JPH05157447A - Method and apparatus for low-temperature separation of carbon monoxide - Google Patents

Method and apparatus for low-temperature separation of carbon monoxide

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JPH05157447A
JPH05157447A JP3322128A JP32212891A JPH05157447A JP H05157447 A JPH05157447 A JP H05157447A JP 3322128 A JP3322128 A JP 3322128A JP 32212891 A JP32212891 A JP 32212891A JP H05157447 A JPH05157447 A JP H05157447A
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修平 那谷
Koichi Ueno
孝一 上野
Hideyuki Kubota
英之 久保田
Yasuo Tanaka
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures

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Abstract

PURPOSE:To obtain carbon monoxide gas as a highly purified product in a refining system in which the purity of the reflux to the tower top in a rectifying column is increased efficiently. CONSTITUTION:Material gas is fed through a material gas feed pipe 32 and to the bottom of a reboiler 20, where the material gas refined in its passageway by heat exchange with liquid from the bottom of the rectifying column. The highly purified gas resulting from this refining is supplied as reflux to the tower top of the rectifying column 18 through refined gas conveyor lines 38, 40, 42, 46.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも一酸化炭素
及び炭化水素を含む混合ガスから一酸化炭素を深冷分離
する方法及び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for cryogenic separation of carbon monoxide from a mixed gas containing at least carbon monoxide and hydrocarbons.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、プロパンやブタン等の炭化水素
を改質して得られるガスは、一酸化炭素及び水素の他、
メタン等の炭化水素が数%以下の割合で含まれており、
このような混合ガスから製品一酸化炭素ガスを得ようと
する場合、水素の分離だけでなく、上記炭化水素の分離
も必要となる。
2. Description of the Related Art In general, gases obtained by reforming hydrocarbons such as propane and butane are carbon monoxide and hydrogen,
Hydrocarbons such as methane are contained in a proportion of several percent or less,
When the product carbon monoxide gas is to be obtained from such a mixed gas, not only the separation of hydrogen but also the separation of the above hydrocarbons is required.

【0003】従来、このような炭化水素の分離には、精
留塔による深冷分離方法がよく用いられている(例えば
日本酸素技報No.1(1982)「C1化学に於ける深冷分離」
参照)。このような深冷分離法においては、一般に精留
塔の塔頂から製品ガスである一酸化炭素ガスが取出され
るため、この製品ガスの純度を高めるには、上記塔頂に
供給される還流液の純度を高めることが極めて有効とな
る。
Conventionally, a cryogenic separation method using a rectification column has been often used for the separation of such hydrocarbons (see, for example, Nippon Oxygen Technical Report No. 1 (1982) "Cryochemistry in C 1 chemistry". Separation "
reference). In such a cryogenic separation method, carbon monoxide gas, which is a product gas, is generally taken out from the top of the rectification column. Therefore, in order to increase the purity of the product gas, the reflux gas supplied to the top of the column is used. It is extremely effective to increase the purity of the liquid.

【0004】このような還流液の純度を高める装置とし
ては、図8,図9に示すようなものが知られている。図
8に示す装置では、精留塔90を下塔91及び上塔92
からなる複式精留塔とし、両塔91,92の間に、上塔
92のリボイラを兼ねた下塔91のコンデンサ93を設
けるとともに、原料ガスをまず下塔91で精製し、この
精製ガスを下塔91の塔頂から抜き出して上塔92の塔
頂へ還流液として供給するようにしている。また、図9
に示す装置では、精留塔90の塔頂から抜き出される製
品ガスの一部をコンデンサ94に通し、これを還流液と
して塔頂に還元するようにしている。
As an apparatus for increasing the purity of such a reflux liquid, there is known one as shown in FIGS. 8 and 9. In the apparatus shown in FIG. 8, the rectification tower 90 is composed of a lower tower 91 and an upper tower 92.
And a condenser 93 of the lower tower 91 which also functions as a reboiler of the upper tower 92 is provided between both towers 91 and 92, and the raw material gas is first purified in the lower tower 91, and the purified gas is It is extracted from the top of the lower tower 91 and supplied as a reflux liquid to the top of the upper tower 92. Also, FIG.
In the apparatus shown in (1), a part of the product gas extracted from the top of the rectification column 90 is passed through a condenser 94, and this is returned to the top of the column as a reflux liquid.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図8に示す装置では、
下塔91及び上塔92が連設された複式精留塔を用いな
ければならないので、精留塔の構造が複雑で高価なもの
になる。また、その塔長が大きいためにこれを収容する
保冷箱全体のサイズも増大し、装置の小型化の妨げとな
る不都合がある。
In the device shown in FIG. 8,
Since the double rectification column in which the lower column 91 and the upper column 92 are connected must be used, the structure of the rectification column becomes complicated and expensive. Further, since the tower length is large, the size of the entire cold-insulating box for accommodating the tower is also increased, which hinders downsizing of the device.

【0006】一方、図9に示す装置では、一旦精製した
製品ガスの一部を還流液として精留塔90へ戻している
ので、この戻り分だけ精留塔90の処理量が増大するこ
とになり、非効率的である。
On the other hand, in the apparatus shown in FIG. 9, part of the product gas once purified is returned to the rectification column 90 as a reflux liquid, so that the amount of processing in the rectification column 90 increases by the amount of this return. Becomes inefficient.

【0007】本発明は、このような事情に鑑み、精留塔
塔頂へ供給される高純度の還流液を効率よく精製し、こ
れにより高純度の製品一酸化炭素ガスを得ることができ
る一酸化炭素の深冷分離方法及び装置を提供することを
目的とする。
In view of such circumstances, the present invention efficiently purifies the high-purity reflux liquid supplied to the top of the rectification column, whereby a high-purity product carbon monoxide gas can be obtained. An object of the present invention is to provide a cryogenic separation method and apparatus for carbon oxide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
酸化炭素及び炭化水素を含む混合ガスから一酸化炭素を
精留塔で分離する方法であって、上記混合ガスを上記精
留塔のリボイラの下部から上方へ流し、このリボイラに
おいて上記精留塔の塔底液と上記混合ガスとの間で熱交
換を行わせることにより上記塔底液を蒸発させるととも
に上記混合ガスを精留し、この精留したガスをリボイラ
の上部から上記精留塔の頂部へ還流液として導くもので
ある(請求項1) また本発明は、上記方法を実施するための装置であっ
て、少なくとも一酸化炭素及び炭化水素を含む混合ガス
から一酸化炭素を分離する精留塔と、この精留塔の塔底
液を蒸発させるリボイラとを備えるとともに、上記リボ
イラに塔底液蒸発通路と混合ガス通路とを併設し、両通
路を流れる流体の間で熱交換が行われるようにリボイラ
を構成し、さらに、上記混合ガス通路にその下部から原
料ガスを導入する原料ガス導入通路と、上記混合ガス通
路の上部からこの混合ガス通路で精留された精留ガスを
上記精留塔の頂部に還流液として導入する精留ガス移送
通路とを備えたものである(請求項2)。
The present invention is a method for separating carbon monoxide from a mixed gas containing at least carbon monoxide and hydrocarbons in a rectification column, the mixed gas being a reboiler of the rectification column. Flow upward from the bottom of the column, and in this reboiler, heat is exchanged between the bottom liquid of the rectification column and the mixed gas to evaporate the bottom liquid and rectify the mixed gas. The rectified gas is introduced from the upper part of the reboiler to the top of the rectification column as a reflux liquid (Claim 1). The present invention is also an apparatus for carrying out the above method, which comprises at least carbon monoxide and A rectification column that separates carbon monoxide from a mixed gas containing hydrocarbons and a reboiler that evaporates the bottom liquid of this rectification column are provided, and the reboiler has a bottom liquid evaporation passage and a mixed gas passage. And both passages A reboiler so that heat is exchanged between the flowing fluids, and further, a raw material gas introduction passage for introducing a raw material gas into the mixed gas passage from its lower portion, and a mixed gas passage from the upper portion of the mixed gas passage. And a rectification gas transfer passage for introducing the rectification gas rectified in (3) as a reflux liquid to the top of the rectification tower (claim 2).

【0009】[0009]

【作用】上記構成によれば、リボイラにその下部から原
料ガスを通し、この原料ガスと塔底液との間で熱交換を
行わせることにより、上記塔底液が蒸発するとともに、
原料ガスの一部が凝縮して下降し、この下降凝縮液と上
昇原料ガスとの接触により原料ガスの精留を行うことが
できる。従って、このリボイラの上部からは一酸化炭素
純度の高い精製ガスを取り出すことができ、これを精留
塔の上部に還流液として供給することにより、高純度の
製品一酸化炭素ガスを精製することができる。
According to the above construction, the raw material gas is passed through the reboiler from its lower part, and heat exchange is performed between the raw material gas and the bottom liquid, whereby the bottom liquid is evaporated and
Part of the raw material gas condenses and descends, and the raw material gas can be rectified by contacting the descending condensate with the rising raw material gas. Therefore, purified gas with high carbon monoxide purity can be extracted from the upper part of this reboiler, and by supplying this as reflux liquid to the upper part of the rectification column, high-purity product carbon monoxide gas can be purified. You can

【0010】具体的に、請求項2記載の装置によれば、
リボイラにおける混合ガス通路の下部に原料ガス導入通
路を通じて混合ガスを供給し、この原料ガス導入通路を
上昇する混合ガスと塔底液蒸発通路内の塔底液との間で
熱交換を行わせることにより、塔底液の蒸発とともに、
上記原料ガスの精留を行うことができる。従って、この
混合ガス通路の上部にある精留ガスを、精留ガス移送通
路を通じて上記精留塔の頂部に高純度の還流液として導
入することにより、この精留塔において高純度一酸化炭
素ガスを精製することができる。
Specifically, according to the apparatus of claim 2,
Supplying the mixed gas to the lower part of the mixed gas passage in the reboiler through the raw material gas introduction passage, and causing heat exchange between the mixed gas rising in the raw material gas introduction passage and the bottom liquid in the bottom liquid evaporation passage. With the evaporation of the bottom liquid,
The raw material gas can be rectified. Therefore, by introducing the rectified gas in the upper part of the mixed gas passage into the top of the rectification column as a high-purity reflux liquid through the rectification gas transfer passage, the high-purity carbon monoxide gas in the rectification column is introduced. Can be purified.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明装置を備えた深冷分離システ
ムの全体構成を示したものである。なお、このシステム
は、プロパンやブタン等の改質ガスを原料とし、このガ
スから一酸化炭素ガスを分離するものであるが、本発明
方法及び装置は、少なくとも一酸化炭素及び炭化水素を
含有する混合ガスから一酸化炭素を分離する場合に広く
適用できるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the overall configuration of a deep-chill separation system equipped with the device of the present invention. Note that this system uses a reformed gas such as propane or butane as a raw material and separates carbon monoxide gas from this gas. The method and apparatus of the present invention contain at least carbon monoxide and hydrocarbons. It is widely applicable when separating carbon monoxide from a mixed gas.

【0012】図1に示すシステムは、冷凍機10、気液
分離器11、MS(モレキュラシーブ)吸着装置12、
及び保冷箱14を備え、保冷箱14内には、主熱交換器
16、精留塔18、リボイラ20、コンデンサ22,2
8、第1気液分離器24、第2気液分離器25、第3気
液分離器26、熱交換器27、窒素気液分離器30等を
備えている。
The system shown in FIG. 1 comprises a refrigerator 10, a gas-liquid separator 11, an MS (molecular sieve) adsorption device 12,
And a cold storage box 14, and in the cold storage box 14, a main heat exchanger 16, a rectification column 18, a reboiler 20, condensers 22 and 2 are provided.
8, a first gas-liquid separator 24, a second gas-liquid separator 25, a third gas-liquid separator 26, a heat exchanger 27, a nitrogen gas-liquid separator 30 and the like.

【0013】上記MS吸着装置12は、主熱交換器16
を通る原料ガス導入管32を介してリボイラ20の底部
に接続されている。このリボイラ20の底部は、移送管
34を介して第1の気液分離器24の中腹部に接続され
ており、この移送管34の途中に、上記熱交換器27、
コンデンサ28、及び膨張弁36が配設されている。上
記第1の気液分離器24の底部は、コンデンサ22を介
して精留塔18の中腹部に接続されている。
The MS adsorption device 12 comprises a main heat exchanger 16
It is connected to the bottom of the reboiler 20 via a source gas introduction pipe 32 passing through. The bottom of the reboiler 20 is connected to the middle abdomen of the first gas-liquid separator 24 via a transfer pipe 34, and the heat exchanger 27,
A condenser 28 and an expansion valve 36 are provided. The bottom part of the first gas-liquid separator 24 is connected to the middle part of the rectification column 18 via a condenser 22.

【0014】上記リボイラ20の頂部は、精製ガス移送
管38,40を介して第2気液分離器25の中腹部に接
続されており、これら精製ガス移送管38,40の途中
に上記コンデンサ22,28が接続されている。そし
て、上記第2気液分離器25の底部が精製ガス移送管4
2を介して第3気液分離器26の中腹部に接続され、こ
の第3気液分離器26の底部が精製ガス移送管46を介
して精留塔18の頂部に接続されており、上記精製ガス
移送管42の途中には膨張弁44が設けられている。ま
た、上記リボイラ20は、塔底液導出管48及びガス還
流管49を介して精留塔18の底部に接続されている。
The top of the reboiler 20 is connected to the middle part of the second gas-liquid separator 25 via the purified gas transfer pipes 38 and 40, and the condenser 22 is provided in the middle of the purified gas transfer pipes 38 and 40. , 28 are connected. The bottom portion of the second gas-liquid separator 25 is the purified gas transfer pipe 4
2 is connected to the middle abdomen of the third gas-liquid separator 26, and the bottom of the third gas-liquid separator 26 is connected to the top of the rectification column 18 via the purified gas transfer pipe 46. An expansion valve 44 is provided in the middle of the purified gas transfer pipe 42. Further, the reboiler 20 is connected to the bottom of the rectification column 18 via a column bottom liquid outlet pipe 48 and a gas reflux pipe 49.

【0015】次に、上記リボイラ20の構造を図2〜図
7に基づいて説明する。
Next, the structure of the reboiler 20 will be described with reference to FIGS.

【0016】図2に示すように、このリボイラ20は熱
交換部50を備えている。この熱交換部50の側面下部
には塔底液入口ポート51が装着されており、同様に熱
交換部50の側面上部には還流ガス出口ポート52が、
下端面には原料ガス入口ポート53が、上端面には精製
ガス出口ポート54がそれぞれ装着されている。そし
て、上記塔底液入口ポート51に上記塔底液導出管48
が接続されており、同様に、還流ガス出口ポート52に
上記ガス還流管49が、精製ガス出口ポート54に上記
精製ガス移送管38が接続されている。また、上記原料
ガス入口ポート53には有底の気液分離管56が接続さ
れ、この気液分離管56の底部に上記移送管34が接続
され、この移送管34よりも上方の位置に上記原料ガス
導入管32が接続されている。
As shown in FIG. 2, the reboiler 20 has a heat exchange section 50. A column bottom liquid inlet port 51 is attached to the lower portion of the side surface of the heat exchange unit 50, and a reflux gas outlet port 52 is similarly provided to the upper portion of the side surface of the heat exchange unit 50.
A raw material gas inlet port 53 is mounted on the lower end surface, and a purified gas outlet port 54 is mounted on the upper end surface. Then, the tower bottom liquid outlet port 48 is connected to the tower bottom liquid inlet port 51.
Similarly, the gas reflux pipe 49 is connected to the reflux gas outlet port 52, and the purified gas transfer pipe 38 is connected to the purified gas outlet port 54. Further, a gas-liquid separation pipe 56 having a bottom is connected to the raw material gas inlet port 53, the transfer pipe 34 is connected to the bottom of the gas-liquid separation pipe 56, and the transfer pipe 34 is located above the transfer pipe 34. A source gas introduction pipe 32 is connected.

【0017】図3〜図7に示すように、上記熱交換部5
0は、互いに平行に配せられた、アルミニウム等からな
る多数枚の仕切り板58を備えており、これらの仕切り
板58の間に、塔底液蒸発通路59aと原料ガス通路
(混合ガス通路)59bとが交互に形成されている。
As shown in FIGS. 3 to 7, the heat exchange section 5 is used.
No. 0 is equipped with a large number of partition plates 58 made of aluminum or the like, which are arranged in parallel to each other. Between these partition plates 58, the bottom liquid evaporating passage 59a and the raw material gas passage (mixed gas passage) are provided. And 59b are formed alternately.

【0018】図4に示すように、塔底液蒸発通路59a
を形成する段の周囲には一対のL字状のサイドバー60
aが配設されている。これらのサイドバー60aは、図
6に示すように、両仕切り板58の間にこれらと密着す
るようにして配されている。これらのサイドバー60a
によって、塔底液蒸発通路59aの上下端及び側端の一
部が塞がれるとともに、一方の側端の下部に開口62a
が形成され、他方の側端の上部に開口63aが形成され
ている。そして、上記開口62aを塞ぐ位置に上記塔底
液入口ポート51が装着され、上記開口63aを塞ぐ位
置に上記還流ガス出口ポート52が装着されている。
As shown in FIG. 4, the bottom liquid evaporation passage 59a.
A pair of L-shaped side bars 60 around the step forming the
a is provided. As shown in FIG. 6, these side bars 60a are arranged between both partition plates 58 so as to be in close contact with them. These sidebars 60a
The upper and lower ends and part of the side ends of the tower bottom liquid evaporation passage 59a are blocked, and an opening 62a is formed in the lower part of one side end.
Is formed, and the opening 63a is formed in the upper part of the other side end. Then, the tower bottom liquid inlet port 51 is installed at a position closing the opening 62a, and the reflux gas outlet port 52 is installed at a position closing the opening 63a.

【0019】また、この原料ガス通路の中腹部には、上
下方向に延びる波板状のフィン64aが設けられてい
る。このフィン64aの下方には、上記開口62aから
フィン64aまで斜め上方に延びるフィン65が設けら
れ、フィン64aの上方には、このフィン64aから上
記開口63aまで斜め上方に延びるフィン66が設けら
れている。これらのフィン64a,65,66はアルミ
ニウム等からなり、図6に示すように溶接等で仕切り板
58の表面に接合されている。
A corrugated plate-shaped fin 64a extending in the vertical direction is provided in the middle part of the raw material gas passage. A fin 65 extending obliquely upward from the opening 62a to the fin 64a is provided below the fin 64a, and a fin 66 extending obliquely upward from the fin 64a to the opening 63a is provided above the fin 64a. There is. These fins 64a, 65, 66 are made of aluminum or the like, and are joined to the surface of the partition plate 58 by welding or the like as shown in FIG.

【0020】これに対し、図5に示すように、原料ガス
通路59bを形成する段の側端には、この側端を上下方
向全域にわたって塞ぐサイドバー60bが配設されてい
る。これらのサイドバー60bも、上記サイドバー60
aと同様に、両仕切り板58の間にこれらと密着するよ
うにして配されている。これにより、この段の下端及び
上端にはそれぞれ開口62b,63bが形成されてお
り、開口62bを塞ぐ位置に上記原料ガス入口ポート5
3が装着され、上記開口63bを塞ぐ位置に精製ガス出
口ポート54が装着されている。また、両サイドバー6
0bの間には上下方向に延びる波板状のフィン64bが
配設されており、このフィン64bも両接合板58の表
面に溶接等で接合されている。
On the other hand, as shown in FIG. 5, a side bar 60b is provided at the side end of the step forming the raw material gas passage 59b to close the side end over the entire area in the vertical direction. These side bars 60b are also the side bars 60 described above.
Similar to a, it is arranged between both partition plates 58 so as to be in close contact with them. As a result, openings 62b and 63b are formed at the lower end and the upper end of this step, respectively, and the source gas inlet port 5 is provided at the position where the opening 62b is closed.
3 is mounted, and the purified gas outlet port 54 is mounted at a position that closes the opening 63b. Also, both sidebars 6
The corrugated plate-shaped fins 64b extending in the vertical direction are provided between 0b, and the fins 64b are also joined to the surfaces of the joining plates 58 by welding or the like.

【0021】従って、ここに示す熱交換部50は、仕切
り板58、フィン64a,65,66、仕切り板58、
フィン64b、仕切り板58、…をこれらの順に積層す
ることにより形成されている。
Therefore, the heat exchange section 50 shown here includes the partition plate 58, the fins 64a, 65, 66, the partition plate 58,
The fins 64b, the partition plate 58, ... Are laminated in this order.

【0022】次に、この装置において行われる一酸化炭
素の深冷分離方法を説明する。
Next, a deep-chill separation method for carbon monoxide carried out in this apparatus will be described.

【0023】まず、原料ガス(混合ガス)が冷凍機10
で冷却され、ここで凝縮した水は気液分離器11で分離
される。残りのガスはMS吸着装置12に送られ、ここ
で水分及び二酸化炭素が除去された後、原料ガス導入管
32を通じて保冷箱14内に導入される。
First, the raw material gas (mixed gas) is the refrigerator 10.
The water that has been cooled in the above manner and condensed here is separated by the gas-liquid separator 11. The remaining gas is sent to the MS adsorption device 12, where moisture and carbon dioxide are removed, and then introduced into the cold insulation box 14 through the raw material gas introduction pipe 32.

【0024】このガスは、主熱交換器16で戻りガスと
熱交換し、冷却された後、図2に示す気液分離管56を
介してリボイラ20の原料ガス入口ポート53に導入さ
れる。この原料ガス入口ポート53には、図3(b)及
び図5に示す開口62bのみが面しているため、上記ガ
スはこの開口62bから熱交換部50内の原料ガス蒸発
通路59b、すなわち両サイドバー60bに囲まれた通
路内へ上向きに流入する(矢印B)。
This gas exchanges heat with the return gas in the main heat exchanger 16 and is cooled, and then introduced into the raw material gas inlet port 53 of the reboiler 20 through the gas-liquid separation pipe 56 shown in FIG. Since only the opening 62b shown in FIGS. 3 (b) and 5 faces the raw material gas inlet port 53, the gas is fed from the opening 62b into the raw material gas evaporation passage 59b in the heat exchanging section 50, that is, both of them. It flows upward into the passage surrounded by the side bar 60b (arrow B).

【0025】一方、このリボイラ20の塔底液入口ポー
ト51には、精留塔18の塔底液が塔底液導入管48を
通じて導入されている。この塔底液入口ポート51に
は、図3(b)及び図4に示す開口62aのみが面して
いるため、上記塔底液はこの開口62aから熱交換部5
0内の塔底液蒸発通路59a、すなわち両サイドバー6
0aで囲まれた通路内へ流入する(矢印A)。
On the other hand, the bottom liquid of the rectification column 18 is introduced into the bottom liquid inlet port 51 of the reboiler 20 through the bottom liquid introducing pipe 48. Since only the opening 62a shown in FIGS. 3 (b) and 4 faces the tower bottom liquid inlet port 51, the tower bottom liquid is discharged from the opening 62a through the heat exchange section 5.
0 in the bottom liquid evaporation passage 59a, that is, both side bars 6
It flows into the passage surrounded by 0a (arrow A).

【0026】これらの導入により、図7に示すように、
互いに隣合う塔底液蒸発通路59a及び原料ガス通路5
9b内を塔底液の蒸発ガス(矢印A)及び原料ガス(矢
印B)がそれぞれ流れ、両者の間で熱交換が行われる。
この熱交換により、塔底液蒸発通路59a内の塔底液が
加熱されて蒸発し、この蒸発ガスは還流ガス出口ポート
52及び還流ガス通路49を通じて精留塔18の底部へ
戻される(矢印AG)。これと同時に、上記熱交換で冷
却された原料ガス通路59b内の原料ガスが一部凝縮し
て下降し、この下降凝縮液と上昇する原料ガスとの接触
で原料ガスの精留がなされ、この原料ガス通路59bの
頂部には高い一酸化炭素濃度をもつ精製ガスが発生す
る。
With the introduction of these, as shown in FIG.
Column bottom liquid evaporation passage 59a and raw material gas passage 5 adjacent to each other
The vaporized gas (arrow A) and the raw material gas (arrow B) of the column bottom liquid respectively flow in 9b, and heat exchange is performed between them.
By this heat exchange, the column bottom liquid in the column bottom liquid evaporation passage 59a is heated and evaporated, and this evaporated gas is returned to the bottom of the rectification column 18 through the reflux gas outlet port 52 and the reflux gas passage 49 (arrow AG). ). At the same time, the raw material gas in the raw material gas passage 59b cooled by the heat exchange is partially condensed and descends, and the descending condensate and the rising raw material gas are contacted to rectify the raw material gas. Purified gas having a high carbon monoxide concentration is generated at the top of the raw material gas passage 59b.

【0027】ここで、上記凝縮液は原料ガス入口ポート
53から気液分離管56の底部に溜り、この底部から移
送管34に沿って(矢印BL)熱交換器27を通過し、
コンデンサ28に導入される。このコンデンサ28には
窒素気液分離器30から寒冷源である液体窒素が供給さ
れており、これと上記原料ガスとの熱交換で原料ガスが
冷却され、そのまま膨張弁36を通じて第1気液分離器
24に送られる。この第1気液分離器24底部の液は、
コンデンサ22を通じて精留塔18の適当な箇所へ導入
される。
Here, the condensate collects from the raw material gas inlet port 53 at the bottom of the gas-liquid separation pipe 56 and passes from the bottom to the heat exchanger 27 along the transfer pipe 34 (arrow BL).
It is introduced into the capacitor 28. Liquid nitrogen, which is a cold source, is supplied from the nitrogen gas-liquid separator 30 to the condenser 28, and the raw material gas is cooled by heat exchange with this and the first vapor-liquid separation through the expansion valve 36. Sent to the container 24. The liquid at the bottom of the first gas-liquid separator 24 is
It is introduced into an appropriate portion of the rectification column 18 through a condenser 22.

【0028】一方、上記リボイラ20の頂部へ上昇した
精製ガスは、精製ガス出口ポート54から精製ガス移送
管38内に入り、コンデンサ22,28で冷却された
後、第2気液分離器25に導入される。そして、この第
2気液分離器25の底部から精製ガス移送管42及び膨
張弁44を通じて第3気液分離器26へ導入され、この
第2の気液分離器26の底部から精製ガス移送管46を
通じて精留塔18の塔頂へ還流液として供給される。
On the other hand, the purified gas that has risen to the top of the reboiler 20 enters the purified gas transfer pipe 38 from the purified gas outlet port 54, is cooled by the condensers 22 and 28, and then enters the second gas-liquid separator 25. be introduced. Then, it is introduced into the third gas-liquid separator 26 from the bottom of the second gas-liquid separator 25 through the purified gas transfer pipe 42 and the expansion valve 44, and the purified gas transfer pipe is introduced from the bottom of the second gas-liquid separator 26. It is supplied as a reflux liquid to the top of the rectification column 18 through 46.

【0029】このように、リボイラ20で原料ガスから
精製された高純度ガスが精留塔18の塔頂へ還流液とし
て導入されることにより、この精留塔18では極めて高
純度の一酸化炭素ガスが精製されることとなり、このガ
スは、製品ガス導出通路47を通じて保冷箱14の外部
へ製品一酸化炭素ガスとして取り出される。
As described above, the high-purity gas purified from the raw material gas in the reboiler 20 is introduced into the top of the rectification column 18 as a reflux liquid, so that the rectification column 18 has an extremely high-purity carbon monoxide. The gas will be purified, and this gas will be taken out as the product carbon monoxide gas to the outside of the cool box 14 through the product gas outlet passage 47.

【0030】以上のように、この方法及び装置では、保
冷箱14内に導入された原料ガスをまずリボイラ20の
底部に導入し、このリボイラ20で原料ガスと塔底液と
の熱交換を実行することにより原料ガス通路59b内で
原料ガスの精留を行い、これにより得られた高純度の精
製ガスを還流液として精留塔18の塔頂へ供給するよう
にしたものであるので、従来のように複式精留塔を用い
たり、製品ガスの一部を還流させたりすることなく、既
存のリボイラ20をガス精留手段として兼用することに
より、高純度の還流液を効率よく発生させることがで
き、これにより、低コストで高純度の製品COガスを得
ることができる。
As described above, in this method and apparatus, the raw material gas introduced into the cool box 14 is first introduced into the bottom portion of the reboiler 20, and the reboiler 20 performs heat exchange between the raw material gas and the bottom liquid. As a result, the raw material gas is rectified in the raw material gas passage 59b, and the high-purity purified gas obtained thereby is supplied to the top of the rectification column 18 as a reflux liquid. Efficiently generate high-purity reflux liquid by using the existing reboiler 20 also as gas rectification means without using a double rectification column as described above or refluxing a part of the product gas. This makes it possible to obtain high-purity product CO gas at low cost.

【0031】なお、本発明におけるリボイラは、混合ガ
ス通路(原料ガス通路)と塔底液蒸発通路とを有して両
通路の間で熱交換が可能なものであればよい。従って、
このリボイラは上記実施例で示したリボイラ20に限定
されず、その他、従来から知られている熱交換器、例え
ばシェルアンドチューブ型熱交換器やフィンチューブ型
熱交換器等を適用することが可能である。いずれの場合
も、一方の通路内で塔底液を蒸発させ、他方の通路内に
下から原料ガスを流してその精留を行うようにすればよ
い。
The reboiler in the present invention may be any one as long as it has a mixed gas passage (raw material gas passage) and a column bottom liquid evaporation passage and can exchange heat between both passages. Therefore,
This reboiler is not limited to the reboiler 20 shown in the above-mentioned embodiment, but conventionally known heat exchangers such as shell-and-tube heat exchangers and fin-tube heat exchangers can be applied. Is. In either case, the column bottom liquid may be evaporated in one passage, and the raw material gas may be caused to flow from the bottom into the other passage for rectification.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように本発明は、混合ガスをまず
精留塔のリボイラの底部に導入し、このリボイラで上記
混合ガスと塔底液との熱交換を行うことにより混合ガス
通路内で混合ガスの精留を行い、これにより得られた高
純度の精製ガスを還流液として精留塔の塔頂へ供給する
ようにしたものであるので、従来のように複式精留塔を
用いたり、製品ガスの一部を還流させたりすることな
く、既存のリボイラをガス精留手段として兼用すること
により、高純度の還流液を効率よく発生させることがで
き、これにより、低コストで高純度の製品COガスを得
ることができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the mixed gas is first introduced into the bottom of the reboiler of the rectification column, and heat is exchanged between the mixed gas and the bottom liquid in the reboiler, whereby the mixed gas passage The mixed gas is rectified by the above, and the high-purity purified gas obtained by this is supplied to the top of the rectification column as a reflux liquid. Or, by using the existing reboiler also as gas rectification means without refluxing part of the product gas, it is possible to efficiently generate a high-purity reflux liquid, which results in low cost and high cost. There is an effect that a product CO gas having a purity can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例における一酸化炭素の深冷分
離システムの全体構成を示すフローシートである。
FIG. 1 is a flow sheet showing the overall configuration of a carbon monoxide cryogenic separation system in one embodiment of the present invention.

【図2】上記深冷分離システムにおけるリボイラの外観
正面図である。
FIG. 2 is an external front view of a reboiler in the cryogenic separation system.

【図3】(a)は上記リボイラを寝かした状態を示す斜
視図、(b)は同リボイラから各ポートを外した状態を
示す斜視図である。
FIG. 3A is a perspective view showing a state in which the reboiler is laid down, and FIG. 3B is a perspective view showing a state in which each port is removed from the reboiler.

【図4】図3(b)のC−C線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line CC of FIG.

【図5】図3(b)のD−D線断面図である。5 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 3 (b).

【図6】図3(b)のE−E線断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.

【図7】図2のF−F線断面図である。7 is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG.

【図8】従来の一酸化炭素の深冷分離装置の一例を示す
フローシートである。
FIG. 8 is a flow sheet showing an example of a conventional carbon monoxide cryogenic separation device.

【図9】従来の一酸化炭素の深冷分離装置の一例を示す
フローシートである。
FIG. 9 is a flow sheet showing an example of a conventional carbon monoxide cryogenic separation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18 精留塔 20 リボイラ 32 原料ガス導入管 38,40,42,46 精製ガス移送管 59a 塔底液蒸発通路 59b 原料ガス通路(混合ガス通路) 18 Fractionation tower 20 Reboiler 32 Raw material gas introduction pipe 38, 40, 42, 46 Purified gas transfer pipe 59a Tower bottom liquid evaporation passage 59b Raw material gas passage (mixed gas passage)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一酸化炭素及び炭化水素を含
む混合ガスから一酸化炭素を精留塔で分離する方法であ
って、上記混合ガスを上記精留塔のリボイラの下部から
上方へ流し、このリボイラにおいて上記精留塔の塔底液
と上記混合ガスとの間で熱交換を行わせることにより上
記塔底液を蒸発させるとともに上記混合ガスを精留し、
この精留したガスをリボイラの上部から上記精留塔の頂
部へ還流液として導くことを特徴とする一酸化炭素の深
冷分離方法。
1. A method for separating carbon monoxide from a mixed gas containing at least carbon monoxide and hydrocarbons in a rectification column, wherein the mixed gas is caused to flow upward from a lower part of a reboiler of the rectification column. In the reboiler, the bottom liquid of the rectification tower and the mixed gas are rectified while evaporating the bottom liquid by performing heat exchange between the mixed gas,
A refrigerating separation method of carbon monoxide, characterized in that the rectified gas is introduced from the upper part of the reboiler to the top of the rectification column as a reflux liquid.
【請求項2】 少なくとも一酸化炭素及び炭化水素を含
む混合ガスから一酸化炭素を分離する精留塔と、この精
留塔の塔底液を蒸発させるリボイラとを備えた一酸化炭
素の深冷分離装置において、上記リボイラに塔底液蒸発
通路と混合ガス通路とを併設し、両通路を流れる流体の
間で熱交換が行われるようにリボイラを構成するととも
に、上記混合ガス通路にその下部から原料ガスを導入す
る原料ガス導入通路と、上記混合ガス通路の上部からこ
の混合ガス通路で精留された精留ガスを上記精留塔の頂
部に還流液として導入する精留ガス移送通路とを備えた
ことを特徴とする一酸化炭素の深冷分離装置。
2. Deep cooling of carbon monoxide, comprising a rectification column for separating carbon monoxide from a mixed gas containing at least carbon monoxide and hydrocarbons, and a reboiler for evaporating a bottom liquid of the rectification column. In the separation device, the reboiler is provided with a column bottom liquid evaporation passage and a mixed gas passage, and the reboiler is configured so that heat exchange is performed between the fluids flowing through both passages. A raw material gas introduction passage for introducing a raw material gas, and a rectification gas transfer passage for introducing a rectification gas rectified in the mixed gas passage from the upper portion of the mixed gas passage to the top of the rectification column as a reflux liquid. A cryogenic separation device for carbon monoxide, which is characterized by being provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160128210A (en) 2015-04-28 2016-11-07 니폰 파이오니쿠스 가부시키가이샤 Pre-processing equipment of cryogenic gas separation, and pre-processing method using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63169469A (en) * 1986-12-29 1988-07-13 大同ほくさん株式会社 Carbon monoxide separating purifier
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