JPH03181776A - アルゴンの製造を伴なう空気精留方法及び装置 - Google Patents

アルゴンの製造を伴なう空気精留方法及び装置

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JPH03181776A
JPH03181776A JP2321374A JP32137490A JPH03181776A JP H03181776 A JPH03181776 A JP H03181776A JP 2321374 A JP2321374 A JP 2321374A JP 32137490 A JP32137490 A JP 32137490A JP H03181776 A JPH03181776 A JP H03181776A
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Maurice Grenier
モーリス・グルニエ
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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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、複式精留塔式空気精留装置によるアルゴンの
製造を伴なう空気精留技術に関する。本発明はまず、水
及びＣＯ２を除去され、ほぼ露点まで冷却された被処理
空気が複式精留塔の中圧塔底部に注入され、中圧塔底部
から取り出されたりツチ・リキッドの第１２、頂部凝縮
器が膨張され、複式精留塔の低圧塔と接続された不純ア
ルゴン製造塔の頂部凝縮器に送られ、中圧塔の下部から
取り出されたリッチ・リキッドの第２部分が膨張され、
低圧塔に還流として送られる種類の方法に関する。本発
明は筐た、このような方法を実施するための装置にも関
する。
（従来技術） 例えば液状で酸素及び窒素と同様に、やばう液状でアル
ゴンをある程度確実に製造するには、空気処理装置は、
取り入れ空気流量の相当部分、例えば１５ないし！７修
、又は中圧窒素の同量が膨張されるタービンを備えるべ
きである。
しかしながらこれは、低圧塔での精留条件を悪化に導き
、例えばアルゴン収率の低下をもたらす。
中圧窒素の直接取り出しは同様の結果に導く。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、このような不利な要因にもかかわらずアルゴ
ンの高収率を維持できることを目的としている。
（課題を′Ｓ決するための手段） このために本発明は、上に述べた種類の方法において、 （ａ）　　！Ｊノツチリキッドの第２部分が中圧塔の中
間場所から取り出され、 （ｂ）　　装置の廃ガスが、中圧塔の底部で取少出され
たリッチ・リキッドの少くとも一部分から得られる ことを特徴としている。
本発明ばまた、そのような方法を実施するための、中圧
塔と低圧塔を含む複式精留塔、低圧塔と接続され、頂部
凝縮器を有する不純アルゴン製造塔、中圧塔の底部で取
り出されたリッチ・リキッドの第１２、頂部凝縮器を頂
ｓ凌縮器に送る手段、及び中圧塔の下部から取り出され
たリッチ・リキッドの第２部分を膨張後に低圧塔に還流
として送る手段を有する種類の装置において、（ａ）　
　リッチ・リキッドの第２部分が中圧塔の中間場所から
取り出され、 （ｂ）　　装置が、中圧塔の底部で取り出されたりクチ
・リキッドの少くとも一部から装置の廃ガスをつくるた
めの補助手段を有している ことを特徴としている。
本発明を用いたいくつかの実施態様が、添付図盾を参照
しながら以下に述べられる。
（実施例） 第ｉ図に示された装置は本質的には、複式精留塔ｌ、不
純アルゴン製造塔２及び混合塔３を有する。以下、示さ
れる圧力はほぼ絶対圧力である。
複式精留塔ｌば、約６ｘ　１０５Ｐａ　（パスカル）で
作動する中圧精留塔４を有し、その上にはｔ　ｘ　ｔｏ
５Ｐａ　　よりわずかに高い圧力で作動する低圧精留塔
５が載っている。蒸発凝縮器６によって、中圧塔４の頂
部の蒸気（輩”ｓ＞は、低圧塔５の底部の液体（ほぼ純
酸：Ａ）と熱交換される。いわゆるアルゴン取り出し管
路７は、低圧塔５の中間場所を不純アルゴン製造塔（以
下、アルゴン塔と云う。）２の下部に接続し、アルゴン
塔２の底部からは液体戻し管路８が、低圧塔５のほぼ同
じレベルに達している。アルゴン塔２は頂部Ｍｉｓ器９
を有している。
圧縮され、例えば吸着によって水及びＣＯ２を除かれた
分離されるべき空気は、中圧塔４の底部に注入される。
中圧塔４の底部に集められた液体からなる第１リツチ・
リキッド（ｒＩＲ素富化空気）ＬＲｌは管路１０を経て
取り出され、過冷却器１１で過冷却され、二つの流れ又
は部分に分けられる。
第！の流れは膨張弁１２で膨張され、凝縮器９で完全に
気化される。気化されたガスは管路１３を経て低圧塔５
に送られる。
残部は膨張弁１４で膨張され、混合塔３の頂部に送られ
る。
過冷却器１１は、低圧塔５の底部から液状で取り出され
、少くとも部分的蒸発後に低圧塔５に送り返される酸素
の自然循環によって冷却される。
いわゆる上方リッチ・リキッドと呼ばれる第２リツチ・
リキッドＬＲ２は、中圧塔４底部から数枚上の精留板、
さらに詳しくはアルゴンが最大濃度である高さの近くか
ら取り出される。過冷却器Ｉｔでの過冷却後この液体Ｌ
Ｒ２は、膨張弁１５で膨張され、管路１３の口より上の
低圧塔５の中間場所に還流として送られる。窒素に富ん
だ１下方プアー・リキッド”はＬＲ２より上の中圧塔４
の中間場所から取り出され、膨張後管路１６を経て低圧
塔５の頂部に還流として送られる。
少量の酸素を含む不純窒素は、低圧塔５の頂部で製造さ
れ、管路Ｉ７を経て混合塔３の底部に送られる。液体管
路１７Ａは同じ混合塔３の底部から出て、低圧塔５の頂
部に終っている。
したがって混合塔３は、精留板又は２イニングを備えた
精留塔と構造的に類似しているけれども混合塔として作
動し、頂部で受は入れられる液体は、底部で製造される
液体ようも少い窒素を含み、その結果温度が高い。これ
はヒートポンプの作動に対応し、可逆性に近い条件で液
体ＬＲＩと不純窒素の再混合によって回収されたエネル
ギーにより得られる。
したがって管路１７Ａは、低圧塔５の頂部にわずかしか
酸素を含まない付加的還流液を提供し、混合塔３の頂部
で製造された蒸気は、管路１８を経て廃ガスとして装置
から除去される。
低圧塔５はさらに、１ｘ１０５Ｐａの純窒素を製造する
のに用いられる１尖塔″１９を上に載せている。この１
尖塔”の底部は低圧塔５の頂部に接続され、したがって
低圧塔５によって製造された不純窒素の一部を供給され
る。その還流は、管路２０を経て供給される液体窒素か
らなる。低圧窒素は、”尖塔”１９の頂部で製造され、
管路２１を経て排出される。
装置は他方において、ガス状酸素、液体酸素。
中圧ガス状窒素及び中圧液体窒素を、それぞれ管路２２
ないし２５を経て製出する。ガス状窒素の一部は、補助
液化サイクル（図示せず）によって液化され、こうして
製造された液体窒素の一部は、管路２０に供給される。
変形として、液体ＬＲＩの第２の流れ（凝縮器９で気化
されない液体ＬＲ１）の一部は膨張後低圧塔５に還流と
して直接送ることができる。
不純アルゴンはガス状で製造され、管路２６を経てアル
ゴン塔２の頂部から排出される〇第１図に関して上に述
べられた本質的構成要素は、第２図にも見出される。差
異は次のようである。
一方にかいては、装置は低圧窒素を製造しないので、尖
塔１９は除かれる。構造を簡単にするために、混合部３
は則し筒内で低圧塔５の上に直接配置され、管路１７，
１７Ａ及び２１は除かれる。さらに管路２０は除かれ、
低圧塔５にプアーリキッドを供給する単一の管路１６が
、混合部３の底部のすぐ下に開口する。さらに中圧塔４
の頂部に液体窒素を導入する管路２７が、第２図に示さ
れている。
他方においては、リッチ・リキッドＬＲＩは弁１２で膨
張後、全量が＃縮量９に送られる。凝縮器９では、液体
の一部のみが気化され、気化ガスは、前に述べたように
管路１３を経て低圧塔５に送られる。気化されなかった
酸素に富む液体は、混合部３の頂部に送られる。前に示
したように、気化されなかった液体の一部は、低圧＃！
ｔ５に還流として直接送ることができる。
第３図に示された装置は、混合塔３がないことによって
のみ第１図の装置と異なっている。凝縮器９に送られな
いリッチ・リキッドＬＲＩの部分は、膨張弁１４で膨張
後、低圧塔５に送られ、管路１８によって取り出される
廃ガスは、凝縮器９で行われたリッチ・リキッドＬＲＩ
の全気化で得られるガスの少くとも一部からなり１この
気化ガスの残部は、前に述べたように管路１３を経て低
圧塔５に送られる。管路１７Ｂは、装置からの不純窒素
からなる第２の廃ガスを、低圧塔５の頂部で取り出すこ
とができる。
液体ＬＲ２よシも多くの酸素を含んでいるけれども、弁
１４で膨張された液体は、液体ＬＲ２よυも少いアルゴ
ンしか含まないので、液体ＬＲ２が導入される場所の上
方で低圧塔５に注入されることは注意すべきである。こ
れは装置のアルゴン収率を増大する。
第４図に示された装置は、リッチ・リキッドＬＲＩの全
量が弁Ｌ２で膨張後、液体が一部しか気化されない凝縮
器９に送られることによってのみ第３図の装置と異なっ
ている。酸素に富む気化されなかった液体は、管路２８
を経て低圧塔５に還流として送られ、気化で得られるガ
スは第３図に示したように、一部が管路！８を経て廃ガ
スとして装置から排出される。第３図と同じ理由で、管
路２８を流れる液体の低圧塔５への注入高さを定めるの
は、この液体のアルゴン含有量である。
図示の例では、この液体は液体ＬＲ２より多くのアルゴ
ンを含有し、その結果管路２８は液体ＬＲ２の注入点の
下に開口する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による空気櫨留装置の略図であシ、第
２図ないし第４図は、その三つの変形の同様な図である
。 ｌ・・・複式精留塔、　　２・・・不純アルゴン製造塔
（アルゴン塔）、　３・・・混合塔（ｔｆｌｓ）、４・
・・複式精留塔の中圧塔、　５・・・同低圧塔、　６・
・・同蒸発凝＃１器、９・・・アルゴン塔凝縮器、　　
１１・・・過冷却器。 １９・・・低圧塔の尖塔。 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、水及びＣＯ＿２を除去され、ほぼ露点まで冷却され
    た被処理空気が、複式精留塔（１）の中圧塔（４）の底
    部に注入され、中圧塔底部から取り出されたリッチ・リ
    キッドの第１部分（ＬＲ１）が膨張され、複式精留塔（
    １）の低圧塔（５）と接続された不純アルゴン製造塔（
    ２）の頂部凝縮器（９）に送られ、そして中圧塔の下部
    から取り出されたリッチ・リキッドの第２部分（ＬＲ２
    ）が膨張され、次いで低圧塔内に還流として送られる種
    類の複式精留塔式空気精留装置によるアルゴンの製造を
    伴なう空気精留方法において、 （ａ）リッチ・リキッドの第２部分（ＬＲ２）が中圧塔
    （４）の中間場所から取り出され、 （ｂ）装置からの廃ガスが、中圧塔の底部で取り出され
    たリッチ・リキッド（ＬＲ１）の少くとも一部から得ら
    れる アルゴンの製造を伴なう空気精留方法。 ２、前記中間場所が、中圧塔（４）内でアルゴン含有量
    が最大である位置付近にある請求項１記載の方法。 ３、中圧塔（４）の底部で取り出されたリッチ・リキッ
    ドの第３部分（ＬＲ１）が、低圧塔（５）の頂部で取り
    出された不純窒素を低部に供給される混合塔（３）の頂
    部に送られ、混合塔（３）の底部に導入された液体が低
    圧塔（５）に還流として送られ、混合塔（３）の頂部か
    らの蒸気が、廃ガスとして装置から排出される請求項１
    又は２記載の方法。 ４、リッチ・リキッドの第１部分（ＬＲ１）が、頂部凝
    縮器（９）で完全に気化されて気化ガスが低圧塔（５）
    に送られ、リッチ・リキッドの第３部分が、中圧塔（４
    ）の底部で取り出されたリッチ・リキッド（ＬＲ１）の
    残部の少くとも一部からなる請求項３記載の方法。 ５、リッチ・リキッドの第１部分（ＬＲ１）が頂部凝縮
    器（９）で気化され、この部分的気化後の液体の少くと
    も一部が、低圧塔（５）の頂部で取り出された不純窒素
    を底部に供給される混合部（３）の頂部に送られ、混合
    部（３）の底部で得られる液体が低圧塔に還流として送
    られ、混合部（３）の頂部の蒸気が、廃ガスとして装置
    から排出される請求項１又は２記載の方法。 ６、リッチ・リキッドの第１部分（ＬＲ１）が、中圧塔
    （４）の底部で製造されたリッチ・リキッドの全量から
    なる請求項５記載の方法。 ７、リッチ・リキッドの第１部分（ＬＲ１）が頂部凝縮
    器（９）で完全に気化され、こうして形成されたガスの
    少くとも一部が廃ガスとして装置から、排出される請求
    項１又は２記載の方法。 ８、リッチ・リキッドの第１部分（ＬＲ１）が、中圧塔
    （４）の底部で製造されたリッチ・リキッドの一部のみ
    で構成され、残部のリッチ・リキッドが膨張後、リッチ
    ・リキッドの第２部分（ＬＲ２）の注入場所よりも高い
    高さで低圧塔（５）に直接送られる請求項７記載の方法
    。 ９、リッチ・リキッドの第１部分（ＬＲ１）が頂部凝縮
    器（９）で部分的に気化され、こうして形成されたガス
    の少くとも一部が廃ガスとして装置から排出される請求
    項１又は２記載の方法。 １０、中圧塔（４）と低圧塔（５）とを含む複式精留塔
    （１）、低圧塔（５）と接続され、頂部凝縮器（９）を
    有する不純アルゴン製造塔（２）、中圧塔（４）の底部
    から取り出されたリッチ・リキッドの第１部分（ＬＲ１
    ）を頂部凝縮器（９）に送る手段（１０）、及び中圧塔
    （４）の下部から取り出されたリッチ・リキッドの第２
    部分（ＬＲ２）を膨張後に低圧塔（５）に還流として送
    る手段を有する種類の空気精留装置において、 （ａ）リッチ・リキッドの第２部分（ＬＲ２）が中圧塔
    （４）の中間場所から取り出され、 （ｂ）装置が、中圧塔（４）の底部から取り出されたリ
    ッチ・リキッド（ＬＲ１）の少くとも一部から装置の廃
    ガスをつくるための補助手段（３、９、１８）を有して
    いる 空気精留装置。 １１、前記中間場所が、中圧塔（４）内でアルゴン含有
    量が最大である位置付近にある請求項１０記載の装置。 １２、頂部凝縮器（９）が、リッチ・リキッドの第１部
    分（ＬＲ１）を完全に気化するのに適し、補助手段が、
    混合塔（３）、中圧塔（４）の底部から取り出されたリ
    ッチ・リキッドの第３部分（ＬＲ１）を混合塔（３）の
    頂部に送る手段、低圧塔（５）の頂部から取り出された
    不純窒素を混合塔（３）の底部に送る手段（１７）、混
    合塔（３）の底部でつくられた液体を低圧塔（５）に還
    流として送る手段（１７Ａ）及び廃ガスを構成する混合
    塔（３）頂部の蒸気を装置から排出する手段（１８）を
    肩する請求項１０又は１１記載の装置。 １３、頂部凝縮器（９）が、リッチ・リキッドの第１部
    分（ＬＲ１）を部分的に気化するのに適し、補助手段が
    、混合部（３）、部分的気化後の液体の少くとも一部を
    前記混合部（３）の頂部に送る手段、低圧塔（５）の頂
    部から取り出された不純窒素を同じ混合部（３）の底部
    に送る手段、前記混合部（３）の底部で製造された液体
    を低圧塔に還流として送る手段及び廃ガスを構成する混
    合部（３）頂部の蒸気を装置から排出する手段を有する
    請求項１０又は１１記載の装置。 １４、頂部凝縮器（９）が、リッチ・リキッドの第１部
    分（ＬＲ１）を完全に気化するのに適し、補助手段が、
    こうして形成された廃ガスの少くとも一部を装置から排
    出する手段（１８）を有する請求項１０又は１１記載の
    装置。 １５、頂部凝縮器（９）が、リッチ・リキッドの第１部
    分（ＬＲ１）を部分的に気化するのに適し、補助手段が
    、こうして形成された廃ガスの少くとも一部を装置から
    排出する手段（１８）を有する請求項１０又は１１記載
    の装置。
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