JPH0123710B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0123710B2
JPH0123710B2 JP62052831A JP5283187A JPH0123710B2 JP H0123710 B2 JPH0123710 B2 JP H0123710B2 JP 62052831 A JP62052831 A JP 62052831A JP 5283187 A JP5283187 A JP 5283187A JP H0123710 B2 JPH0123710 B2 JP H0123710B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stream
gas
distillation column
product
feed stream
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.)
Expired
Application number
JP62052831A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62218782A (ja
Inventor
Azuhotsuku Shenoi Saazahari
Beetoman Uiruson Keisu
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.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
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 Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of JPS62218782A publication Critical patent/JPS62218782A/ja
Publication of JPH0123710B2 publication Critical patent/JPH0123710B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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
    • F25J3/04151—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
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/042—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions having an intermediate feed connection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04048—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams
    • F25J3/04054—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams of 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
    • F25J3/04157—Afterstage cooling and so-called "pre-cooling" of the feed air upstream the air purification unit and main heat exchange line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04375—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc.
    • F25J3/04393—Details relating to the work expansion, e.g. process parameter etc. using multiple or multistage gas work expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/044—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 single pressure main column system only
    • 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
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04563—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating
    • F25J3/04575—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating for a gas expansion plant, e.g. dilution of the combustion gas in a gas turbine
    • 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
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04593—The air gas consuming unit is also fed by an air stream
    • F25J3/046—Completely integrated air feed compression, i.e. common MAC
    • 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
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04612—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit
    • 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
    • F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
    • F25J3/04612—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit
    • F25J3/04618—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit for cooling an air stream fed to the air fractionation unit
    • 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
    • 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
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • 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
    • F25J2215/40—Air or oxygen enriched air, i.e. generally less than 30mol% of O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • 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
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/10—Mathematical formulae, modeling, plot or curves; Design methods
    • 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
    • Y10S62/939—Partial feed stream expansion, air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野） この発明は、気体混合物を実質的に純粋の加圧
成分気体生成物を分離する方法に関する。 （従来の技術） 種々の方法が既知であつて、先行技術で、気体
混合物を分離してそれらの混合物の主要にするこ
とに利用されてきた。さらに、単圧蒸留塔を用い
ることが、先行技術で、そのような分離のために
行なわれてきたことも既知である。 米国特許第3214926号には、液体酸素または液
体窒素の生成方法が記述されている。しかし、こ
の特許では、液体酸素を抽出するためには、２基
の蒸留塔を備えることが必要なのであつて、１基
は高圧をかけて作動させるものであり、もう１基
は低圧をかけて作動させるものである。 米国特許第3217502号には、１つの装置が記述
されているが、この装置は、単圧蒸留塔を利用す
るものである。この空気分離装置の生成物は、液
体窒素であつて、送給空気中に含まれていた酸素
は、吐き出されて廃物となるのである。この特許
では、酸素の流れを、この空気分離装置を冷却さ
せるために、膨張させるのである。 酸素生成用の空気分離装置は、米国特許第
3394555号に記述されているが、この特許では、
粉炭のような別個の燃料源の燃焼が、酸素または
空気と酸素の混合物とともに行なわれているが、
酸素は、この空気分離装置から誘導されているの
である。この燃焼工程は、極低温分離装置に必要
な冷却用のヘリウムガスの圧縮力を供給している
が、そのような燃焼からの力は、電磁流体発電機
から誘導されているものである。 米国特許第3731495号は、空気分離装置を開示
しているが、この装置は、空気送給圧縮機を用い
るものであつて、この圧縮機の動力はタービンを
介して向けられる燃焼ガスである。タービンの排
気がボイラーの蒸気を加熱して圧縮機の駆動を補
つているのである。発電も、また、考慮してお
り、さらに、この引用例は、２基の別個の蒸留塔
を別個の圧力をかけながら、分離する空気の個々
の気体成分を回収するために、利用している。 米国特許第4152130号は、空気分離装置を開示
しているが、この装置は、多重送給を２圧力−２
段蒸留塔に行うものである。前記蒸留塔への両送
給は、膨張装置を介して膨張させるのである。こ
の分離装置は、液体酸素または液体窒素を所望に
よつて生成させることができるものである。 米国特許第4224045号は、方法に関するもので
あつて、その方法では、酸素が、液化空気を２塔
装置内で蒸留することによつて、生成されるので
ある。ガスタービンが蒸留塔からの窒素の流れに
よつて部分的に駆動されていて、送給空気を圧縮
するためのエネルギーを供給している。 米国特許第4382366号は、空気分離装置を開示
しており、この装置は、単圧蒸留塔を用い、かつ
放出した酸素の流れを燃焼させて空気圧縮機の動
力を供給するものであるが、酸素生成物の再圧縮
を必要としている。この特許の蒸留塔は、分割送
給流を有し、前記分割送給流の一部を再沸騰及び
還流制御に利用するのである。還流制御は、前記
流れを凝縮器の作動流体として使用するよりもむ
しろ前記塔の頂部に導入するのである。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、以上、説明した技術は、有効な
方法を開示していないのであつて、その方法と
は、気体成分を気体混合物から単圧蒸留塔を利用
して分離することであつて、前記蒸留塔は、送給
気体を作動流体として利用し還流と再沸騰のいづ
れをも供給するものである。 したがつて、この発明は、実質的に純粋であつ
て加圧された成分の気体生成物を単圧蒸留塔内の
気体混合物から分離する方法に関し、その方法
は、次の工程から成るものである。 （問題を解決するための手段） すなわち、それらの工程は、気体を送給する流
れを既に圧縮されていない場合には圧縮すること
と、前記気体を送給する流れから極低温で凝固す
る不純物を除去することと、前記気体を送給する
流れを冷却することと、前記気体を送給する流れ
をタービン内で冷却させ、かつさらに冷却して作
動流体を生成させることと、前記気体を送給する
流れを蒸留塔の底部の液相で熱交換して前記気体
を送給する流れを少なくとも部分的に凝縮させ、
かつ前記液の少なくとも一部を再沸騰させること
と、少なくとも部分的に凝縮させた気体を送給す
る流れをさらに冷却し、過冷させた流れを２つの
分流に分割し、第１分流を膨張させて該分流を還
流として前記蒸留塔に導入することと、第２分流
を膨張させて低温とすることと、前記膨張させた
第２分流を前記蒸留塔の頂部の蒸気相に対して熱
交換して該蒸気相を部分的に凝縮させ、かつ前記
気体を送給する流れを完全に気化させて蒸留塔の
還流を供給することと、前記第２分流を常温圧縮
して蒸留塔作動圧力以上とすることと、少量の側
流を選択自在に分離して生成物の純度を増加させ
ることと、残りの第２分流を前記蒸留塔の中間点
へ導入することと、低沸点成分気体生成物を圧力
をかけながら前記蒸留塔の頂部からの頭上生成物
の流れとして除去することと、しかして、高沸点
成分生成物を圧力をかけながら前記蒸留塔の底部
から除去することである。 この発明は、空気を分離して加圧された酸素及
び窒素生成物にするのに特に有用である。空気の
分離に用いたとき、この方法は、前記の数多の工
程から成り、さらに、窒素生成物は、燃焼装置用
の二次冷却ガスとして利用することができ、該燃
焼装置の排気ガスは、ガスタービンへ送給された
場合、機械的エネルギーを供給することができ、
このエネルギーは、吐出しまたは工程作動用の空
気送給圧縮及び／または電力の発生に使用できる
ものである。 以下、添付図面を参照して、この発明の詳細及
び実施例について説明することにする。 第１図は、極低温ガス分離装置を単圧蒸留塔と
ともに示すものであるが、この蒸留塔とリボイラ
ー作動流体側は、送給気体混合物の臨界圧力以下
で作動しなければならないし、この方法は、大気
圧以上の圧力をかけながら動作させなければなら
ないものである。気体混合物の流れ１は、圧縮機
１００に送給される。この工程は、前記気体が既
に十分に高圧になつておれば、不必要である。加
圧気体の送給、すなわち、流れ２は、不純物除去
装置３００へ送られるが、前記不純物は、極低温
で凝固する。この装置は、極低温で凝固する不純
物を除去するものであれば、どのようなタイプの
ものであつてもよいが、好ましい装置は、分子篩
装置である。送給気体は、冷却用の流れ３とし
て、熱入れ生成物の流れに対する熱交換器２００
に戻される。送給気体の流れの性質によつて、適
切とされるのは、送給気体をその現在温度から不
純物の最適除去が起る温度まで冷却することであ
る。そのような冷却が行なわれた場合、送給気体
の流れ２は、先ず、熱交換器２００に送られて最
適除去温度まで冷却され、その後、装置３００に
送られて不純物を除去し、しかして、装置２００
に戻されてさらに冷却される。冷却された送給ガ
ス、すなわち、流れ４は、その後、タービン１０
１内で膨張させられて、工程の冷却必要物の一部
を供給し、さらに、熱交換器２０１内で冷却され
る。前記膨張とさらに冷却の工程は、１段または
多段で実行することができ、送給ガスと戻り生成
物の流れの相対熱容量が、この工程に最良の段数
を決定するのである。 熱交換器２０１からの気体の送給、すなわち、
流れ５は、蒸留塔４００のなかのリボイラー２０
２に送給され、前記リボイラー内で、流れ５は、
前記塔内での再沸騰に十分な加熱能力を供給し
て、しかして、工程内では、少なくとも部分的
に、流れ５自体は、凝縮される。液化ガス、すな
わち、流れ６は、リボイラーをはなれ、熱交換器
２０３内で、さらに冷却される。この過冷された
流れ、すなわち、流れ７は、分割されて２つの分
流となる。第一分流は、絞り弁、すなわち、装置
５０１を介して膨張させられ、主として液相であ
る蒸留塔４００に流れ１４を介して流入する。第
２分流は、絞り弁５００を介して膨張させられて
凝縮器２０４内に低温冷却能力を蒸留塔４００の
ために供給する。この能力を供給する工程におい
て、流れ８は、完全に気化され、この蒸気の流
れ、すなわち、流れ９は、熱交換器２０３内の流
れ６に、ある程度の過冷能力を供給するのに用い
られる。再熱入れされた蒸気、すなわち、流れ１
０は、その後、常温圧縮機１０３内で再圧縮され
て塔４００の作業圧力以上となる。この再圧縮
は、流れ８の（膨張後の）圧力が塔の圧力よりも
低い圧力であるから、必要なのである。 圧縮機１０３の排気の流れ、すなわち、流れ１
１は、塔４００の圧力よりも僅かに高い圧力であ
つて、選択自在に分割して２つの流れとすること
ができる。塔４００のリボイラーと凝縮器の能力
には限りがあるので、小部分は分離することがで
きて生成物の純度が増加する。したがつて、流れ
２０は、分離させられて周囲温度まで熱入れさ
れ、しかして、「余剰ガス」と称する流れ２１と
して去つて行くのである。流れ１１の大部分また
は全部は、側流を除去しなかつた場合には、流れ
１２は、再熱入れ生成物、流れ４０及び３１に対
して、それぞれ、熱交換器２０５内で冷却され
る。前記冷却された気体を送給する流れ１３は、
蒸留塔４００へ送給される。 前記蒸留塔は、非常に多数のトレーを備えてい
る単圧塔であつて、過圧で作動し、低沸点成分生
成物、すなわち、流れ３０と、高沸点成分生成
物、すなわち、流れ４０との間の蒸留分離を行な
うのである。加圧された高沸点成分生成物は、前
記塔の底部から去つて、熱交換器２０５，２０１
及び２００内で周囲温度まで再加熱され、しかし
て、「加圧高沸点生成物」と称する流れ４２とし
て去つて行くのである。 加圧低沸点生成物、すなわち、流れ３０は、塔
４００の頂部をはなれて、熱交換器２０３，２０
５，２０１及び２００内で周囲温度まで再熱入れ
され、しかして、「加圧低沸点生成物」と称する
流れ３３として去つて行くのである。 機械的に好都合なのは、常温圧縮機１０３に必
要な機械的エネルギーを膨張装置１０１から供給
することである。 第２図は、極低温酸素発生装置を、単圧蒸留塔
とともに示すものであつて、この蒸留塔は、空気
の臨界条件以上で作動するものである。空気、す
なわち、流れ１１０は、圧縮機１０４に供給さ
れ、この圧縮機からの排気、すなわち、流れ１１
１は、分離のために送給されている一部の空気、
すなわち、流れ１１３に分割され、残りの空気、
すなわち、流れ１１２は、熱交換されて、燃料と
ともに燃焼装置６１０へ送給される。空気送給の
流れ１１３は、既に圧縮されていて、熱交換器２
１０内で部分的に冷却され、分子篩装置３１０へ
送られて水と二酸化炭素が除去され、流れ１５と
して戻されて、熱入れ生成物の流れに対して熱交
換器２１０内で、さらに、冷却される。冷却され
た空気、すなわち、流れ１６は、その後、タービ
ン１０５内で膨張させられて、工程の冷却必要物
の一部を供給し、熱交換器内でさらに冷却され、
しかして、その後、タービン１０６内で膨張させ
られて（流れ１１８を参照のこと）、このサイク
ルの冷却にさらに必要な部分を供給するのであ
る。 タービン１０６からの排気ガス、すなわち、流
れ１１９は、蒸留塔４１０のリボイラー２１２へ
送給され、このリボイラーのなかで、流れ１１９
は、前記塔内での再沸騰に十分な加熱能力を供給
し、しかして、工程中においては、流れ１１９
は、その流れ自体が、少なくとも、部分的に凝縮
されている。液化空気、すなわち、流れ１２０
は、リボイラを去つて行き、熱交換器２１３のな
かでさらに冷却され、しかして、過冷された液
体、すなわち、流れ１２１は、分割されて２つの
分流となる。第１分流は、絞り弁５１１を介して
膨張させられ、主として液相、すなわち、流れ１
２８である蒸留塔４１０へ流入する。第２分流
は、その後、絞り弁５１０を介して膨張させられ
て、蒸留塔４１０のために凝縮器２１４内に低温
冷却能力を供給する。この能力を供給する工程に
おいて、流れ１２２は、完全に気化され、しかし
て、この蒸気の流れ、すなわち、流れ１２３は、
熱交換器２１３内の流れ１２０にある程度の過冷
能力を供給するのに用いられる。再熱入れされた
蒸気、すなわち、流れ１２４は、その後、常温圧
縮機１０７内で塔４００の作業圧力以上に再圧縮
される。この再圧縮は必要であつて、その理由
は、流れ１２２の（膨張後の）圧力が前記塔の圧
力よりも僅かに低いからである。 圧縮機１０７からの排気の流れ、すなわち、流
れ１２５は、塔４１０の圧力よりも圧力が僅かに
低く、分割して２つの流れとすることができる。
前記塔のリボイラー及び凝縮器の能力には限りが
あるので、小さな部分は分離することができ、そ
のため、生成物の純度が増加する。第３図は、工
程への総空気処理量に対する蒸留塔への空気処理
量の比に対して生成物酸素の純度をプロツトで示
したものである。このプロツトから知ることがで
きるように、約96.5容量％を越える酸素純度を達
成するためには、工程への余剰空気処理量を必要
とする。流れ１３０のなかに取除かれるのは、こ
の余剰空気処理費なのである。したがつて、流れ
１３０は、分離させられて周囲温度まで熱入れさ
れ、流れ１３１として去つて行く。流れ１２５の
大部分または全部は、側流を除去しなかつた場合
には、流れ１２６は、再熱入れ生成物、流れ１５
０及び１４１に対して、それぞれ、熱交換器２１
５内で冷却される。前記冷却された空気を送給す
る流れ１２７は、蒸留塔４１０へ送給される。 前記蒸留塔は、単圧塔で、例えば50またはそれ
位のトレーを備えていて、約210psiaまでの過圧
で作動し、酸素生成物、すなわち、流れ１５０及
び窒素生成物、すなわち、流れ１４０との間の蒸
留分離を行なう。加圧酸素生成物は前記塔の頂部
から去つて、熱交換器２１５，２１１及び２１０
内で周囲温度まで再加熱され、しかして「加圧酸
素生成物」と称する流れ１５２として去つて行
く。 加圧窒素生成物、すなわち、流れ１４０は、塔
４１０の頂部をはなれて、熱交換器２１３，２１
５，２１１及び２１０内で周囲温度まで再熱入れ
され、「加圧窒素生成物」と称する流れ１４３と
して去つて行く。この加圧窒素生成物、すなわ
ち、流れ１４３は、水と遊離二酸化炭素であつて
圧力が流れ１１４の圧力よりも低いので、全部ま
たは一部を分子篩装置３１０の再生に用いるため
には理想的な流れである。前記分子篩装置の再生
に使用しても、あるいは、使用しなくても、前記
加圧窒素の流れは、燃焼装置６１０用の二次冷却
ガスとして用いられる。燃焼装置６１０からの出
口ガス、すなわち、流れ１３４は、ガスタービン
１０８を駆動するのに用いられ、このガスタービ
ンは、空気の送給、すなわち、流れ１１０を圧縮
するための力を供給する。再循環した空気の流
れ、すなわち、流れ１３１は、すべり圧縮空気の
流れ、すなわち、流れ１１２とともに、また、燃
料、すなわち、流れ１３３は、いづれも、燃焼し
て、圧縮力を発生する。 前記サイクルが必要なように行い得るように十
分な冷却エネルギーを供給するためには、空気の
送給、すなわち、流れ１１３が次のような圧力ま
で圧縮されることが必要である。その圧力とは、
膨張機１０５と１０６内の膨張が、圧縮機１０７
を動かすのにも、熱交換器２１０において熱漏洩
と熱入れ端部温度の進入を補償するための十分な
冷却を供給するのにも、十分な圧力である。した
がつて、例えば、送給空気（流れ１１３）が
400psiaに圧縮され、冷却後、（流れ１１６を参照
のこと）膨張機１０５内で約325psiaに膨張させ
られて、温度上限レベル冷却を提供し、その後、
さらに、膨張機１０６内で約150psigに膨張させ
られて、温度下限レベルの冷却を提供する。少な
くとも、これらの膨張機から抽出される力のいく
らかのものは、常温圧縮機１０７を動かすのに用
いることができる。ジユール−トムソン（Joule
−Thompson）膨張弁５１０は、さらに、空気送
給流れ１２２の圧力を減じるので、流れ１２２の
液体部分の再沸騰が可能となり、熱交換器２１４
内に蒸留塔４１０のための凝縮能力を供給する。 この発明の有効性を実証するために、下記の実
施例について述べる。 （実施例） 第１図に関して、気体混合物の流れ１、この場
合は気体混合物は空気であるが、この流れは、圧
縮機１００に送給され、周囲条件から417psiaの
圧力と32℃の温度に圧縮される。前記加圧された
送給物、すなわち、流れ２は、装置３００に送ら
れて二酸化炭素と水蒸気が除去され、流れ３とし
て戻されて装置２００内で熱入れ生成物の流れに
対して冷却される。前記冷却された送給物、すな
わち、流れ４は、タービン１０１内で膨張させら
れてこの工程の作業に必要なものの一部を供給
し、さらに、熱交換器２０１内で冷却される。膨
張とさらに冷却の工程は、一段または多段で実行
可能であつて、送給気体と戻り生成物の流れの相
対熱容量が、この工程に最良の段数を決定する。 熱交換器２０１からの送給物、すなわち、流れ
５は、圧力が250psiaで、温度が−155℃であり、
この流れは、蒸留塔４００のリボイラー２０２に
送給され、このリボイラー内で、流れ５は、前記
塔内の液体の再沸騰に十分な加熱能力を供給し、
かつ、この工程内では、少なくとも部分的にそれ
自体が凝縮している。液化ガス、すなわち、流れ
６は、250psiaの圧力と−158℃の温度で、リボイ
ラーを去つて行き、さらに、熱交換器２０３内で
冷却される。この過冷流れ、すなわち、流れ７
は、分割されて２つの分流となる。第１分流は、
流れ７の約15重量％から成つていて、絞り弁、す
なわち、装置５０１を介して膨張させられ、流れ
１４を経由して蒸留塔４００に流入する。この流
れ１４の条件は、107psiaの圧力と−172℃の温度
とである。第２分流は、流れ７の残りの85重量％
であつて、絞り弁５００を介して膨張させられ
て、凝縮器２０４内に、蒸留塔４００のための、
低温冷却能力を供給する。この流れ８の条件は、
71psiaの圧力と−177℃の温度とである。この能
力を供給する工程においては、流れ８は、完全に
気化されており、しかして、この蒸気の流れ、す
なわち、流れ９は、熱交換器２０３内の流れ６に
ある程度の過冷能力を与えている。再熱入れ蒸
気、すなわち、流れ１０は、常温圧縮機１０３内
で再圧縮されて108.5psiaとなるが、これは、蒸
留塔４００の作業圧力である108psiaを越える圧
力である。 圧縮機１０３の排気の流れ、すなわち、流れ１
１は、分割されて２つの流れとなる。少ない方の
部分、すなわち、流れ１１の約7.4重量％は、分
離されて流れ２０となり、周囲温度まで熱入れさ
れて、「余剰ガス」と称する流れ２１として去つ
て行く。流れ１１の残りの92.6重量％は、熱交換
器内で冷却され、蒸留塔４００へ送給される。こ
の流れの条件は、108psiaの圧力と−157℃の温度
である。 前記蒸留塔は、窒素濃厚生成物、すなわち、流
れ３０と、酸素濃厚生成物、すなわち、流れ４０
との間の蒸留分離を行なう。加圧された酸素濃厚
生成物は、塔４００の底部から出て、熱交換器２
０５，２０１及び２００のなかで周囲温度まで再
加熱され、流れ４２として、107psiaの圧力と
97.7容量％の酸素純度で去つて行く。前記加圧さ
れた窒素濃厚生成物、すなわち、流れ３０は、塔
４００の頂部から出て、熱交換器２０３，２０
５，２０１及び２００のなかで周囲温度まで再熱
付けされ、106psiaの圧力と98容量％の窒素純度
で去つて行く。 （発明の効果） この発明は、既知の空気分離方式全体にわたつ
て有利な改善を提供するものである。下記の表
に示すように、この発明は、前記の条件で作動し
て、空気を、米国特許第4382366号に開示の一般
的に定められた特許を与えられたサイクルよりも
少ない必要な力で、分離してその構成成分とする
ものである。米国特許第4382366号よりも動力が
節減される範囲は、約２〜６％であるが、この範
囲は、酸素生成物の純度によるものである。２％
以上の計算された動力減少は、気体分離装置の有
意な減少であると信じられている。
【表】 評価の基準は、1686キログラム／モル／時の酸
素生成物の率であつたが、これは、生成物内の
97.7容量％の酸素、15℃の温度、及び107psiaと
いう生成物の圧力においてであつた。 この発明のもう１つの便益は、送給酸素の回収
である。米国特許第4362366号では、送給酸素の
回収は、還流として供給される空気中の酸素濃度
で限定されるが、この発明では、酸素の回収は、
液体還流と蒸気再沸騰の相互作用で行なわれるの
で、酸素の回収は、酸素純度が変化するにつれ
て、非常に増加する。この効果は、第４図に示さ
れている。この回収の変化は、資本投資に影響が
ある。例えば、97容量％の純粋酸素生成物では、
この発明は、米国特許第4382366号が必要とする
空気送給の2/3を処理することだけが必要なので
ある。 したがつて、前記の詳細な説明に基づいて、こ
の発明の１つの特徴は、気体送給の流れを、気体
送給の流れの塔への導入に先立つて、塔のリボイ
ラー及び凝縮器のいづれもの作動流体として、用
いることである。 この発明のもう１つの特徴は、加圧された実質
的に純粋の窒素及び酸素生成物を空気から回収す
るために、極低温気体分離装置を用いることであ
る。 この発明のさらにもう１つの特徴は、酸素を単
圧塔内の空気から発生させることであつて、酸素
の分離に必要な空気圧縮に必要な動力が窒素生成
物の流れを燃焼装置用の二次ガスとして利用する
ことから誘導され、燃焼装置の排気ガスがガスタ
ービンを駆動するのに用いられ、前記ガスタービ
ンが発電機に接続されているときに、そのガスタ
ービンは、空気圧縮用の動力及び／または吐出し
及び工程の作動用の電力を発生させることであ
る。 なお、また、この発明の特徴は、窒素生成物の
流れを、全部または一部、利用して分子篩装置を
再生利用することである。 以上、この発明を、その好ましい実施態様に関
して説明したが、この実施態様は、この発明の範
囲を限定するものと考えるべきではなく、その範
囲は、前記特許請求の範囲によつて確定されるべ
きである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明のフローシートであつて、
前記フローシートは、気体送給の流れをリボイラ
ー及び凝縮器用の作動流体として利用している気
体分離装置を示す図、第２図は、この発明の好ま
しい実施態様のフローシートであつて、前記フロ
ーシートは、酸素及び窒素生成物の生成のための
空気分離装置を示し、この装置は、空気の送給の
流れをリボイラー及び凝縮器用の作動流体として
利用し、燃料とともに燃焼ガス用の少量の空気の
側流と窒素生成物とを燃焼装置を急冷させるため
の二次冷却空気として利用し、前記燃焼装置の排
気ガスはガスタービンに送給されたときに工程の
圧縮エネルギーと、しかして、選択自在に、工程
の作動と吐出しのための電力を供給することを示
す図、第３図は、総量空気の蒸留塔空気に対する
比率に対しての生成物酸素の純度のプロツトグラ
フ図、第４図は、この発明と米国特許第4382366
号を比較した生成物酸素の純度に対する送給にお
ける酸素の回収のプロツトグラフである。 １００……圧縮機、１０１……タービン（膨張
装置）、１０３，１０７……常温圧縮機、１０４
……圧縮機、１０５，１０６，１０８……ガスタ
ービン（膨張機）、２００，２０１，２０３，２
０５……熱交換器、２０４，２１４……凝縮器、
２０２，２１２……リボイラー、２１０，２１
３，２１５……熱交換器、３００……不純物除去
装置、３１０……分子篩装置、４００……蒸留
塔、４１０……蒸留塔、５００，５１０……絞り
弁、６１０……燃焼装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の工程、すなわち、 (イ) 圧縮気体送給流を供給すること； (ロ) その気体送給流から極低温で凝固する不純物
    を除去すること； (ハ) その気体送給流を冷却すること； (ニ) その気体送給流をタービン内で膨脹させ、か
    つさらに冷却して作動流体を生成させること； (ホ) その気体送給流を蒸留塔の底部の液相で熱交
    換して該気体送給流を少なくとも部分的に凝縮
    させ、かつ該液の少なくとも一部を再沸騰させ
    ること； (ヘ) その気体送給流を２つの分流に分割するこ
    と； (ト) 第１分流を膨脹させて該分流を主として液相
    である蒸留塔に送給すること； (チ) 第２分流を膨脹させて低圧とし、該膨脹させ
    た気体送給流を前記蒸留塔の頂部の蒸気相に対
    して熱交換して該蒸気相を部分的に凝縮させ、
    かつ該気体送給流を完全に気化させて蒸留塔の
    還流を供給すること； (リ) その第２分流を常温圧縮して蒸留塔作動圧力
    以上にすること； (ヌ) その第２分流を前記蒸留塔の中間点へ導入す
    ること； (ル) 低沸点成分気体生成物を圧力をかけながら
    前記蒸留塔の頂部からの頭上生成物の流れとし
    て除去すること；及び (オ) 高沸点成分生成物を圧力をかけながら前記蒸
    留塔の底部から除去することから成り、 単圧蒸留塔内の気体混合物から実質的に純粋の
    加圧された成分の気体生成物の極低温分離を行な
    うことを特徴とする単圧蒸留塔を使用する気体分
    離方法。 ２ 前記工程は、さらに、前記蒸留塔の前記中間
    点への導入に先立つて前記第２分流の少量の側流
    を除去して生成物の純度を増加させる工程から成
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    方法。 ３ 気体が空気である特許請求の範囲第１項記載
    の方法。 ４ 前記工程は、さらに、前記窒素生成物を燃焼
    装置の急冷用二次冷却ガスとして利用し、該燃焼
    装置の排気ガスが空気圧縮力を供給するガスター
    ビンを駆動する工程から成ることを特徴とする特
    許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 前記工程は、さらに、窒素生成物を燃焼装置
    の急冷用二次冷却ガスとして利用し、該燃焼装置
    の排気ガスが空気圧縮力を供給するガスタービン
    を駆動する工程から成ることを特徴とする特許請
    求の範囲第３項記載の方法。 ６ 極低温で凝固する前記不純物が、水と二酸化
    炭素であることを特徴とする特許請求の範囲第３
    項記載の方法。 ７ 極低温で凝固する前記不純物が、分子篩装置
    内で除去されることを特徴とする特許請求の範囲
    第３項記載の方法。 ８ 前記工程は、さらに、極低温で凝固する不純
    物が、水と二酸化炭素であることを特徴とする特
    許請求の範囲第３項記載の方法。 ９ 前記工程は、さらに、極低温で凝固する不純
    物が、分子篩装置内で除去されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第３項記載の方法。 １０ 前記工程は、さらに、極低温で凝固する不
    純物が、水と二酸化炭素であることを特徴とする
    特許請求の範囲第５記載の方法。 １１ 前記工程は、さらに、極低温で凝固する不
    純物が、分子篩装置内で除去されることを特徴と
    する特許請求の範囲第５項記載の方法。 １２ 前記分子篩装置は、それの再生のために窒
    素生成物を利用する工程から成つていることを特
    徴とする特許請求の範囲第７項記載の方法。 １３ 前記分子篩装置は、それの再生のために窒
    素生成物を利用する工程から成つていることを特
    徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。 １４ 前記分子篩装置は、それの再生のために、
    窒素生成物が二次ガスとして前記燃焼装置へ送給
    されるに先立つて、該窒素生成物を利用する工程
    から成つていることを特徴とする特許請求の範囲
    第１１項記載の方法。 １５ 前記ガスタービンは、前記圧縮機及び吐出
    し又は工程の必要物のための電力の発生装置を駆
    動することを特徴とする特許請求の範囲第４項記
    載の方法。 １６ 前記ガスタービンは、前記圧縮機及び吐出
    し又は工程の必要物のための電力の発生装置を駆
    動することを特徴とする特許請求の範囲第５項記
    載の方法。 １７ 前記工程は、さらに、ガスタービンが圧縮
    機及び吐出し又は工程の必要物のための電力の発
    生装置を駆動する工程から成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第１４項記載の方法。
JP62052831A 1986-03-10 1987-03-07 単圧蒸留塔を使用する気体分離方法 Granted JPS62218782A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US838233 1986-03-10
US06/838,233 US4707994A (en) 1986-03-10 1986-03-10 Gas separation process with single distillation column

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62218782A JPS62218782A (ja) 1987-09-26
JPH0123710B2 true JPH0123710B2 (ja) 1989-05-08

Family

ID=25276602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62052831A Granted JPS62218782A (ja) 1986-03-10 1987-03-07 単圧蒸留塔を使用する気体分離方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4707994A (ja)
JP (1) JPS62218782A (ja)
DE (1) DE3706733A1 (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4954315A (en) * 1988-02-03 1990-09-04 Mg Industries Method for recovery of sterilizing gas
US4867773A (en) * 1988-10-06 1989-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic process for nitrogen production with oxygen-enriched recycle
US4883519A (en) * 1988-10-06 1989-11-28 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the production of high pressure nitrogen with split reboil-condensing duty
US4848996A (en) * 1988-10-06 1989-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen generator with waste distillation and recycle of waste distillation overhead
US4947649A (en) * 1989-04-13 1990-08-14 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic process for producing low-purity oxygen
WO1993013373A1 (en) * 1989-09-12 1993-07-08 Ha Bao V Cryogenic air separation process and apparatus
US4927441A (en) * 1989-10-27 1990-05-22 Air Products And Chemicals, Inc. High pressure nitrogen production cryogenic process
US5049173A (en) * 1990-03-06 1991-09-17 Air Products And Chemicals, Inc. Production of ultra-high purity oxygen from cryogenic air separation plants
US5123946A (en) * 1990-08-22 1992-06-23 Liquid Air Engineering Corporation Cryogenic nitrogen generator with bottom reboiler and nitrogen expander
FR2690711B1 (fr) * 1992-04-29 1995-08-04 Lair Liquide Procede de mise en óoeuvre d'un groupe turbine a gaz et ensemble combine de production d'energie et d'au moins un gaz de l'air.
US5251450A (en) * 1992-08-28 1993-10-12 Air Products And Chemicals, Inc. Efficient single column air separation cycle and its integration with gas turbines
US5388395A (en) * 1993-04-27 1995-02-14 Air Products And Chemicals, Inc. Use of nitrogen from an air separation unit as gas turbine air compressor feed refrigerant to improve power output
US5406786A (en) * 1993-07-16 1995-04-18 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated air separation - gas turbine electrical generation process
US5442925A (en) * 1994-06-13 1995-08-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the cryogenic distillation of an air feed to produce a low to medium purity oxygen product using a single distillation column system
FR2767317B1 (fr) 1997-08-14 1999-09-10 Air Liquide Procede de conversion d'un debit contenant des hydrocarbures par oxydation partielle
US5839296A (en) * 1997-09-09 1998-11-24 Praxair Technology, Inc. High pressure, improved efficiency cryogenic rectification system for low purity oxygen production
US6141950A (en) 1997-12-23 2000-11-07 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated air separation and combustion turbine process with steam generation by indirect heat exchange with nitrogen
US6345493B1 (en) 1999-06-04 2002-02-12 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process and system with gas turbine drivers
US6263659B1 (en) 1999-06-04 2001-07-24 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process integrated with gas turbine combustion engine driver
US6256994B1 (en) 1999-06-04 2001-07-10 Air Products And Chemicals, Inc. Operation of an air separation process with a combustion engine for the production of atmospheric gas products and electric power
US6487863B1 (en) 2001-03-30 2002-12-03 Siemens Westinghouse Power Corporation Method and apparatus for cooling high temperature components in a gas turbine
US7128005B2 (en) * 2003-11-07 2006-10-31 Carter Jr Greg Non-polluting high temperature combustion system
DE102006028654B4 (de) * 2006-06-22 2017-05-24 Linde Ag Einsatz von Expandern in verfahrenstechnischen Prozessen
US7637112B2 (en) * 2006-12-14 2009-12-29 Uop Llc Heat exchanger design for natural gas liquefaction
US8752391B2 (en) 2010-11-08 2014-06-17 General Electric Company Integrated turbomachine oxygen plant
CN104088679A (zh) * 2014-06-10 2014-10-08 北京中科华誉能源技术发展有限责任公司 一种利用回收分馏塔塔顶物料余热的发电系统
US10738020B2 (en) 2017-11-22 2020-08-11 Joseph D. Duff Recovery of ethylene oxide from sterilization process
CN111412725B (zh) * 2020-04-29 2020-10-23 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种供窑炉专有富氧系统分梯度冷能回收预冷方法
IT202100032876A1 (it) * 2021-12-29 2023-06-29 Rita S R L Impianto e processo per la produzione di ossigeno e azoto gassosi mediante separazione criogenica di una miscela di gas contenente ossigeno ed azoto
WO2025179052A1 (en) * 2024-02-20 2025-08-28 Purdue Research Foundation Distillation heating system and method

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH92808A (de) * 1914-04-27 1922-02-01 Mewes Rudolf Verfahren zum Verflüssigen und Trennen von Gasgemischen.
DE1199293B (de) * 1963-03-29 1965-08-26 Linde Eismasch Ag Verfahren und Vorrichtung zur Luftzerlegung in einem Einsaeulenrektifikator
US3214926A (en) * 1963-04-15 1965-11-02 Philips Corp Method of producing liquid oxygen and/or liquid nitrogen
US3217502A (en) * 1963-04-22 1965-11-16 Hydrocarbon Research Inc Liquefaction of air
US3394555A (en) * 1964-11-10 1968-07-30 Mc Donnell Douglas Corp Power-refrigeration system utilizing waste heat
US3731495A (en) * 1970-12-28 1973-05-08 Union Carbide Corp Process of and apparatus for air separation with nitrogen quenched power turbine
BR7606681A (pt) * 1975-10-28 1977-11-16 Linde Ag Processo e instalacao para fracionamento de ar
GB1520103A (en) * 1977-03-19 1978-08-02 Air Prod & Chem Production of liquid oxygen and/or liquid nitrogen
US4132766A (en) * 1977-05-24 1979-01-02 Erickson Donald C Separation of oxygen from gaseous mixtures with molten alkali metal salts
US4224045A (en) * 1978-08-23 1980-09-23 Union Carbide Corporation Cryogenic system for producing low-purity oxygen
DE3035844A1 (de) * 1980-09-23 1982-05-06 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von sauerstoff mittlerer reinheit
US4375367A (en) * 1981-04-20 1983-03-01 Air Products And Chemicals, Inc. Lower power, freon refrigeration assisted air separation
US4382366A (en) * 1981-12-07 1983-05-10 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process with single distillation column for combined gas turbine system
US4595405A (en) * 1984-12-21 1986-06-17 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the generation of gaseous and/or liquid nitrogen

Also Published As

Publication number Publication date
US4707994A (en) 1987-11-24
JPS62218782A (ja) 1987-09-26
DE3706733C2 (ja) 1991-03-14
DE3706733A1 (de) 1987-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0123710B2 (ja)
US4382366A (en) Air separation process with single distillation column for combined gas turbine system
EP0644388B1 (en) Cryogenic air separation
EP0556516B1 (en) Multiple reboiler, double column, elevated pressure air separation cycles and their integration with gas turbines
CA1174587A (en) Nitrogen generator cycle
US4543115A (en) Dual feed air pressure nitrogen generator cycle
KR910004123B1 (ko) 변형된 단일 증류탑 질소 발생기를 이용한 공기분리 방법
US5509271A (en) Process and installation for the separation of a gaseous mixture
JP2836781B2 (ja) 空気分離方法
EP0646755B2 (en) Cryogenic air separation process and apparatus producing elevated pressure nitrogen by pumped liquid nitrogen
JPH04227456A (ja) 生成物ガスを生成するための極低温蒸留による空気分離方法及びそのための装置
US4704147A (en) Dual air pressure cycle to produce low purity oxygen
EP0584420B1 (en) Efficient single column air separation cycle and its integration with gas turbines
CA2005843C (en) Apparatus and method for separating air
JPH11257843A (ja) プロセス流れの圧縮のための廃棄物膨張の使用を伴う加圧空気分離方法
US4834785A (en) Cryogenic nitrogen generator with nitrogen expander
KR960010365B1 (ko) 다중-성분 흐름의 분리 방법
JPH04227458A (ja) 生成物ガスを生成するための極低温蒸留による空気分離方法及びそのための装置
JP3190013B2 (ja) 窒素を製造する空気原料の低温蒸留方法
JP3190016B2 (ja) 高圧窒素を製造する原料空気の低温蒸留方法
JPH0661402B2 (ja) 塔間熱的結合した多塔式蒸留方法
US4655809A (en) Air separation process with single distillation column with segregated heat pump cycle
US5934106A (en) Apparatus and method for producing nitrogen
JP2865281B2 (ja) 空気原料の低温蒸留方法
JPH0682157A (ja) 空気の分離