JPH0449029B2 - - Google Patents
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- JPH0449029B2 JPH0449029B2 JP59251822A JP25182284A JPH0449029B2 JP H0449029 B2 JPH0449029 B2 JP H0449029B2 JP 59251822 A JP59251822 A JP 59251822A JP 25182284 A JP25182284 A JP 25182284A JP H0449029 B2 JPH0449029 B2 JP H0449029B2
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- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
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- 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
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- 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
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- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- 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
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- F25J3/044—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 single pressure main column system only
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- 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
- F25J3/04406—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
- 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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- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
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- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being nitrogen
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- F25J2230/52—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being oxygen enriched compared to air, e.g. "crude oxygen"
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は深冷を利用する空気分離装置の運転に
必要な寒冷を発生するに好適な寒冷発生方法に係
り、特に低温廃ガスを利用した寒冷発生方法に関
するものである。
必要な寒冷を発生するに好適な寒冷発生方法に係
り、特に低温廃ガスを利用した寒冷発生方法に関
するものである。
深冷分離装置によつて分離され排気された廃ガ
スを熱交換器に導き、ここで原料空気と熱交換を
行なうことによつて原料空気を冷却すると共に、
その廃ガスを膨張タービンに流入させることによ
つて寒冷を発生させる技術は公知である。すなわ
ち、特開昭55−79972号公報には、上述した如き
低温廃ガスを利用した寒冷発生方法が開示されて
いる。特開昭55−79972号公報に開示された方法
は、空気分離装置の窒素凝縮器から排気された低
温の廃ガスを熱交換器に導き、ここで中間温度ま
で温度回復させた後、膨張タービンに流入させ、
ここで断熱膨張させることによつて寒冷を発生さ
せ、寒冷の発生した低温の廃ガスを再び熱交換器
に流入させて常温まで温度回復させている。この
方法では、空気分離装置から排気された低温の廃
ガスをそのまま熱交換器を介して膨張タービンに
流入させている。したがつて、膨張タービン入口
圧力は空気分離装置から排気された低温廃ガスの
圧力により決まり、その圧力以上とすることはで
きない。このため、単位処理ガス量当りの寒冷発
生量には限界があつた。
スを熱交換器に導き、ここで原料空気と熱交換を
行なうことによつて原料空気を冷却すると共に、
その廃ガスを膨張タービンに流入させることによ
つて寒冷を発生させる技術は公知である。すなわ
ち、特開昭55−79972号公報には、上述した如き
低温廃ガスを利用した寒冷発生方法が開示されて
いる。特開昭55−79972号公報に開示された方法
は、空気分離装置の窒素凝縮器から排気された低
温の廃ガスを熱交換器に導き、ここで中間温度ま
で温度回復させた後、膨張タービンに流入させ、
ここで断熱膨張させることによつて寒冷を発生さ
せ、寒冷の発生した低温の廃ガスを再び熱交換器
に流入させて常温まで温度回復させている。この
方法では、空気分離装置から排気された低温の廃
ガスをそのまま熱交換器を介して膨張タービンに
流入させている。したがつて、膨張タービン入口
圧力は空気分離装置から排気された低温廃ガスの
圧力により決まり、その圧力以上とすることはで
きない。このため、単位処理ガス量当りの寒冷発
生量には限界があつた。
本発明の目的は、廃ガスの単位流量当りの寒冷
発生量を大きくすることのできる低温廃ガスを利
用する寒冷発生方法を提供することである。
発生量を大きくすることのできる低温廃ガスを利
用する寒冷発生方法を提供することである。
本発明は、深冷分離により精留塔から精留分離
された低温の廃ガスを熱交換器により常温まで温
度回復させ、該温度回復された廃ガスを膨張ター
ビンのブロワーに流入させて昇圧させ、該昇圧さ
せた廃ガスを常温まで冷却した後に該熱交換器に
て低温まで冷却した廃ガスを該膨張タービンに流
入させ断熱膨張により更に温度降下させ、該温度
降下した廃ガスを該熱交換器に戻し、常温まで温
度回復させ系外に排出することを特徴とする。
された低温の廃ガスを熱交換器により常温まで温
度回復させ、該温度回復された廃ガスを膨張ター
ビンのブロワーに流入させて昇圧させ、該昇圧さ
せた廃ガスを常温まで冷却した後に該熱交換器に
て低温まで冷却した廃ガスを該膨張タービンに流
入させ断熱膨張により更に温度降下させ、該温度
降下した廃ガスを該熱交換器に戻し、常温まで温
度回復させ系外に排出することを特徴とする。
以下。本発明を具体的実施例により詳細に説明
する。第1図は、本発明を窒素採取用のプラント
に実施した場合のフローシートを示す。まず、原
料空気は、導管10から常温、約8Kg/cm2Gの圧
力で熱交換器1に流入される。なお、原料空気
は、図示しない前処理装置によつて水分、CO2な
どが除去されている。熱交換器1に流入した原料
空気は、戻りの製品窒素ガス、低温廃ガスと熱交
換し、飽和温度まで冷却され、一部分は液化し、
導管11を通つて精留塔2に供給される。精留塔
2では製品窒素と液体空気に分離される。分離さ
れた製品窒素は、精留塔2の上部より抜き出さ
れ、導管20により熱交換器1に導かれ、ここで
常温まで温度回復した後導管21により系外に送
出される。導管21により送り出される製品窒素
の圧力は、約7Kg/cm2Gである。一方、液体空気
は、精留塔2の下部より抜出され、導管18を経
て弁V1で約3Kg/cm2Gに膨張させ、導管19を
経て窒素凝縮器3に入る。窒素凝縮器3では、精
留塔2側の上昇窒素ガスを液化させると同時に液
体空気はガス化し、低温の廃ガスとして導管12
により抜き出される。導管12により導かれた低
温廃ガスは、熱交換器1で常温まで温度回復し、
導管13を経て膨張タービン5のブロワー4に流
入する。このブロワー4においては、タービン側
発生寒冷量に相当するエネルギーが圧力の上昇お
よび温度の上昇として廃ガスに与えられる。ター
ビンブロワー4の出側における廃ガスの圧力は、
この例では約5Kg/cm2Gとなり、また温度は70〜
80℃となる。ブロワー4を出た廃ガスは、アフタ
ークーラー9で常温まで冷却される。常温に冷却
された約5Kg/cm2Gの廃ガスは、導管14によつ
て再び熱交換器1に入り、ここで更に約−120℃
まで冷却され、導管15により抜き出される。導
管15により抜き出された低温の廃ガスは、膨張
タービン5に流入し、ここで約0.3Kg/cm2Gまで
断熱膨張する。これによつて、装置に必要な寒冷
が発生され、更に温度低下した廃ガスが導管16
に流出し、導管16に導かれて熱交換器1に流入
する。熱交換器1に流入された低温廃ガスは、熱
交換器1で常温まで温度回復し、導管17により
系外に排出される。製品液体窒素は、約7Kg/cm2
G、飽和温度にて精留塔2の上部より抜き出さ
れ、導管22より系外に送出される。なお、図中
8は保令槽である。
する。第1図は、本発明を窒素採取用のプラント
に実施した場合のフローシートを示す。まず、原
料空気は、導管10から常温、約8Kg/cm2Gの圧
力で熱交換器1に流入される。なお、原料空気
は、図示しない前処理装置によつて水分、CO2な
どが除去されている。熱交換器1に流入した原料
空気は、戻りの製品窒素ガス、低温廃ガスと熱交
換し、飽和温度まで冷却され、一部分は液化し、
導管11を通つて精留塔2に供給される。精留塔
2では製品窒素と液体空気に分離される。分離さ
れた製品窒素は、精留塔2の上部より抜き出さ
れ、導管20により熱交換器1に導かれ、ここで
常温まで温度回復した後導管21により系外に送
出される。導管21により送り出される製品窒素
の圧力は、約7Kg/cm2Gである。一方、液体空気
は、精留塔2の下部より抜出され、導管18を経
て弁V1で約3Kg/cm2Gに膨張させ、導管19を
経て窒素凝縮器3に入る。窒素凝縮器3では、精
留塔2側の上昇窒素ガスを液化させると同時に液
体空気はガス化し、低温の廃ガスとして導管12
により抜き出される。導管12により導かれた低
温廃ガスは、熱交換器1で常温まで温度回復し、
導管13を経て膨張タービン5のブロワー4に流
入する。このブロワー4においては、タービン側
発生寒冷量に相当するエネルギーが圧力の上昇お
よび温度の上昇として廃ガスに与えられる。ター
ビンブロワー4の出側における廃ガスの圧力は、
この例では約5Kg/cm2Gとなり、また温度は70〜
80℃となる。ブロワー4を出た廃ガスは、アフタ
ークーラー9で常温まで冷却される。常温に冷却
された約5Kg/cm2Gの廃ガスは、導管14によつ
て再び熱交換器1に入り、ここで更に約−120℃
まで冷却され、導管15により抜き出される。導
管15により抜き出された低温の廃ガスは、膨張
タービン5に流入し、ここで約0.3Kg/cm2Gまで
断熱膨張する。これによつて、装置に必要な寒冷
が発生され、更に温度低下した廃ガスが導管16
に流出し、導管16に導かれて熱交換器1に流入
する。熱交換器1に流入された低温廃ガスは、熱
交換器1で常温まで温度回復し、導管17により
系外に排出される。製品液体窒素は、約7Kg/cm2
G、飽和温度にて精留塔2の上部より抜き出さ
れ、導管22より系外に送出される。なお、図中
8は保令槽である。
この実施例によれば、窒素凝縮器3から排気さ
れる廃ガスを直接膨張タービンに流入させない
で、ブロワーで昇圧した後膨張タービンに流入さ
せるようにしている。この結果、膨張タービン入
口圧力を窒素凝縮器から排気される廃ガスの圧力
よりも高くすることができる。膨張タービンにお
いては、その入口圧力が高ければ高い程、また出
口圧力が低ければ低い程、単位流量当りの寒冷発
生量は大きくなる。したがつて、従来に較べてよ
り大きな寒冷を発生することができる。この大き
な寒冷の発生により、安定した運転が実現できる
と共に製品液体窒素の採取量も多くなる。また、
膨張タービンのブロワーには、清浄な廃ガスを供
給しているため、フイルターの設置が不要とな
り、またブロワー出側で廃ガスを大気放出しない
ため大気抜出サイレンサーが不要となる。したが
つて、全体としての構成が簡単となる。そして、
廃ガスは、水分およびCO2が実質的に含まれてい
ないので、膨張タービンブロワーの腐蝕に対する
心配がなくなり、その寿命を延ばすことができ
る。
れる廃ガスを直接膨張タービンに流入させない
で、ブロワーで昇圧した後膨張タービンに流入さ
せるようにしている。この結果、膨張タービン入
口圧力を窒素凝縮器から排気される廃ガスの圧力
よりも高くすることができる。膨張タービンにお
いては、その入口圧力が高ければ高い程、また出
口圧力が低ければ低い程、単位流量当りの寒冷発
生量は大きくなる。したがつて、従来に較べてよ
り大きな寒冷を発生することができる。この大き
な寒冷の発生により、安定した運転が実現できる
と共に製品液体窒素の採取量も多くなる。また、
膨張タービンのブロワーには、清浄な廃ガスを供
給しているため、フイルターの設置が不要とな
り、またブロワー出側で廃ガスを大気放出しない
ため大気抜出サイレンサーが不要となる。したが
つて、全体としての構成が簡単となる。そして、
廃ガスは、水分およびCO2が実質的に含まれてい
ないので、膨張タービンブロワーの腐蝕に対する
心配がなくなり、その寿命を延ばすことができ
る。
以上の説明においては、窒素採取用プラントの
例について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではない。すなわち、酸素採取用のプラン
トにおいても、酸素と窒素を採取するプラントに
おいても同様に採用することができるのはもちろ
ん、その他のプラントにおいても同様に採用可能
である。
例について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではない。すなわち、酸素採取用のプラン
トにおいても、酸素と窒素を採取するプラントに
おいても同様に採用することができるのはもちろ
ん、その他のプラントにおいても同様に採用可能
である。
以上説明したように本発明によれば、低温廃ガ
スを利用する寒冷発生方法において、廃ガスの単
位流量当りの寒冷発生量を大きくすることができ
る。
スを利用する寒冷発生方法において、廃ガスの単
位流量当りの寒冷発生量を大きくすることができ
る。
第1図は本発明の一実施例を示す図である。
1……熱交換器、2……精留塔、3……窒素凝
縮器、4……膨張タービンブロワー、5……膨張
タービン、8……保冷槽、9……アフタークーラ
ー、10〜20……導管、V1……弁。
縮器、4……膨張タービンブロワー、5……膨張
タービン、8……保冷槽、9……アフタークーラ
ー、10〜20……導管、V1……弁。
Claims (1)
- 1 原料空気を深冷分離により精留分離し、該精
留分離された低温の廃ガスを精留塔の凝縮機から
取出して熱交換器に導き、該熱交換器で廃ガスを
熱交換により常温まで温度回復させ、該温度回復
された廃ガスを膨張タービンのブロワー側に流入
させて昇圧させ、該昇圧させた廃ガスを冷却器で
常温まで冷却した後に前記熱交換器に流入させて
所定の温度まで冷却し、該冷却した廃ガスを前記
膨張タービンのタービン側に流入させて断熱膨張
により更に温度降下させ、該温度降下させた廃ガ
スを前記熱交換器に戻して常温まで温度回復させ
系外に排出することを特徴とする低温廃ガスを利
用する寒冷発生方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59251822A JPS61130769A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 低温廃ガスを利用した寒冷発生方法 |
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