JPH0615947B2 - 空気液化分離方法及び装置 - Google Patents

空気液化分離方法及び装置

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JPH0615947B2
JPH0615947B2 JP279691A JP279691A JPH0615947B2 JP H0615947 B2 JPH0615947 B2 JP H0615947B2 JP 279691 A JP279691 A JP 279691A JP 279691 A JP279691 A JP 279691A JP H0615947 B2 JPH0615947 B2 JP H0615947B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素，ヘリウム，ネオ
ン等の低沸点成分の含有量が少ない高純度窒素を採取す
る空気液化分離方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、工業的に窒素を製造する方
法，装置として、空気を原料としてこれを液化し、その
組成分をその沸点差によって精留分離するいわゆる空気
液化分離方法が採用されているが、これを図２の複式精
留塔を用いた装置で説明する。
【０００３】塵埃，炭酸ガス及び水分を除去された圧縮
精製原料空気は、経路１から下部塔２に導入され、環流
液との間で精留されて下部塔２上部に窒素ガスが、下部
塔２底部に液化空気がそれぞれ生成される。下部塔２上
部の窒素ガスは経路３を通って凝縮蒸発器４に入り、液
化酸素と熱交換して液化窒素となり、経路５を通って下
部塔２上部に還流液として戻されると共に、一部は経路
６を通り上部塔７頂部に導入され環流液となる。
【０００４】凝縮蒸発器４で気化した酸素ガスの一部
は、経路８より導入される液化空気の環流液との間で精
留され、窒素濃度の高いガスとなって、さらに前記液化
窒素の環流液との間で精留され製品窒素ガスとなって上
部塔７頂部より経路９を通って導出される。また、酸素
ガスは上部塔７の下部から経路１０を通って導出され
る。なお、１１ａ，１１ｂは精留板である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにし
て生成される製品窒素ガス中には、原料空気の中に微量
に含まれていた水素等の低沸点成分が濃縮されて含まれ
る。即ち、製品窒素ガス中には、一般に２〜１０ppmの
水素、８〜２０ppmのヘリウム、４０〜１００ppmのネオ
ンが含有されている。そして、これらの成分は、たとえ
微量であっても半導体工業等の超高純度が要求される分
野においては、その製品に及ぼす影響が大きいため改善
が要望されていた。
【０００６】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、製品窒素中の水素等の低沸点成分を効率よく簡単か
つ廉価に低減除去する方法及び装置を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明方法は、高純度窒素を採取する空気液化
分離方法において、複式精留塔の上部塔頂部より水素等
の低沸点成分の含有量の多い窒素ガスを、その量を調節
しつつ導出すると共に、該上部塔頂部より数段下の精留
段より水素等の低沸点成分の含有量の少ない高純度の窒
素ガスまたは液化窒素を導出することを特徴としてい
る。
【０００８】また、本発明装置は、原料空気を液化し、
複式精留塔により精留分離して高純度窒素を採取する空
気液化分離装置において、前記複式精留塔の上部塔頂部
より水素等の低沸点成分の含有量の多い窒素ガスを導出
する経路と、該経路に設けた前記窒素ガスの導出量を調
節する手段と、該上部塔頂部より数段下の精留段より水
素等の低沸点成分の含有量の少ない高純度の窒素ガスま
たは液化窒素を導出する経路とを備えたことを特徴と
し、さらに、前記複式精留塔には、精留段を多く設けて
いることを特徴としている。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図１に示す一実施例に基づい
て、さらに説明する。尚、以下の説明において、前記図
２に示した従来例と同一要素のものには、同一符号を付
して詳細な説明を省略する。
【００１０】図１は、複式精留塔を用いた空気液化分離
装置の要部を示すものである。この装置に用いられる複
式精留塔は、下部塔２及び上部塔７から構成されてお
り、上部塔７は、精留板１１ｂの他にその上部に数段の
精留板１２を設けている。また、上部塔７頂部には、水
素，ヘリウム，ネオン等の低沸点成分の含有量の多い窒
素ガスを導出する経路１３が設けられると共に、上部塔
７頂部より数段下の精留段、即ち精留板１２の直下から
酸素含有量が少なく、かつ水素等の低沸点成分も少ない
最も高純度の窒素ガスを導出する経路１４が設けられて
いる。
【００１１】この精留塔の場合は、上部塔７の頂部に下
部塔２上部に生成された水素等の低沸点成分の含有量の
多い窒素ガスを凝縮蒸発器４で液化したものの一部を、
経路６の膨張弁１５で膨張降圧して上部塔７の環流液と
して導入し、まず精留板１２の部分において水素等の低
沸点成分の含有量の少ない上昇ガスと精留を行わせる。
そして、上部塔７頂部より経路１３の調節弁１６で水素
等の低沸点成分の含有量の多い窒素ガスをその量を調節
しつつ導出すると共に、水素等の低沸点成分を除去した
液化窒素を精留板１１ｂに流下させ、上部塔７を上昇し
て来る窒素ガスとの間でさらに精留を行わせる。
【００１２】この場合、上記経路１３より導出する窒素
ガスの量は、上記経路１４あるいは経路１７より導出さ
れる窒素ガス中あるいは液化窒素中の水素等低沸点成分
の含有量が、例えばそれぞれ１ppm以下になるように調
節弁１６により調節する。
【００１３】これにより、上部塔７頂部より数段下の精
留段、即ち精留板１２の直下から、酸素含有量が少なく
かつ水素等の低沸点成分も少ない最も高純度の窒素ガス
を、経路１４を通して導出することができる。また、こ
の段より水素等の低沸点成分を除去した液化窒素の一部
を経路１７から取出すこともできる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、高純度
窒素を採取する空気液化分離方法及び装置において、複
式精留塔の上部塔頂部より水素等の低沸点成分の含有量
の多い窒素ガスを、その量を調節しつつ導出すると共
に、該上部塔頂部より数段下の精留段より水素等の低沸
点成分の含有量の少ない高純度の窒素ガスまたは液化窒
素を導出するようにしたので、水素，ヘリウム，ネオン
等の低沸点成分の含有量が１ｐｐｍ程度以下の製品高純
度窒素ガスを、効率よく簡単かつ廉価に製造することが
できる。 そして、この精留段を増加させる手段は、特に新規のプ
ラントに好適に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例示す空気液化分離装置の要部
系統図である。
【図２】従来の空気液化分離装置の要部系統図である。
【符号の説明】 ２…下部塔 ４…凝縮蒸発器 ７…上部塔 １１
ａ，１１ｂ，１２…精留板 １３…上部塔頂部からの
窒素ガス導出経路 １４…上部塔頂部より数段下の精
留段からの高純度窒素ガス導出経路 １６…調節弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高純度窒素を採取する空気液化分離方法に
    おいて、複式精留塔の上部塔頂部より水素等の低沸点成
    分の含有量の多い窒素ガスを、その量を調節しつつ導出
    すると共に、該上部塔頂部より数段下の精留段より水素
    等の低沸点成分の含有量の少ない高純度の窒素ガスまた
    は液化窒素を導出することを特徴とする空気液化分離方
    法。
  2. 【請求項２】原料空気を液化し、複式精留塔により精留
    分離して高純度窒素を採取する空気液化分離装置におい
    て、前記複式精留塔の上部塔頂部より水素等の低沸点成
    分の含有量の多い窒素ガスを導出する経路と、該経路に
    設けた前記窒素ガスの導出量を調節する手段と、該上部
    塔頂部より数段下の精留段より水素等の低沸点成分の含
    有量の少ない高純度の窒素ガスまたは液化窒素を導出す
    る経路とを備えたことを特徴とする空気液化分離装置。
  3. 【請求項３】前記複式精留塔は、精留段が数段多く設け
    られていることを特徴とする請求項２記載の空気液化分
    離装置。
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