JPH0264385A - 空気の低温分離方法 - Google Patents

空気の低温分離方法

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JPH0264385A
JPH0264385A JP1123003A JP12300389A JPH0264385A JP H0264385 A JPH0264385 A JP H0264385A JP 1123003 A JP1123003 A JP 1123003A JP 12300389 A JP12300389 A JP 12300389A JP H0264385 A JPH0264385 A JP H0264385A
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pressure stage
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ヴィルヘルム・ローデ
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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] 本発明は第1の投入空気流を圧縮し、予備浄化し、冷却
して、少なくとも一部分2段精溜装置の高圧段に導入す
るようになされ、ガス状の酸素及びガス状の窒素を低圧
段から取出するようになした空気の低温分離方法に関す
る。
[従来の技術] 2段精溜による空気の分離方法に於ては、投入空気は一
般に高圧段に吹込まれて、こ\で窒素に冨んだ成分及び
酸素に富んだ成分に予備分離され、これらの成分が引続
いて低圧段で更に精溜されるようになっている。この場
合投入空気は高圧段の圧力レベル、即ち約5乃至7バー
ルまで圧縮されなければならない。この目的の為に必要
な空気圧縮機は一方では高価な調達費用の為に大なる資
本を要し、又他方に於てこれらの空気圧縮機は装置の稼
働の量大なるエネルギーを消費するのである。
主に比較的低い純度の酸素、例えば98%よりも低い純
度の酸素を製造する為に役立つ装置は又投入空気の一部
分が高圧段内で予備分離を受けないで、酸素の収量を著
しく減少させることなく直接に低圧段に吹込まれること
が出来る。高圧塔の圧力レベルまで圧縮された投入空気
からエネルギーを回収する為にこの事実を利用する方法
が西独国特許第2854580号によって公知である。
この場合投入空気の一部分が低圧段の圧力レベルまで膨
張されて引続いて低圧段に導入されるのである。
膨張の際に得られる寒冷が生成ガスの液化の為に投入さ
れるようになっている。
しかし、この公知の方法は経済的には欠点を有する。何
故ならば圧縮エネルギーの回収がたとえ膨張タービン及
びこれに機械的に連結された圧縮機の組合せから得られ
るような場合でも不充分にしか得ることが出来ないから
である。更に、この方法は万能性に欠けるのである。何
故ならば膨張タービンが制限された狭い範囲の流過量で
しか良好な効率で稼働されないからである。従って直接
に低圧段に吹込まれる空気の量は稼働の間に狭く制限さ
れた程度でしか変化され得ない。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、特に経済的に良好に稼働出来るように
なされた冒頭に述べた種類の方法を開発することである
[課題を解決する為の手段及び作用] 上述の目的は、第2の投入空気流を前記第1の投入空気
流よりも低い圧力に圧縮し、この第2の投入空気流を引
続いて予備浄化し、冷却して前記精溜装置の低圧段に導
入するようになすことによって解決される。
直接に低圧段に吹込まれる空気の少なくとも一部分が吹
込みの為に必要な1.2乃至2.5バール、望ましくは
1.5乃至1.8バールの圧力に圧縮されるだけでよい
。これによって投入空気の圧縮の為に本来的に少ないエ
ネルギーが与えられるだけでよく、効率が悪く装置的に
高価な過剰の圧縮エネルギーの回収を不要になすのであ
る。本発明による方法の更に他の利点は、直接に低圧段
に導入される空気の量が甚だ広い範囲にわたって調節さ
れ得ることである。即ち生成酸素の所望の純度に応じて
直接に低圧段に導入され得る空気の量が、酸素の収量に
著しい影響を与えることなく変化されることが出来るの
である。従って本発明の方法に於ては、生成酸素の純度
に対する要求が僅かな場合には、例えば簡単な調節装置
によって第2の投入空気流の流過量が増大されることが
出来るのである。
本発明による方法の望ましくは実施形態に於ては、全部
の投入空気を第1段にて共通に圧縮し、然る後に両方の
投入空気流に分割し、第1の投入空気流を引続いて第2
段にて更に圧縮するようになされるのである。
両方の投入空気流を共通に中間圧力に圧縮することによ
って第2の投入空気流の為だけの機械を建設する必要が
なくなる。従って建設資本が減少されるのである。両方
の圧縮段は夫々の場合多数の個々の圧縮装置単位から構
成されることが出来る。
本発明による方法に於ては、予備浄化の後で第1の投入
空気流から部分流を分岐させ、この部分流を後圧縮し、
冷却して仕事を行って膨張させるようにするのが好都合
であることが判っている。
この部分流の膨張によって寒冷が発生され、これが絶縁
損失及び交換損失のような一般的な寒冷の損失の平衡化
の為以外に又例えば生成ガスの液化の為に利用されるこ
とが出来る。
その場合、有利な方法で第1の投入空気流の部分流の膨
張の際に得られる仕事をこの部分流の後圧縮の為に投入
出来るのである。
本発明による方法の更に好都合な構成に於ては、第1の
投入空気流の部分流を膨張の後で精溜装置の低圧段に導
入させるのである。この部分流を低圧段の実質的に低い
圧力まで膨張させることによって寒冷の発生に利用され
る特に大なるエンタルピー差を得ることが出来る。
[実施例] 以下に於て本発明及び本発明の更に詳細な事項が図面に
概略的に示された実施例によって詳述される。
導管1を経て大気の空気が第1の圧縮機段2により吸引
されて圧縮され、第1の分岐点3にて第1の投入空気流
(導管4)及び第2の投入空気流(導管7)に分岐され
る。
分岐点3に於ける圧力は1.3乃至2.5バール、望ま
しくは1.5乃至1.8バールである。第1の投入空気
流は第2の圧縮機段5にて更に圧縮されて概略的にしか
示されていない分子篩装置6にて予備浄化され、その際
に水素、二酸化炭素及び危険な炭化水素が除去される。
分子篩装置F6の後方の第1の投入空気流の圧力は5.
0乃至7.0バール、望ましくは5.2乃至6.0バー
ルである。第1の投入空気流の大部分は導管8を経て熱
交換器9を流過され、こ\で分離生成物との向流によっ
て冷却され、引続いて2段精溜塔10の高圧段11に吹
込まれる。
第2の分岐点7にて第1の投入空気流から部分流12が
分岐され、後圧縮機13にて更に圧縮され、熱交換器9
にて冷却され、然る後に寒冷を発生させる為に膨張ター
ビン、14にて膨張される。
この部分流の膨張によって得られる仕事は機械的に後圧
縮機13に伝達されるようになっている。
膨張された部分流は導管15を経て精溜塔10の低圧段
12に導入される。この低圧段12は1.1乃至2.0
バール、望ましくは1.3乃至1.7バールの圧力にあ
って高圧段11に対して凝結器−蒸発器を介して熱交換
を行うように連結状態になされている。
高圧段11から窒素に富んだ液体16及び酸素に冨んだ
液体17が取出され、これらの両方の流れは熱交換器1
8或いは19にて低圧段12からのガス状の窒素21と
の向流により冷却され、引続いて絞られた後で夫々適当
な位置で低圧段12に導入される。低圧段12からは主
生成物とじてガス状の酸素が導管24を経て取出され、
これと同時に少量の液状の酸素23及び液状の窒素25
が取出される。ガス状の生成物の流れ21.22.24
は熱交換器9にて殆ど大気温度に加熱される。
低圧段12からのガス状の窒素21は一部分分子篩6.
8゛の再生の為に投入される。更に又導管22を経て少
量のガス状の高圧窒素流が取出されることが出来る。
第2の投入空気流(導管7)は本発明によって固有の分
子篩8°内で予備浄化され、熱交換器9にて冷部されて
引続いて第1の投入空気流の膨張された部分流と合流さ
れた後で導管15を経て精溜塔10の低圧段12に供給
される。
低圧段12への投入空気の直接の供給を行う本発明によ
る方法は、生成酸素(実施例に於ける導管23及び24
)に於て85乃至98%の純度を得なければならない場
合に経済的に好都合であることが証明されている。例え
ば96%の酸素の純度が望まれる場合には、酸素の収量
を著しく減少させないで35%までの投入空気が直接に
低圧段12に供給出来るのである。従って第2の圧縮機
段5は第1の投入空気流内の空気の流量の減少に対応し
て更に小さく構成されることが出来、又稼働の間に圧縮
の為にこれに対応して更に少ないエネルギーしか消費し
ないのである。
図示された実施例の変形形態に於ては第1の投入空気流
の部分流(導管12)の膨張により寒冷を発生させる代
りに必要とされる寒冷を他の方法で供給することが出来
る。その場合には全体の第1の投入空気流が高圧段11
に供給され、例えば第1の投入空気流の一部分が外部の
寒冷剤との熱交換によって冷却されるようになされるの
である。
この実施例に於ては図示された方法にて仕事をして膨張
される投入空気の部分が低圧段12の圧力レベルまで圧
縮されるだけでよく、図示の第2の圧縮機段5に対応す
る圧縮機が更に小さ(構成されることが出来るのである
同様に、第2の投入空気流を第1の投入空気流とは完全
に無関係に導入することも可能であり、その際には固有
の圧縮機を通して大気の空気だけが第2の投入空気流の
為に吸引されて圧縮されるようになされるのである。
[発明の効果] 本発明は上述のように第2の投入空気流を前記第1の投
入空気流よりも低い圧力に圧縮し、この第2の投入空気
流を引続いて予備浄化し、冷却して前記精溜装置の低圧
段に導入するように構成されているから、投入空気の圧
縮の為に本来的に少ないエネルギーを与えるだけでよく
、従来のような効率が悪く装置的に高価な過剰の圧縮エ
ネルギーの回収をを行うことを不要になすのである。又
本発明によれば直接に低圧段に導入される空気の量が甚
だ広い範囲にわたって調節出来、生成酸素の所望の純度
に応じて直接に低圧段に導入される空気の量が、酸素の
収量に著しい影響を与えることなく変化されることが出
来る優れた効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の方法を実施する装置の実施例を示す
循環回路図。 2 ・ 5 ・ 6. 9 ・ 10  ・ 11 ・ l 2 ・ l 3 ・ l 4 ・ 16 ・ 17 ・ 18、 第1の圧縮機段 第2の圧縮機段 分子篩装置 熱交換器 2段精溜塔 高圧段 低圧段 後圧縮機 膨張タービン 窒素に富んだ液体 酸素に冨んだ液体 熱交換器 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1.事件の表示 平成1年特許願第123003号 2、発明の名称 空気の低温分離方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 ドイツ連邦共和国デー6200ヴイースバーデン
・アブラハム・リンコルン・シュトラーセ21 名称 リンデ・アクチェンゲゼルシャフト46代理人 
■164 住所 東京都中野区弥生町5丁目6番23号適正な願書
、代理権を証明する書面及び図面7、補正の内容 (1)添付の通り特許出願人の代表者の氏名を記載した
願書を提出します。 (2)添付の通り委任状及び訳文を提出します。 (3)図面を添付図面の通り訂正します。 8、添付書類

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の投入空気流を圧縮し、予備浄化し、冷却して
    、少なくとも一部分2段精溜装置の高圧段に導入するよ
    うになされ、又ガス状の酸素及びガス状の窒素を低圧段
    から取出すようになした空気の低温分離方法に於て、第
    2の投入空気流を前記第1の投入空気流よりも低い圧力
    に圧縮し、この第2の投入空気流を引続いて予備浄化し
    、冷却して前記精溜装置の前記低圧段に導入することを
    特徴とする空気の低温分離方法。 2、第1段にある全部の投入空気を共通に圧縮し、然る
    後前記両方の投入空気流に分割し、前記第1の投入空気
    流を引続いて第2段にて更に圧縮することを特徴とする
    請求項1記載の方法。 3、第1の投入空気流から予備浄化の後で部分流を分岐
    させ、この部分流を後圧縮し、冷却して仕事を行って膨
    張させることを特徴とする請求項1又は2記載の方法。 4、前記第1の投入空気流の前記部分流を膨張する際に
    得られる仕事を前記部分流の後圧縮の為に与えることを
    特徴とする請求項3記載の方法。 5、前記第1の投入空気流の前記部分流をその膨張の後
    で前記精溜装置の低圧段に導入することを特徴とする請
    求項3又は4記載の方法。
JP1123003A 1988-05-20 1989-05-18 空気の低温分離方法 Pending JPH0264385A (ja)

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