JPH06249574A - 圧力下の酸素及び／又は窒素製造方法並びに製造設備 - Google Patents

圧力下の酸素及び／又は窒素製造方法並びに製造設備

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JPH06249574A
JPH06249574A JP6022756A JP2275694A JPH06249574A JP H06249574 A JPH06249574 A JP H06249574A JP 6022756 A JP6022756 A JP 6022756A JP 2275694 A JP2275694 A JP 2275694A JP H06249574 A JPH06249574 A JP H06249574A
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rectification column
air
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oxygen
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Norbert Rieth
リート・ノルベル
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【目的】圧力下の酸素及び／又は窒素の製造方法並びに
設備に関し、公知のもののエネルギー効率の改良を目的
とする。 【構成】流入空気の全量が高圧にもたらされ、次いで中
間温度に冷却される。空気の一部分は、この温度でター
ビン（５）で膨張され、残部の空気は液化される。低圧
精留塔（１２）は、ほぼ１．７〜５バール（絶対圧力）
の圧力で作動され、その廃ガスは、部分的に再加熱され
た後に第２タービン（８）で膨張される。圧力下の酸素
の製造、及び少なくとも一つの液体製品の同時製造に適
用。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、 −いわゆる低圧の圧力下に作動する低圧精留塔、及びい
わゆる中圧の圧力下に作動する中圧精留塔を有する複式
精留塔において空気を精留し、 −精留すべき空気の全量を、少なくとも中圧より明らか
に高い高圧まで圧縮し、 −圧縮された空気を中間温度まで冷却して、中圧精留塔
内に導入する前に、タービンにおいて一部分を中圧まで
膨張し、 −タービンにかけられなかった空気を液化し、次いで膨
張後に複式精留塔内に導入し、 −少なくとも複式精留塔から取出された一つの液体製品
を製造圧力にもたらし、前記液体製品を空気との熱交換
によって気化する種類の圧力下のガス状酸素及び／又は
ガス状窒素製造方法に関する。
【０００２】本明細書において問題となる圧力は絶対圧
力である。さらに、“液化”という表現は、広い意味
で、すなわち超臨界圧力の場合における擬液化を含む意
味で理解されるべきである。
【０００３】
【従来の技術】上記の種類の方法は、フランス国特許出
願公開第２，６７４，０１１号に述べられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
公知の方法のエネルギー効率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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため本発明の方法
は、上記の種類の方法において、 −低圧精留塔を圧力下に作動させ、 −低圧精留塔の頂部の廃ガスを、部分的に再加熱した後
に第２タービンにおいて膨張することを特徴としてい
る。
【０００６】他の特徴によれば、 −低圧精留塔を約１．７〜５バールの圧力で、中圧精留
塔を約６．５〜１６バールの対応する圧力で作動させ、 −第２タービンの吸入側の温度が、空気の液化屈曲点又
は液化主要屈曲点の付近にある。
【０００７】このような方法を実施するための設備は、
いわゆる低圧の圧力下に作動する低圧精留塔といわゆる
中圧の圧力下に作動する中圧精留塔を有する複式精留
塔、精留すべき空気の全量を、少なくとも中圧より明ら
かに高い高圧にもたらす圧縮手段、少なくとも精留によ
って生じる一つの液体製品を複式精留塔から取出して昇
圧する手段、空気と前記液体製品を熱交換関係にする熱
交換系統、吸入側が熱交換系統の中間点に接続され、吐
出側が中圧精留塔に接続される前記空気の一部分を膨張
するタービンを有する種類の圧力下のガス状酸素及び／
又はガス状窒素製造設備において、設備が、吸入側が低
圧精留塔の廃ガス出口に接続されている第２膨張タービ
ンを有することを特徴としている。
【０００８】
【実施例】図１に示された設備は、約３〜１００バール
の高圧下のガス状酸素、約１．７〜５バールの低圧下の
ガス状窒素、液体酸素及び液体窒素を製造するためのも
のである。
【０００９】この設備は、空気主圧縮機１、予冷却器
２、吸着による精製装置３、羽根車が同一軸に取付けら
れているブロワー４とタービン５を有するブロワー−タ
ービンのセット、ブロワー用の空冷又は水冷式冷却器
６、熱交換系統７、交流発電機９によってブレーキをか
けられる第２膨張タービン８、中圧精留塔１１の頂部の
窒素と低圧精留塔１２の塔底の液体酸素を熱交換関係に
する凝縮−蒸発器１３によって接続された中圧精留塔１
１と低圧精留塔１２を有する複式精留塔１０、液体酸素
ポンプ１４、大気圧での液体酸素貯槽１５、大気圧での
液体窒素貯槽１６、気液分離器１７、及び過冷却器１８
を主として有している。
【００１０】作動中、低圧精留塔１２は約１．７〜５バ
ールの圧力にあり、中圧精留塔１１は約６．５〜１６バ
ールの対応する圧力にある。精留すべき空気の全量は空
気圧縮機１で圧縮され、予冷却器２で＋５〜＋１０℃に
予冷され、精製装置３で水及び二酸化炭素を除去精製さ
れ、ブロワー４で高圧に過圧縮される。冷却器６での予
冷却、次いで熱交換系統７での中間温度Ｔ１までの冷却
後、熱交換系統での冷却を続けられた高圧下の空気の一
部分は液化され、次いで二つの部分に分割される。各部
分は、それぞれ膨張弁１９、２０で膨張され、次いでそ
れぞれ中圧精留塔１１及び低圧精留塔１２内に導入され
る。
【００１１】高圧下の空気の残部は、中間温度Ｔ１で熱
交換系統から取出され、タービン５で中圧に膨張され、
中圧精留塔１１の塔底に導入される。通常のやり方で、
中圧精留塔１１の塔底で取出された“リッチ液体”（酸
素富化空気）、及びこの精留塔の頂部で取出された“プ
アー液体”（ほとんど純粋な窒素）は、過冷却器１８で
の過冷却、及びそれぞれ膨張弁２１、２２での膨張後
に、低圧精留塔１２の中間高さ及び頂部にそれぞれ導入
される。
【００１２】液体酸素は低圧精留塔１２の塔底で取出さ
れる。過冷却器１８での過冷却、及び膨張弁２３での大
気圧への膨張後、その一部分は液体酸素貯槽１５に直接
送られ、一方、残部の液体酸素は、ポンプ１４により所
望の製造圧力にもたらされ、次いで管路２４を経て回収
される前に、熱交換系統において気化され、大気温度に
再加熱される。
【００１３】さらに中圧精留塔１１の頂部で取出された
中圧下の液体窒素は、過冷却器１８で過冷却され、膨張
弁２５で大気圧に膨張され、次いで気液分離器１７内に
導入される。液相部分は液体窒素貯槽１６内に送られ、
一方、気相部分は、過冷却器１８次いで熱交換系統７で
再加熱され、管路２６を経て製品（低圧ガス状窒素）と
して回収される。
【００１４】低圧精留塔１２の頂部で取出された廃ガス
（不純窒素ＷＮ２）は、過冷却器１８であらかじめ再加
熱され、次いで熱交換系統７で中間温度Ｔ２まで再加熱
される。廃ガスはこの温度で熱交換系統から取出され、
これを冷却するタービン８で大気圧に膨張され、大気温
度に再加熱され管路２７を経て排出されるために、対応
する温度で熱交換系統内に再導入される。
【００１５】図２の熱交換ダイアグラムは、低圧２．２
バール、中圧８．２バール、空気の高圧３２バール、酸
素の高圧４０バールとして計算によって得られた。ター
ビン５の吸入側の温度Ｔ１は、酸素気化の階段部Ｐより
わずかに低く、タービン８の吸入側の温度Ｔ２は、空気
液化の屈曲点Ｇの近くにある。再加熱曲線の点Ｒは、タ
ービンで膨張された廃ガスの熱交換系統への再導入に対
応し、点Ｒと温度Ｔ２の間の増加する傾斜をもった曲線
部分は、方法の熱力学的改良に対応する寒冷部分でのダ
イアグラムの短縮をもたらす。
【００１６】したがって、低減されたガス状酸素の製造
の特定エネルギーによって、増加された量の液体を製造
することができる。低圧精留塔１２の圧力下での作動
は、製品酸素の純度の低下を結果としてもたらす。した
がって、高圧ガス状酸素及び貯槽１５に貯蔵された液体
酸素は、典型的にはほぼ９５％の純度を有する。しかし
ながら、一方では貯槽１５への、他方ではポンプ１４へ
の液体酸素の両取出し口の間に数段の精留板を設け、こ
うして例えば酸素の２０％の量を、典型的には９９．５
％に高められた純度の液体酸素の形状で製造することは
可能である。
【００１７】本発明はまた、ポンプ（図示せず）によっ
て所望の高圧にもたらされ、次いで熱交換系統で気化さ
れた高圧下のガス状窒素の製造に、及び／又は複数の高
圧の空気を用いることによって、複数の圧力下の酸素及
び／又は窒素の製造に適用される。さらに、液体の気化
は、前に述べた例におけるように空気の液化を伴わない
やり方で、又は空気の液化を伴うやり方で行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による設備のフローシート。
【図２】セ氏温度を横座標に、空気と複式精留塔から出
る製品の間で交換される熱量を縦座標にとった、この設
備の作動モードに対応する熱交換ダイアグラム。
【符号の説明】
１ 空気主圧縮機 ２ 予冷却器 ３ 吸着による精製装置 ４ ブロワー ５ タービン ６ 冷却器 ７ 熱交換系統 ８ 第２膨張タービン ９ 交流発電機 １０ 複式精留塔 １１ 中圧精留塔 １２ 低圧精留塔 １３ 凝縮−蒸発器 １４ 液体酸素ポンプ １５ 液体酸素貯槽 １６ 液体窒素貯槽 １７ 気液分離器 １８ 過冷却器 １９、２０、２１、２２、２３、２５ 膨張弁 Ｇ 空気液化の屈曲点 Ｐ 酸素気化の階段部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 −いわゆる低圧の圧力下に作動する低圧
    精留塔（１２）、及びいわゆる中圧の圧力下に作動する
    中圧精留塔（１１）を有する複式精留塔（１０）におい
    て空気を精留し、 −精留すべき空気の全量を、少なくとも中圧より明らか
    に高い高圧まで（１、４で）圧縮し、 −圧縮された空気を中間温度まで冷却して、中圧精留塔
    （１１）内に導入する前に、タービン（５）において一
    部分を中圧まで膨張し、 −タービンにかけられなかった空気を液化し、次いで
    （１９、２０で）膨張後に複式精留塔内に導入し、 −少なくとも複式精留塔から取出された一つの液体製品
    を製造圧力にもたらし、前記液体製品を空気との熱交換
    によって気化する種類の圧力下のガス状酸素及び／又は
    ガス状窒素製造方法において、 −低圧精留塔（１２）を圧力下に作動させ、 −低圧精留塔の頂部の廃ガスを、部分的に再加熱した後
    に第２タービン（８）において膨張することを特徴とす
    る方法。
  2. 【請求項２】 低圧精留塔（１２）を約１．７〜５バー
    ルの圧力で、中圧精留塔（１１）を約６．５〜１６バー
    ルの対応する圧力で作動させることを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】 第２タービン（８）の吸入側の温度（Ｔ
    ２）が、空気の液化屈曲点（Ｇ）又は液化主要屈曲点の
    付近にあることを特徴とする請求項１又は２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 いわゆる低圧の圧力下に作動する低圧精
    留塔（１２）といわゆる中圧の圧力下に作動する中圧精
    留塔（１１）を有する複式精留塔（１０）、精留すべき
    空気の全量を少なくとも中圧より明らかに高い高圧にも
    たらす圧縮手段（１、４）、少なくとも精留によって生
    じる一つの液体製品を複式精留塔から取出して昇圧する
    手段（１４）、空気と前記液体製品を熱交換関係にする
    熱交換系統（７）、吸入側が熱交換系統の中間点に接続
    され、吐出側が中圧精留塔（１１）に接続される前記空
    気の一部分を膨張するタービン（５）を有する種類の圧
    力下のガス状酸素及び／又はガス状窒素製造設備におい
    て、設備が、吸入側が低圧精留塔（１２）の廃ガス出口
    に接続されている第２膨張タービン（８）を有すること
    を特徴とする設備。
  5. 【請求項５】 低圧精留塔（１２）が、貯蔵されるべき
    液体酸素の下部取出し口とポンプ（１４）の吸入側に接
    続された液体酸素取出し口の間に精留部分を有すること
    を特徴とする請求項４記載の設備。
JP6022756A 1993-02-25 1994-02-21 圧力下の酸素及び／又は窒素製造方法並びに製造設備 Pending JPH06249574A (ja)

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FR9302137 1993-02-25

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