JPH02279979A - 空気分離方法及び装置 - Google Patents

空気分離方法及び装置

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JPH02279979A
JPH02279979A JP10005589A JP10005589A JPH02279979A JP H02279979 A JPH02279979 A JP H02279979A JP 10005589 A JP10005589 A JP 10005589A JP 10005589 A JP10005589 A JP 10005589A JP H02279979 A JPH02279979 A JP H02279979A
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JP
Japan
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air
heat exchanger
cooled
compressor
cool
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JP10005589A
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English (en)
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Hisazumi Ishizu
石津　尚澄
Junichi Hosokawa
純一 細川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • 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
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
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    • 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

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大気から取入れた原料空気を圧縮、脱湿、冷却
および精留分離して、酸素、窒素、アルゴン等の分離生
成物を採取する空気分離装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の空気分離装置な第２図により説明する。
因において、大気から取入れた原料空気を原料空気圧縮
機ｌで約５Ｋｇ／ＣＩＩＧに圧縮し、アフタクーラー２
で約４０℃に冷却した後更に空気冷却器３で約５℃まで
冷却して水滴分離器４で水分を除去した後、脱湿塔５で
水分および炭酸ガスな吸着除去して約８℃の乾燥空気を
得る。この乾燥された原料空気を空気熱交７に送入して
冷却し、約−１００℃の空気と約−１７０℃の空気に２
分流する。約−１００℃の空気はタービン熱交９で約３
６℃まで昇温させ、膨張タービン１１と結合された圧縮
機１０で約７　Ｋｐ　／　ａ／Ｉ　Ｇに昇圧した後アフ
タークーラー１２で約４０℃に冷却し空気熱交９で約−
９６℃まで冷却して、膨張タービン１１で膨張させて精
留塔８に送入される。精留塔８で分離された酸素および
窒素は空気熱交７で約４℃まで昇温されおのおの導管１
３および１４より取出される。精留塔８から出た廃ガス
の一部は再生加熱器６で約２００℃に加熱されて脱湿塔
５の加熱再生に使用される。なお、この種の装置として
関連するものには例えば特開昭５５−１５０４７２号等
が挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、脱湿塔を出た原料空気の温度は約８℃
であるため、空気熱交に入る原料空気は約８℃と低いの
に対し、圧縮機のアフタークーラーでは原料空気が冷却
水と熱交換されて冷却されるためアフタークーラーの出
口温度は約４０℃と高くなり、空気熱交に入れることは
不可能であった。このため空気熱交と別にタービン熱交
を設けて、原料空気を約４０℃から約−９６°Ｃまで冷
却させる必要があった。原料空気は空気熱交およびター
ビン熱交を通って圧縮機に入るためこれらの熱交の流路
抵抗による圧力損失が生じ、圧縮機の入口圧力が低くな
るという欠点があった。圧縮機の入口圧力が低くなるこ
とにより出口圧力が低くなり、膨張タービンの入口圧力
が低くなって膨張タービンの膨張比が小さくなり、寒冷
発生１ががさくなるという欠点があった。
本究明の目的は、熱交の流路抵抗による圧力損失を小さ
くし、膨張タービンの膨張比を大きくし、寒冷光生量を
大きくできる空気分離装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、タービン熱交が省略できる安価な
空気分離装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
３　。
４　・ 上記目的を達成するために、圧縮機のアフタークーラー
の出口に空気予冷器を設け、空気熱交から出た約４℃の
製品酸素で原料空気を約８℃まで冷却し、空気熱交に入
れて約−９６℃で膨張タービンに送入する。
空気熱交の出口の製品酸素は約４℃であり、アフターク
ーラーの出口の原料空気を約４０℃から約８℃まで冷却
することができるので、従来のタービン熱交は不要とす
ることができる。
〔作　　　用〕
従来のタービン熱交が不要となるので、脱湿塔を出た原
料空気は直接導管で圧縮機に送入することができるので
、圧縮機の人口圧力を高くすることができる。圧縮機の
アフタークーラーを出た原料空気は空気予冷器で約４０
℃から約８℃まで冷却し空気熱交に送入することができ
る。
〔実　施　例〕
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本図
は原料空気圧縮機１．空気冷却器３．脱湿塔５．空気熱
交７、膨張タービン１１．圧縮機１０゜空気予冷器１５
．精留塔８等からなる空気分離装置の系統図を示したも
のである。
大気から取入れた原料空気を原料空気圧縮ｔｆｌＮで約
５に９／ｆｆ１Ｇに圧縮し、アフタークーラー２で約４
０℃に冷却した後更に空気冷却器３でフレオンと熱交換
させて約５℃まで冷却して、水滴分離器４で水分を除去
した後、脱湿塔５で水分および炭酸ガスを吸着除去して
約８℃の乾燥空気を得る。
脱湿塔５の出口の原料空気を２分流に分け、１分流は空
気熱交７で約−１７０℃まで冷却して精留１？ｉ８に送
入する。他の１分流は膨張タービン１１と結合された圧
縮機１０の入口に導き、圧縮９．１０で約８　Ｋ５＋　
／　６Ｊ、　Ｇに昇圧した後アフタークーラー１２で冷
却水と熱交換させて約４０℃まで冷却する。この約４０
℃の原料空気を空気予冷器１５に導き、空気熱交７を出
た約４℃の製品酸素と熱交換させ約８℃まで冷却した後
、空気熱交７に導き約−９６℃まで冷却して抜出し、膨
張タービン１１で断熱膨張させ寒冷を発生させ精留塔８
に送入する。
精留塔８で精留分離された製品酸素、製品窒素および廃
ガスは空気熱交７で原料空気と熱交換して約４℃まで温
度回復する。製品酸素は空気予冷器で約２２℃まで加熱
されて導管１３より取出される。製品窒素は約４℃のま
ま導管１４より取出される。廃ガスの一部は再生加熱器
６で約２００℃に加熱されて脱湿塔５の加熱再生に使用
される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、脱湿塔を出た原料空気が直接圧縮機に
導かれるので、圧力損失を小さ（することができ、圧縮
機の入口圧力、出口圧力および膨張タービンの人口圧力
を高くすることができ、膨張タービンにおける膨張比が
大きくなり、寒冷発生蓋を大きくすることができる。
さらに、従来のタービン熱交が不要となるので、設備費
も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の空気分離装置の系統図、第
２図は従来の空気分離装置の系統図である。 １・・・・・・原料空気圧縮機、５・・・・・・脱湿塔
、７・・・・・・空気熱交、８・・・・・ 膨張タービン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、大気から取入れた原料空気中の水分および炭酸ガス
    を脱湿塔で吸着除去し空気熱交で冷却し精留塔で精留分
    離する空気分離方法において、脱湿塔で水分および炭酸
    ガスを除去した原料空気を二分流に分け、１分流は空気
    熱交を通して精留塔に送入し、他の１分流は膨張タービ
    ンと結合された圧縮機で昇圧した後、アフタークーラー
    で冷却水と熱交換させて冷却し、更に空気予冷器で空気
    熱交を出た製品酸素と熱交換させて冷却した後、空気熱
    交で冷却して膨張タービンで膨張させ精留塔に送入する
    ことを特徴とする空気分離方法。 ２、大気から取入れた原料空気中の水分および炭酸ガス
    を脱湿塔で吸着除去し空気熱交で冷却し精留塔で精留分
    離する空気分離装置において、前記脱湿塔が水分および
    炭酸ガスを除去した原料空気を２分流し、１分流を空気
    熱交を通して精留塔に導き、他の１分流を膨張タービン
    と結合された圧縮機で昇圧後、アフタークーラーで冷却
    し、さらに空気予冷器で冷却後、空気熱交で冷却して膨
    張タービンで膨張させ精留塔に導くように構成したこと
    を特徴とする空気分離装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100768319B1 (ko) * 2001-12-05 2007-10-17 주식회사 포스코 공기분리장치의 한냉손실방지를 위한 운전방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63143482A (ja) * 1986-12-05 1988-06-15 株式会社日立製作所 Ｔｓａ吸着式空気深冷分離装置

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