JPH0476380A - 需要変動に適した空気分離方法及び装置 - Google Patents
需要変動に適した空気分離方法及び装置Info
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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。
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、需要変動に適した空気分離方法及び装置に関
し、詳しくは、精留塔の状態を一定に維持しながら需要
変動に対応する空気分離方法及び装置に関する。
し、詳しくは、精留塔の状態を一定に維持しながら需要
変動に対応する空気分離方法及び装置に関する。
空気分離装置から得られる酸素や窒素の量を、その需要
変動に応じて増減する手段として、従来から様々な方法
及び装置が提案されてきている。
変動に応じて増減する手段として、従来から様々な方法
及び装置が提案されてきている。
例えば、特公昭49−45998号公報に記載された空
気分離装置では、製品酸素ガスの需要変動に対して、需
要が減少した場合には、精留塔上部塔から導出する酸素
ガス量を減らすとともに、上部塔から導出する液化酸素
量を増して液化酸素貯槽に貯留し、逆に製品酸素ガスの
需要が増大した場合には、上部塔からの酸素ガスの導出
量を増すとともに、前記液化酸素貯槽内の液化酸素を精
留塔下部塔から導出した窒素ガスで気化させて製品酸素
ガスとし、前記上部塔から得られる酸素ガスと合流させ
るように構成している。また、液化酸素貯槽内の液化酸
素を気化させる際に液化した液化窒素は、−旦液化窒素
貯槽に貯留された後、上部塔の還流液として上部塔に導
入するようにしている。
気分離装置では、製品酸素ガスの需要変動に対して、需
要が減少した場合には、精留塔上部塔から導出する酸素
ガス量を減らすとともに、上部塔から導出する液化酸素
量を増して液化酸素貯槽に貯留し、逆に製品酸素ガスの
需要が増大した場合には、上部塔からの酸素ガスの導出
量を増すとともに、前記液化酸素貯槽内の液化酸素を精
留塔下部塔から導出した窒素ガスで気化させて製品酸素
ガスとし、前記上部塔から得られる酸素ガスと合流させ
るように構成している。また、液化酸素貯槽内の液化酸
素を気化させる際に液化した液化窒素は、−旦液化窒素
貯槽に貯留された後、上部塔の還流液として上部塔に導
入するようにしている。
しかしながら、上述の方法では、製品酸素ガスの需要変
動により、上部塔から導出する酸素ガスと液化酸素の割
合が変化し、また、下部塔からの窒素ガスの導出量や上
下両塔の還流液量が変化するため、精留塔内の圧力や精
留バランスが不安定となり、効率が低下することがあっ
た。
動により、上部塔から導出する酸素ガスと液化酸素の割
合が変化し、また、下部塔からの窒素ガスの導出量や上
下両塔の還流液量が変化するため、精留塔内の圧力や精
留バランスが不安定となり、効率が低下することがあっ
た。
特にアルゴンを採取するために、上部塔に粗アルゴン塔
を付設した空気分離装置においては、上部塔内の精留バ
ランスの乱れがアルゴンの採取効率に大きく影響を与え
るため、アルゴンの収率を大幅に悪化させてしまうこと
があった。
を付設した空気分離装置においては、上部塔内の精留バ
ランスの乱れがアルゴンの採取効率に大きく影響を与え
るため、アルゴンの収率を大幅に悪化させてしまうこと
があった。
また、上記公報以外にも、いくつかの方法や装置が提案
されているが、いずれも精留塔の状態が変化するため、
各製品ガスの収率をある程度犠牲にして需要変動に対応
しているのが実情である。
されているが、いずれも精留塔の状態が変化するため、
各製品ガスの収率をある程度犠牲にして需要変動に対応
しているのが実情である。
そこで、本発明は、精留塔の状態を常に最良の状態に保
ち、各製品ガス、特にアルゴンガスが高収率で得られる
とともに、簡単な装置構成で需要変動に対応することが
できる空気分離方法及び装置を提供することを目的とし
ている。
ち、各製品ガス、特にアルゴンガスが高収率で得られる
とともに、簡単な装置構成で需要変動に対応することが
できる空気分離方法及び装置を提供することを目的とし
ている。
上記した目的を達成するために、本発明は、精留塔の上
部塔から導出した一定量の酸素ガスを、主熱交換器に導
入して前記原料空気と熱交換させ、常温付近迄温度回復
させて製品酸素ガスとして取出すと同時に、上部塔から
一定量の液化酸素を導出して液化酸素貯槽に導入し、前
記製品酸素ガスの需要変動に応じて該液化酸素貯槽内の
液化酸素を導出し、副熱交換器に導入して、後述の窒素
ガスと熱交換させて気化し、気化した酸素ガスを前記製
品酸素ガスに合流させるとともに、精留塔から一定量の
窒素ガスを導出して分岐し、前記液化酸素の気化量に応
じた量の窒素ガスを前記副熱交換器に導入して液化させ
、あるいは該分岐した窒素ガスを前記副熱交換器に導入
して前記液化酸素の気化量に応じた量の窒素ガスを液化
させ、液化した液化窒素を液化窒素貯槽に導入し、残余
の窒素ガスを系外に導出することを特徴とする需要変動
に適した空気分離方法を提供するとともに、精留塔の状
態を一定に維持するために、定常運転時に原料空気量を
一定に制御する原料空気量制御手段と、複精留塔下部塔
底部の液化空気の液面を一定に制御するか、あるいは該
液化空気の上部塔への流量を一定に制御する液化空気量
制御手段と、主凝縮器における液化酸素の液面を一定に
制御するか、あるいは液化酸素の液化酸素貯槽への導出
量を一定に制御する液化酸素量制御手段と、液化窒素貯
槽から上部塔頂部に導入する液化窒素量を一定に制御す
る液化窒素量制御手段と、上部塔下部から導出する酸素
ガスの流量を一定に制御する酸素ガス量制御手段と、下
部塔及び/又は上部塔から導出する窒素ガスの圧力また
は流量を一定に制御する窒素ガス量制御手段とを設ける
とともに、製品酸素ガスの需要変動に応じて前記液化酸
素貯槽の液化酸素を導出して気化する液化酸素導出手段
を設けたことを特徴とする需要変動に適した空気分離装
置を提供するものである。
部塔から導出した一定量の酸素ガスを、主熱交換器に導
入して前記原料空気と熱交換させ、常温付近迄温度回復
させて製品酸素ガスとして取出すと同時に、上部塔から
一定量の液化酸素を導出して液化酸素貯槽に導入し、前
記製品酸素ガスの需要変動に応じて該液化酸素貯槽内の
液化酸素を導出し、副熱交換器に導入して、後述の窒素
ガスと熱交換させて気化し、気化した酸素ガスを前記製
品酸素ガスに合流させるとともに、精留塔から一定量の
窒素ガスを導出して分岐し、前記液化酸素の気化量に応
じた量の窒素ガスを前記副熱交換器に導入して液化させ
、あるいは該分岐した窒素ガスを前記副熱交換器に導入
して前記液化酸素の気化量に応じた量の窒素ガスを液化
させ、液化した液化窒素を液化窒素貯槽に導入し、残余
の窒素ガスを系外に導出することを特徴とする需要変動
に適した空気分離方法を提供するとともに、精留塔の状
態を一定に維持するために、定常運転時に原料空気量を
一定に制御する原料空気量制御手段と、複精留塔下部塔
底部の液化空気の液面を一定に制御するか、あるいは該
液化空気の上部塔への流量を一定に制御する液化空気量
制御手段と、主凝縮器における液化酸素の液面を一定に
制御するか、あるいは液化酸素の液化酸素貯槽への導出
量を一定に制御する液化酸素量制御手段と、液化窒素貯
槽から上部塔頂部に導入する液化窒素量を一定に制御す
る液化窒素量制御手段と、上部塔下部から導出する酸素
ガスの流量を一定に制御する酸素ガス量制御手段と、下
部塔及び/又は上部塔から導出する窒素ガスの圧力また
は流量を一定に制御する窒素ガス量制御手段とを設ける
とともに、製品酸素ガスの需要変動に応じて前記液化酸
素貯槽の液化酸素を導出して気化する液化酸素導出手段
を設けたことを特徴とする需要変動に適した空気分離装
置を提供するものである。
従って、製品ガスを需要変動に応じて増減しても、精留
塔からは常に一定量のガス及び液が導出されるとともに
、それに応じた量の原料空気、還流液等が導入されるの
で、精留塔内の精留状態を常に最良の状態に維持するこ
とができる。
塔からは常に一定量のガス及び液が導出されるとともに
、それに応じた量の原料空気、還流液等が導入されるの
で、精留塔内の精留状態を常に最良の状態に維持するこ
とができる。
以下、本発明を、図面に示す空気分離装置の一実施例を
参照しながら、各気液の流れに基づいて、さらに詳細に
説明する。
参照しながら、各気液の流れに基づいて、さらに詳細に
説明する。
まず、第1図において、原料空気は、圧縮機1で圧縮さ
れ、冷却装置2を経て吸着器3に導入され、含有する水
分や炭酸ガス等の不純物が除去された後、コールドボッ
クス4に導入される。コルドボックス4に導入された原
料空気は、主熱交換器5で各種帰還ガスと熱交換して冷
却され、複精留塔6の下部塔7の下部に導入される。下
部塔7内での精留操作により、原料空気は下部塔上部の
窒素ガスと、下部塔底部の酸素富化液化空気(以下、液
化空気という)とに分離し、該液化空気は、下部塔7か
ら導出されて膨張弁31bを経て上部塔9の中段に導入
され、上部塔9内での精留により、上部塔上部の窒素ガ
スと上部塔底部の液化酸素及び酸素ガスとに分離する。
れ、冷却装置2を経て吸着器3に導入され、含有する水
分や炭酸ガス等の不純物が除去された後、コールドボッ
クス4に導入される。コルドボックス4に導入された原
料空気は、主熱交換器5で各種帰還ガスと熱交換して冷
却され、複精留塔6の下部塔7の下部に導入される。下
部塔7内での精留操作により、原料空気は下部塔上部の
窒素ガスと、下部塔底部の酸素富化液化空気(以下、液
化空気という)とに分離し、該液化空気は、下部塔7か
ら導出されて膨張弁31bを経て上部塔9の中段に導入
され、上部塔9内での精留により、上部塔上部の窒素ガ
スと上部塔底部の液化酸素及び酸素ガスとに分離する。
また、窒素ガスは、その一部が主凝縮器28で液化し、
下部塔7から導出されて弁8を経て上部塔9の頂部に導
入され、上部塔9の還流液となる。
下部塔7から導出されて弁8を経て上部塔9の頂部に導
入され、上部塔9の還流液となる。
この複精留塔6からは、分離した酸素ガス、液化酸素及
び窒素ガスが、それぞれ一定量で導出されている。即ち
、上部塔下部の酸素ガスは、導管10により導出されて
主熱交換器5に導入され、原料空気と熱交換して常温付
近まで温度回復した後、製品酸素供給導管11から需要
先に供給される。
び窒素ガスが、それぞれ一定量で導出されている。即ち
、上部塔下部の酸素ガスは、導管10により導出されて
主熱交換器5に導入され、原料空気と熱交換して常温付
近まで温度回復した後、製品酸素供給導管11から需要
先に供給される。
尚、この製品酸素ガスの抜出し量は、標準使用量に応じ
て設定するものとし、需要減少時に酸素ガスの使用量が
零の時間帯がある場合は、全量液化酸素で抜出し、酸素
ガス抜出し一定量が零の場合を標準として運転条件の設
定を行う。
て設定するものとし、需要減少時に酸素ガスの使用量が
零の時間帯がある場合は、全量液化酸素で抜出し、酸素
ガス抜出し一定量が零の場合を標準として運転条件の設
定を行う。
上部塔底部の液化酸素は、導管12により導出されて液
化酸素貯槽13に導入され、製品酸素ガスの需要変動に
応じて該液化酸素貯槽13から導出され、副熱交換器1
4で後述の窒素ガスと熱交換を行い、気化した後に前記
製品酸素供給導管11の製品酸素ガスに合流する。
化酸素貯槽13に導入され、製品酸素ガスの需要変動に
応じて該液化酸素貯槽13から導出され、副熱交換器1
4で後述の窒素ガスと熱交換を行い、気化した後に前記
製品酸素供給導管11の製品酸素ガスに合流する。
一方、上部塔9の頂部から導出された高純度製品窒素ガ
スは、導管15に導入され、上記酸素ガスと同様に、主
熱交換器5を経て常温として系外に導出される。また、
上部塔9の上部から導管15aに導出された低純度窒素
ガスは、上記同様に、主熱交換器5を紅で系外に導出さ
れる。この低純度窒素ガスは、一部を製品ガスとして用
いる場合もあり、廃ガスとして、前記吸着器3の再生等
に用いた後に放出する部分もある。
スは、導管15に導入され、上記酸素ガスと同様に、主
熱交換器5を経て常温として系外に導出される。また、
上部塔9の上部から導管15aに導出された低純度窒素
ガスは、上記同様に、主熱交換器5を紅で系外に導出さ
れる。この低純度窒素ガスは、一部を製品ガスとして用
いる場合もあり、廃ガスとして、前記吸着器3の再生等
に用いた後に放出する部分もある。
下部塔7の上部から導管16に導出された高純度窒素ガ
スは、その一部が導管17に分岐し、さらにその一部が
副熱交換器14での液化酸素気化用の熱源として用いら
れ、液化した後に液化窒素貯槽18に導入される。この
熱源としての窒素ガス量は、液化酸素の気化に要する量
を副熱交換器14に導入するか、または上記気化相当量
より過剰の量を供給し、未成化分は、液化窒素貯槽より
再度副熱交換器14を経て導管19に合流させて放出し
てもよい。
スは、その一部が導管17に分岐し、さらにその一部が
副熱交換器14での液化酸素気化用の熱源として用いら
れ、液化した後に液化窒素貯槽18に導入される。この
熱源としての窒素ガス量は、液化酸素の気化に要する量
を副熱交換器14に導入するか、または上記気化相当量
より過剰の量を供給し、未成化分は、液化窒素貯槽より
再度副熱交換器14を経て導管19に合流させて放出し
てもよい。
上記液化窒素貯槽18内の液化窒素は、常時−定量が底
部から導出され、還流液として上部塔6の頂部に導入さ
れている。この一定量の液化窒素は、−度下部塔7に導
入し、下部塔7の頂部から上部塔9頂部へ弁8を介して
導入するラインへ合流させても良い。また、副熱交換器
14に導入される以外の高純度窒素ガスは、高純度窒素
ガス導出管19から系外に導出される。
部から導出され、還流液として上部塔6の頂部に導入さ
れている。この一定量の液化窒素は、−度下部塔7に導
入し、下部塔7の頂部から上部塔9頂部へ弁8を介して
導入するラインへ合流させても良い。また、副熱交換器
14に導入される以外の高純度窒素ガスは、高純度窒素
ガス導出管19から系外に導出される。
また、前記下部塔7から導出された高純度窒素ガスの常
時一定量の残部は、主熱交換器5で一旦常温付近まで温
度回復し、または温度回復後一定量が分岐して膨張ター
ビン20のブレーキブロワ−21に導入されて昇圧した
後、温端側から主熱交換器5に導入され、中間温度まで
冷却されて主熱交換器5の中間部から導出され、膨張タ
ービン20に導入される。膨張タービン20て膨張降温
した高純度窒素ガスは、前記上部塔9頂部から導出され
た高純度製品窒素ガスに合流して再び主熱交換器5に導
入され、寒冷回収が行われた後に系外に導出される。こ
のようにすることにより、下部塔7からの窒素の抜出し
量を減少させて、後述のアルゴンの収率を上げることが
できる。尚、膨張タービン20に導入する窒素ガスは、
上記下部塔7頂部の高純度窒素ガスに限らず、頂部から
任意段数下からの低純度窒素ガスを一定量導出して、上
記同様の経路で膨張タービン20に供給しても良い。
時一定量の残部は、主熱交換器5で一旦常温付近まで温
度回復し、または温度回復後一定量が分岐して膨張ター
ビン20のブレーキブロワ−21に導入されて昇圧した
後、温端側から主熱交換器5に導入され、中間温度まで
冷却されて主熱交換器5の中間部から導出され、膨張タ
ービン20に導入される。膨張タービン20て膨張降温
した高純度窒素ガスは、前記上部塔9頂部から導出され
た高純度製品窒素ガスに合流して再び主熱交換器5に導
入され、寒冷回収が行われた後に系外に導出される。こ
のようにすることにより、下部塔7からの窒素の抜出し
量を減少させて、後述のアルゴンの収率を上げることが
できる。尚、膨張タービン20に導入する窒素ガスは、
上記下部塔7頂部の高純度窒素ガスに限らず、頂部から
任意段数下からの低純度窒素ガスを一定量導出して、上
記同様の経路で膨張タービン20に供給しても良い。
さらに、この複精留塔6には、粗アルゴン塔22が付設
されている。この粗アルゴン塔22には、導管23によ
り上部塔中段下部のアルゴン原料ガスが一定量導入され
、精留されて該塔上部の導管24から一定量の粗アルゴ
ンが導出される。該粗アルゴン塔22での精留によりア
ルゴン分が低下した液化酸素は、該塔底部から導管25
を経て上部塔に戻される。また、粗アルゴン塔22の頂
部に設けられた凝縮器26には、前記下部塔7の底部か
ら導出された液化空気の一部が分岐して膨張弁27を経
て導入され、該粗アルゴン塔22の還流液を生成すると
ともに、該液化空気は、一部が気化した後に上部塔9に
導入される。
されている。この粗アルゴン塔22には、導管23によ
り上部塔中段下部のアルゴン原料ガスが一定量導入され
、精留されて該塔上部の導管24から一定量の粗アルゴ
ンが導出される。該粗アルゴン塔22での精留によりア
ルゴン分が低下した液化酸素は、該塔底部から導管25
を経て上部塔に戻される。また、粗アルゴン塔22の頂
部に設けられた凝縮器26には、前記下部塔7の底部か
ら導出された液化空気の一部が分岐して膨張弁27を経
て導入され、該粗アルゴン塔22の還流液を生成すると
ともに、該液化空気は、一部が気化した後に上部塔9に
導入される。
そして、この空気分離装置には、複精留塔6の運転状態
を一定に保つとともに、製品酸素ガスの需要変動に対応
するため、各種自動制御手段が設けられている。まず、
原料空気供給系統には、定常運転時に原料空気量を一定
に制御する原料空気量制御手段としての流量調節器30
aと圧縮機の風量調節器30b又は吸入ガイドベーンと
が設けられている。液化空気の系統には、下部塔7の底
部の液化空気の液面を一定に制御するか、あるいは該液
化空気の上部塔9への流量を一定に制御する液化空気量
制御手段としての液面計31aと調節弁31bとが設け
られている。上部塔9の底部の液化酸素の導出系統には
、主凝縮器28における液化酸素の液面を一定に制御す
るか、あるいは液化酸素の液化酸素貯槽13への導出量
を一定に制御する液化酸素量制御手段としての液面計3
28と調節弁32bとが設けられている。液化窒素貯槽
18から上部塔9の頂部に液化窒素を導入する系統には
、該液化窒素量を一定に制御する液化窒素量制御手段と
しての流量調節器33aと調節弁33bが設けられてい
る。上部塔下部から酸素ガスを導出する系統には、該酸
素ガスの流量を−定に制御する酸素ガス量制御手段とし
ての流量調節器34aと調節弁34bが設けられている
。下部塔7から窒素ガスを導出する系統には、該窒素ガ
スの圧力または流量を一定に制御する窒素ガス量制御手
段としての圧力調節器35aと調節弁35b、及び膨張
タービン流量を制御するための流量調節器35Cと調節
弁35dが設けられている。
を一定に保つとともに、製品酸素ガスの需要変動に対応
するため、各種自動制御手段が設けられている。まず、
原料空気供給系統には、定常運転時に原料空気量を一定
に制御する原料空気量制御手段としての流量調節器30
aと圧縮機の風量調節器30b又は吸入ガイドベーンと
が設けられている。液化空気の系統には、下部塔7の底
部の液化空気の液面を一定に制御するか、あるいは該液
化空気の上部塔9への流量を一定に制御する液化空気量
制御手段としての液面計31aと調節弁31bとが設け
られている。上部塔9の底部の液化酸素の導出系統には
、主凝縮器28における液化酸素の液面を一定に制御す
るか、あるいは液化酸素の液化酸素貯槽13への導出量
を一定に制御する液化酸素量制御手段としての液面計3
28と調節弁32bとが設けられている。液化窒素貯槽
18から上部塔9の頂部に液化窒素を導入する系統には
、該液化窒素量を一定に制御する液化窒素量制御手段と
しての流量調節器33aと調節弁33bが設けられてい
る。上部塔下部から酸素ガスを導出する系統には、該酸
素ガスの流量を−定に制御する酸素ガス量制御手段とし
ての流量調節器34aと調節弁34bが設けられている
。下部塔7から窒素ガスを導出する系統には、該窒素ガ
スの圧力または流量を一定に制御する窒素ガス量制御手
段としての圧力調節器35aと調節弁35b、及び膨張
タービン流量を制御するための流量調節器35Cと調節
弁35dが設けられている。
そして、製品酸素ガスの需要変動に応じて前記液化酸素
貯槽13の液化酸素を導出して気化する系統には、液化
酸素導出手段として、前記製品酸素供給導管11内の圧
力変化に応じて作動する圧力調節器36aと調節弁36
bとが設けられている。
貯槽13の液化酸素を導出して気化する系統には、液化
酸素導出手段として、前記製品酸素供給導管11内の圧
力変化に応じて作動する圧力調節器36aと調節弁36
bとが設けられている。
次に、このように構成した空気分離装置で、前記製品酸
素ガスの需要変動に対応する場合の動きを説明する。
素ガスの需要変動に対応する場合の動きを説明する。
まず、製品酸素ガスの需要が増大した場合には、該需要
増加に伴い前記製品酸素供給導管11内の圧力が低下す
るので、前記液化酸素導出手段の圧力調節器36aが作
動して、圧力の低下量に応じて調節弁36bを開く。こ
れにより、製品酸素供給導管11内と液化酸素貯槽13
内との圧力差で液化酸素が導管29に導出されて副熱交
換器14に導入され、該副熱交換器14に導入される窒
素ガスと熱交換を行い、気化して酸素ガスとなり、製品
酸素供給導管11の製品酸素ガスに合流して需要先に供
給される。副熱交換器14に液化酸素が導入されると、
該副熱交換器]4に液化酸素気化用の熱源として導入さ
れる窒素ガスの液化量が増し、窒素ガス導出管19内の
圧力が低下するので、前記窒素ガス量制御手段の圧力調
節器35aが作動して調節弁35bを絞り、副熱交換器
14に導入する窒素ガス量を液化酸素の気化量に対応し
た量にするとともに、該導出管19内の圧力を一定に保
つ。一方、膨張タービン20へ供給される窒素ガス量は
、流量調節器35C3調節弁35dにより常に一定量に
保たれている。従って、下部塔7から導出された窒素の
分岐量が一定に保たれ、下部塔7から導出される窒素ガ
スの一部が液化しても窒素ガス導出系統16の圧力や流
量が変化することを防止し、下部塔上部から導出する窒
素ガス量を一定に保つようにする。
増加に伴い前記製品酸素供給導管11内の圧力が低下す
るので、前記液化酸素導出手段の圧力調節器36aが作
動して、圧力の低下量に応じて調節弁36bを開く。こ
れにより、製品酸素供給導管11内と液化酸素貯槽13
内との圧力差で液化酸素が導管29に導出されて副熱交
換器14に導入され、該副熱交換器14に導入される窒
素ガスと熱交換を行い、気化して酸素ガスとなり、製品
酸素供給導管11の製品酸素ガスに合流して需要先に供
給される。副熱交換器14に液化酸素が導入されると、
該副熱交換器]4に液化酸素気化用の熱源として導入さ
れる窒素ガスの液化量が増し、窒素ガス導出管19内の
圧力が低下するので、前記窒素ガス量制御手段の圧力調
節器35aが作動して調節弁35bを絞り、副熱交換器
14に導入する窒素ガス量を液化酸素の気化量に対応し
た量にするとともに、該導出管19内の圧力を一定に保
つ。一方、膨張タービン20へ供給される窒素ガス量は
、流量調節器35C3調節弁35dにより常に一定量に
保たれている。従って、下部塔7から導出された窒素の
分岐量が一定に保たれ、下部塔7から導出される窒素ガ
スの一部が液化しても窒素ガス導出系統16の圧力や流
量が変化することを防止し、下部塔上部から導出する窒
素ガス量を一定に保つようにする。
一方、製品酸素ガスの需要が減少した場合には、該需要
減少に伴い前記製品酸素供給導管11内の圧力が高まる
ので、前記液化酸素導出手段の圧力調節器36aが作動
して、圧力の増加量に応じて調節弁36bを絞る。これ
により、液化酸素貯槽13からの液化酸素導出量が減少
し、副熱交換器14での気化量が減少するので、需要先
に供給する製品酸素ガス量を減少させることができる。
減少に伴い前記製品酸素供給導管11内の圧力が高まる
ので、前記液化酸素導出手段の圧力調節器36aが作動
して、圧力の増加量に応じて調節弁36bを絞る。これ
により、液化酸素貯槽13からの液化酸素導出量が減少
し、副熱交換器14での気化量が減少するので、需要先
に供給する製品酸素ガス量を減少させることができる。
このときも、前記窒素ガス量制御手段が作動して窒素ガ
ス導出管19への窒素ガスの導出量を増加させ、複精留
塔6の状態を一定に維持するように作動する。
ス導出管19への窒素ガスの導出量を増加させ、複精留
塔6の状態を一定に維持するように作動する。
尚、上記の変動期間中、上部塔9頂部から導管15によ
り導出する高純度製品窒素ガス、及び同項9上部から導
管15aにより導出する低純度窒素ガスは、共に一定流
量に維持されている。これらのガスの一定流量の維持は
、そのための制御手段を設けても良いが、手動操作でも
良い。
り導出する高純度製品窒素ガス、及び同項9上部から導
管15aにより導出する低純度窒素ガスは、共に一定流
量に維持されている。これらのガスの一定流量の維持は
、そのための制御手段を設けても良いが、手動操作でも
良い。
従って、製品酸素ガスの需要変動に対しては、前記液化
酸素導出手段と窒素ガス量制御手段とが作動し、液化酸
素の気化量と、窒素ガスの液化による窒素ガス導出量と
を、両者が対応する量になるよう調節するとともに、複
精留塔6から導出する窒素ガス量を一定に保つように制
御するので、複精留塔6の状態を一定に保ったまま製品
酸素ガスの供給量を調節することができる。同時に、前
記各制御手段が常時作動しているため、各部の運転状態
が常に最良の状態に保たれ、最高の収率で運転すること
が可能となる。特に上部塔9内の状態を一定に保つこと
ができるため、前記粗アルゴン塔22に導入するアルゴ
ン富化ガスの組成を一定にでき、得られる粗アルゴン中
に含まれる窒素や酸素等の不純物成分を低減するととも
に、粗アルゴンの収率を向上させることができる。
酸素導出手段と窒素ガス量制御手段とが作動し、液化酸
素の気化量と、窒素ガスの液化による窒素ガス導出量と
を、両者が対応する量になるよう調節するとともに、複
精留塔6から導出する窒素ガス量を一定に保つように制
御するので、複精留塔6の状態を一定に保ったまま製品
酸素ガスの供給量を調節することができる。同時に、前
記各制御手段が常時作動しているため、各部の運転状態
が常に最良の状態に保たれ、最高の収率で運転すること
が可能となる。特に上部塔9内の状態を一定に保つこと
ができるため、前記粗アルゴン塔22に導入するアルゴ
ン富化ガスの組成を一定にでき、得られる粗アルゴン中
に含まれる窒素や酸素等の不純物成分を低減するととも
に、粗アルゴンの収率を向上させることができる。
また、本実施例に示すように、圧縮機や冷凍機等の回転
機器を有する付帯設備を設けることなく需要変動に対応
することができるので、これらの機器の起動、停止作業
も不要であり、装置の建設コストの低減とともに、運転
コストの低減も図ることができる。加えて、精留塔の状
態が常時一定に保たれるので、該空気分離装置に設けら
れる回転機器は、常時一定の回転、負荷で運転できるた
め、その制御も容易であり、処理量の変動が無いので必
要最小限の大きさの機器を設置でき、これによってもコ
ストの低減を図れる。
機器を有する付帯設備を設けることなく需要変動に対応
することができるので、これらの機器の起動、停止作業
も不要であり、装置の建設コストの低減とともに、運転
コストの低減も図ることができる。加えて、精留塔の状
態が常時一定に保たれるので、該空気分離装置に設けら
れる回転機器は、常時一定の回転、負荷で運転できるた
め、その制御も容易であり、処理量の変動が無いので必
要最小限の大きさの機器を設置でき、これによってもコ
ストの低減を図れる。
尚、上記実施例では、酸素ガスの需要変動に対応する例
で説明したが、上記説明からも明らかなように、製品酸
素ガスの増減に伴い、窒素ガス導出管から導出される窒
素ガス量も変化するので、窒素ガス導出管の圧力変化等
、窒素ガス需要量の変動により生じる変化に対応して、
前記液化酸素導出手段と窒素ガス量制御手段とを連動さ
せるようにすれば、容易に窒素ガスの需要変動にも対応
することが可能である。
で説明したが、上記説明からも明らかなように、製品酸
素ガスの増減に伴い、窒素ガス導出管から導出される窒
素ガス量も変化するので、窒素ガス導出管の圧力変化等
、窒素ガス需要量の変動により生じる変化に対応して、
前記液化酸素導出手段と窒素ガス量制御手段とを連動さ
せるようにすれば、容易に窒素ガスの需要変動にも対応
することが可能である。
ここで、前記構成の空気分離装置において、製品酸素ガ
スの平均需要量が約20000 Nrrr/h。
スの平均需要量が約20000 Nrrr/h。
需要変動幅が24000〜9000 NrrIl/hで
あり、8時間の内、需要増大時間が約6時間、需要減少
時間が約2時間の設備の操作条件を計算した結果を説明
する。
あり、8時間の内、需要増大時間が約6時間、需要減少
時間が約2時間の設備の操作条件を計算した結果を説明
する。
まず、原料空気量は、約100000 Nrr?/h
の一定量であり、酸素は、酸素ガスとして約9000
Nイ/h、液化酸素として約1100ONr//hが、
それぞれ精留塔から常時導出され、酸素ガスは、その全
量が常時製品酸素ガスとして製品酸素供給導管から需要
先に供給される。
の一定量であり、酸素は、酸素ガスとして約9000
Nイ/h、液化酸素として約1100ONr//hが、
それぞれ精留塔から常時導出され、酸素ガスは、その全
量が常時製品酸素ガスとして製品酸素供給導管から需要
先に供給される。
そして、需要減少時の液化酸素は、その全てが液化酸素
貯槽に貯留されるため、製品酸素ガスの供給量は900
ONrrl’/hとなる。このとき、窒素ガス導出管か
らは、精留塔から導出した窒素ガスの一部、1700O
Nrrr/hの窒素ガスが導出される。
貯槽に貯留されるため、製品酸素ガスの供給量は900
ONrrl’/hとなる。このとき、窒素ガス導出管か
らは、精留塔から導出した窒素ガスの一部、1700O
Nrrr/hの窒素ガスが導出される。
需要増大時には、液化酸素貯槽内の液化酸素が1500
ONrrl’/h気化して製品に合流し、製品酸素ガス
の供給量を24000 Nrr?/hに増加させる。こ
のとき、液化酸素1500ONr&/hに相当する窒素
ガスの全量17000 Nrd/hが副熱交換器に導
入され、液化窒素となり液化窒素貯槽に導入される。
ONrrl’/h気化して製品に合流し、製品酸素ガス
の供給量を24000 Nrr?/hに増加させる。こ
のとき、液化酸素1500ONr&/hに相当する窒素
ガスの全量17000 Nrd/hが副熱交換器に導
入され、液化窒素となり液化窒素貯槽に導入される。
また、液化窒素貯槽内の液化窒素は、常時1300ON
rrl’/hが還流液として上部塔に導入されている。
rrl’/hが還流液として上部塔に導入されている。
このときの主要部の流量変化を第2図に示す。
上記のように、精留塔における気液の収支を一定に保っ
た状態で、製品酸素供給導管及び窒素ガス導出管の圧力
変化に応じて弁を開閉するだけで、容易に製品酸素ガス
の需要変動に対応することができ、その対応幅も広くと
ることができる。
た状態で、製品酸素供給導管及び窒素ガス導出管の圧力
変化に応じて弁を開閉するだけで、容易に製品酸素ガス
の需要変動に対応することができ、その対応幅も広くと
ることができる。
第3図は、本発明の他の実施例を示すもので、製品窒素
ガスを、昇圧機40で昇圧して送り出す装置に本発明を
適用したものである。即ち、上部塔9の頂部から導管1
5に導出した製品窒素ガスを、昇圧機40で昇圧して製
品窒素導管41に送り出すとともに、昇圧後の製品窒素
ガスの一部を分岐して副熱交換器14に導入し、前記液
化酸素の加熱源とする。また、上記導管15には、流量
調節器35e、調節弁35fあるいは圧力調節器が設け
られ、上部塔9の頂部から導出する製品窒素ガス量を一
定にし、上部塔9内の状態を常に一定状態に保つように
している。これにより、下部塔7からの窒素の抜出し量
を減らしてアルゴンの収率を上げることができ、ざらに
昇圧機40は、需要変動に合わせて起動/停止を行い、
動力消費を最小限にすることができる。
ガスを、昇圧機40で昇圧して送り出す装置に本発明を
適用したものである。即ち、上部塔9の頂部から導管1
5に導出した製品窒素ガスを、昇圧機40で昇圧して製
品窒素導管41に送り出すとともに、昇圧後の製品窒素
ガスの一部を分岐して副熱交換器14に導入し、前記液
化酸素の加熱源とする。また、上記導管15には、流量
調節器35e、調節弁35fあるいは圧力調節器が設け
られ、上部塔9の頂部から導出する製品窒素ガス量を一
定にし、上部塔9内の状態を常に一定状態に保つように
している。これにより、下部塔7からの窒素の抜出し量
を減らしてアルゴンの収率を上げることができ、ざらに
昇圧機40は、需要変動に合わせて起動/停止を行い、
動力消費を最小限にすることができる。
また、第4図及び第5図は、本発明のさらに他の実施例
を示すものである。即ち、副熱交換器14における液化
酸素の気化導出温度を、主熱交換器5の冷端側の温度と
し、副熱交換器14では潜熱の熱交換のみを行うように
したものである。従って、窒素ガスは主熱交換器5に導
入されること無く副熱交換器14に導入され、副熱交換
器14で気化した酸素ガスは、主熱交換器5で温度回復
した後に需要先に送られる。第4図と第5図の差は、第
5図における副熱交換器14が凝縮器タイプであること
のみである。
を示すものである。即ち、副熱交換器14における液化
酸素の気化導出温度を、主熱交換器5の冷端側の温度と
し、副熱交換器14では潜熱の熱交換のみを行うように
したものである。従って、窒素ガスは主熱交換器5に導
入されること無く副熱交換器14に導入され、副熱交換
器14で気化した酸素ガスは、主熱交換器5で温度回復
した後に需要先に送られる。第4図と第5図の差は、第
5図における副熱交換器14が凝縮器タイプであること
のみである。
尚、上記第3図、第4図及び第5図においては、空気分
離装置の主要部のみを示し、前記第1図に示した実施例
装置と同一構成要素には同一符号を付して詳細な説明を
省略する。
離装置の主要部のみを示し、前記第1図に示した実施例
装置と同一構成要素には同一符号を付して詳細な説明を
省略する。
以上説明したように、本発明によれば、精留塔の状態を
一定に保ったまま需要変動に対応できるので、精留効率
、製品収率を最良の状態にでき、製品のコスト、動力原
単位を低減することができる。また、需要変動に対応す
る部分に圧縮機や冷凍機等の機器を設置する必要がない
ので、設備コストの低減とともに、動力費や保守費の低
減も図れ、また、装置の信頼性、運転性にも優れている
。
一定に保ったまま需要変動に対応できるので、精留効率
、製品収率を最良の状態にでき、製品のコスト、動力原
単位を低減することができる。また、需要変動に対応す
る部分に圧縮機や冷凍機等の機器を設置する必要がない
ので、設備コストの低減とともに、動力費や保守費の低
減も図れ、また、装置の信頼性、運転性にも優れている
。
さらに、変動量、変動パターンに対する適応性にも優れ
ている。
ている。
特に、粗アルゴン塔を付設した空気分離装置においては
、上部塔の状態を一定に保つことが粗アルゴンの収率を
高める大きな要因であるので、本発明の方法及び装置は
、酸素及び/又は窒素の需要変動に効率よく対応すると
ともに、アルゴンも同時に効率よく採取できるので、各
種製品ガスをより低置に得ることが可能となる。
、上部塔の状態を一定に保つことが粗アルゴンの収率を
高める大きな要因であるので、本発明の方法及び装置は
、酸素及び/又は窒素の需要変動に効率よく対応すると
ともに、アルゴンも同時に効率よく採取できるので、各
種製品ガスをより低置に得ることが可能となる。
第1図は本発明の空気分離装置の一実施例を示す系統図
、第2図は需要変動時の流量変化を示す図、第3図は本
発明の他の実施例を示す系統図、第4図及び第5図はそ
れぞれ本発明のさらに他の実施例を示す系統図である。
、第2図は需要変動時の流量変化を示す図、第3図は本
発明の他の実施例を示す系統図、第4図及び第5図はそ
れぞれ本発明のさらに他の実施例を示す系統図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、原料空気を圧縮し、炭酸ガス、水分を除去し、帰還
ガスと熱交換させて冷却し、精留塔に導入して酸素、窒
素等を製品として採取する空気分離方法において、前記
精留塔の上部塔から導出した一定量の酸素ガスを、主熱
交換器に導入して前記原料空気と熱交換させ、常温付近
迄温度回復させて製品酸素ガスとして取出すと同時に、
上部塔から一定量の液化酸素を導出して液化酸素貯槽に
導入し、前記製品酸素ガスの需要変動に応じて該液化酸
素貯槽内の液化酸素を導出し、副熱交換器に導入して、
後述の窒素ガスと熱交換させて気化し、気化した酸素ガ
スを前記製品酸素ガスに合流させるとともに、精留塔か
ら一定量の窒素ガスを導出して分岐し、前記液化酸素の
気化量に応じた量の窒素ガスを前記副熱交換器に導入し
て液化させ、あるいは該分岐した窒素ガスを前記副熱交
換器に導入して前記液化酸素の気化量に応じた量の窒素
ガスを液化させ、液化した液化窒素を液化窒素貯槽に導
入し、残余の窒素ガスを系外に導出することを特徴とす
る需要変動に適した空気分離方法。 2、前記精留塔から導出する窒素ガスが、下部塔から導
出した窒素ガスであることを特徴とする請求項1記載の
需要変動に適した空気分離方法。 3、前記下部塔から導出した窒素ガスを、主熱交換器で
昇温した後、少なくともその一部の一定量を分岐し、ま
たは分岐後に主熱交換器で昇温し、膨張タービンのブレ
ーキブロワーに導入して昇圧し、主熱交換器で中間温度
まで冷却後導出し、膨張タービンに導入して膨張降温さ
せた後に、再び前記主熱交換器に導入して寒冷回収を行
うことを特徴とする請求項2記載の需要変動に適した空
気分離方法。 4、原料空気圧縮機、不純物除去用吸着器、主熱交換器
、複精留塔、液化酸素貯槽、液化窒素貯槽等を備え、原
料空気を液化精留して酸素、窒素等を採取する空気分離
装置において、精留塔の状態を一定に維持するために、
定常運転時に原料空気量を一定に制御する原料空気量制
御手段と、複精留塔下部塔底部の液化空気の液面を一定
に制御するか、あるいは該液化空気の上部塔への流量を
一定に制御する液化空気量制御手段と、主凝縮器におけ
る液化酸素の液面を一定に制御するか、あるいは液化酸
素の液化酸素貯槽への導出量を一定に制御する液化酸素
量制御手段と、液化窒素貯槽から上部塔頂部に導入する
液化窒素量を一定に制御する液化窒素量制御手段と、上
部塔下部から導出する酸素ガスの流量を一定に制御する
酸素ガス量制御手段と、下部塔及び/又は上部塔から導
出する窒素ガスの圧力または流量を一定に制御する窒素
ガス量制御手段とを設けるとともに、製品酸素ガスの需
要変動に応じて前記液化酸素貯槽の液化酸素を導出して
気化する液化酸素導出手段を設けたことを特徴とする需
要変動に適した空気分離装置。 5、請求項4記載の需要変動に適した空気分離装置にお
いて、前記液化酸素貯槽から導出する液化酸素と窒素ガ
スとを熱交換させて液化酸素を気化させる副熱交換器を
設けるとともに、前記液化酸素量と窒素ガス量とを対応
する量に調節する調節手段を設けたことを特徴とする需
要変動に適した空気分離装置。 6、請求項4記載の需要変動に適した空気分離装置にお
いて、前記上部塔から導出する窒素ガスが、高純度窒素
ガス及び/又は低純度窒素ガスであることを特徴とする
需要変動に適した空気分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2187603A JP2967427B2 (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 需要変動に適した空気分離方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2187603A JP2967427B2 (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 需要変動に適した空気分離方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0476380A true JPH0476380A (ja) | 1992-03-11 |
| JP2967427B2 JP2967427B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=16209002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2187603A Expired - Lifetime JP2967427B2 (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | 需要変動に適した空気分離方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2967427B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010032129A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Air Water Inc | 空気分離装置 |
-
1990
- 1990-07-16 JP JP2187603A patent/JP2967427B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010032129A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Air Water Inc | 空気分離装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2967427B2 (ja) | 1999-10-25 |
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