JP3038656U - 窒素ガス製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液化窒素貯槽や送ガス蒸発器等のバックアッ
プ設備を含めた窒素ガス製造装置のユニット化を進め、
現地作業の削減と据付面積の削減を図れる窒素ガス製造
装置を提供する。 【解決手段】 空気液化分離法により窒素ガスを製造す
る装置において、精留塔４等の低温機器を収納したコー
ルドボックス７と液化窒素貯槽６とを、原料空気圧縮機
１等の常温機器を収納した下部ボックス２２の上に並立
させる。前記コールドボックス７と前記液化窒素貯槽６
と前記下部ボックス２２とは、それぞれ別個にユニット
として運搬可能に形成され、設置場所において組立可能
に構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、空気液化分離法による窒素ガス製造装置に関し、詳しくは、圧縮， 精製，冷却した原料空気を精留塔に導入して精留分離を行い、製品として窒素ガ スを製造する装置に関し、特に小容量の窒素ガス製造装置に適した構造に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

図３は、空気液化分離法による一般的な窒素ガス製造装置の一例を示すもので ある。空気液化分離法による窒素ガス製造装置は、原料空気を所定圧力に圧縮す る原料空気圧縮機１、原料空気中の水分や炭酸ガス等の不純物を吸着除去して原 料空気の精製を行う吸着器２、原料空気を戻りガスと熱交換させて液化温度付近 まで冷却する主熱交換器３、原料空気を精留して窒素を分離する精留塔４及び凝 縮器５、バックアップ用及び装置の運転に必要な寒冷源として用いる液化窒素を 貯留する液化窒素貯槽６等を主要な構成要素とするもので、主熱交換器３，精留 塔４，凝縮器５等の低温機器は、コールドボックス７内に収納されている。

【０００３】 前記原料空気圧縮機１で圧縮された原料空気は、アフタークーラー８で４０℃ 程度に冷却され、さらにフレオン冷却器９で約１０℃まで冷却された後、前記吸 着器２で精製され、コールドボックス７に導入される。コールドボックス７に導 入された原料空気は、前記主熱交換器３で戻りガスと熱交換を行って略液化温度 まで冷却され、精留塔４の下部に導入される。精留塔４に導入された原料空気は 、精留操作により塔上部に窒素ガスが分離し、この窒素ガスの一部が主熱交換器 ３を通して常温となり、製品窒素ガスとして取出され、前記窒素ガスの残部は、 前記凝縮器５で液化して精留塔４の還流液となる。また、塔底部に分離した酸素 富化空気は、減圧弁１０を経て前記凝縮器５に導入され、気化した後に前記主熱 交換器３で常温となり、一部が前記吸着器２の再生ガスに用いられて排出される 。

【０００４】 一方、コールドボックス７の外部に設置された液化窒素貯槽６からは、液化窒 素が精留塔４の上部に供給され、侵入熱等に対応して精留塔４等の低温での操作 を維持するために必要となる冷熱が供給される。さらに、液化窒素貯槽６内の液 化窒素は、必要に応じて送ガス蒸発器１１で大気との熱交換により気化して窒素 ガスとなり、製品窒素ガスとして取出される。また、前記液化窒素貯槽６への液 化窒素の注入は、注入口６ａから行われ、液化窒素貯槽６から精留塔４への液化 窒素の導入は、蒸発器６ｂを有する加圧経路により槽内圧力を高めることにより 行われる。

【０００５】 このような窒素ガス製造装置において、従来は、前記原料空気圧縮機１，吸着 器２，精留塔４等の低温機器を収容したコールドボックス７，液化窒素貯槽６， 送ガス蒸発器１１等の機器を各々独立で据付けるため、現地での据付作業量が多 く、据付面積も多大であるという問題があった。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

このため、現地での据付作業量を削減すること、据付面積を減らすことを目的 として原料空気圧縮機１や吸着器２等の常温機器をボックス内に収納して輸送、 据付けを行うことが提案されている（実開平４−２７３８８号参照）。しかし、 この場合も、コールドボックス７や液化窒素貯槽６，送ガス蒸発器１１が別置き であり、さらなる据付面積の削減が要請されていた。

【０００７】 そこで本考案は、液化窒素貯槽や送ガス蒸発器等のバックアップ設備を含めた 窒素ガス製造装置のユニット化を進め、現地作業の削減と据付面積の削減を図れ る窒素ガス製造装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案の窒素ガス製造装置は、空気液化分離法によ り窒素ガスを製造する装置において、精留塔等の低温機器を収納したコールドボ ックスと液化窒素貯槽とを、原料空気圧縮機等の常温機器を収納した下部ボック スの上に並立させたことを特徴としている。

【０００９】 さらに、本考案は、前記コールドボックス及び前記液化窒素貯槽が縦型円筒形 状に形成されていること、前記液化窒素貯槽の外壁に送ガス蒸発器を設けたこと 、前記コールドボックスと前記液化窒素貯槽と前記下部ボックスとは、それぞれ 別個にユニットとして運搬可能に形成され、設置場所において組立可能に構成さ れていること、また、前記コールドボックスに付随する第１下部ボックスと、前 記液化窒素貯槽に付随する第２下部ボックスと、原料空気圧縮機とがそれぞれ別 個にユニットとして運搬可能に形成され、設置場所において組立可能に構成され ていることを特徴としている。

【００１０】

【考案の実施の形態】

図１及び図２は、本考案の窒素ガス製造装置の一例を示すもので、図１は縦断 面図、図２は平面図である。なお、前記図３に示した装置における構成要素と同 一の構成要素にはそれぞれ同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００１１】 本形態例に示す窒素ガス製造装置は、従来の窒素ガス製造装置と同様に、原料 空気圧縮機１，吸着器２，主熱交換器３，精留塔４，凝縮器５，液化窒素貯槽６ ，送ガス蒸発器１１等を主要な構成要素とするものであって、前記主熱交換器３ ，精留塔４，凝縮器５等の低温機器は、縦型円筒形状に形成されたコールドボッ クス７内に収納されている。また、前記液化窒素貯槽６は、一般に真空断熱方式 （パーライト粉末充填真空断熱方式等）で形成されており、縦型円筒形状である ことから、外観上、コールドボックス７も縦型円筒形状であることが好ましく、 円筒であること、装置が小容量であることからコールドボックス７も液化窒素貯 槽６と同様の真空断熱方式のコールドボックスとすることが好ましい。さらに、 前記送ガス蒸発器１１は、前記コールドボックス７の外壁に一体的に取付けられ ている。

【００１２】 前記原料空気圧縮機１や吸着器２等の常温機器は、運転パネル２１を含めて下 部ボックス２２内に収納配設されている。この下部ボックス２２は、外壁に原料 空気吸入用，冷却空気取入用の通気口（ガラリ）や、機器の保守用の取外し可能 なパネル，扉等を備えるとともに、天板部には、前記コールドボックス７及び液 化窒素貯槽６を並べて立設するための取付部を備えている。

【００１３】 上記常温機器を収納した下部ボックス２２と、前記コールドボックス７と、前 記液化窒素貯槽６とは、それぞれ別個にユニットとして運搬可能な大きさに形成 されており、設置場所において下部ボックス２２へのコールドボックス７及び液 化窒素貯槽６の据付けと、原料空気，製品ガス，排ガス（吸着器再生ガス），液 化窒素が流れる配管や制御用配線等の接続を行うことにより、一体的に組立てが 可能に構成されている。

【００１４】 したがって、上記構成の窒素ガス製造装置は、原料空気圧縮機１や吸着器２等 の常温機器を収納した下部ボックス２２と、主熱交換器３，精留塔４，凝縮器５ 等の低温機器を収納したコールドボックス７と、送ガス蒸発器１１を備えた液化 窒素貯槽６とを工場等でそれぞれ別個に製作し、現地へ各々別個に運搬した後、 現地で上述のような組立作業を行うことにより完成させることができる。

【００１５】 このように形成した窒素ガス製造装置は、下部ボックス２２の上にコールドボ ックス７と液化窒素貯槽６とが位置する状態になるので、従来に比べて装置の据 付面積を大幅に削減することができ、例えば従来装置の約１／２にすることがで きる。また、装置の据付けに必要な基礎工事も少なくなり、あらかじめ配管等の 準備工事を工場で行っておくことにより、現地における据付や配管等の接続に要 する作業量も減少し、装置の据付けに要する期間も短縮することができる。

【００１６】 また、窒素ガス製造装置の輸送形態としては、上述のように、下部ボックス２ ２，コールドボックス７，液化窒素貯槽６の３分割の他、装置の全体の大きさに よって他の形態も考えられ、例えば、これらを工場で一体に組立ててから現地へ 運搬するようにしてもよい。また、図１及び図２に破線２２ａで示すように、下 部ボックス２２をコールドボックス７に付随する第１の下部ボックスと、前記液 化窒素貯槽６に付随する第２の下部ボックスとに分割し、これらを各々別個に組 立てた状態で運搬するようにしてもよい。このとき、これらを横倒しにして運搬 する場合には、横倒しにして輸送できない原料空気圧縮機１等は、これらと別個 に運搬することになる。すなわち、コールドボックス７と第１下部ボックスとを 一つの輸送単体、液化窒素貯槽６と第２下部ボックスとを別の輸送単体、原料空 気圧縮機１を更に別の輸送単体としてそれぞれ別個にユニットとして運搬可能に 形成し、設置場所においてこれらを組立接続する形態としてもよい。

【００１７】 いずれの輸送形態を採用するかは、装置の大きさや輸送手段の状況等を考慮し て決定すればよいが、前記形態例のように下部ボックス２２とコールドボックス ７と液化窒素貯槽６とに３分割する場合、液化窒素貯槽６の操作を地上から行う として操作弁等を下部の下部ボックス２２に設けると、現地での液体窒素の配管 接続が必要となる。一方、前述のように下部ボックス２２をコールドボックス７ 側と液化窒素貯槽６側とに２分割する場合は、液化窒素貯槽６の操作弁等をその 下部に付く下部ボックスに工場で組込めることから、現地での液体窒素の配管接 続を減らすことができるが、横倒しで運搬する場合は、現地での原料空気圧縮機 １の組付け作業が必要となる。

【００１８】 また、現地に液化窒素貯槽や蒸発器が既に設置されている場合は、下部ボック ス２２上の液化窒素貯槽６（送ガス蒸発器１１を含む）を外して納入し、既設の 液化窒素貯槽や蒸発器に接続して使用することもできる。この場合でも、下部ボ ックス２２で不要となる液化窒素の操作弁等を外すことにより、主要な構造であ るコールドボックス７と下部ボックス２２とをほとんどそのまま使うことができ るので、設計費用等を節約できる。

【００１９】 なお、前記形態例において、各機器を接続する配管等は、主要部のみを図示し ているが、各機器には、従来から周知の空気液化分離法による窒素ガスの製造装 置に設けられる各種配管，弁及び制御用配線等が設けられている。また、各ユニ ット間の配管や配線の接続は、周知のフランジ構造，コネクター構造を利用する ことができる。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の窒素ガス製造装置によれば、装置の据付面積を 従来の約半分にすることができ、構成機器間の配管、配線に要する現地作業も減 少するので、装置コストを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の窒素ガス製造装置の一例を示す縦断
面図である。

【図２】 同じく平面図である。

【図３】 空気液化分離法による一般的な窒素ガス製造
装置の一例を示す系統図である。

【符号の説明】

１…原料空気圧縮機、２…吸着器、３…主熱交換器、４
…精留塔、５…凝縮器、６…液化窒素貯槽、６ａ…注入
口、７…コールドボックス、１１…送ガス蒸発器、２１
…運転パネル、２２…下部ボックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 高橋 斉之 神奈川県川崎市川崎区小島町６−２ 日本 酸素株式会社内 (72)考案者 平河 俊一 神奈川県川崎市川崎区小島町６−２ 日本 酸素株式会社内

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料空気を所定圧力に圧縮する原料空気
   圧縮機、原料空気中の水分や炭酸ガス等の不純物を吸着
   除去して原料空気の精製を行う吸着器、原料空気を戻り
   ガスと熱交換させて液化温度付近まで冷却する主熱交換
   器、原料空気を精留して窒素を分離する精留塔及び凝縮
   器、バックアップ用及び装置の運転に必要な寒冷源とし
   て用いる液化窒素を貯留する液化窒素貯槽等を備え、空
   気液化分離法により窒素ガスを製造する装置において、
   前記精留塔等の低温機器を収納したコールドボックスと
   前記液化窒素貯槽とを、前記原料空気圧縮機等の常温機
   器を収納した下部ボックスの上に並立させたことを特徴
   とする窒素ガス製造装置。
2. 【請求項２】 前記コールドボックス及び前記液化窒素
   貯槽は、縦型円筒形状に形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の窒素ガス製造装置。
3. 【請求項３】 前記液化窒素貯槽は、その外壁に送ガス
   蒸発器を備えていることを特徴とする請求項１記載の窒
   素ガス製造装置。
4. 【請求項４】 前記コールドボックスと前記液化窒素貯
   槽と前記下部ボックスとは、それぞれ別個にユニットと
   して運搬可能に形成され、設置場所において組立可能に
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の窒素ガ
   ス製造装置。
5. 【請求項５】 前記コールドボックスに付随する第１下
   部ボックスと、前記液化窒素貯槽に付随する第２下部ボ
   ックスと、原料空気圧縮機とがそれぞれ別個にユニット
   として運搬可能に形成され、設置場所において組立可能
   に構成されていることを特徴とする請求項１記載の窒素
   ガス製造装置。
6. 【請求項６】 前記コールドボックスが、真空断熱方式
   で形成されていることを特徴とする請求項１記載の窒素
   ガス製造装置。