • the objective of this disclosure is to provide a cryogenic separation device that can reduce the compression power required to send air to a high-pressure rectification column compared to conventional devices, and that can flexibly respond to changes in the coldness of hydrogen supplied from a liquid hydrogen supply source.
  • One aspect of the present disclosure is a cryogenic separation apparatus comprising a low-pressure rectification column and a high-pressure rectification column that separate air supplied from an air supply source into nitrogen and oxygen, and includes a heat exchanger that cools the air supplied from the air supply source by exchanging heat with one or both of the nitrogen and oxygen separated in the low-pressure rectification column, a first condenser that condenses the first nitrogen gas separated in the low-pressure rectification column using the cold heat of hydrogen supplied from a liquid hydrogen supply source, an evaporator that evaporates the liquid oxygen separated in the low-pressure rectification column, and a first piping and a second condenser through which air supplied from the air supply source flows and which are connected upstream of the heat exchanger.
  • the cryogenic separation device of one embodiment of the present disclosure has the advantage of being able to reduce the compression power required to send air to the high-pressure rectification column compared to conventional devices, and of being able to flexibly respond to changes in the temperature of hydrogen supplied from a liquid hydrogen supply source.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a cryogenic separation device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a heat exchanger and an evaporator in the cryogenic separation device of the embodiment.
  • the rectification column requires a condenser for nitrogen, a low-boiling component, and an evaporator for oxygen, a high-boiling component.
  • This cryogenic separation system is often equipped with two rectification columns: a high-pressure column and a low-pressure column.
  • the condenser for the high-pressure column and the evaporator for the low-pressure column are combined into a single heat exchanger. This allows nitrogen gas from the high-pressure column to be condensed with liquid oxygen from the low-pressure column, and the nitrogen gas from the high-pressure column to evaporate the liquid oxygen from the low-pressure column.
  • the majority of the power consumed in this cryogenic separation process is the compression power required to send air to the high-pressure column.
  • cryogenic separation processes typically involve supplying most of the compressed air pressurized by a booster such as a compressor to the high-pressure rectification column, and supplying a portion of the compressed air to the low-pressure rectification column via an expansion turbine.
  • the expansion turbine can generate cold by expanding the compressed air in a manner similar to adiabatic expansion.
  • the present inventors have discovered that by utilizing the cold energy of liquid hydrogen for cryogenic separation, it is possible to reduce the compression power required to send air to the fractionator.
  • Patent Document 1 discloses an air separation unit that utilizes the cold energy of liquid hydrogen, but does not fully consider how to deal with changes in the cold energy of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source.
  • the present inventors therefore conducted extensive research into a cryogenic separation device that could reduce the compression power required to send air to the high-pressure rectification column and could flexibly respond to changes in the temperature of hydrogen supplied from a liquid hydrogen supply source, and as a result, they came up with the above-mentioned aspect of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a cryogenic separation apparatus according to an embodiment.
  • gravity acts from “top” to “bottom,” and “upper” and “lower” directions are taken as shown in the figure.
  • the cryogenic separation device 100 includes a heat exchanger 10, a low-pressure rectification column 11A, a high-pressure rectification column 11B, a condenser 12, a condenser 13, an evaporator 14, an air flow pipe 20 including a first pipe 20A and a second pipe 20B, a booster 21, and a regulator 22.
  • the low-pressure rectification column 11A and the high-pressure rectification column 11B are devices that separate air supplied from an air supply source into nitrogen and oxygen.
  • air cooled to extremely low temperatures in the heat exchanger 10 is separated into nitrogen and oxygen by utilizing the difference in boiling points between oxygen and nitrogen.
  • a gas-liquid equilibrium state is created through gas-liquid contact between the liquid descending from above and the ascending gas.
  • the nitrogen component with a low boiling point is contained in a larger amount in the gas phase
  • the oxygen component with a high boiling point is contained in a larger amount in the liquid phase.
  • the air supply source includes known devices for pre-treating the air supplied to the cryogenic separation device 100.
  • the air supply source may include an air filter to remove dust, an air compressor, a cooling tower, and an adsorber to remove moisture, etc.
  • the air that has passed through the air filter is pressurized by an amount equal to the pressure loss in the air flow piping 20.
  • cooling tower air pressurized by the air compressor is cooled to the appropriate temperature. Then, in the adsorber, moisture and carbon dioxide are removed from the air cooled in the cooling tower.
  • the above configuration of the air supply source is merely an example and is not limited to this example.
  • the air supply source since the air is only pressurized by the air compressor by the amount of pressure loss in the air distribution pipe 20, the air supply source does not need to be provided with a water cooling system for cooling the air.
  • Heat exchanger 10 is a device that cools air supplied from an air supply source by exchanging heat with both the nitrogen and oxygen separated in low-pressure rectification column 11A.
  • Heat exchanger 10 may have any configuration as long as it can cool the air supplied from the air supply source by exchanging heat with the nitrogen and oxygen. However, if heat exchanger 10 does not have enough cold energy to cool the air, it is necessary to devise a route for the nitrogen gas to flow in order to properly exchange heat between the air and the cryogenic nitrogen gas, for example, as shown in Figure 2 below.
  • the predetermined temperature is a value that changes depending on the state of compression of the air.
  • the nitrogen that exchanges heat with air in the heat exchanger 10 may be nitrogen gas.
  • nitrogen gas with a high nitrogen concentration extracted from the top of the low-pressure rectification column 11A can be supplied to the heat exchanger 10.
  • the nitrogen that has passed through the heat exchanger 10 may be taken out as high-purity nitrogen.
  • liquid nitrogen with a high nitrogen concentration extracted from an appropriate location in the cryogenic separation device 100 may be taken out as high-purity nitrogen.
  • the oxygen that exchanges heat with air in heat exchanger 10 may be oxygen gas.
  • oxygen gas with a high oxygen concentration extracted from near the liquid surface of low-pressure rectification column 11A can be supplied to heat exchanger 10.
  • the oxygen that has passed through heat exchanger 10 may be extracted to the outside as high-purity oxygen.
  • liquid oxygen with a high oxygen concentration extracted from the liquid in low-pressure rectification column 11A may be extracted to the outside as high-purity oxygen.
  • heat exchanger 10 exchanges heat between air supplied from the air supply source and both the nitrogen and oxygen separated in low-pressure rectification column 11A, but this is not limited to this. Heat exchanger 10 may also exchange heat between air supplied from the air supply source and either the nitrogen or oxygen separated in low-pressure rectification column 11A. However, if heat exchanger 10 does not have enough cold energy to cool the air, it is necessary to devise a route for the nitrogen gas to flow in order to properly exchange heat between the air and the cryogenic nitrogen gas in heat exchanger 10, for example, as shown in Figure 2 below.
  • Air flow piping 20 constitutes an air path through which air supplied from an air supply source flows and branches into first piping 20A and second piping 20B upstream of heat exchanger 10. After passing through heat exchanger 10, first piping 20A is connected to low-pressure rectification column 11A, and after passing through heat exchanger 10, second piping 20B is connected to high-pressure rectification column 11B.
  • the booster 21 is a device that boosts the pressure of the air circulating in the second pipe 20B upstream of the heat exchanger 10.
  • the booster 21 may have any configuration as long as it is capable of boosting the pressure of the air circulating in the second pipe 20B upstream of the heat exchanger 10.
  • An example of a booster 21 is a compressor. In other words, only the air supplied to the high-pressure rectification column 11B is compressed to high pressure by the booster 21 provided in the second pipe 20B, while the air supplied to the low-pressure rectification column 11A is only boosted by the amount of pressure loss in the air flow pipe 20. Compared to the pressure of the compressed air by the former booster 21, the pressure of the latter air is smaller.
  • the regulator 22 is a device that adjusts the proportion of air flowing between the first pipe 20A and the second pipe 20B.
  • the regulator 22 may have any configuration as long as it can adjust the proportion of air flowing between the first pipe 20A and the second pipe 20B.
  • Examples of the regulator 22 include a flow control valve that adjusts the air flow rate by changing the valve opening, and a mass flow controller.
  • the flow control valve may be a three-way valve such as an electromagnetic ball valve installed at the branch point of the air flow pipe 20 where the first pipe 20A and the second pipe 20B branch, or it may be a combination of two-way valves such as electromagnetic or pneumatic butterfly valves installed near the branch point.
  • the booster 21 and regulator 22 may be controlled by a control device.
  • the control device can control the operation of the booster 21 and regulator 22 based on detection data from an appropriate detector for detecting the cold energy content of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source so that the flow rate of air circulating through the second pipe 20B increases as the cold energy content of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source decreases.
  • the detector may be, for example, a flow meter or thermometer installed at an appropriate location in the path through which the hydrogen flows.
  • circuits or processing circuits including general-purpose processors, special-purpose processors, integrated circuits, ASICs (Application Specific Integrated Circuits), conventional circuits, or combinations thereof, configured or programmed to perform the disclosed functions.
  • Processors are considered processing circuits or circuits because they include transistors and other circuitry.
  • a circuit, unit, or means is hardware that performs the recited functions or hardware that is programmed to perform the recited functions.
  • the hardware may be hardware disclosed herein or other known hardware that is programmed or configured to perform the recited functions. Where the hardware is a processor, which is considered a type of circuit, the circuit, unit, or means is a combination of hardware and software, and the software is used to configure the hardware or processor.
  • the condenser 12 is located near the top of the low-pressure rectification column 11A. This allows the high-concentration nitrogen gas extracted from the top surface of the low-pressure rectification column 11A to be easily supplied to the condenser 12.
  • the liquid hydrogen supply source may include a liquid hydrogen storage tank and a pump for supplying liquid hydrogen from the liquid hydrogen storage tank to the cryogenic separation device 100.
  • the above configuration of the liquid hydrogen supply source is merely an example and is not limited to this example.
  • the hydrogen that has undergone cold heat recovery in the cryogenic separation device 100 is to be used in a hydrogen gas turbine or the like, it needs to be pressurized to a pressure above the critical pressure. Therefore, as in this example, it is better to pressurize the hydrogen to a high pressure using a pump before cold heat recovery. This reduces the pump power compared to when the hydrogen is pressurized to a high pressure after cold heat recovery.
  • the hydrogen that passes through the condenser 12 is supplied to an appropriate hydrogen utilization facility.
  • hydrogen utilization facilities include, but are not limited to, hydrogen gas turbines.
  • Evaporator 14 is a device that evaporates the liquid oxygen separated in low-pressure rectification column 11A.
  • the oxygen gas evaporated in evaporator 14 is supplied to low-pressure rectification column 11A.
  • Evaporator 14 may have any configuration as long as it can evaporate the liquid oxygen separated in low-pressure rectification column 11A.
  • the evaporator 14 is located near the bottom of the low-pressure rectification column 11A, and liquid oxygen extracted from the side of the area in the low-pressure rectification column 11A where liquid oxygen accumulates is supplied to the evaporator 14, which then recovers heat from an appropriate heat medium, thereby evaporating the liquid oxygen in the evaporator 14. Specific examples of such heat mediums will be explained later.
  • Condenser 13 is a device that condenses the nitrogen gas separated in high-pressure rectification column 11B using the cold heat of the liquid oxygen in low-pressure rectification column 11A, and evaporates the liquid oxygen in low-pressure rectification column 11A.
  • the "nitrogen gas separated in high-pressure rectification column 11B" corresponds to the "second nitrogen gas” in this disclosure.
  • Condenser 13 may have any configuration as long as it can condense the nitrogen gas separated in high-pressure rectification column 11B using the cold heat of the liquid oxygen in low-pressure rectification column 11A, and evaporate the liquid oxygen in low-pressure rectification column 11A.
  • the condenser 13 comprises a heat exchanger disposed in the liquid oxygen in the low-pressure rectification column 11A.
  • the nitrogen gas separated in the high-pressure rectification column 11B functions as a heating fluid
  • the liquid oxygen in the low-pressure rectification column 11A functions as a heat-receiving fluid.
  • the liquid nitrogen condensed in the condenser 13 is supplied to the low-pressure rectification column 11A and also to the high-pressure rectification column 11B. Furthermore, oxygen-rich liquid air is extracted from the bottom of the high-pressure rectification column 11B and supplied to the low-pressure rectification column 11A.
  • the cryogenic separation apparatus 100 of this embodiment can reduce the compression power required to send air to the high-pressure rectification column 11B compared to conventional methods, and can flexibly respond to changes in the coldness of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source.
  • the regulator 22 adjusts the flow rate of air circulating through the second pipe 20B so that the smaller the amount of cryogenic heat of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source, the greater the flow rate of air. In other words, the regulator 22 appropriately adjusts the amount of air allocated to the low-pressure rectification column 11A and the high-pressure rectification column 11B according to the amount of hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source.
  • the cryogenic separation apparatus 100 of this embodiment only the air supplied to the high-pressure rectification column 11B is compressed by the booster 21, and therefore, compared to conventional systems, the compression power required to send air to the high-pressure rectification column 11B can be reduced while flexibly responding to changes in the amount of cryogenic heat of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source.
  • the cryogenic separation apparatus 100 of this embodiment is equipped with condensers 12 and 13 as condensers for condensing the nitrogen gas separated in the low-pressure rectification column 11A, thereby reducing the possibility of an insufficient amount of condensed nitrogen gas.
  • the cryogenic separation apparatus 100 of this embodiment is equipped with a condenser 13 and an evaporator 14 as evaporators for re-evaporating the liquid oxygen separated in the low-pressure rectification column 11A, thereby reducing the possibility of the oxygen purity falling below the desired value.
  • cryogenic separation device 100 of this embodiment uses the cryogenic heat of hydrogen to provide the cold energy required for cryogenic separation, thereby eliminating the need for a conventional expansion turbine.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a heat exchanger and an evaporator in a cryogenic separation device according to an embodiment.
  • the "upper” and “lower” directions are taken as shown in the figure, assuming that gravity acts from “upper” to “lower.”
  • the cryogenic separation device 100 comprises heat exchanger 10A, heat exchanger 10B, low-pressure rectification column 11A, high-pressure rectification column 11B, condenser 12, condenser 13, evaporator 14, air circulation piping 20 including first piping 20A and second piping 20B, booster 21, and regulator 22.
  • the low-pressure rectification column 11A, high-pressure rectification column 11B, condenser 12, condenser 13, air circulation piping 20, booster 21, and regulator 22 are the same as those described above, so their explanations are omitted.
  • the heat exchanger 10 in Figure 1 comprises heat exchanger 10A and heat exchanger 10B.
  • Heat exchanger 10A is a device that cools air supplied from an air supply source by exchanging heat with nitrogen gas separated in low-pressure rectification column 11A.
  • the air supplied from the air supply source functions as a heating fluid
  • the extremely low-temperature nitrogen gas functions as a heat-receiving fluid.
  • the nitrogen gas that exchanges heat with air in heat exchanger 10A is extracted from the top of low-pressure rectification column 11A and supplied to heat exchanger 10A.
  • heat exchanger 10A heat exchange may be performed between air supplied from an air supply source and oxygen separated in low-pressure rectification column 11A, as in heat exchanger 10 in Figure 1.
  • the oxygen that exchanges heat with air in heat exchanger 10A is the same as described above, so detailed description will be omitted.
  • Heat exchanger 10B is a device that cools nitrogen gas that has passed through heat exchanger 10A by exchanging heat with hydrogen that has passed through condenser 12.
  • the extremely low-temperature nitrogen gas that has passed through heat exchanger 10A functions as a heating fluid
  • the extremely low-temperature hydrogen that has passed through condenser 12 functions as a heat-receiving fluid.
  • Evaporator 14 is a device that evaporates the liquid oxygen separated in low-pressure rectification column 11A by recovering the heat of the nitrogen gas separated in low-pressure rectification column 11A. Specifically, evaporator 14 exchanges heat between the nitrogen gas that has passed through heat exchanger 10A and the liquid oxygen.
  • the evaporator 14 comprises an evaporation tank 14A that stores liquid oxygen, and a heat exchanger 14B that is placed in the liquid oxygen within the evaporation tank 14A.
  • the nitrogen gas that has passed through the heat exchanger 10A functions as the heating fluid
  • the liquid oxygen in the evaporation tank 14A functions as the heat-receiving fluid.
  • the temperature of the nitrogen gas immediately before flowing into the heat exchanger 14B is adjusted to a value slightly higher than the boiling point of the liquid oxygen in the evaporation tank 14A.
  • the liquid oxygen in the evaporation tank 14A then evaporates by recovering heat from the nitrogen gas, and the nitrogen gas transfers heat of evaporation to the liquid oxygen, cooling the nitrogen gas.
  • nitrogen gas that has passed through heat exchanger 10B is returned to heat exchanger 10A, thereby forming a nitrogen circulation path 30 for circulating nitrogen gas between heat exchanger 10A and heat exchanger 10B.
  • a nitrogen branch path 31 is formed to guide a portion of the nitrogen gas flowing within heat exchanger 10A to evaporator 14, and the nitrogen branch path 31 that has passed through evaporator 14 merges with the nitrogen circulation path 30 in heat exchanger 10B.
  • heat exchanger 10B directly uses the cold energy of hydrogen to cool the nitrogen gas circulating through the nitrogen circulation path 30, and heat exchanger 10A indirectly uses the cold energy of hydrogen to exchange heat between the nitrogen gas circulating through the nitrogen circulation path 30 and the air supplied from the air supply source, thereby cooling the air.
  • a portion of the nitrogen gas circulating through the nitrogen circulation path 30 can be used as a heat source for evaporating liquid oxygen in evaporator 14.
  • the cryogenic separation apparatus 100 of this embodiment can use the sensible heat of hydrogen and the heat of evaporation of liquid oxygen as the cold energy for cooling the air supplied to the low-pressure rectification column 11A and the high-pressure rectification column 11B to the liquefaction temperature.
  • heat exchange between nitrogen gas and hydrogen is performed in heat exchanger 10B and heat exchange between nitrogen gas and air is performed in heat exchanger 10A is as follows.
  • cryogenic separation device 100 of this embodiment exchanges heat between nitrogen gas and hydrogen in heat exchanger 10B and between nitrogen gas and air in heat exchanger 10A, thereby reducing the maintenance burden on the flow path components that make up heat exchanger 10A and heat exchanger 10B compared to when hydrogen and air are exchanged in a heat exchanger.
  • the flow path components in the evaporator must be properly maintained to prevent hydrogen from leaking into the liquid oxygen from welds and joints in the flow path components.
  • the cryogenic separation device 100 of this embodiment supplies the nitrogen gas circulating through the nitrogen circulation path 30 to the evaporator 14 via the nitrogen branch path 31, thereby reducing the maintenance burden on the flow path components that make up the evaporator 14 compared to when hydrogen is supplied to the evaporator.
  • a first aspect of the present disclosure is a cryogenic separation apparatus equipped with a low-pressure rectification column and a high-pressure rectification column that separate air supplied from an air supply source into nitrogen and oxygen
  • the cryogenic separation apparatus comprising: a heat exchanger that cools the air supplied from the air supply source by exchanging heat with one or both of the nitrogen and oxygen separated in the low-pressure rectification column; a first condenser that condenses the first nitrogen gas separated in the low-pressure rectification column using the cold heat of hydrogen supplied from a liquid hydrogen supply source; an evaporator that evaporates the liquid oxygen separated in the low-pressure rectification column; and a first piping and a second piping through which air supplied from the air supply source flows and which are connected upstream of the heat exchanger.
  • the first pipe is connected to the low-pressure rectification column
  • the second pipe is connected to the high-pressure rectification column.
  • the liquid nitrogen condensed in the first condenser and the second condenser are supplied to the low-pressure rectification column.
  • the liquid nitrogen condensed in the first condenser and the second condenser and the oxygen gas evaporated in the evaporator are supplied to the low-pressure rectification column.
  • the cryogenic separation device of this embodiment can reduce the compression power required to send air to the high-pressure rectification column compared to conventional devices, and can flexibly respond to changes in the coldness of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source.
  • the regulator adjusts the flow rate of air circulating through the second pipe so that the smaller the amount of cryogenic heat of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source, the greater the flow rate of air flowing through the second pipe.
  • the regulator appropriately adjusts the amount of air allocated to the low-pressure rectification column and the high-pressure rectification column according to the amount of hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source.
  • the cryogenic separation apparatus of this embodiment only the air supplied to the high-pressure rectification column is compressed by the booster, and therefore, compared to conventional systems, the compression power required to send air to the high-pressure rectification column can be reduced, while also flexibly responding to changes in the amount of cryogenic heat of the hydrogen supplied from the liquid hydrogen supply source.
  • the cryogenic separation device of this embodiment is equipped with a first condenser and a second condenser as condensers for condensing the first nitrogen gas separated in the low-pressure rectification column, thereby reducing the possibility of an insufficient amount of condensation of the first nitrogen gas.
  • the cryogenic separation unit of this embodiment is equipped with a second condenser and an evaporator as an evaporator for re-evaporating the liquid oxygen separated in the low-pressure rectification column, thereby reducing the possibility of the oxygen purity falling below the desired value.
  • cryogenic separation device of this embodiment uses the cryogenic heat of hydrogen to provide the cold energy required for cryogenic separation, eliminating the need for a conventional expansion turbine.
  • a second aspect of the cryogenic separation apparatus of the present disclosure may be the cryogenic separation apparatus of the first aspect, wherein the evaporator evaporates the liquid oxygen separated in the low-pressure rectification column by recovering heat from the first nitrogen gas.
  • a third aspect of the cryogenic separation apparatus of the present disclosure may be the cryogenic separation apparatus of the second aspect, wherein the heat exchanger includes a first heat exchanger that cools air supplied from an air supply source by exchanging heat with the first nitrogen gas separated in the low-pressure rectification column, and a second heat exchanger that cools the first nitrogen gas by exchanging heat between the first nitrogen gas that has passed through the first heat exchanger and hydrogen that has passed through the first condenser.
  • a fourth aspect of the cryogenic separation apparatus of the present disclosure may be the cryogenic separation apparatus of the second or third aspect, wherein the evaporator exchanges heat between the first nitrogen gas that has passed through the first heat exchanger and the liquid oxygen, and the second heat exchanger exchanges heat between the first nitrogen gas that has passed through the evaporator and hydrogen that has passed through the first condenser.
  • the second heat exchanger directly uses the cold energy of hydrogen to cool the first nitrogen gas that has passed through the first heat exchanger, and the first heat exchanger indirectly uses the cold energy of hydrogen to exchange heat between the first nitrogen gas separated in the low-pressure rectification column and the air supplied from the air supply source, thereby cooling the air.
  • the first nitrogen gas that has passed through the first heat exchanger can be used as a heat source for evaporating liquid oxygen in the evaporator.
  • the cryogenic separation apparatus of this embodiment can use the sensible heat of hydrogen and the heat of evaporation of liquid oxygen as cold energy to cool the air supplied to the low-pressure rectification column and the high-pressure rectification column to the liquefaction temperature.
  • the maintenance burden on the flow path components that make up the first and second heat exchangers can be reduced compared to when heat is exchanged between hydrogen and air in a heat exchanger.
  • the flow path components in the evaporator must be properly maintained to prevent hydrogen from leaking into the liquid oxygen from welds and joints in the flow path components.
  • the cryogenic separation device of this embodiment can reduce the maintenance burden on the flow path components that make up the evaporator compared to when hydrogen is supplied to the evaporator.
  • Heat exchanger 10A Heat exchanger 10B: Heat exchanger 11A: Low-pressure rectification column 11B: High-pressure rectification column 12: Condenser 13: Condenser 14: Evaporator 14A: Evaporation tank 14B: Heat exchanger 20: Air circulation piping 20A: First piping 20B: Second piping 21: Pressure booster 22: Regulator 30: Nitrogen circulation path 31: Nitrogen branch path 100: Cryogenic separation device

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

深冷分離装置は、空気供給源からの空気が、低圧精留塔で分離された窒素および酸素の一方または両方と熱交換することにより空気を冷却する熱交換器と、液体水素供給源からの水素の冷熱により低圧精留塔で分離された第１窒素ガスを凝縮させる第１凝縮器と、低圧精留塔で分離された液体酸素を蒸発させる蒸発器と、上記空気が流通し、熱交換器より上流側で第１配管と第２配管とに分岐する空気流通配管と、熱交換器の上流側において第２配管に流通する空気を昇圧する昇圧器と、低圧精留塔内の液体酸素の冷熱により高圧精留塔で分離された第２窒素ガスを凝縮させ、当該液体酸素を蒸発させる第２凝縮器と、第１配管と第２配管との間で流通する空気の割合を調整する調整器と、を備える。第１配管は低圧精留塔に接続され、第２配管は高圧精留塔に接続され、第１凝縮器と第２凝縮器で凝縮された液体窒素、蒸発器で蒸発された酸素ガスは、低圧精留塔に供給される。

Description

深冷分離装置
  本開示は深冷分離装置に関する。
　特許文献１には、液体水素の冷熱を利用した空気分離ユニットが記載されている。具体的には、液体水素貯蔵タンク、液体水素貯蔵タンクから排出された液体水素を気化する気化器、および、気化した水素ガスが供給されて電力を生成する水素燃料電池および液体水素の気化過程で熱交換を通じて冷熱を回収して活用する冷熱活用部を含む液体水素燃料供給システムが開示され、空気分離ユニットが、液体水素の気化器において発生した冷熱を利用して空気を分離するように構成されている。
ＫＲ１０２４２７７３１Ｂ１
　本開示は、一例として、従来に比べて、高圧精留塔に空気を送るための圧縮動力を削減し得るとともに、液体水素供給源から供給される水素の冷熱変化に対して柔軟に対応し得る深冷分離装置を提供することを課題とする。
　本開示の一態様(aspect)の深冷分離装置は、空気供給源から供給される空気を窒素と酸素とに分離する低圧精留塔および高圧精留塔を備える深冷分離装置であって、前記空気供給源から供給される空気が、前記低圧精留塔で分離された窒素および酸素の一方または両方と熱交換することにより前記空気を冷却する熱交換器と、液体水素供給源から供給される水素の冷熱により前記低圧精留塔で分離された第１窒素ガスを凝縮させる第１凝縮器と、前記低圧精留塔で分離された液体酸素を蒸発させる蒸発器と、前記空気供給源から供給される空気が流通し、前記熱交換器より上流側で第１配管と第２配管とに分岐する空気流通配管と、前記熱交換器の上流側において前記第２配管に流通する空気を昇圧する昇圧器と、前記低圧精留塔内の液体酸素の冷熱により前記高圧精留塔で分離された第２窒素ガスを凝縮させるとともに前記低圧精留塔内の液体酸素を蒸発させる第２凝縮器と、前記第１配管と前記第２配管との間で流通する空気の割合を調整する調整器と、を備え、前記第１配管は、前記低圧精留塔に接続され、前記第２配管は、前記高圧精留塔に接続され、前記第１凝縮器および前記第２凝縮器で凝縮された液体窒素、および、前記蒸発器で蒸発された酸素ガスは、前記低圧精留塔に供給される。
　本開示の一態様の深冷分離装置は、従来に比べて、高圧精留塔に空気を送るための圧縮動力を削減し得るとともに、液体水素供給源から供給される水素の冷熱変化に対して柔軟に対応し得るという効果を奏する。
図１は、実施形態の深冷分離装置の一例を示す図である。 図２は、実施形態の深冷分離装置における熱交換器および蒸発器の一例を示す図である。
　一般的な深冷分離装置では、精留塔において，低沸点成分の窒素の凝縮器と高沸点成分の酸素の蒸発器が必要である。この深冷分離装置は、高圧精留塔と低圧精留塔の２つの精留塔が設けられ、高圧精留塔の凝縮器と低圧精留塔の蒸発器を一つの熱交換器として構成されることが多い。これにより，高圧精留塔の窒素ガスを低圧精留塔の液体酸素で凝縮させ、高圧精留塔の窒素ガスで低圧精留塔の液体酸素を蒸発させる。このような深冷分離プロセスの消費電力の大部分は、高圧精留塔に空気を送るための圧縮動力である。つまり、深冷分離プロセスにおいて、高圧精留塔の窒素ガスを低圧精留塔の液体酸素で凝縮するには、高圧精留塔に存在する窒素を高圧化させることにより、低圧精留塔の酸素の沸点を上回るように高圧精留塔の窒素の沸点を上げる必要がある。また、精留塔で空気を酸素および窒素に分離するには、精留塔に供給される空気を極低温にするための冷熱が必要となる。このため、深冷分離プロセスは、圧縮機などの昇圧器で昇圧した圧縮空気の大部分を高圧精留塔に供給させるとともに、膨張タービンを介して圧縮空気の一部を低圧精留塔に供給させることが一般的である。膨張タービンは、圧縮空気を断熱膨張に近い形で膨張させることにより冷熱を発生させることができる。
　このような状況において、本開示者らは、液体水素の冷熱を深冷分離に利用することで精留塔に空気を送るための圧縮動力を削減し得ることを見出した。
　ここで、特許文献１には、上記の如く、液体水素の冷熱を利用した空気分離ユニットが開示されているが、液体水素供給源から供給される水素の冷熱変化に対する対応については十分に検討されていない。
　そこで、本開示者らは、高圧精留塔に空気を送るための圧縮動力を削減し得るとともに、液体水素供給源から供給される水素の冷熱変化に対して柔軟に対応し得る深冷分離装置について鋭意検討を行った結果、本開示の上記態様に想到した。
　以下、添付図面を参照しながら、本開示の上記態様の具体例を説明する。以下で説明する具体例は、いずれも本開示の上記態様の一例を示すものである。よって、以下で示される形状、数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、請求項に記載されていない限り、請求項の範囲を限定するものではない。
　また、以下に説明する構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比などについては正確な表示ではない場合がある。
（実施形態）
　図１は、実施形態の深冷分離装置の一例を示す図である。図１において、重力が「上」から「下」に作用するものとして、「上下」を同図の如く取っている。
　深冷分離装置１００は、熱交換器１０と、低圧精留塔１１Ａと、高圧精留塔１１Ｂと、凝縮器１２と、凝縮器１３と、蒸発器１４と、第１配管２０Ａおよび第２配管２０Ｂを含む空気流通配管２０と、昇圧器２１と、調整器２２と、を備える。
　低圧精留塔１１Ａおよび高圧精留塔１１Ｂは、空気供給源から供給される空気を窒素と酸素とに分離する装置である。低圧精留塔１１Ａおよび高圧精留塔１１Ｂでは、酸素および窒素の沸点の差を利用して、熱交換器１０で極低温にまで冷却された空気が窒素と酸素とに分離される。具体的には、低圧精留塔１１Ａおよび高圧精留塔１１Ｂ内のそれぞれでは、上方から下降する液体と上昇ガスとが気液接触することにより、気液平衡状態が作り出される。すると、沸点の低い窒素成分はガス相に多く含まれ、沸点の高い酸素成分は液相に多く含まれる。これを繰り返すことにより、低圧精留塔１１Ａおよび高圧精留塔１１Ｂのそれぞれは、上方ほど窒素濃度が高い窒素ガスが得られ、下方ほど酸素濃度が高い酸素が得られる。このような低圧精留塔１１Ａおよび高圧精留塔１１Ｂの精留プロセスは公知であるので詳細な説明は省略する。
　空気供給源は、深冷分離装置１００に供給される空気の前処理を行うための公知の装置を備える。例えば、空気供給源は、粉塵を除去するためのエアーフィルター、空気圧縮機、冷却塔および水分などを除去する吸着器などを備えてもよい。空気圧縮機では、エアーフィルターを通過した空気が、空気流通配管２０の圧損分だけ昇圧される。
　冷却塔において、空気圧縮機で昇圧された空気が適温まで冷却される。そして、吸着器では、冷却塔で冷却された空気から水分および二酸化炭素が除去される。
　ただし、空気供給源の上記構成は、例示であって、本例に限定されない。例えば、空気は、空気圧縮機によって空気流通配管２０の圧損分だけ昇圧されるに過ぎないので、空気供給源に、空気を冷却するための水冷却系統が設けられなくてもよい。
　熱交換器１０は、空気供給源から供給される空気が、低圧精留塔１１Ａで分離された窒素および酸素の両方と熱交換することにより空気を冷却する装置である。熱交換器１０は、空気供給源から供給される空気と上記窒素および酸素とを熱交換して空気を冷却することができれば、どのような構成であってもよい。ただし、熱交換器１０において、空気を冷却するための冷熱が不足する場合は、例えば、後述の図２で示す如く、空気と極低温の窒素ガスとを適切に熱交換させるべく、窒素ガスが流れる経路の引き回しを工夫する必要がある。
　本例では、熱交換器１０において、空気供給源から供給される所定温度の空気が加熱流体として機能するとともに、極低温の窒素および酸素が受熱流体として機能する。なお、所定温度は、空気の圧縮状態に依存して変化する値である。
　ここで、熱交換器１０で空気との熱交換が行われる窒素は、窒素ガスであってもよい。例えば、図１に示す如く、低圧精留塔１１Ａの上面から抜き取った窒素濃度が高い窒素ガスを熱交換器１０に供給することができる。この場合、熱交換器１０を通過した窒素は、高純度窒素として外部に取り出されてもよい。必要に応じて、深冷分離装置１００の適所から抜き取った窒素濃度が高い液体窒素が、高純度窒素として外部に取り出されてもよい。
　熱交換器１０で空気との熱交換が行われる酸素は、酸素ガスであってもよい。例えば、図１に示す如く、低圧精留塔１１Ａの液面付近から抜き取った酸素濃度が高い酸素ガスを熱交換器１０に供給することができる。この場合、熱交換器１０を通過した酸素は、高純度酸素として外部に取り出されてもよい。必要に応じて、低圧精留塔１１Ａの液中から抜き取った酸素濃度が高い液体酸素が、高純度酸素として外部に取り出されてもよい。
　なお、上記では、熱交換器１０において、空気供給源から供給される空気と低圧精留塔１１Ａで分離された窒素および酸素の両方とが熱交換しているが、これに限定されない。熱交換器１０において、空気供給源から供給される空気と低圧精留塔１１Ａで分離された窒素および酸素のいずれか一方とが熱交換してもよい。ただし、熱交換器１０において、空気を冷却するための冷熱が不足する場合は、例えば、熱交換器１０において、後述の図２で示す如く、空気と極低温の窒素ガスとを適切に熱交換させるべく、窒素ガスが流れる経路の引き回しを工夫する必要がある。
　空気流通配管２０は、空気供給源から供給される空気が流通し、熱交換器１０より上流側で第１配管２０Ａと第２配管２０Ｂとに分岐する空気経路を構成する。第１配管２０Ａは、熱交換器１０を通過した後、低圧精留塔１１Ａに接続され、第２配管２０Ｂは、熱交換器１０を通過した後、高圧精留塔１１Ｂに接続される。
　昇圧器２１は、熱交換器１０の上流側において第２配管２０Ｂに流通する空気を昇圧する装置である。昇圧器２１は、熱交換器１０の上流側において第２配管２０Ｂに流通する空気を昇圧することができれば、どのような構成であってもよい。昇圧器２１として、例えば、コンプレッサーなどを挙げることができる。つまり、高圧精留塔１１Ｂに供給される空気のみが第２配管２０Ｂに設けられた昇圧器２１によって高圧で圧縮される一方、低圧精留塔１１Ａに供給される空気は、空気流通配管２０の圧損分のみ昇圧されるに過ぎない。前者の昇圧器２１による圧縮空気の圧力と比較して，後者の空気圧力は小さい．
　調整器２２は、第１配管２０Ａと第２配管２０Ｂとの間で流通する空気の割合を調整する装置である。調整器２２は、第１配管２０Ａと第２配管２０Ｂとの間で流通する空気の割合を調整することができれば、どのような構成であってもよい。調整器２２として、例えば、弁開度によって空気流量が調整される流量調整弁、マスフローコントローラなどを挙げることができる。流量調整弁は、空気流通配管２０における第１配管２０Ａおよび第２配管２０Ｂの分岐箇所に設けられた電磁式のボールバルブなどの三方弁でもよいし、当該分岐箇所近傍に設けられた電磁式または空圧式のバタフライバルブなどの二方弁の組合せでもよい。
　昇圧器２１および調整器２２は、制御装置によって制御されてもよい。この場合、制御装置は、液体水素供給源から供給される水素の冷熱量を検知するための適宜の検知器の検知データに基づいて、液体水素供給源から供給される水素の冷熱量が少ないほど、第２配管２０Ｂを流通する空気の流量が大きくなるように昇圧器２１および調整器２２の動作を制御することができる。上記検知器は、例えば、水素が流れる経路の適所に設けられた流量計、温度計であってもよい。
　制御装置は、昇圧器２１および調整器２２の他、深冷分離装置１００の各機器の動作を制御してもよい。制御装置は、例えば、演算回路と、制御プログラムを記憶する記憶回路と、を備える。演算回路として、例えば、ＭＰＵ、ＣＰＵなどを挙げることができる。記憶回路として、例えば、メモリなどを挙げることができる。制御装置は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
　なお、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、または、それらの組み合わせを含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本明細書において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、ユニット、または手段はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアまたはプロセッサの構成に使用される。
　凝縮器１２は、液体水素供給源から供給される水素の冷熱により低圧精留塔１１Ａで分離された窒素ガスを凝縮させる装置である。「低圧精留塔１１Ａで分離された窒素ガス」が、本開示の「第１窒素ガス」に相当する。凝縮器１２で凝縮された液体窒素は、低圧精留塔１１Ａに供給される。凝縮器１２は、水素の冷熱により低圧精留塔１１Ａで分離された窒素ガスを凝縮させることができれば、どのような構成であってもよい。
　本例では、凝縮器１２は、低圧精留塔１１Ａの上部近傍に設けられている。これにより、低圧精留塔１１Ａの上面から取り出された高濃度窒素ガスが凝縮器１２に容易に供給され得る。
　液体水素供給源は、液体水素貯蔵タンクと、液体水素貯蔵タンク内の液体水素を深冷分離装置１００に供給するためのポンプと、を備えてもよい。
　ただし、液体水素供給源の上記構成は、例示であって、本例に限定されない。例えば、深冷分離装置１００で冷熱回収が行われた水素が水素ガスタービンなどに利用される場合は臨界圧以上の高圧まで昇圧する必要があるので、本例の如く、冷熱回収前に、ポンプにより水素を高圧に昇圧する方がよい。すると、冷熱回収後に、水素を高圧に昇圧する場合に比べて、ポンプ動力を削減することができる。これに対して、深冷分離装置１００で冷熱回収が行われた水素が化学反応の原料として利用されるなどで、水素を高圧化させる必要がない場合は、ポンプによる水素昇圧タイミングは、冷熱回収前でも冷熱回収後でも構わない。
　凝縮器１２を通過した水素は、適宜の水素利用設備に供給される。かかる水素利用設備として、水素ガスタービンなどを挙げることができるが、これに限定されない。
　蒸発器１４は、低圧精留塔１１Ａで分離された液体酸素を蒸発させる装置である。蒸発器１４で蒸発された酸素ガスは、低圧精留塔１１Ａに供給される。蒸発器１４は、低圧精留塔１１Ａで分離された液体酸素を蒸発させることができれば、どのような構成であってもよい。
　本例では、蒸発器１４は、低圧精留塔１１Ａの下部近傍に設けられ、低圧精留塔１１Ａの液体酸素が溜まっている領域の側面から取り出された液体酸素が蒸発器１４に供給されるとともに、蒸発器１４が適宜の熱媒体の熱を回収することにより蒸発器１４内の液体酸素が蒸発する。かかる熱媒体の具体例は後で説明する。
　凝縮器１３は、低圧精留塔１１Ａ内の液体酸素の冷熱により高圧精留塔１１Ｂで分離された窒素ガスを凝縮させるとともに低圧精留塔１１Ａ内の液体酸素を蒸発させる装置である。「高圧精留塔１１Ｂで分離された窒素ガス」が、本開示の「第２窒素ガス」に相当する。凝縮器１３は、低圧精留塔１１Ａ内の液体酸素の冷熱により高圧精留塔１１Ｂで分離された窒素ガスを凝縮させるとともに低圧精留塔１１Ａ内の液体酸素を蒸発させることができれば、どのような構成であってもよい。
　本例では、凝縮器１３は、低圧精留塔１１Ａの液体酸素中に設けられた熱交換器を備える。この熱交換器において、高圧精留塔１１Ｂで分離された窒素ガスが加熱流体として機能するとともに、低圧精留塔１１Ａ内の液体酸素が受熱流体として機能する。これにより、低圧精留塔１１Ａ内の液体酸素が、高圧精留塔１１Ｂで分離された窒素ガスから熱を回収することで、後者の窒素ガスが凝縮するとともに、前者の液体酸素が蒸発する。
　凝縮器１３で凝縮された液体窒素は、低圧精留塔１１Ａに供給されるとともに、高圧精留塔１１Ｂにも供給される。また、高圧精留塔１１Ｂの下面から酸素リッチな液体空気が取り出され、当該液体空気が低圧精留塔１１Ａに供給される。
　以上のとおり、本実施形態の深冷分離装置１００は、従来に比べて、高圧精留塔１１Ｂに空気を送るための圧縮動力を削減し得るとともに、液体水素供給源から供給される水素の冷熱変化に対して柔軟に対応し得る。
　具体的には、本実施形態の深冷分離装置１００は、調整器２２によって、液体水素供給源から供給される水素の冷熱量が少ないほど、第２配管２０Ｂを流通する空気の流量が大きくなるように調整される。つまり、液体水素供給源から供給される水素供給量に従って、低圧精留塔１１Ａと高圧精留塔１１Ｂとに配分する空気量が調整器２２によって適切に調整される。これにより、本実施形態の深冷分離装置１００は、高圧精留塔１１Ｂに供給される空気のみが昇圧器２１により圧縮されるので、従来に比べて、高圧精留塔１１Ｂに空気を送るための圧縮動力を削減しながら、液体水素供給源から供給される水素の冷熱変化に対して柔軟に対応し得る。
　また、深冷分離装置１００における必要な酸素および窒素の所望の分離量に対して水素の冷熱量が不十分である場合、低圧精留塔１１Ａで分離された窒素ガスの凝縮量が不足する可能性がある。そこで、本実施形態の深冷分離装置１００は、低圧精留塔１１Ａで分離された窒素ガスを凝縮させるための凝縮器として凝縮器１２および凝縮器１３を備えることで、窒素ガスの凝縮量が不足する可能性を低減することができる。
　また、深冷分離装置１００における必要な酸素および窒素の所望の分離量に対して水素の冷熱量が不十分である場合、低圧精留塔１１Ａで分離された酸素純度が所望の値よりも低下する可能性がある。そこで、本実施形態の深冷分離装置１００は、低圧精留塔１１Ａで分離された液体酸素を再蒸発させるための蒸発器として凝縮器１３および蒸発器１４を備えることで、酸素純度が所望の値よりも低下する可能性を低減することができる。
　さらに、本実施形態の深冷分離装置１００は、深冷分離に必要な冷熱を水素の冷熱により賄うことで、従来の膨脹タービンを不要にすることができる。
　＜熱交換器および蒸発器の具体例＞
　図２は、実施形態の深冷分離装置における熱交換器および蒸発器の一例を示す図である。図２において、重力が「上」から「下」に作用するものとして、「上下」を同図の如く取っている。
　深冷分離装置１００は、熱交換器１０Ａと、熱交換器１０Ｂと、低圧精留塔１１Ａと、高圧精留塔１１Ｂと、凝縮器１２と、凝縮器１３と、蒸発器１４と、第１配管２０Ａおよび第２配管２０Ｂを含む空気流通配管２０と、昇圧器２１と、調整器２２と、を備える。ここで、低圧精留塔１１Ａ、高圧精留塔１１Ｂ、凝縮器１２、凝縮器１３、空気流通配管２０、昇圧器２１および調整器２２は、上記と同様であるので説明を省略する。なお、図１の熱交換器１０は、熱交換器１０Ａと、熱交換器１０Ｂと、を備える。
　熱交換器１０Ａは、空気供給源から供給される空気が低圧精留塔１１Ａで分離された窒素ガスと熱交換することにより当該空気を冷却する装置である。つまり、熱交換器１０Ａにおいて、空気供給源から供給される空気が加熱流体として機能するとともに、極低温の窒素ガスが受熱流体として機能する。
　ここで、熱交換器１０Ａで空気との熱交換が行われる窒素ガスは、低圧精留塔１１Ａの上面から抜き取ることで、熱交換器１０Ａに供給される。
　なお、熱交換器１０Ａにおいて、図１の熱交換器１０と同様に、空気供給源から供給される空気と低圧精留塔１１Ａで分離された酸素との熱交換が行われてもよい。この場合、熱交換器１０Ａで空気との熱交換が行われる酸素は、上記と同様であるので詳細な説明を省略する。
　熱交換器１０Ｂは、熱交換器１０Ａを通過した窒素ガスが、凝縮器１２を通過した水素と熱交換することにより当該窒素ガスを冷却する装置である。つまり、熱交換器１０Ａを通過した極低温の窒素ガスが加熱流体として機能するとともに、凝縮器１２を通過した極低温の水素が受熱流体として機能する。
　蒸発器１４は、低圧精留塔１１Ａで分離された窒素ガスの熱を回収することにより低圧精留塔１１Ａで分離された液体酸素を蒸発させる装置である。具体的には、蒸発器１４は、熱交換器１０Ａを通過した窒素ガスと上記液体酸素とが熱交換する。
　蒸発器１４は、液体酸素を貯蔵する蒸発タンク１４Ａと、蒸発タンク１４Ａ内の液体酸素中に設けられた熱交換器１４Ｂと、を備える。熱交換器１４Ｂにおいて、熱交換器１０Ａを通過した窒素ガスが加熱流体として機能するとともに、蒸発タンク１４Ａの液体酸素が受熱流体として機能する。このとき、熱交換器１４Ｂを流入する直前の窒素ガス温度は、蒸発タンク１４Ａ中の液体酸素の沸点よりも僅かに高い値に調整される。すると、蒸発タンク１４Ａ中の液体酸素が、窒素ガスの熱を回収することで蒸発するとともに、窒素ガスから上記液体酸素に対して蒸発熱が付与されることで、当該窒素ガスが冷却される。
　本例では、熱交換器１０Ｂを通過した窒素ガスを熱交換器１０Ａに戻すことで、熱交換器１０Ａと熱交換器１０Ｂとの間で窒素ガスを循環させるための窒素循環経路３０が形成されている。また、熱交換器１０Ａ内を流れる窒素ガスの一部を蒸発器１４に導くための窒素分岐経路３１が形成され、蒸発器１４を通過した窒素分岐経路３１は、熱交換器１０Ｂにおいて窒素循環経路３０と合流する。
　このようにして、本実施形態の深冷分離装置１００は、熱交換器１０Ｂでは、水素の冷熱を直接的に利用して窒素循環経路３０を循環する窒素ガスが冷却されるとともに、熱交換器１０Ａでは、水素の冷熱を間接的に利用して窒素循環経路３０を循環する窒素ガスと空気供給源から供給される空気とが熱交換することにより当該空気が冷却される。また、蒸発器１４で液体酸素を蒸発させるための熱源として、窒素循環経路３０を循環する窒素ガスの一部を利用し得る。つまり、本実施形態の深冷分離装置１００は、低圧精留塔１１Ａおよび高圧精留塔１１Ｂに供給される空気を液化温度にまで冷却するための冷熱として、水素の顕熱と液体酸素の蒸発熱とを利用し得る。
　ここで、熱交換器１０Ｂで窒素ガスと水素とを熱交換させるとともに熱交換器１０Ａで窒素ガスと空気とを熱交換させる理由は、以下の通りである。
　仮に、熱交換器において空気と水素とが熱交換する場合、熱交換器における流路部材の溶接部、継手部などから空気中に水素が漏洩しないように当該流路部材を適切にメンテナンスする必要がある。
　しかし、本実施形態の深冷分離装置１００は、熱交換器１０Ｂで窒素ガスと水素とを熱交換させるとともに熱交換器１０Ａで窒素ガスと空気とを熱交換させることで、熱交換器において水素と空気とが熱交換する場合に比べて、熱交換器１０Ａおよび熱交換器１０Ｂを構成する流路部材のメンテナンス負担を軽減することができる。
　また、窒素循環経路３０を循環する窒素ガスを蒸発器１４に供給する理由は、以下の通りである。
　仮に、適温の水素を蒸発器に供給する場合、蒸発器における流路部材の溶接部、継手部などから液体酸素中に水素が漏洩しないように当該流路部材を適切にメンテナンスする必要がある。
　しかし、本実施形態の深冷分離装置１００は、窒素分岐経路３１を介して窒素循環経路３０を循環する窒素ガスを蒸発器１４に供給することで、水素を蒸発器に供給する場合に比べて、蒸発器１４を構成する流路部材のメンテナンス負担を軽減することができる。
　上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良および他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、本開示の構造、本開示の機能を実質的に変更できる。
　（本開示の各態様について）
　上記説明から、以下の本開示の各態様が案出される。
　本開示の第１態様は、空気供給源から供給される空気を窒素と酸素とに分離する低圧精留塔および高圧精留塔を備える深冷分離装置であって、空気供給源から供給される空気が、低圧精留塔で分離された窒素および酸素の一方または両方と熱交換することにより上記空気を冷却する熱交換器と、液体水素供給源から供給される水素の冷熱により低圧精留塔で分離された第１窒素ガスを凝縮させる第１凝縮器と、低圧精留塔で分離された液体酸素を蒸発させる蒸発器と、空気供給源から供給される空気が流通し、熱交換器より上流側で第１配管と第２配管とに分岐する空気流通配管と、熱交換器の上流側において第２配管に流通する空気を昇圧する昇圧器と、低圧精留塔内の液体酸素の冷熱により高圧精留塔で分離された第２窒素ガスを凝縮させるとともに低圧精留塔内の液体酸素を蒸発させる第２凝縮器と、第１配管と第２配管との間で流通する空気の割合を調整する調整器と、を備え、第１配管は、前記低圧精留塔に接続され、第２配管は、前記高圧精留塔に接続され、第１凝縮器および第２凝縮器で凝縮された液体窒素、および、蒸発器で蒸発された酸素ガスは、低圧精留塔に供給される。
　かかる構成によると、本態様の深冷分離装置は、従来に比べて、高圧精留塔に空気を送るための圧縮動力を削減し得るとともに、液体水素供給源から供給される水素の冷熱変化に対して柔軟に対応し得る。
　具体的には、本実施形態の深冷分離装置は、調整器によって、液体水素供給源から供給される水素の冷熱量が少ないほど、第２配管を流通する空気の流量が大きくなるように調整される。つまり、液体水素供給源から供給される水素供給量に従って、低圧精留塔と高圧精留塔とに配分する空気量が調整器によって適切に調整される。これにより、本態様の深冷分離装置は、高圧精留塔に供給される空気のみが昇圧器により圧縮されるので、従来に比べて、高圧精留塔に空気を送るための圧縮動力を削減しながら、液体水素供給源から供給される水素の冷熱変化に対して柔軟に対応し得る。
　また、深冷分離装置における必要な酸素および窒素の所望の分離量に対して水素の冷熱量が不十分である場合、低圧精留塔で分離された第１窒素ガスの凝縮量が不足する可能性がある。そこで、本実施形態の深冷分離装置は、低圧精留塔で分離された第１窒素ガスを凝縮させるための凝縮器として第１凝縮器および第２凝縮器を備えることで、第１窒素ガスの凝縮量が不足する可能性を低減することができる。
　また、深冷分離装置における必要な酸素および窒素の所望の分離量に対して水素の冷熱量が不十分である場合、低圧精留塔で分離された酸素純度が所望の値よりも低下する可能性がある。そこで、本実施形態の深冷分離装置は、低圧精留塔で分離された液体酸素を再蒸発させるための蒸発器として第２凝縮器および蒸発器を備えることで、酸素純度が所望の値よりも低下する可能性を低減することができる。
　さらに、本実施形態の深冷分離装置は、深冷分離に必要な冷熱を水素の冷熱により賄うことで、従来の膨脹タービンを不要にすることができる。
　ここで、本開示の第２態様の深冷分離装置は、第１態様の深冷分離装置において、蒸発器は、第１窒素ガスの熱を回収することにより低圧精留塔で分離された液体酸素を蒸発させてもよい。また、本開示の第３態様の深冷分離装置は、第２態様の深冷分離装置において、熱交換器は、空気供給源から供給される空気が低圧精留塔で分離された第１窒素ガスと熱交換することにより空気を冷却する第１熱交換器と、第１熱交換器を通過した第１窒素ガスが第１凝縮器を通過した水素と熱交換することにより第１窒素ガスを冷却する第２熱交換器を備えてもよい。さらに、本開示の第４態様の深冷分離装置は、第２態様または第３態様の深冷分離装置において、蒸発器は、第１熱交換器を通過した第１窒素ガスと上記液体酸素とが熱交換し、第２熱交換器は、蒸発器を通過した第１窒素ガスと第１凝縮器を通過した水素とが熱交換してもよい。
　以上の構成によると、本態様の深冷分離装置は、第２熱交換器では、水素の冷熱を直接的に利用して第１熱交換器を通過した第１窒素ガスが冷却されるとともに、第１熱交換器では、水素の冷熱を間接的に利用して低圧精留塔で分離された第１窒素ガスと空気供給源から供給される空気とが熱交換することにより当該空気が冷却される。また、蒸発器で液体酸素を蒸発させるための熱源として、第１熱交換器を通過した第１窒素ガスを利用し得る。つまり、本態様の深冷分離装置は、低圧精留塔および高圧精留塔に供給される空気を液化温度にまで冷却するための冷熱として水素の顕熱と液体酸素の蒸発熱とを利用し得る。
　ここで、第２熱交換器で第１窒素ガスと水素とを熱交換させるとともに第１熱交換器で第１窒素ガスと空気とを熱交換させる理由は、以下の通りである。
　仮に、熱交換器において空気と水素とが熱交換する場合、熱交換器における流路部材の溶接部、継手部などから空気中に水素が漏洩しないように当該流路部材を適切にメンテナンスする必要がある。
　しかし、本態様の深冷分離装置は、第２熱交換器で第１窒素ガスと水素とを熱交換させるとともに第１熱交換器で第１窒素ガスと空気とを熱交換させることで、熱交換器において水素と空気とが熱交換する場合に比べて、第１熱交換器および第２熱交換器を構成する流路部材のメンテナンス負担を軽減することができる。
　また、第１熱交換器を通過した第１窒素ガスを蒸発器に供給する理由は、以下の通りである。
　仮に、適温の水素を蒸発器に供給する場合、蒸発器における流路部材の溶接部、継手部などから液体酸素中に水素が漏洩しないように当該流路部材を適切にメンテナンスする必要がある。
　しかし、本態様の深冷分離装置は、第１熱交換器を通過した第１窒素ガスを蒸発器に供給することで、水素を蒸発器に供給する場合に比べて、蒸発器を構成する流路部材のメンテナンス負担を軽減することができる。
１０　　：熱交換器
１０Ａ　：熱交換器
１０Ｂ　：熱交換器
１１Ａ　：低圧精留塔
１１Ｂ　：高圧精留塔
１２　　：凝縮器
１３　　：凝縮器
１４　　：蒸発器
１４Ａ　：蒸発タンク
１４Ｂ　：熱交換器
２０　　：空気流通配管
２０Ａ　：第１配管
２０Ｂ　：第２配管
２１　　：昇圧器
２２　　：調整器
３０　　：窒素循環経路
３１　　：窒素分岐経路
１００　：深冷分離装置

Claims (4)

  1. 　空気供給源から供給される空気を窒素と酸素とに分離する低圧精留塔および高圧精留塔を備える深冷分離装置であって、
    　前記空気供給源から供給される空気が、前記低圧精留塔で分離された窒素および酸素の一方または両方と熱交換することにより前記空気を冷却する熱交換器と、
    　液体水素供給源から供給される水素の冷熱により前記低圧精留塔で分離された第１窒素ガスを凝縮させる第１凝縮器と、
    　前記低圧精留塔で分離された液体酸素を蒸発させる蒸発器と、
    　前記空気供給源から供給される空気が流通し、前記熱交換器より上流側で第１配管と第２配管とに分岐する空気流通配管と、
    　前記熱交換器の上流側において前記第２配管に流通する空気を昇圧する昇圧器と、
    　前記低圧精留塔内の液体酸素の冷熱により前記高圧精留塔で分離された第２窒素ガスを凝縮させるとともに前記低圧精留塔内の液体酸素を蒸発させる第２凝縮器と、
    　前記第１配管と前記第２配管との間で流通する空気の割合を調整する調整器と、を備え、
    　前記第１配管は、前記低圧精留塔に接続され、
    　前記第２配管は、前記高圧精留塔に接続され、
    　前記第１凝縮器および前記第２凝縮器で凝縮された液体窒素、および、前記蒸発器で蒸発された酸素ガスは、前記低圧精留塔に供給される深冷分離装置。
  2. 　前記蒸発器は、前記第１窒素ガスの熱を回収することにより前記低圧精留塔で分離された液体酸素を蒸発させる請求項１に記載の深冷分離装置。
  3. 　前記熱交換器は、前記空気供給源から供給される空気が前記低圧精留塔で分離された第１窒素ガスと熱交換することにより前記空気を冷却する第１熱交換器と、前記第１熱交換器を通過した前記第１窒素ガスが前記第１凝縮器を通過した水素と熱交換することにより前記第１窒素ガスを冷却する第２熱交換器を備える請求項２に記載の深冷分離装置。
  4. 　前記蒸発器は、前記第１熱交換器を通過した前記第１窒素ガスと前記液体酸素とが熱交換し、前記第２熱交換器は、前記蒸発器を通過した前記第１窒素ガスと前記第１凝縮器を通過した水素とが熱交換する請求項２または３に記載の深冷分離装置。
PCT/JP2024/016425 2024-04-26 2024-04-26 深冷分離装置 Pending WO2025224970A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2024/016425 WO2025224970A1 (ja) 2024-04-26 2024-04-26 深冷分離装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2024/016425 WO2025224970A1 (ja) 2024-04-26 2024-04-26 深冷分離装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025224970A1 true WO2025224970A1 (ja) 2025-10-30

Family

ID=97489550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/016425 Pending WO2025224970A1 (ja) 2024-04-26 2024-04-26 深冷分離装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025224970A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328681A (ja) * 1989-06-27 1991-02-06 Kobe Steel Ltd 空気分離装置
JPH10122740A (ja) * 1996-10-23 1998-05-15 Nippon Sanso Kk 高純度酸素の製造方法及び装置
JPH10132458A (ja) * 1996-10-28 1998-05-22 Nippon Sanso Kk 酸素ガス製造方法及び装置
JPH10274474A (ja) * 1997-01-28 1998-10-13 Nippon Sanso Kk 低純度酸素の製造方法及び装置
JP2001509246A (ja) * 1996-10-30 2001-07-10 リンデ アクチェンゲゼルシャフト 高圧窒素製造方法及び装置
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
JP2023137800A (ja) * 2022-03-18 2023-09-29 大陽日酸株式会社 空気液化分離装置、空気液化分離装置の運転停止方法及び起動方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328681A (ja) * 1989-06-27 1991-02-06 Kobe Steel Ltd 空気分離装置
JPH10122740A (ja) * 1996-10-23 1998-05-15 Nippon Sanso Kk 高純度酸素の製造方法及び装置
JPH10132458A (ja) * 1996-10-28 1998-05-22 Nippon Sanso Kk 酸素ガス製造方法及び装置
JP2001509246A (ja) * 1996-10-30 2001-07-10 リンデ アクチェンゲゼルシャフト 高圧窒素製造方法及び装置
JPH10274474A (ja) * 1997-01-28 1998-10-13 Nippon Sanso Kk 低純度酸素の製造方法及び装置
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
JP2023137800A (ja) * 2022-03-18 2023-09-29 大陽日酸株式会社 空気液化分離装置、空気液化分離装置の運転停止方法及び起動方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3086857B2 (ja) 寒冷の発生方法、この方法を用いた冷却サイクル並びにこの方法を用いた空気精留方法及び装置
TWI628401B (zh) 透過以可變能耗低溫分離空氣來提取氧之方法與裝置
JP2002295799A (ja) 液化天然ガス及び窒素の処理方法及び処理システム
JPS6146747B2 (ja)
JP2016080297A (ja) 深冷空気分離装置及び深冷空気分離方法
JP6354516B2 (ja) 深冷空気分離装置及び深冷空気分離方法
JP3181546B2 (ja) 空気からの窒素およびアルゴンの製造方法および装置
JPH02293575A (ja) 空気分離装置
WO2025224969A1 (ja) 深冷分離装置
JP4408211B2 (ja) 液化天然ガスタンクの圧力調整装置およびその圧力調整方法
JP7608386B2 (ja) 空気液化分離装置、空気液化分離装置の運転停止方法及び起動方法
JP2873469B2 (ja) 需要変動に対応して空気を液化分離し供給する装置
US8549878B2 (en) Method of generating nitrogen and apparatus for use in the same
JP2997939B2 (ja) 低温貯槽内の蒸発ガスの回収利用方法
JP2003120897A (ja) 炭酸ガスの貯留・供給装置
TW202417794A (zh) 空氣分離裝置及空氣分離方法
JP2025027223A (ja) 窒素発生装置および窒素発生方法
JP3495267B2 (ja) ガス液化・再気化用冷凍装置
JP2003021458A (ja) 深冷空気分離装置
JPH0328681A (ja) 空気分離装置
KR20210038351A (ko) 고순도 산소 제조 장치
PL189870B1 (pl) Sposób i urządzenie do rozdzielania powietrza techniką destylacji kriogenicznej
CN222048282U (zh) 一种空分系统
JP3181482B2 (ja) 高純度窒素ガス製造方法およびそれに用いる装置
US20250146747A1 (en) Utilizing flue gas heat for carbon dioxide capture

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24936888

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1