JPH06207776A - 窒素と酸素を製造する方法及び設備 - Google Patents

窒素と酸素を製造する方法及び設備

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JPH06207776A JP5254108A JP25410893A JPH06207776A JP H06207776 A JPH06207776 A JP H06207776A JP 5254108 A JP5254108 A JP 5254108A JP 25410893 A JP25410893 A JP 25410893A JP H06207776 A JPH06207776 A JP H06207776A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品窒素量とは別個に、精留塔内の還流率を
制御できる窒素製造において、さらに少量の酸素を製造
できるようにする。 【構成】 窒素製造用精留塔（４）は、空気導入点の下
に、酸素富化部分（１７、１８）及びリサイクルされた
高圧窒素を供給される液溜リボイラー（９）を有する。
頂部凝縮器（８）に供給する（１９）で膨張された液体
は、空気導入点とリボイラーとの間の中間レベルで取出
され、精留塔液溜の液体は、気化後、主として酸素から
なる設備の少量の製品を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、−ガス状混合物が冷却
され、次いで頂部凝縮器と液溜リボイラーを備えて、中
圧で作動する精留塔の中間レベルに導入され、 −ガス状混合物導入点の下で精留塔から取出された液体
が、中圧より低い低圧に膨張後に頂部凝縮器内で気化さ
れ、 −ガス状窒素が、精留塔頂部で取出されて加熱され、次
いで該窒素の一部が、中圧より高い高圧に圧縮され、そ
こで凝縮するようにリボイラー内に導入され、さらに −こうして得られた液体窒素の少なくとも一部が、中圧
に膨張され、場合によっては精製後に精留塔頂部に導入
される種類のガス状混合物、特に空気の精留により大量
の窒素と少量の酸素を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒素のみを製造するためにヨーロッパ特
許出願公開第４１３，６３１号に記載されたこのような
方法は、製造された窒素量とは別個に、精留塔内の還流
率を制御できる利点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、さらに少量
の酸素も製造できるように、前記方法を改良することを
目的としている。本発明はまた、このような方法を実施
するための設備も目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明の方法
は、前記種類の方法において、 −前記液体が、空気注入レベルとリボイラーとの間の中
間レベルで取出され、 −精留塔液溜の液体が気化され、主として酸素からなる
少量の製品として回収されることを特徴としている。
【０００５】他の特徴によれば、本発明の方法は、 −前記少量の製品を構成すべき液溜の液体が、リボイラ
ーによって気化され、その直ぐ上でガス状で取出され
る。 −前記少量の製品を構成すべき液溜の液体が膨張され、
次いで精留塔の上部に設けられた補助凝縮器で気化され
る。 −前記補助凝縮器が、頂部凝縮器の下に設けられてい
る。 −前記補助凝縮器が、頂部凝縮器と並列に設けられ、液
溜の液体が、前記低圧より低い圧力に膨張される。
【０００６】またこのような方法を実施する設備は、 −頂部凝縮器と液溜リボイラーを備え、中圧で作動する
精留塔、 −ガス状混合物を圧縮、精製、冷却し、精留塔の中間レ
ベルに導入するための手段、 −ガス状混合物の導入レベルより下の精留塔レベルで液
体を取出すための手段、該液体を低圧に膨張するための
手段、及び該液体を気化のために頂部凝縮器に導入する
手段、 −精留塔頂部で窒素を取出すための手段、及び該窒素の
一部を加熱、高圧への圧縮、冷却、リボイラーへの導入
をするための手段、さらに −リボイラーから出た液体空気の少なくとも一部を中圧
に膨張し、精留塔頂部に導入するための手段を有する種
類のガス状混合物、特に空気の精留により大量の窒素と
少量の酸素を製造する設備において、 −液体の出口レベルが、ガス状混合物導入レベルとリボ
イラーとの間の中間にあること、及び −精留塔液溜の液体を気化し、設備の少量の製品とし
て、主として酸素で構成されたガスを回収する手段が設
けられていることを特徴としている。本発明を用いる実
施例は、本発明による窒素及び酸素製造設備の三つの実
施態様を図１〜３に示した添付の図面を参照して以下に
記されるであろう。
【０００７】
【実施例】図１に示された設備は、前記のヨーロッパ特
許出願公開第４１３，６３１号の図２を参照して描かれ
た一般的種類のものである。この設備は主として、空気
圧縮機１、吸着による空気からの水分、二酸化炭素除去
精製装置２、熱交換系３、精留塔４、空気膨張タービン
５、補助熱交換器６、及び窒素圧縮機７を有する。精留
塔４は、頂部凝縮器８及び液溜リボイラー９を有する。
この精留塔は、いわゆる中圧、典型的にはほぼ３〜５バ
ール（絶対圧）の圧力で作動する。
【０００８】圧縮機１によって中圧より明らかに高い圧
力に圧縮され、２で精製された被処理空気は、熱交換系
３内で中間温度まで冷却される。そのとき空気の一部
は、熱交換系から取出され、タービン５内で中圧に膨張
され、中間レベルで精留塔４内に導入される。
【０００９】空気の残部は、液化及び過冷却まで冷却を
つずけ、膨張弁１０で膨張後、前記第１の空気流の上方
で精留塔４内に導入される。製品ガス状窒素は、管路１
１を経て精留塔頂部で取出され、６で次いで３で加熱さ
れ、管路１２を経て第１の製品（中圧ガス状窒素）とし
て回収される。
【００１０】中圧窒素の調整可能な量は、管路１２に取
出されて圧縮機７によって高圧に圧縮される。高圧窒素
の一部は、管路１３を経て回収されて設備の第２の製品
を構成することができ、残部は、管路１４を経てリサイ
クルされ、熱交換系３の冷端まで冷却されてリボイラー
９内に送られ、そこで凝縮される。こうして得られ、６
で過冷却された液体窒素は、膨張弁１５で膨張されて精
留塔４の頂部で還流として注入され、この液体窒素の一
部は、管路１５Ａを経て第３の製品（高圧液体窒素）と
して回収することができる。
【００１１】“リッチリキッド”（酸素富化液体）と呼
ばれる液体は、タービンを通った空気の導入レベルとリ
ボイラーとの間で管路１６を経て取出され、すなわち、
管路１６とタービンを通った空気の導入レベルとの間に
は数段の精留板１７が、管路１６の下には数段の精留板
１８が存在する。この液体は６で過冷却され、膨張弁１
９で大気圧よりわずかに高い低圧に膨張されて凝縮器８
内に導入され、そこで凝縮される。気化されたリッチリ
キッドは、６で次いで熱交換系３内で加熱後、設備の廃
ガスＷを構成して管路１９を経て放出される。
【００１２】リボイラー９を冷却する精留塔液溜の液体
は、所望の不純物を含有する酸素で構成される。流入空
気量のほぼ数％という比較的少量のこの液体は、リボイ
ラー９によって気化され、管路２０を経てリボイラーの
直ぐ上から液状で取出され、すなわち、リボイラーとこ
の管路２０との間には全く精留板は存在しない。熱交換
系内での加熱後、この中圧ガス状酸素は、設備の第４の
製品を構成し、管路２１を経て回収される。
【００１３】図１には、精留塔の液溜から出る液体酸素
パージ用の管路２２も図示されている。したがって、精
留板１７及び１８の段数を単に選択することにより、設
備のほとんど大部分の製品を構成する窒素のほかに、所
望の純度の酸素を製造することができる。前記したヨー
ロッパ特許出願公開第４１３，６３１号の方法における
と同様に、精留塔の還流は、窒素及び酸素の製造とは別
個に、１４でリサイクルされた高圧窒素の流量によって
制御することができる。
【００１４】図２の実施態様は、ガス状酸素が精留塔の
液溜から得られるやり方のみが、図１のやり方と異なっ
ている。実際この場合、管路２０は除かれ、管路２３が
管路２２から分岐される。この管路２３によって運ばれ
た液体酸素は、６で過冷却され、膨張弁２４で膨張され
て、そこで気化されるために、精留塔４内で頂部凝縮器
８の下に取付けられた補助凝縮器２５内に導入される。
前記のように、“の下に”という表現は、二つの凝縮器
の間に数段の精留板が存在することを意味している。
【００１５】したがって、熱交換系内で加熱され、次い
で管路２６を経て回収される低圧ガス状酸素が製造され
る。この変形は、低圧ガス状酸素の製造の代わりに、精
留塔４の還流を増加することができる。
【００１６】図３に示された実施態様は、補助凝縮器２
５が頂部凝縮器８と並列に取付けられ、したがって、精
留塔の第２頂部凝縮器を構成するということのみが、前
記実施態様と異なっている。精留塔の製作は単純化され
るが、その代わり、気化されたリッチリキッドの圧力、
したがって流入空気の圧力を大幅に高くする必要があ
る。本発明は、前記したヨーロッパ特許出願公開第４１
３，６３１号に記載されたいろいろな実施態様に適用で
きることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による設備の第１の実施態様のフローシ
ート。
【図２】同じく第２の実施態様のフローシート。
【図３】同じく第３の実施態様のフローシート。
【符号の説明】
１ 空気圧縮機 ２ 吸着式空気精製装置 ３ 熱交換系 ４ 精留塔 ５ 空気膨張タービン ６ 補助熱交換器 ７ 窒素圧縮機 ８ 精留塔４の頂部凝縮器 ９ 同じく液溜リボイラー ２５ 同じく補助凝縮器 １７、１８ 同じく数段の精留板 １０、１５、１９、２４ 膨張弁

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 −ガス状混合物が冷却され、次いで頂部
    凝縮器（８）と液溜リボイラー（９）を備えて、中圧で
    作動する精留塔（４）の中間レベルに導入され、 −ガス状混合物導入点の下で精留塔から取出された液体
    が、中圧より低い低圧に膨張後（１９）に頂部凝縮器内
    で気化され、 −ガス状窒素が、精留塔頂部で取出されて加熱され、次
    いで該窒素の一部が、中圧より高い高圧に圧縮され、そ
    こで凝縮するようにリボイラー（９）内に導入され、か
    つ −こうして得られた液体窒素の少なくとも一部が、中圧
    に膨張（１５）され、場合によっては精製後に精留塔頂
    部に導入される種類のガス状混合物、特に空気の精留に
    より大量の窒素と少量の酸素を製造する方法において、 −前記液体が、空気注入レベルとリボイラーとの間の中
    間レベルで取出され、 −精留塔液溜の液体が気化され、主として酸素からなる
    少量の製品として回収されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記少量の製品を構成すべき液溜の液体
    が、リボイラー（９）によって気化され、その直ぐ上で
    ガス状で取出されることを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 前記少量の製品を構成すべき液溜の液体
    が膨張（２４）され、次いで精留塔（４）の上部に設け
    られた補助凝縮器（２５）で気化されることを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記補助凝縮器（２５）が、頂部凝縮器
    （８）の下に設けられていることを特徴とする請求項３
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記補助凝縮器（２５）が、頂部凝縮器
    （８）と並列に設けられ、液溜の液体が、前記低圧より
    低い圧力に膨張（２４）されることを特徴とする請求項
    ３記載の方法。
  6. 【請求項６】 −頂部凝縮器（８）と液溜リボイラー
    （９）を備え、中圧で作動する精留塔（４）、 −ガス状混合物を圧縮、精製、冷却し、精留塔の中間レ
    ベルに導入するための手段（１、２、３、５）、 −ガス状混合物の導入レベルより下の精留塔レベルで液
    体を取出すための手段（１６）、該液体を低圧に膨張す
    るための手段（１９）、及び該液体を気化のために頂部
    凝縮器（８）に導入する手段、 −精留塔頂部で窒素を取出すための手段（１１）、及び
    該窒素の一部を加熱、高圧への圧縮、冷却、リボイラー
    （９）への導入をするための手段（６、３、７、１
    ４）、さらに −リボイラーから出た液体空気の少なくとも一部を中圧
    に膨張し、精留塔頂部に導入するための手段（１５）を
    有する種類のガス状混合物、特に空気の精留により大量
    の窒素と少量の酸素を製造する設備において、 −液体の出口レベルが、ガス状混合物導入レベルとリボ
    イラー（９）との間の中間にあること、及び −精留塔液溜の液体を気化し、設備の少量の製品とし
    て、主として酸素で構成されたガスを回収する手段
    （９、２０、２１；２３〜２６）が設けられていること
    を特徴とする設備。
  7. 【請求項７】 精留塔（４）が、前記少量の製品の出口
    管路（２０）をリボイラー（９）の直ぐ上に有すること
    を特徴とする請求項６記載の設備。
  8. 【請求項８】 精留塔（４）が、膨張弁（２４）を備え
    た管路（２３）を経て、液溜の前記液体を供給される補
    助凝縮器（２５）を有することを特徴とする請求項６記
    載の設備。
  9. 【請求項９】 補助凝縮器（２５）が、頂部凝縮器
    （８）のレベルより下のレベルに取付けられていること
    を特徴とする請求項８記載の設備。
  10. 【請求項１０】 補助凝縮器（２５）が、頂部凝縮器
    （８）と並列に取付けられていることを特徴とする請求
    項８記載の設備。
JP25410893A 1992-10-27 1993-10-12 窒素と酸素を製造する方法及び設備 Expired - Fee Related JP3436398B2 (ja)

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