JPH02140586A - 空気分離装置 - Google Patents
空気分離装置Info
- Publication number
- JPH02140586A JPH02140586A JP63293907A JP29390788A JPH02140586A JP H02140586 A JPH02140586 A JP H02140586A JP 63293907 A JP63293907 A JP 63293907A JP 29390788 A JP29390788 A JP 29390788A JP H02140586 A JPH02140586 A JP H02140586A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- column
- heat exchanger
- lower column
- liquid
- circulating
- 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
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 18
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims 2
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 62
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 33
- 238000010992 reflux Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 20
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 241000219112 Cucumis Species 0.000 description 1
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 description 1
- 241001275944 Misgurnus anguillicaudatus Species 0.000 description 1
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
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
- F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—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
- F25J3/0406—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 nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
- F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
- F25J3/04218—Parallel arrangement of the main heat exchange line in cores having different functions, e.g. in low pressure and high pressure cores
- F25J3/04224—Cores associated with a liquefaction or refrigeration cycle
-
- 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
- F25J3/04266—The cryogenic component does not participate in the fractionation and being liquefied hydrocarbons
- F25J3/04272—The cryogenic component does not participate in the fractionation and being liquefied hydrocarbons and comprising means for reducing the risk of pollution of hydrocarbons into the air 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
- F25J3/04642—Recovering noble gases from air
- F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
- F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
- F25J3/0466—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column or auxiliary column system in a single 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
- 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
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
-
- 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
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、原料空気から液化天然ガス（ＬＮＧ）の冷
熱を利用して液体酸素（ＬＯ２）および液体窒素（ＬＮ
２）を分離回収する空気分離装置に閃するものである。
熱を利用して液体酸素（ＬＯ２）および液体窒素（ＬＮ
２）を分離回収する空気分離装置に閃するものである。
従来、空気分離装置としては例えば第２図に示すような
ものが知られている。この装置によるプロセスを以下に
説明する。
ものが知られている。この装置によるプロセスを以下に
説明する。
まず原料空気は、原料空気圧縮機１１ａによりほぼ５
ｋｇ ／ ｃｊ Ｇまで圧縮され、吸着塔２ａにより原
料空気中の水分（Ｈ２０）および炭酸ガス（Ｃ０２）が
吸着除去され、前処理された残りの原料ガスが深冷部Ａ
内の主熱交換器３１ａに送られる。
ｋｇ ／ ｃｊ Ｇまで圧縮され、吸着塔２ａにより原
料空気中の水分（Ｈ２０）および炭酸ガス（Ｃ０２）が
吸着除去され、前処理された残りの原料ガスが深冷部Ａ
内の主熱交換器３１ａに送られる。
この主熱交換器３１ａで上記原材ガスは、その沸点近く
まで冷却された後に、精溜塔４ａに入れられる。
まで冷却された後に、精溜塔４ａに入れられる。
この精溜塔４ａはほぼ５ ｋｇ ／ ｃｊ Ｇで操作さ
れる下塔４１ａと、はぼ０ 、 ２〜０ 、 ５ ｋｇ
／ ｃｄ Ｇで操作される上塔４２ａと、これら両者
間で熱交換を行う主蒸発器４３ａとから構成され、上記
主熱交換器３１ａからの原料ガスはまずこの精溜塔４ａ
の下塔４１ａ下部に入れられる。
れる下塔４１ａと、はぼ０ 、 ２〜０ 、 ５ ｋｇ
／ ｃｄ Ｇで操作される上塔４２ａと、これら両者
間で熱交換を行う主蒸発器４３ａとから構成され、上記
主熱交換器３１ａからの原料ガスはまずこの精溜塔４ａ
の下塔４１ａ下部に入れられる。
下塔４１ａに入った原料ガスはこの下塔４１ａ内を上昇
する間に還流ＬＮ２と接触し、しだいにそのＮ２ａ度が
高められ、下塔４１ａ頂部では高純度Ｎ２となる。この
Ｎ２は主蒸発器４３ａに入り上塔４２ａのＬＯ２と熱交
換して凝縮することによりＬＮ２となる。このＬＮ２は
、その一部が還流液として上塔４２ａ頂部に供給され、
また他の一部が製品ＬＮ２として製品ＬＮ２タンク１０
ａに取出され、残部が還ｔＴｔ液として下塔４１ａ頂部
に戻される。
する間に還流ＬＮ２と接触し、しだいにそのＮ２ａ度が
高められ、下塔４１ａ頂部では高純度Ｎ２となる。この
Ｎ２は主蒸発器４３ａに入り上塔４２ａのＬＯ２と熱交
換して凝縮することによりＬＮ２となる。このＬＮ２は
、その一部が還流液として上塔４２ａ頂部に供給され、
また他の一部が製品ＬＮ２として製品ＬＮ２タンク１０
ａに取出され、残部が還ｔＴｔ液として下塔４１ａ頂部
に戻される。
この還流液は下塔４１ａを下っていく間にこの下塔４１
ａ内を上昇してくる原料ガスと接触して０２ａ度が高め
られ、この下塔４１ａ底部に０２が３５〜４０％含まれ
る液体空気となって溜められる。そしてこの液体空気は
下塔４１ａ底部から取出されて上塔４２ａ中部に供給さ
れる。
ａ内を上昇してくる原料ガスと接触して０２ａ度が高め
られ、この下塔４１ａ底部に０２が３５〜４０％含まれ
る液体空気となって溜められる。そしてこの液体空気は
下塔４１ａ底部から取出されて上塔４２ａ中部に供給さ
れる。
この液体空気は、上塔４２ａ中部から下方に流れる間に
０２が濃縮されて上塔４２ａ底部には高純度の０２が溜
り、この０２は上記蒸発器４３ａのＮ２と熱交換した後
、製品ＬＯ２として製品Ｌ０２タンク１０ｂに取出され
る。一方、上塔４２ａＪ７ｉ部からは高純度Ｎ２が取出
される。この高純度Ｎ２は、その一部が主熱交換器３１
ａに送られてこの主熱交換器３１ａで加熱され、残部が
循環Ｎ２熱交換器３３ａに送られてこの熱交換器３３ａ
で加熱され、それぞれ循環Ｎ２予冷器３８ａを経て低圧
側循環Ｎ２圧縮機１２ａに入る。
０２が濃縮されて上塔４２ａ底部には高純度の０２が溜
り、この０２は上記蒸発器４３ａのＮ２と熱交換した後
、製品ＬＯ２として製品Ｌ０２タンク１０ｂに取出され
る。一方、上塔４２ａＪ７ｉ部からは高純度Ｎ２が取出
される。この高純度Ｎ２は、その一部が主熱交換器３１
ａに送られてこの主熱交換器３１ａで加熱され、残部が
循環Ｎ２熱交換器３３ａに送られてこの熱交換器３３ａ
で加熱され、それぞれ循環Ｎ２予冷器３８ａを経て低圧
側循環Ｎ２圧縮機１２ａに入る。
また上塔４２ａ上部からは残部の純度の低いＮ２が取出
され、この低純度Ｎ２は主熱交換器３１ａを経て加熱さ
れた後に、吸着塔２ａの＋ｉｉ生ガスとして用いられる
。
され、この低純度Ｎ２は主熱交換器３１ａを経て加熱さ
れた後に、吸着塔２ａの＋ｉｉ生ガスとして用いられる
。
上記プロセスの冷却や、ＬＮ２ 、ＬＯ２の製造のため
の寒冷はＬＮＧによって冷却されたｗｉＪｊｉｆ Ｎ２
を介して与えられている。すなわち高圧側循環Ｎ２圧縮
機１２ｂにより４０ｋｇ／ｅｊＧ以上に圧縮されたＮ２
は、その大部分がＬＮＧ熱交換器３２ａに入り、このＬ
ＮＧ熱交換器３２ａで−１４５〜−１５０℃まで冷却さ
れた後に循環Ｎ２熱交換器３３ａの低温部に供給され、
残部は常温で循環Ｎ２熱交換器３３ａに入る。循環Ｎ２
熱交換器３３ａを出たＮ２は、フラッシュボトル５１ａ
で下塔４１ａの圧力まで減圧され、その一部がガス化し
、残部がＬＮ２として下塔４１ａ頂部に０（給される。
の寒冷はＬＮＧによって冷却されたｗｉＪｊｉｆ Ｎ２
を介して与えられている。すなわち高圧側循環Ｎ２圧縮
機１２ｂにより４０ｋｇ／ｅｊＧ以上に圧縮されたＮ２
は、その大部分がＬＮＧ熱交換器３２ａに入り、このＬ
ＮＧ熱交換器３２ａで−１４５〜−１５０℃まで冷却さ
れた後に循環Ｎ２熱交換器３３ａの低温部に供給され、
残部は常温で循環Ｎ２熱交換器３３ａに入る。循環Ｎ２
熱交換器３３ａを出たＮ２は、フラッシュボトル５１ａ
で下塔４１ａの圧力まで減圧され、その一部がガス化し
、残部がＬＮ２として下塔４１ａ頂部に０（給される。
ガス化したＮ２ （以下フラッシュガスという）は循
環Ｎ２熱交換器３３ａで加熱され、常温となって循環Ｎ
２吸入予冷器３８ａへ送られ、また上塔４２ａ頂部から
取出されて循環Ｎ２熱交換器３３ａもしくは主熱交換器
３１ａで常温まで加熱されたＮ２も循環Ｎ２吸入予冷器
３８ａに供給される。このようにすべての循環Ｎ２は、
循環Ｎ２吸人予冷器３８ａでフロンなどの冷媒により冷
却された後に、循環Ｎ２圧縮機１２ａ、１２ｂにより圧
縮されて循環される。そして上記フロンはＬＮＧ熱交換
器３２ａで再び冷却されて上記循Ｊｉ Ｎ ２吸入予冷
器３８ａに循環される。
環Ｎ２熱交換器３３ａで加熱され、常温となって循環Ｎ
２吸入予冷器３８ａへ送られ、また上塔４２ａ頂部から
取出されて循環Ｎ２熱交換器３３ａもしくは主熱交換器
３１ａで常温まで加熱されたＮ２も循環Ｎ２吸入予冷器
３８ａに供給される。このようにすべての循環Ｎ２は、
循環Ｎ２吸人予冷器３８ａでフロンなどの冷媒により冷
却された後に、循環Ｎ２圧縮機１２ａ、１２ｂにより圧
縮されて循環される。そして上記フロンはＬＮＧ熱交換
器３２ａで再び冷却されて上記循Ｊｉ Ｎ ２吸入予冷
器３８ａに循環される。
なおこのようなＮ２の循環経路において、循環Ｎ２とし
て余分なＮ２は例えば循環Ｎ２熱交換器３３ａで熱交換
に利用された後、循環Ｎ２吸入予冷器３８ａに導入前に
排ガスとして系外に排出される。
て余分なＮ２は例えば循環Ｎ２熱交換器３３ａで熱交換
に利用された後、循環Ｎ２吸入予冷器３８ａに導入前に
排ガスとして系外に排出される。
また従来の空気分離装置としては、上記装置における吸
着塔２ａの代りにリバーシング熱交換器を用いたもの、
またはアルゴンを回収するための粗アルゴン塔を別に設
けてこれを精溜塔４ａの上塔４２ａに接続したものなど
が知られている。
着塔２ａの代りにリバーシング熱交換器を用いたもの、
またはアルゴンを回収するための粗アルゴン塔を別に設
けてこれを精溜塔４ａの上塔４２ａに接続したものなど
が知られている。
上記従来装置においては、下塔４１ａの底部がら取出さ
れる液体空気のＮ２ａ度は実質的に５７〜６２％以下に
はならない。したがって、この液体空気には原料空気中
に含まれるｏ２量の２〜２゜５倍に相当する量のＮ２が
含まれることになる。
れる液体空気のＮ２ａ度は実質的に５７〜６２％以下に
はならない。したがって、この液体空気には原料空気中
に含まれるｏ２量の２〜２゜５倍に相当する量のＮ２が
含まれることになる。
一般に上記原料空気中には０２の４倍に相当する量のＮ
２が含まれている。したがって上記下塔４１ａの頂部か
ら取出すことができるＮ２ｍは上記液体空気に含まれる
Ｎ２を除いた瓜、すなわち上記０２量の１．５〜２倍に
相当する瓜となる。
２が含まれている。したがって上記下塔４１ａの頂部か
ら取出すことができるＮ２ｍは上記液体空気に含まれる
Ｎ２を除いた瓜、すなわち上記０２量の１．５〜２倍に
相当する瓜となる。
このためこの下ＪＡ ４１ ａ 頂部からのＮ２のすべ
てを製品ＬＮ２としても、その量は製品ＬＯ２に対して
１．５〜２倍にしかならない。
てを製品ＬＮ２としても、その量は製品ＬＯ２に対して
１．５〜２倍にしかならない。
しかも上記下塔４１ ａ ｆｆ４部から取出されるＮ２
の一部は上塔４２ａでの還流液として上塔４２ａへ供給
しなければならないために、全量を製品とすることはで
きない。
の一部は上塔４２ａでの還流液として上塔４２ａへ供給
しなければならないために、全量を製品とすることはで
きない。
したがって従来装置では、Ｎ２が０２の４倍量含まれて
いる原料空気を用いて、製品ＬＮ２を製品ＬＯ２の１〜
２倍量程度しか取出すことはできｔ工い。近年、製品と
してのＬＯ２およびＬＮ２の内、ＬＮ２の需要の伸びが
ＬＯ２と比較して著しく大きくなってきている。このた
め原料空気からのＬＮ２の分離回収量を増加させること
ができる空気分離装置の開発が要望されている。
いる原料空気を用いて、製品ＬＮ２を製品ＬＯ２の１〜
２倍量程度しか取出すことはできｔ工い。近年、製品と
してのＬＯ２およびＬＮ２の内、ＬＮ２の需要の伸びが
ＬＯ２と比較して著しく大きくなってきている。このた
め原料空気からのＬＮ２の分離回収量を増加させること
ができる空気分離装置の開発が要望されている。
また従来装置においては、循環Ｎ２の３０〜５０％の量
にも達するフラッシュガスがガス状態のまま循環されて
循環Ｎ２圧縮機１２ｂに再圧縮液化のために送られる。
にも達するフラッシュガスがガス状態のまま循環されて
循環Ｎ２圧縮機１２ｂに再圧縮液化のために送られる。
このため上記フラッシュガスを液化させずに単に循環Ｎ
２圧縮機１２ｂに戻すのは、エネルギー的には大きな１
ｍ夫となっている。
２圧縮機１２ｂに戻すのは、エネルギー的には大きな１
ｍ夫となっている。
この発明は、このような従来の課題を解決するためにな
されたものであり、製品ＬＮ２の分離回収量を製品ＬＯ
２の３倍以上に増大させることができ、しかもこの液化
分離に伴う動力消費を低減することができる空気分離装
置を提供することを目「白としている。
されたものであり、製品ＬＮ２の分離回収量を製品ＬＯ
２の３倍以上に増大させることができ、しかもこの液化
分離に伴う動力消費を低減することができる空気分離装
置を提供することを目「白としている。
上記目的を達成するために、この発明の請求項１では、
原料空気を冷却する主熱交換器と、原料空気を液体窒素
と液体酸素とに分離する精溜塔と、上記液体窒素の一部
を寒冷として循環させる循環経路とをｕし、上記精溜塔
は上塔と下塔とを備え、下塔では原１−１空気から窒素
がｒｒｉ％縮分離されるとともに、上塔では下塔の残り
の液体から酸素が濃縮／））離されるように構成された
空気分離装置において、上記下塔にはその底部に液体原
料空気の窒素成分を蒸発させる加熱手段が設けられ、上
記主熱交換器で冷却された原ｆ４空気か下塔の上記加熱
手段より上段位置に供給されるように上記下塔と主熱交
換器とは互いに接続されているように（ｈ成した。
原料空気を冷却する主熱交換器と、原料空気を液体窒素
と液体酸素とに分離する精溜塔と、上記液体窒素の一部
を寒冷として循環させる循環経路とをｕし、上記精溜塔
は上塔と下塔とを備え、下塔では原１−１空気から窒素
がｒｒｉ％縮分離されるとともに、上塔では下塔の残り
の液体から酸素が濃縮／））離されるように構成された
空気分離装置において、上記下塔にはその底部に液体原
料空気の窒素成分を蒸発させる加熱手段が設けられ、上
記主熱交換器で冷却された原ｆ４空気か下塔の上記加熱
手段より上段位置に供給されるように上記下塔と主熱交
換器とは互いに接続されているように（ｈ成した。
また請求項２では、循環経路は循環する窒素を圧縮する
循環窒素圧縮機と、この窒素を冷却する熱交換器と、液
体窒素の供給側に設けられたフラッンユボトルとを有し
、下塔の加熱手段と上記フラッンユボトルとはこのフラ
ッシュボ１−ルで気化した窒素ガスか上記加熱手段の熱
源として供給されるように互いに接続されているように
構成した。
循環窒素圧縮機と、この窒素を冷却する熱交換器と、液
体窒素の供給側に設けられたフラッンユボトルとを有し
、下塔の加熱手段と上記フラッンユボトルとはこのフラ
ッシュボ１−ルで気化した窒素ガスか上記加熱手段の熱
源として供給されるように互いに接続されているように
構成した。
上記請求項１の構成によれば、下塔の加熱手段より上段
位置に供給された原料ガスは、加熱手段により加熱され
ることによって、上記上段位置から加熱手段まで下降す
る間にＮ２が気化される。
位置に供給された原料ガスは、加熱手段により加熱され
ることによって、上記上段位置から加熱手段まで下降す
る間にＮ２が気化される。
これによって上記原料ガスは、Ｎ２と、Ｎ２を実質的に
含まない０２およびＡｒ（アルゴン）のｌ昆合液（以下
０２ ・Ａｒ・混合液という）とに分離され、原料ガス
中に含まれていたほぼ全量のＮ２をドｊバで製品ＬＮ２
および還流ＬＮ２として取出すことができる。
含まない０２およびＡｒ（アルゴン）のｌ昆合液（以下
０２ ・Ａｒ・混合液という）とに分離され、原料ガス
中に含まれていたほぼ全量のＮ２をドｊバで製品ＬＮ２
および還流ＬＮ２として取出すことができる。
また請求項２の構成によれば、循Ｊｉ Ｎ ２のフラッ
ンユガスを下塔底部における加熱手段の熱源として利用
しているので、上記フラッシュガスはこのリボイラーで
原料ガスとの熱交換により液化され、これによりＬＮ２
の状態で循環させることができる。
ンユガスを下塔底部における加熱手段の熱源として利用
しているので、上記フラッシュガスはこのリボイラーで
原料ガスとの熱交換により液化され、これによりＬＮ２
の状態で循環させることができる。
第１図において、空気分離装置は原料空気圧縮機１１と
、原料空気を前処理する吸着塔２と、原料空気を冷却す
る主熱交換器３１と、原料空気からＬＮ２ 、ＬＯ２お
よびＡｒガスを分離する精溜塔４と、循環Ｎ２圧縮機１
２．１３と、循環Ｎ２を冷却するＬＮＧ熱交換器３２と
、循環Ｎ２用のフラッシュボトル５１とから基本構成さ
れている。
、原料空気を前処理する吸着塔２と、原料空気を冷却す
る主熱交換器３１と、原料空気からＬＮ２ 、ＬＯ２お
よびＡｒガスを分離する精溜塔４と、循環Ｎ２圧縮機１
２．１３と、循環Ｎ２を冷却するＬＮＧ熱交換器３２と
、循環Ｎ２用のフラッシュボトル５１とから基本構成さ
れている。
上記吸着塔２は一対の吸着器２１からなり、方の吸着器
で原料空気から水分（Ｈ２０）および炭酸ガス（ＣＯ２
）を吸着除去する間に、他方の吸着器は精溜塔からの比
較的低純度のＮ２によって再生されるように構成されて
いる。
で原料空気から水分（Ｈ２０）および炭酸ガス（ＣＯ２
）を吸着除去する間に、他方の吸着器は精溜塔からの比
較的低純度のＮ２によって再生されるように構成されて
いる。
上記吸着塔は導管６１によって主熱交換器３１と接続さ
れ、この主熱交換器３１は導管６２によって精溜塔４の
下塔４１中部と接続される。主熱交換器３１でその液化
温度付近まで冷却された原料ガスは、導管６２によって
下塔４１中部に導入される。
れ、この主熱交換器３１は導管６２によって精溜塔４の
下塔４１中部と接続される。主熱交換器３１でその液化
温度付近まで冷却された原料ガスは、導管６２によって
下塔４１中部に導入される。
上記精ＭＩ塔４は、下塔４１と、上塔４２と、これらの
間に設けられた蒸発器４３とから構成される。上記下塔
４１にはその底部にリボイラー（加熱手段）４４が設け
られ、このリボイラー４４には導管６３によってフラッ
シュガスがＯ（給されるように循環Ｎ２用フラッシュボ
トル（循環Ｎ２供給側のフラッシュボトル）５１の頂部
と接続されている。そしてこのリボイラー４４の出口側
は導管６４によって下塔４１上部と接続されている。
間に設けられた蒸発器４３とから構成される。上記下塔
４１にはその底部にリボイラー（加熱手段）４４が設け
られ、このリボイラー４４には導管６３によってフラッ
シュガスがＯ（給されるように循環Ｎ２用フラッシュボ
トル（循環Ｎ２供給側のフラッシュボトル）５１の頂部
と接続されている。そしてこのリボイラー４４の出口側
は導管６４によって下塔４１上部と接続されている。
またこの下塔４１上部は熱交換器３３を介した導管６５
によって上記循１′２Ｎ ２用フラツシユボトル５１の
底部と接続されている。
によって上記循１′２Ｎ ２用フラツシユボトル５１の
底部と接続されている。
下塔４１頂部には導管６６の一端か接続され、この導管
６６は２つに分岐し、一方の導管６６１は蒸発器４３に
接続されてこの蒸発器４３から下塔４１上部に戻され、
他方の導管６６２はさらに２つに分岐する。この分岐後
の一方の導管６６３は主熱交換器３１を通って高圧側循
環Ｎ２圧縮機１２と接続され、他方の導管６６４は熱交
換器３３および熱交換器３４を通って上記循環Ｎ２圧縮
機１２と接続されている。
６６は２つに分岐し、一方の導管６６１は蒸発器４３に
接続されてこの蒸発器４３から下塔４１上部に戻され、
他方の導管６６２はさらに２つに分岐する。この分岐後
の一方の導管６６３は主熱交換器３１を通って高圧側循
環Ｎ２圧縮機１２と接続され、他方の導管６６４は熱交
換器３３および熱交換器３４を通って上記循環Ｎ２圧縮
機１２と接続されている。
また下塔４１上部には受皿４５が設けられ、この受皿４
５は熱交換器３５を介した導管６７によって別のフラッ
シュボトル５２と接続されている。
５は熱交換器３５を介した導管６７によって別のフラッ
シュボトル５２と接続されている。
このフラッシュボトル５２の底部は導管６８によって図
示しない製品ＬＮ２タンクと接続されている。また上記
フラッシュボトル５２の１ｆｊ部は専管６９によって熱
交換器３５．３６および主熱交換器３１を通して吸着塔
２と接続されている。
示しない製品ＬＮ２タンクと接続されている。また上記
フラッシュボトル５２の１ｆｊ部は専管６９によって熱
交換器３５．３６および主熱交換器３１を通して吸着塔
２と接続されている。
上記導管６７は熱交換器３５の手前で分岐し、分岐した
導管６７１は精溜塔４の上塔４２上部に通された後、熱
交換器３５，３６，３３．３４を通して低圧側の循環Ｎ
２圧縮機１３と接続され、この循環Ｎ２圧縮機１３の出
口側は導管６６３と合流される。
導管６７１は精溜塔４の上塔４２上部に通された後、熱
交換器３５，３６，３３．３４を通して低圧側の循環Ｎ
２圧縮機１３と接続され、この循環Ｎ２圧縮機１３の出
口側は導管６６３と合流される。
さらに下塔４１中部には受皿４５の下方に別の受皿４６
が設けられ、この受皿４６には導管７０が接続されてい
る。この導管７０は上塔４２上部に通された後、フラッ
シュボトル５２の頂部側からの導管６９と合流される。
が設けられ、この受皿４６には導管７０が接続されてい
る。この導管７０は上塔４２上部に通された後、フラッ
シュボトル５２の頂部側からの導管６９と合流される。
また下塔４１底部は、熱交換器３６を介した導管７１に
よって上塔４２中部と接続され、この上塔４２底部は導
管７２によって図示しない製品Ｌ０２タンクと接続され
ている。そして上塔４２１貞部は主熱交換器３１を介し
た導管７３によってＡ「ガス圧縮機１４と接続され、こ
のＡ「ガス圧縮ａ１１４の出口側は図示しないＡ「精製
装置と接続されている。
よって上塔４２中部と接続され、この上塔４２底部は導
管７２によって図示しない製品Ｌ０２タンクと接続され
ている。そして上塔４２１貞部は主熱交換器３１を介し
た導管７３によってＡ「ガス圧縮機１４と接続され、こ
のＡ「ガス圧縮ａ１１４の出口側は図示しないＡ「精製
装置と接続されている。
高圧側循環Ｎ２圧縮機１２の出口側は導管７３によって
ＬＮＧ熱交換器３２と接続され、このＬＮＧ熱交換器３
２は熱交換器３４を介した導管７４によって循環Ｎ２用
フラッシュボトル５１と接続されている。
ＬＮＧ熱交換器３２と接続され、このＬＮＧ熱交換器３
２は熱交換器３４を介した導管７４によって循環Ｎ２用
フラッシュボトル５１と接続されている。
ＬＮＧ熱交換器３２にはＬＮＧの０（給管路８が通され
、この管路８によってＬＮＧか供給される。
、この管路８によってＬＮＧか供給される。
またこのＬＮＧ熱交換器３２にはフロンの循環管路９が
通され、この循環管路９はＬＮＧ熱交換器３２と、循環
Ｎ２圧縮機１２人口側の導管６６３に設けられた冷却器
３７との間を冷媒としてのフロンが循環するように構成
されている。
通され、この循環管路９はＬＮＧ熱交換器３２と、循環
Ｎ２圧縮機１２人口側の導管６６３に設けられた冷却器
３７との間を冷媒としてのフロンが循環するように構成
されている。
上記循環Ｎ２圧縮機１２．１３、ＬＮＧ熱交換器３２、
循環Ｎ２用フラッシュボトル５１、および導管６３，６
５．７３，７４，６６３，６６４゜６７１によって循環
Ｎ２の循環経路が構成されている。
循環Ｎ２用フラッシュボトル５１、および導管６３，６
５．７３，７４，６６３，６６４゜６７１によって循環
Ｎ２の循環経路が構成されている。
つぎに、上記構成の空気分離装置における分離方法につ
いて説明する。まずエアフィルタ１１０を通して取入れ
られる原料空気は、原料空気圧縮機１１によりほぼ５
ｋｇ ／ ｃシＧまで圧縮され、吸着器２１により原料
空気中のＮ２０およびＣＯ２が吸着除去される。この吸
着除去により前処理された原料ガスは導管６１を通して
深冷部Ａ内の主熱交換器３１に送られ、この主熱交換器
３１で上記原料ガスの沸点近くまで冷却された後に、導
管６２によって精溜塔４の下塔４１中部に供給される。
いて説明する。まずエアフィルタ１１０を通して取入れ
られる原料空気は、原料空気圧縮機１１によりほぼ５
ｋｇ ／ ｃシＧまで圧縮され、吸着器２１により原料
空気中のＮ２０およびＣＯ２が吸着除去される。この吸
着除去により前処理された原料ガスは導管６１を通して
深冷部Ａ内の主熱交換器３１に送られ、この主熱交換器
３１で上記原料ガスの沸点近くまで冷却された後に、導
管６２によって精溜塔４の下塔４１中部に供給される。
この粘溜塔４では、下塔４１でほぼ４，５〜５゜Ｏｋｇ
／ ｃｄ Ｇの操作圧力により原料ガスがＮ２と、実
質的にＮ２を含まない０２およびＡ「の混合液とに分離
され、上塔４２でほぼ０．０〜０．４ｋｇ／ ｃｄ Ｇ
の操作圧力により上記０２ ・Ａ「混合液が０２とＡｒ
とに分離される。
／ ｃｄ Ｇの操作圧力により原料ガスがＮ２と、実
質的にＮ２を含まない０２およびＡ「の混合液とに分離
され、上塔４２でほぼ０．０〜０．４ｋｇ／ ｃｄ Ｇ
の操作圧力により上記０２ ・Ａ「混合液が０２とＡｒ
とに分離される。
上記下塔４１底部のりボイラー４４にはフラ・ノシュボ
トル５１でガス化したフラッシュガスが導管６３を通し
て供給される。下塔４１中部に供給された液体状態の原
料ガスは、その供給段から下塔内を下降する間に、リボ
イラー４４からの熱を受けて蒸溜され、これにより原料
ガス中のＮ２のほぼ全量か気化して下塔４１底部には実
質的にＮ２を含まない０２ ・Ａｒ混合液（例えば０２
；９５％、Ａｒ；５％）が溜る。なお上記０２ ・Ａ
「混合液の下塔操作圧力（例えば４ 、 ５ ｋｇ ／
ｃＪ Ｇ ）下での蒸発温度はほぼ一１６３℃である
ので、リボイラー４４内のフラッシュガスを上記蒸発温
度以下にする必要がある。このためには循環Ｎ２のフラ
ッシュボトル５１における圧力設定を１４〜１６ｋｇ／
ｃｄＧにすればよい。
トル５１でガス化したフラッシュガスが導管６３を通し
て供給される。下塔４１中部に供給された液体状態の原
料ガスは、その供給段から下塔内を下降する間に、リボ
イラー４４からの熱を受けて蒸溜され、これにより原料
ガス中のＮ２のほぼ全量か気化して下塔４１底部には実
質的にＮ２を含まない０２ ・Ａｒ混合液（例えば０２
；９５％、Ａｒ；５％）が溜る。なお上記０２ ・Ａ
「混合液の下塔操作圧力（例えば４ 、 ５ ｋｇ ／
ｃＪ Ｇ ）下での蒸発温度はほぼ一１６３℃である
ので、リボイラー４４内のフラッシュガスを上記蒸発温
度以下にする必要がある。このためには循環Ｎ２のフラ
ッシュボトル５１における圧力設定を１４〜１６ｋｇ／
ｃｄＧにすればよい。
また上記リボイラー４４に供給されたフラッシュガスは
原料ガスと接触することにより液化し、この液化した循
環Ｎ２は減圧された後、下塔４１頂部に還流ＬＮ２とし
て導管６４を通して供給される。
原料ガスと接触することにより液化し、この液化した循
環Ｎ２は減圧された後、下塔４１頂部に還流ＬＮ２とし
て導管６４を通して供給される。
一方上記原料ガスから分離されたＮ２は下塔４１中部か
ら塔内を上昇する間に還流ＬＮ２と接触し、しだいにそ
のＮｚａ度が高められ、下塔４１泊部では高純度Ｎ２と
なる。このＮ２は、その−部が導管６６．６６１を通し
て主蒸発器４３に入り、上塔４２のＬＯ２と熱交換して
凝縮することによりＬＮ２となり、このＬＮ２は下塔４
１頂部に戻される。
ら塔内を上昇する間に還流ＬＮ２と接触し、しだいにそ
のＮｚａ度が高められ、下塔４１泊部では高純度Ｎ２と
なる。このＮ２は、その−部が導管６６．６６１を通し
て主蒸発器４３に入り、上塔４２のＬＯ２と熱交換して
凝縮することによりＬＮ２となり、このＬＮ２は下塔４
１頂部に戻される。
また上記下塔４１頂部から導管６６．６６２を流れる残
部の高純度Ｎ２はさらに分けられ、その一部は導管６６
３を通して主熱交換器３１に送られてこの主熱交換器３
１で加熱された後に高圧側循環Ｎ２圧縮機１２に送られ
る。またその残部は６６４を通して熱交換１Ｗ３３．３
４を経て高圧側循環Ｎ２圧縮機１２に送られる。
部の高純度Ｎ２はさらに分けられ、その一部は導管６６
３を通して主熱交換器３１に送られてこの主熱交換器３
１で加熱された後に高圧側循環Ｎ２圧縮機１２に送られ
る。またその残部は６６４を通して熱交換１Ｗ３３．３
４を経て高圧側循環Ｎ２圧縮機１２に送られる。
下塔４１上部の受皿４５からは高純度のＬＮ２が取出さ
れ、このＬＮ２はその一部が導管６７を通してフラッシ
ュボトル５２に入れられ、残部が導管６７１に通されて
上塔４２上部でＡ「リッチガスと熱交換し、その後に導
管６７１を通して低圧側循環Ｎ２圧縮機１３を経て高圧
側循環Ｎ２圧縮機１２に送られる。上記フラッシュボト
ル５２からは、そのＬＮ２が導管６８を通して製品ＬＮ
２として取出される。
れ、このＬＮ２はその一部が導管６７を通してフラッシ
ュボトル５２に入れられ、残部が導管６７１に通されて
上塔４２上部でＡ「リッチガスと熱交換し、その後に導
管６７１を通して低圧側循環Ｎ２圧縮機１３を経て高圧
側循環Ｎ２圧縮機１２に送られる。上記フラッシュボト
ル５２からは、そのＬＮ２が導管６８を通して製品ＬＮ
２として取出される。
また上記下塔４１中部の受皿４６からは比較的純度の低
いＬＮ２が取出され、このＬＮ２は導管７０を通されて
上塔４２の上部でＡｒリッチガスと熱交換した後に、導
管６つ内のフラッシュボトル５２からのフラッンユガス
と合流して主熱交換器３１ ｆこ送られ、この主熱交換
器３１で加熱された後に吸着器２１の再生ガスとして利
用される。
いＬＮ２が取出され、このＬＮ２は導管７０を通されて
上塔４２の上部でＡｒリッチガスと熱交換した後に、導
管６つ内のフラッシュボトル５２からのフラッンユガス
と合流して主熱交換器３１ ｆこ送られ、この主熱交換
器３１で加熱された後に吸着器２１の再生ガスとして利
用される。
一方、下塔４１底部の０２ ・Ａ ｒ混合液は導管７１
によって取出されて上塔４２の中部に１」（給される。
によって取出されて上塔４２の中部に１」（給される。
この上塔４２では、０２とＡｒとの精留が行われ、底部
に０２、項部にＡ「かそれぞれ濃縮される。この上塔底
部では、濃縮されて溜るＬＯ２と蒸発器４３内の下塔４
１頂部のからのＮ２ガスとが熱交換した後、導管７２に
よって製品ＬＯ２として取出される。上塔４２１：ｄ部
では、Ａｒリッチガスが導管６７１内の高純度ＬＮ２お
よび導管７０内の低純度ＬＮ２と熱交換され、上記Ａ「
リッチガスは凝縮されて還流液となる。
に０２、項部にＡ「かそれぞれ濃縮される。この上塔底
部では、濃縮されて溜るＬＯ２と蒸発器４３内の下塔４
１頂部のからのＮ２ガスとが熱交換した後、導管７２に
よって製品ＬＯ２として取出される。上塔４２１：ｄ部
では、Ａｒリッチガスが導管６７１内の高純度ＬＮ２お
よび導管７０内の低純度ＬＮ２と熱交換され、上記Ａ「
リッチガスは凝縮されて還流液となる。
そして上塔４２頂部からは、粗Ａｒ （例えば０２；
２〜５％、Ｎ２；３〜１０％を含むＡｒガス）がＡｒ圧
縮機１４の作動によって主熱交換器３１を介した導管７
３を通して取出され、別途精製されて製品Ａ ｒとなる
。
２〜５％、Ｎ２；３〜１０％を含むＡｒガス）がＡｒ圧
縮機１４の作動によって主熱交換器３１を介した導管７
３を通して取出され、別途精製されて製品Ａ ｒとなる
。
高圧側循環Ｎ２圧縮機１２に送られた循環Ｎ２は、この
循環Ｎ２圧縮機１２で再圧縮された後、ＬＮＧ熱交換器
３２に送られる。そして液化された循環Ｎ２が熱交換器
３４を経て循環Ｎ２用フラッシュボトル５１に入れられ
る。このフラッシュボトル５１のフラッシュガスが導管
６３を通して下塔４１底部のりボイラー４４にリボイラ
ー熱源として送られ、ＬＮ２が導管６５を通して下塔４
１上部に還流ＬＮ２として送られる。
循環Ｎ２圧縮機１２で再圧縮された後、ＬＮＧ熱交換器
３２に送られる。そして液化された循環Ｎ２が熱交換器
３４を経て循環Ｎ２用フラッシュボトル５１に入れられ
る。このフラッシュボトル５１のフラッシュガスが導管
６３を通して下塔４１底部のりボイラー４４にリボイラ
ー熱源として送られ、ＬＮ２が導管６５を通して下塔４
１上部に還流ＬＮ２として送られる。
また上記ＬＮＧ熱交換器３２では循環管路９内のフロン
もＬＮＧによって冷却され、この循環フロンによって循
環Ｎ２圧縮機１２導入前の循ｆｊｆｆ Ｎ２が予冷され
る。
もＬＮＧによって冷却され、この循環フロンによって循
環Ｎ２圧縮機１２導入前の循ｆｊｆｆ Ｎ２が予冷され
る。
上記構成の空気分離装置において、下塔４１ではこの下
塔４１に供給された原料ガスを、リボイラー４４のフラ
ッシュガスで加熱することによって、Ｎ２と、Ｎ２を実
質的に含まない０２ ・Ａｒ混合液とに分離することが
でき、これによって原料ガスに含まれるほぼ全量のＮ２
を下塔４１で製品ＬＮ２および還流ＬＮ２として瑣出す
ことができる。このため従来装置におけるように下塔４
１ａ（第２図参照）を、原料ガスを高純度Ｎ２と、Ｎ２
成分が５７〜６２％含まれる液体空気とに分け、上記高
純度Ｎ２を製品ＬＮ２および還流ＬＮ２として取出すよ
うに構成した場合と比べて、分離回収することができる
製品ＬＮ２を増加させることができる。
塔４１に供給された原料ガスを、リボイラー４４のフラ
ッシュガスで加熱することによって、Ｎ２と、Ｎ２を実
質的に含まない０２ ・Ａｒ混合液とに分離することが
でき、これによって原料ガスに含まれるほぼ全量のＮ２
を下塔４１で製品ＬＮ２および還流ＬＮ２として瑣出す
ことができる。このため従来装置におけるように下塔４
１ａ（第２図参照）を、原料ガスを高純度Ｎ２と、Ｎ２
成分が５７〜６２％含まれる液体空気とに分け、上記高
純度Ｎ２を製品ＬＮ２および還流ＬＮ２として取出すよ
うに構成した場合と比べて、分離回収することができる
製品ＬＮ２を増加させることができる。
また精Ｉｌ塔４の下塔４１では、循環Ｎ２のフラッシュ
ガスを下塔４１底部でのりボイラー熱源として利用し、
さらにリボイラー４４で原料ガスとの熱交換により液化
された循環Ｎ２を下塔４１上部での還流ＬＮ２として利
用するようにしているので、従来装置のように循環Ｎ２
のフラッシュガスをガス状態のまま循環させて再圧縮す
る場合に比べてエネルギーの効率化、動力の軽減化を図
ることができる。
ガスを下塔４１底部でのりボイラー熱源として利用し、
さらにリボイラー４４で原料ガスとの熱交換により液化
された循環Ｎ２を下塔４１上部での還流ＬＮ２として利
用するようにしているので、従来装置のように循環Ｎ２
のフラッシュガスをガス状態のまま循環させて再圧縮す
る場合に比べてエネルギーの効率化、動力の軽減化を図
ることができる。
また下塔４１の中部の受ＭＪ１４６からは比較的純度の
低いＬＮ２を、上部の受皿４５とは別に取出すようにし
ているために、下塔４１では上記上部の受皿４５から比
較的高純度のＬＮ２を容易に得ることかできる。
低いＬＮ２を、上部の受皿４５とは別に取出すようにし
ているために、下塔４１では上記上部の受皿４５から比
較的高純度のＬＮ２を容易に得ることかできる。
またＡ ｒの凝縮温度は一１８５９Ｃ程度であるので、
このＡ１・を上塔４２頂部で凝縮させるためにはこのｌ
ｊ′ｉ部における導管６７１．７０内を流れるＬＮ２を
それ以下の温度にする必要がある。この場合、下塔をほ
ぼ５ ｋｇ／ ｃｄ Ｇの操作圧力で運転すると、上記
上塔４２頂部におけるＬＮ２の圧力は２ ｋＨ／ ｔ！
ｄ Ｇ程度になる。したがって主熱交換器３１などの圧
損失を考慮しても低圧側循環Ｎ２圧縮槻１３の吸入圧力
を０ 、８ ｋｇ ／ ｃｄ ０以上にすることができ
、第２図に示す従来装置における循環Ｎ２圧縮機１２ａ
の低圧側が大気圧から圧縮する必要があることに比べて
その動力を軽減することができる。
このＡ１・を上塔４２頂部で凝縮させるためにはこのｌ
ｊ′ｉ部における導管６７１．７０内を流れるＬＮ２を
それ以下の温度にする必要がある。この場合、下塔をほ
ぼ５ ｋｇ／ ｃｄ Ｇの操作圧力で運転すると、上記
上塔４２頂部におけるＬＮ２の圧力は２ ｋＨ／ ｔ！
ｄ Ｇ程度になる。したがって主熱交換器３１などの圧
損失を考慮しても低圧側循環Ｎ２圧縮槻１３の吸入圧力
を０ 、８ ｋｇ ／ ｃｄ ０以上にすることができ
、第２図に示す従来装置における循環Ｎ２圧縮機１２ａ
の低圧側が大気圧から圧縮する必要があることに比べて
その動力を軽減することができる。
さらにこの実施例では上塔４２において、下塔４１底部
からの０２ ・Ａｒ混合液をＡｒす・ノチガスとＬＯ２
とに分離するように精７ｄｌ）ｌ！４を構成しているた
めに、従来装置においてＡｒを粗分離するために精溜塔
上塔４２．ａとは別に設けられていた粗アルゴン塔を省
略することができる。これにより装置の簡略化を図るこ
とができる。
からの０２ ・Ａｒ混合液をＡｒす・ノチガスとＬＯ２
とに分離するように精７ｄｌ）ｌ！４を構成しているた
めに、従来装置においてＡｒを粗分離するために精溜塔
上塔４２．ａとは別に設けられていた粗アルゴン塔を省
略することができる。これにより装置の簡略化を図るこ
とができる。
この発明の請求項１の空気分離装置によれば、下塔では
この下塔に供給された原＃１ガスが加熱手段で加熱され
ることによって、Ｎ２と、Ｎ２を実質的に含まない０２
・Ａｒ混合液とに分離することができ、これにより原
料ガス中のほぼ全量のＮ２を下塔で製品ＬＮ２および還
流ＬＮ２として取出すことができる。このため従来装置
における下塔で原料ガスを高純度Ｎ２と、比較的多量の
Ｎ２成分を含む液体空気とに分け、上記高純度Ｎ２を製
品ＬＮ２および還流ＬＮ２として取出すように構成され
た場合と比べて、分離回収することができる製品ＬＮ２
を増加させることができる。
この下塔に供給された原＃１ガスが加熱手段で加熱され
ることによって、Ｎ２と、Ｎ２を実質的に含まない０２
・Ａｒ混合液とに分離することができ、これにより原
料ガス中のほぼ全量のＮ２を下塔で製品ＬＮ２および還
流ＬＮ２として取出すことができる。このため従来装置
における下塔で原料ガスを高純度Ｎ２と、比較的多量の
Ｎ２成分を含む液体空気とに分け、上記高純度Ｎ２を製
品ＬＮ２および還流ＬＮ２として取出すように構成され
た場合と比べて、分離回収することができる製品ＬＮ２
を増加させることができる。
また請求項２の構成によれば、請求項１による効果に加
えて、循環Ｎ２のフラッシュガスを加熱手段の熱源とし
て利用しているので、上記フラッシュガスはこの加熱手
段で原料ガスとの熱交換により液化され、これによりＬ
Ｎ２の状態で循環させることができる。これにより従来
装置における循環Ｎ ２のフラッシュガスをガス状態の
まま循環させる場合に比べてエネルギーの効率化、動力
の軽減化を図ることができる。
えて、循環Ｎ２のフラッシュガスを加熱手段の熱源とし
て利用しているので、上記フラッシュガスはこの加熱手
段で原料ガスとの熱交換により液化され、これによりＬ
Ｎ２の状態で循環させることができる。これにより従来
装置における循環Ｎ ２のフラッシュガスをガス状態の
まま循環させる場合に比べてエネルギーの効率化、動力
の軽減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
′＠１図はこの発明の実施例を示す説明図、第２図は従
来の空気分離装置を示す説明図である。 ４・・・精溜塔、１２．１３・・・循環Ｎ２圧縮機、３
１・・・主熱交換器、３２・・・ＬＮＧ熱交換器、４１
・・・下塔、４２・・・上塔、４３・・・蒸発器、４４
・・・リボイラー ５１・・・フラッシュボ！・ル。
来の空気分離装置を示す説明図である。 ４・・・精溜塔、１２．１３・・・循環Ｎ２圧縮機、３
１・・・主熱交換器、３２・・・ＬＮＧ熱交換器、４１
・・・下塔、４２・・・上塔、４３・・・蒸発器、４４
・・・リボイラー ５１・・・フラッシュボ！・ル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、原料空気を冷却する主熱交換器と、原料空気を液体
窒素と液体酸素とに分離する精溜塔と、上記液体窒素の
一部を寒冷として循環させる循環経路とを有し、上記精
溜塔は上塔と下塔とを備え、下塔では原料空気から窒素
が濃縮分離されるとともに、上塔では下塔の残りの液体
から酸素が濃縮分離されるように構成された空気分離装
置において、上記下塔にはその底部に液体原料空気の窒
素成分を蒸発させる加熱手段が設けられ、上記主熱交換
器で冷却された原料空気が下塔の上記加熱手段より上段
位置に供給されるように上記下塔と主熱交換器とは互い
に接続されていることを特徴とする空気分離装置。 ２、循環経路は循環する窒素を圧縮する循環窒素圧縮機
と、この窒素を冷却する熱交換器と、液体窒素の供給側
に設けられたフラッシュボトルとを有し、下塔の加熱手
段と上記フラッシュボトルとはこのフラッシュボトルで
気化した窒素ガスが上記加熱手段の熱源として供給され
るように互いに接続されていることを特徴とする請求項
１記載の空気分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293907A JPH02140586A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 空気分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293907A JPH02140586A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 空気分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02140586A true JPH02140586A (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=17800694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63293907A Pending JPH02140586A (ja) | 1988-11-21 | 1988-11-21 | 空気分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02140586A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2783044A1 (fr) * | 1998-08-20 | 2000-03-10 | Air Liquide | Appareil de separation des gaz de l'air |
| CN103123203A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-05-29 | 河南开元空分集团有限公司 | 利用含氮废气进行再低温精馏制取纯氮的方法 |
| JP2020173041A (ja) * | 2019-04-08 | 2020-10-22 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 高純度酸素および窒素製造システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63279085A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-11-16 | ザ・ビーオーシー・グループ・ピーエルシー | 空気の分離 |
-
1988
- 1988-11-21 JP JP63293907A patent/JPH02140586A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63279085A (ja) * | 1987-04-07 | 1988-11-16 | ザ・ビーオーシー・グループ・ピーエルシー | 空気の分離 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2783044A1 (fr) * | 1998-08-20 | 2000-03-10 | Air Liquide | Appareil de separation des gaz de l'air |
| CN103123203A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-05-29 | 河南开元空分集团有限公司 | 利用含氮废气进行再低温精馏制取纯氮的方法 |
| CN103123203B (zh) * | 2013-02-22 | 2015-03-04 | 河南开元空分集团有限公司 | 利用含氮废气进行再低温精馏制取纯氮的方法 |
| JP2020173041A (ja) * | 2019-04-08 | 2020-10-22 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 高純度酸素および窒素製造システム |
| TWI826478B (zh) * | 2019-04-08 | 2023-12-21 | 法商液態空氣喬治斯克勞帝方法研究開發股份有限公司 | 高純度氧及氮製造系統 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9759482B2 (en) | Argon production method and apparatus | |
| US6477859B2 (en) | Integrated heat exchanger system for producing carbon dioxide | |
| JPH0735470A (ja) | 超高純度亜酸化窒素製造方法及び装置 | |
| CN108645118B (zh) | 一种提高氩气回收率的装置及方法 | |
| US4384876A (en) | Process for producing krypton and Xenon | |
| CN108700373A (zh) | 用于稀有气体回收的系统和方法 | |
| JPH05187765A (ja) | 超高純度窒素を製造するための方法と装置 | |
| CN111854324A (zh) | 一种从天然气中提取氦气的系统及其方法 | |
| JP2004309119A (ja) | 空気分離装置 | |
| JPH09264667A (ja) | 超高純度窒素及び酸素の製造装置 | |
| JP3719832B2 (ja) | 超高純度窒素及び酸素の製造装置 | |
| JPH02140586A (ja) | 空気分離装置 | |
| JPH02293575A (ja) | 空気分離装置 | |
| 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 | |
| CN204787596U (zh) | 一种天然气中提取氦气和氩气的装置 | |
| JPH10153384A (ja) | 超高純度液体酸素の製造方法 | |
| JPS6140909B2 (ja) | ||
| US5787730A (en) | Thermal swing helium purifier and process | |
| JP4177507B2 (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
| JPH0942831A (ja) | 高純度窒素ガス製造装置 | |
| KR101238063B1 (ko) | 질소 발생 방법과 이에 이용되는 장치 | |
| JP3082092B2 (ja) | 酸素の精製方法及び装置 | |
| JP2621841B2 (ja) | 一酸化炭素の深冷分離方法およびその装置 | |
| JPH1163812A (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
| JP2006349322A (ja) | 深冷空気分離装置によるアルゴン製造方法 |