JPH0410545Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0410545Y2 JPH0410545Y2 JP16542887U JP16542887U JPH0410545Y2 JP H0410545 Y2 JPH0410545 Y2 JP H0410545Y2 JP 16542887 U JP16542887 U JP 16542887U JP 16542887 U JP16542887 U JP 16542887U JP H0410545 Y2 JPH0410545 Y2 JP H0410545Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitrogen
- gas
- liquefied
- liquid
- column
- 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
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- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
産業上の利用分野
ネオンNe、水素H2、ヘリウムHeのような低
沸点ガスを含まない高純度窒素ガスを製造する装
置に関するものである。
沸点ガスを含まない高純度窒素ガスを製造する装
置に関するものである。
従来技術
空気を液化精留して窒素ガスを製造する装置と
して、水分、炭酸ガス等を除去した圧縮空気を製
品窒素ガス等の低温ガスとの熱交換で冷却し、一
部液化した状態で単式精留塔の下部に導入して、
その塔頂から製品ガスを取出す装置が一般に使用
されている。この種の装置で製造する窒素ガスは
高純度であるが、ネオン、水素、ヘリウムのよう
な低沸点ガスは除去されずに含有されており、半
導体工業用のような用途には適さないという欠点
があつた。
して、水分、炭酸ガス等を除去した圧縮空気を製
品窒素ガス等の低温ガスとの熱交換で冷却し、一
部液化した状態で単式精留塔の下部に導入して、
その塔頂から製品ガスを取出す装置が一般に使用
されている。この種の装置で製造する窒素ガスは
高純度であるが、ネオン、水素、ヘリウムのよう
な低沸点ガスは除去されずに含有されており、半
導体工業用のような用途には適さないという欠点
があつた。
そこで、この欠点を除去し、低沸点成分を含ま
ない高純度の窒素ガスを製造する装置として、例
えば特開昭58−64478号公報所載のものが挙げら
れる。
ない高純度の窒素ガスを製造する装置として、例
えば特開昭58−64478号公報所載のものが挙げら
れる。
前記公報記載の高純度窒素製造装置は、凝縮部
を介して上部に気化部、下部に液化部を形成した
熱交換器を設けて、単式精留塔頂部から採取する
製品ガス（高純度窒素ガス）をこの熱交換器の液
化部に導入して気化部の減圧液体窒素で冷却して
液化せしめるとともに、含有する低沸点成分を未
凝縮ガスとして凝縮部から排出させ、液化された
窒素を液化部から減圧弁を介して気化部に導入し
て気化させ、低沸点成分を含有しない製品高純度
窒素ガスとして採取するものである。
を介して上部に気化部、下部に液化部を形成した
熱交換器を設けて、単式精留塔頂部から採取する
製品ガス（高純度窒素ガス）をこの熱交換器の液
化部に導入して気化部の減圧液体窒素で冷却して
液化せしめるとともに、含有する低沸点成分を未
凝縮ガスとして凝縮部から排出させ、液化された
窒素を液化部から減圧弁を介して気化部に導入し
て気化させ、低沸点成分を含有しない製品高純度
窒素ガスとして採取するものである。
しかしながらこの装置では、気化して製品とな
る液体窒素は、単式精留塔の塔頂部から取出され
て熱交換器の凝縮部で凝縮されたものであり、凝
縮からパージされる低沸点成分含有ガスと平衡状
態にあるものなので、不純物である低沸点成分を
なお含有しているということができる。
る液体窒素は、単式精留塔の塔頂部から取出され
て熱交換器の凝縮部で凝縮されたものであり、凝
縮からパージされる低沸点成分含有ガスと平衡状
態にあるものなので、不純物である低沸点成分を
なお含有しているということができる。
そこで本考案者等は、さらに一層低沸点成分を
除去するため、アルミニウムろう付型窒素凝縮器
において液化され、低沸点成分を除去された高純
度の液体窒素が戻される精留の精留板よりも数段
下の精留板から製品ガスを取出す高純度窒素製造
装置について実用新案登録出願した。（実願昭62
−136828号）（以下、本願明細書においては、「先
願考案」と称する。） 本考案は、先願考案の改良に関するものであ
る。
除去するため、アルミニウムろう付型窒素凝縮器
において液化され、低沸点成分を除去された高純
度の液体窒素が戻される精留の精留板よりも数段
下の精留板から製品ガスを取出す高純度窒素製造
装置について実用新案登録出願した。（実願昭62
−136828号）（以下、本願明細書においては、「先
願考案」と称する。） 本考案は、先願考案の改良に関するものであ
る。
考案が解決しようとする問題点
本考案は、先願考案の装置をさらに小型化、省
エネルギー化した高純度窒素製造装置を提供する
ものである。
エネルギー化した高純度窒素製造装置を提供する
ものである。
問題点を解決するための手段
本考案者等は種々検討、実験の結果本考案装置
の開発に成功したものであり、本考案の技術的構
成は前記実用新案登録請求の範囲各項に明記した
とおりであるが、本考案装置の具体例を示す添付
図面に基いて詳細に説明する。
の開発に成功したものであり、本考案の技術的構
成は前記実用新案登録請求の範囲各項に明記した
とおりであるが、本考案装置の具体例を示す添付
図面に基いて詳細に説明する。
実施例 １（第１図）
原料空気5000Nm3／hrは8.0Kg／cm2に圧縮さ
れ、水分、炭酸ガス等を除去された後、温度20℃
で管路１から熱交換器２に入り、製品窒素ガス、
廃ガス等で−167℃まで冷却され、管路３により
取出され、単式精留塔４の下部に導入される。精
留塔４の塔頂から3500Nm3／hrの窒素ガスが管
路５により取出され、アルミニウムろう付型の窒
素凝縮器６に導入されて、ここで冷却液化され、
ネオン、ヘリウム等の不純物を含む未凝縮ガス
1Nm3／hrが管路７からパージされる。前記窒素
凝縮器６で液化された液体窒素3499Nm3／hrは、
管路８により精留塔４の塔頂部の精留板Ａに戻さ
れる。精留塔４の塔底からは3199Nm3／hrの酸
素富化液体空気（−172℃）が、管路９によつて
取出され、膨脹弁１０で3.8Kg／cm2に減圧された
後窒素凝縮器６に導入されて寒冷源となる。ここ
で気化した液体空気は−173℃の冷空気（酸素リ
ツチ）として管路１１から取出され、熱交換器２
に導入されて原料空気を冷却した後−150℃まで
昇温し、管路１２で取出される。ついで膨脹ター
ビン１３で0.5Kg／cm2まで膨脹されて−180℃と
なり、管路１４から再度熱交換器２に取入れられ
て原料空気の冷却に用いられ、常温まで加温され
て廃ガスとして管路１５から排出される。
れ、水分、炭酸ガス等を除去された後、温度20℃
で管路１から熱交換器２に入り、製品窒素ガス、
廃ガス等で−167℃まで冷却され、管路３により
取出され、単式精留塔４の下部に導入される。精
留塔４の塔頂から3500Nm3／hrの窒素ガスが管
路５により取出され、アルミニウムろう付型の窒
素凝縮器６に導入されて、ここで冷却液化され、
ネオン、ヘリウム等の不純物を含む未凝縮ガス
1Nm3／hrが管路７からパージされる。前記窒素
凝縮器６で液化された液体窒素3499Nm3／hrは、
管路８により精留塔４の塔頂部の精留板Ａに戻さ
れる。精留塔４の塔底からは3199Nm3／hrの酸
素富化液体空気（−172℃）が、管路９によつて
取出され、膨脹弁１０で3.8Kg／cm2に減圧された
後窒素凝縮器６に導入されて寒冷源となる。ここ
で気化した液体空気は−173℃の冷空気（酸素リ
ツチ）として管路１１から取出され、熱交換器２
に導入されて原料空気を冷却した後−150℃まで
昇温し、管路１２で取出される。ついで膨脹ター
ビン１３で0.5Kg／cm2まで膨脹されて−180℃と
なり、管路１４から再度熱交換器２に取入れられ
て原料空気の冷却に用いられ、常温まで加温され
て廃ガスとして管路１５から排出される。
低沸点成分を含まない高純度液体窒素
1800Nm3／hrは精留塔４の精留板Ｂ（精留板Ａの
数段下）から管路１６で取出され、膨脹弁１７で
7.5Kg／cm2に膨脹された後、副凝縮器１８に導入
され、管路３から分岐した管路１９で供給される
原料空気3000Nm3／hrを冷却して少くともその
一部を液化し、−167℃の気液混合状態で管路２０
に送られ、管路３と合流して精留塔４の下部に供
給される。気化された高純度窒素ガスは管路２１
から取出され、ついで熱交換器２に導入され、原
料空気を冷却して自らは常温まで昇温し、管路２
２によつて製品ガスとして取出される。低沸点成
分を含有していても差支えない用途向けの高純度
窒素ガスを生産又は併産するときは、管路５の窒
素ガスの全量または一部を管路２３に送り、熱交
換器２で常温まで昇温して管路２４から製品とし
て取出すことができる。
1800Nm3／hrは精留塔４の精留板Ｂ（精留板Ａの
数段下）から管路１６で取出され、膨脹弁１７で
7.5Kg／cm2に膨脹された後、副凝縮器１８に導入
され、管路３から分岐した管路１９で供給される
原料空気3000Nm3／hrを冷却して少くともその
一部を液化し、−167℃の気液混合状態で管路２０
に送られ、管路３と合流して精留塔４の下部に供
給される。気化された高純度窒素ガスは管路２１
から取出され、ついで熱交換器２に導入され、原
料空気を冷却して自らは常温まで昇温し、管路２
２によつて製品ガスとして取出される。低沸点成
分を含有していても差支えない用途向けの高純度
窒素ガスを生産又は併産するときは、管路５の窒
素ガスの全量または一部を管路２３に送り、熱交
換器２で常温まで昇温して管路２４から製品とし
て取出すことができる。
実施例（第２図）
この実施例は、低沸点成分を含む未凝縮ガスの
パージ管路が異なる以外は、第１図の実施例と同
じである。
パージ管路が異なる以外は、第１図の実施例と同
じである。
管路５から取出され、アルミニウムろう付型窒
素凝縮器６で冷却液化された液体窒素は管路２５
で取出されて気液セパレータ２６に導かれ、ここ
で気液分離される。ガス相に凝縮された低沸点成
分は気液分離時にそのほとんどが気体中に入り、
管路３３、熱交換器２、管路２４を経て一般用高
純度窒素ガスとして取出される。気液セパレータ
ー２６底部の液体窒素は、管路８で精留塔４の精
留板Ａ上へ戻される。
素凝縮器６で冷却液化された液体窒素は管路２５
で取出されて気液セパレータ２６に導かれ、ここ
で気液分離される。ガス相に凝縮された低沸点成
分は気液分離時にそのほとんどが気体中に入り、
管路３３、熱交換器２、管路２４を経て一般用高
純度窒素ガスとして取出される。気液セパレータ
ー２６底部の液体窒素は、管路８で精留塔４の精
留板Ａ上へ戻される。
一般用高純度窒素ガスを生産又は併産するとき
は、管路２３の流量を増加することにより可能と
なる。
は、管路２３の流量を増加することにより可能と
なる。
考案の効果
本考案の装置は、先願考案の装置と同じく、低
沸点成分含有量の非常に少い高純度の窒素ガスを
生産できるのはもちろんであるが、窒素凝縮器６
の他に副凝縮器１８を設けて空気−窒素の凝縮−
蒸発を行わせると、空気の液化温度は窒素のそれ
より高いため、次のような効果が得られる。すな
わち、窒素凝縮器６と副凝縮器１８の合計伝熱面
積を先願考案装置の窒素凝縮器の伝熱面積より小
さくでき、また原料空気の供給圧力を下げること
ができるので、省コスト、省エネルギーをはかる
ことが可能となる。
沸点成分含有量の非常に少い高純度の窒素ガスを
生産できるのはもちろんであるが、窒素凝縮器６
の他に副凝縮器１８を設けて空気−窒素の凝縮−
蒸発を行わせると、空気の液化温度は窒素のそれ
より高いため、次のような効果が得られる。すな
わち、窒素凝縮器６と副凝縮器１８の合計伝熱面
積を先願考案装置の窒素凝縮器の伝熱面積より小
さくでき、また原料空気の供給圧力を下げること
ができるので、省コスト、省エネルギーをはかる
ことが可能となる。
さらに、原料空気の一部を副凝縮器１８で液化
するため、精留塔４へ供給される原料空気の少く
とも一部は液状であり、精留塔４内を上昇するガ
ス量が少くなるので、それに伴なつて精留塔４の
容積を小さくできるという利点もある。
するため、精留塔４へ供給される原料空気の少く
とも一部は液状であり、精留塔４内を上昇するガ
ス量が少くなるので、それに伴なつて精留塔４の
容積を小さくできるという利点もある。
第１図は本考案装置の一例を示すフローシー
ト、第２図は第１図の装置に気液セパレーターを
設けた変形例を示すフローシートであり、図中、
１……原料空気、２……熱交換器、４……窒素精
留塔、６……窒素凝縮器、１０，１７……膨脹
弁、１３……膨脹タービン、１５……廃ガス、１
８……副凝縮器、２２……高純度窒素ガス、２４
……窒素ガス、２６……気液セパレーター、Ａ，
Ｂ……精留板、その他の符号は管路を示す。
ト、第２図は第１図の装置に気液セパレーターを
設けた変形例を示すフローシートであり、図中、
１……原料空気、２……熱交換器、４……窒素精
留塔、６……窒素凝縮器、１０，１７……膨脹
弁、１３……膨脹タービン、１５……廃ガス、１
８……副凝縮器、２２……高純度窒素ガス、２４
……窒素ガス、２６……気液セパレーター、Ａ，
Ｂ……精留板、その他の符号は管路を示す。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 水分、炭酸ガス等を除去し、熱交換器２で冷
却された原料空気を窒素精留塔４下部に導入
し、液化精留して塔頂に窒素を、下部に液体空
気をそれぞれ分離し、前記分離窒素の一部を製
品ガスとして採取するとともに、残部を前記液
体空気と熱交換して液化し、還流液とする高純
度窒素製造装置において、前記窒素精留塔４塔
頂部からの窒素ガスを塔底部からの液体空気を
膨脹させたものとの熱交換により液化して前記
塔頂部へ戻すための窒素凝縮器６と、熱交換器
２で冷却された原料空気の少くとも一部を前記
窒素精留塔４の前記液体窒素戻り部より下方か
らの高純度液体窒素を膨脹させたものとの熱交
換により少くとも一部を液化して前記窒素精留
塔４の下部へ供給するための副凝縮器１８とを
設けたことを特徴とする高純度窒素製造装置。 (2) 前記窒素凝縮器６がパージ管路７を具備する
実用新案登録請求の範囲第１項記載の高純度窒
素製造装置。 (3) 前記窒素凝縮器６に気液セパレーター２６を
併設した実用新案登録請求の範囲第１項記載の
高純度窒素製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16542887U JPH0410545Y2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16542887U JPH0410545Y2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0170086U JPH0170086U (ja) | 1989-05-10 |
| JPH0410545Y2 true JPH0410545Y2 (ja) | 1992-03-16 |
Family
ID=31451904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16542887U Expired JPH0410545Y2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0410545Y2 (ja) |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP16542887U patent/JPH0410545Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0170086U (ja) | 1989-05-10 |
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