JPH0792324B2 - 空気分離方法 - Google Patents
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- JPH0792324B2 JPH0792324B2 JP60292717A JP29271785A JPH0792324B2 JP H0792324 B2 JPH0792324 B2 JP H0792324B2 JP 60292717 A JP60292717 A JP 60292717A JP 29271785 A JP29271785 A JP 29271785A JP H0792324 B2 JPH0792324 B2 JP H0792324B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、空気から製品ガスを分離し、採取する空気分
離方法に関する。
離方法に関する。
空気を原料ガスとし、この原料空気から窒素，酸素，ア
ルゴン等の製品ガスを分離し、採取するものは、種々の
ものが知られている。この中で、産業用等のように大量
に製品ガスを採取するものとしては、精留塔を用いた精
留分離によるものが最も一般的である。
ルゴン等の製品ガスを分離し、採取するものは、種々の
ものが知られている。この中で、産業用等のように大量
に製品ガスを採取するものとしては、精留塔を用いた精
留分離によるものが最も一般的である。
ところで、精留塔を用いて空気分離するに際し、製品ガ
スを液体（すなわち、液体窒素，液体酸素等）として採
取する必要がある場合がある。このような場合、液体と
して採取する製品ガスを多くするため、液化回路が設置
されている。液化回路が設置された空気分離装置の例を
第２図に示す。第２図において、原料空気は導管10を経
て熱交換器１に供給され、ここで廃ガス等との熱交換に
よって深冷分離に必要十分な温度まで冷却される。冷却
された原料空気は複式精留塔２の下塔2aに吹込まれ、下
塔2a内部で酸素と窒素の液化温度差を利用した精留分離
がなされる。この結果、下塔2aの上部には純度の高い窒
素（気体窒素および液体窒素）が分離され、下塔2aの底
部には酸素富化された液体空気が分離される。この液体
空気は、導管12を経て精留塔２の上塔2bに供給され、同
様の精留分離作用によって、上塔2bの上部には窒素分の
多い廃ガスが分離され、上塔2bの下部には純度の高い酸
素（気体酸素および液体酸素）が分離される。この例に
おいて、採取する製品ガスは、液体窒素および液体酸素
である。液体酸素は、精留塔２の上塔2b底部から導管22
によって抜出される。液体窒素は、精留塔２の下塔2a上
部から直接抜出しても良いが、この例では昇圧し液化し
た後採取するようになっている。すなわち、下塔2a上部
の高純度窒素は、導管15から抜出され、熱交換器１で原
料空気と熱交換後導管16を経て昇圧機３に供給され、昇
圧される。また、下塔2a上部の高純度窒素は、導管23か
ら抜出され、熱交換器５で温度回復され、導管24を通っ
て昇圧機３によって昇圧される。昇圧後の高純度窒素
は、導管17を通って予冷器８に導かれ、ここで昇圧によ
って上昇した温度が下げられる。予冷器８を通過した高
純度窒素は、導管18を通って液化器７に導かれ、冷媒と
の熱交換によって液化される。液化された窒素、すなわ
ち液体窒素は、導管19,20によって、製品ガスとして抜
出される。また、この液体窒素の一部は、導管21を通っ
て、精留塔２の下塔2aに供給される。なお、第２図にお
いて13,14は導管である。また、４は冷媒（例えば窒素
を用いる）を圧縮（昇圧）する昇圧機、５は熱交換機、
６は寒冷発生用の膨張タービン、25〜29は冷媒の循環経
路を構成する導管であり、これらによって循環寒冷発生
手段が構成される。
スを液体（すなわち、液体窒素，液体酸素等）として採
取する必要がある場合がある。このような場合、液体と
して採取する製品ガスを多くするため、液化回路が設置
されている。液化回路が設置された空気分離装置の例を
第２図に示す。第２図において、原料空気は導管10を経
て熱交換器１に供給され、ここで廃ガス等との熱交換に
よって深冷分離に必要十分な温度まで冷却される。冷却
された原料空気は複式精留塔２の下塔2aに吹込まれ、下
塔2a内部で酸素と窒素の液化温度差を利用した精留分離
がなされる。この結果、下塔2aの上部には純度の高い窒
素（気体窒素および液体窒素）が分離され、下塔2aの底
部には酸素富化された液体空気が分離される。この液体
空気は、導管12を経て精留塔２の上塔2bに供給され、同
様の精留分離作用によって、上塔2bの上部には窒素分の
多い廃ガスが分離され、上塔2bの下部には純度の高い酸
素（気体酸素および液体酸素）が分離される。この例に
おいて、採取する製品ガスは、液体窒素および液体酸素
である。液体酸素は、精留塔２の上塔2b底部から導管22
によって抜出される。液体窒素は、精留塔２の下塔2a上
部から直接抜出しても良いが、この例では昇圧し液化し
た後採取するようになっている。すなわち、下塔2a上部
の高純度窒素は、導管15から抜出され、熱交換器１で原
料空気と熱交換後導管16を経て昇圧機３に供給され、昇
圧される。また、下塔2a上部の高純度窒素は、導管23か
ら抜出され、熱交換器５で温度回復され、導管24を通っ
て昇圧機３によって昇圧される。昇圧後の高純度窒素
は、導管17を通って予冷器８に導かれ、ここで昇圧によ
って上昇した温度が下げられる。予冷器８を通過した高
純度窒素は、導管18を通って液化器７に導かれ、冷媒と
の熱交換によって液化される。液化された窒素、すなわ
ち液体窒素は、導管19,20によって、製品ガスとして抜
出される。また、この液体窒素の一部は、導管21を通っ
て、精留塔２の下塔2aに供給される。なお、第２図にお
いて13,14は導管である。また、４は冷媒（例えば窒素
を用いる）を圧縮（昇圧）する昇圧機、５は熱交換機、
６は寒冷発生用の膨張タービン、25〜29は冷媒の循環経
路を構成する導管であり、これらによって循環寒冷発生
手段が構成される。
このような設備で、製品量の比率、すなわち酸素と窒素
の採取比率を変化させる場合、次のような操作が必要と
なる。
の採取比率を変化させる場合、次のような操作が必要と
なる。
（１） 液体窒素を増量する場合 導管20から抜出される液体窒素を増量することによって
目的が達成されるが、反面導管21を通って精留塔下塔へ
供給する液体窒素の量が減少する。この結果、精留塔２
で処理されるガス量が減少するため、この不足分は原料
空気量を増加することで対処する。
目的が達成されるが、反面導管21を通って精留塔下塔へ
供給する液体窒素の量が減少する。この結果、精留塔２
で処理されるガス量が減少するため、この不足分は原料
空気量を増加することで対処する。
（２） 液体窒素を減量する場合 導管20から抜出される液体窒素を減量することで達成で
きるが、精留塔２の下塔に供給される液体窒素量が増加
する。これにより、塔内を下降する液化ガス量が増加
し、下降液と上昇ガスとの比が悪化して安定な精留が困
難となる。これを防ぐには、上昇ガスの量を増加させれ
ば良く、原料空気の下塔への供給量を増加することで対
処できる。
きるが、精留塔２の下塔に供給される液体窒素量が増加
する。これにより、塔内を下降する液化ガス量が増加
し、下降液と上昇ガスとの比が悪化して安定な精留が困
難となる。これを防ぐには、上昇ガスの量を増加させれ
ば良く、原料空気の下塔への供給量を増加することで対
処できる。
さて、原料空気を増加させることは、大量の空気を処理
する必要があるため、装置自体が大型化することにな
る。特に、空気を昇圧する昇圧機，昇圧された空気中の
二酸化炭素，水分等を除去する吸着塔などの前処理設備
の大型化が避けられない。もちろん、大型の設備を運転
すると運転コストがアップすることは当然である。
する必要があるため、装置自体が大型化することにな
る。特に、空気を昇圧する昇圧機，昇圧された空気中の
二酸化炭素，水分等を除去する吸着塔などの前処理設備
の大型化が避けられない。もちろん、大型の設備を運転
すると運転コストがアップすることは当然である。
本発明の目的は、原料空気量の増加を少なくして液体製
品採取量の増減運転を行うことのできる空気分離方法を
提供することである。
品採取量の増減運転を行うことのできる空気分離方法を
提供することである。
本発明は、原料空気を精留塔に供給して製品ガスとそれ
以外のガスとに分離し、精留塔で分離された窒素を液化
手段によって液化し、該液化された製品ガスを採取する
空気分離方法において、精留塔で分離された廃ガスを前
記液化手段での液化のための冷媒として活用すると共
に、該冷媒の一部を必要に応じ精留塔に供給する如く構
成したことを特徴とする。
以外のガスとに分離し、精留塔で分離された窒素を液化
手段によって液化し、該液化された製品ガスを採取する
空気分離方法において、精留塔で分離された廃ガスを前
記液化手段での液化のための冷媒として活用すると共
に、該冷媒の一部を必要に応じ精留塔に供給する如く構
成したことを特徴とする。
以下、本発明を具体的な実施例に基づき詳細に説明す
る。
る。
第１図は、本発明の一実施例を示すシステムフローシー
トである。第１図において、40は空気を昇圧（圧縮）す
る昇圧機、45は昇圧された空気中の水分，二酸化炭素，
炭化水素等の不純物を除去する不純物除去設備である。
30〜32は導管である。その他の機器は、第２図の場合と
同様であるので、その説明は省略する。
トである。第１図において、40は空気を昇圧（圧縮）す
る昇圧機、45は昇圧された空気中の水分，二酸化炭素，
炭化水素等の不純物を除去する不純物除去設備である。
30〜32は導管である。その他の機器は、第２図の場合と
同様であるので、その説明は省略する。
第１図において、二酸化炭素，水分等を除去された原料
空気は、導管10から熱交換機１に導かれ、熱交換によっ
て約−170℃まで冷却される。この冷却原料空気は、導
管11によって精留塔２の下塔2aに供給され、精留がなさ
れる。すなわち、下塔2aにおいて、その上部に高純度の
窒素が分離され、その底部には酸素富化された液体空気
が分離される。この液体空気は、導管12に導かれ、低圧
の上塔2bに供給され、上塔2bの底部（下部）に高純度酸
素（液体酸素および気体酸素）が分離される。この例で
は、液体酸素も採取しているので、導管22から製品ガス
の一つである液体酸素が採取される。下塔2aの上部に分
離された窒素は、導管15,23から抜出され、夫々熱交換
機1,5によって常温まで温度回復され、夫々導管16,24に
よって昇圧機３に導かれる。昇圧機３で昇圧した窒素
は、導管17,予冷器8,導管18を経て、液化器に導かれ、
液化される。液化器７で液化された高純度の液体窒素
は、導管19,20から製品ガスとして採取される。また、
一部の液体窒素は、導管21に導かれて下塔2aの上部に供
給される。これらの系で必要な寒冷は、昇圧機4,熱交換
器5,膨張タービン６および導管26〜29で構成される循環
式の寒冷発生手段から供給される。精留塔２の上塔2bで
分離され廃ガス（窒素富化の廃ガス）の一部は導管13,
熱交換器1,導管14を介して常温まで回復され、系外へ排
気される。また、廃ガスの一部は、導管32を介して導管
28内の冷媒と合流し、冷媒の一部となる。このようにす
ることにより、図示しない液体窒素タンク等から供給す
る冷媒（例えば窒素）の量を減らすことができる。ま
た、この冷媒の一部は、必要に応じ導管27から分岐した
導管30により抜出され、液化器７で液化され、導管31を
通って精留塔下塔2aに供給される。
空気は、導管10から熱交換機１に導かれ、熱交換によっ
て約−170℃まで冷却される。この冷却原料空気は、導
管11によって精留塔２の下塔2aに供給され、精留がなさ
れる。すなわち、下塔2aにおいて、その上部に高純度の
窒素が分離され、その底部には酸素富化された液体空気
が分離される。この液体空気は、導管12に導かれ、低圧
の上塔2bに供給され、上塔2bの底部（下部）に高純度酸
素（液体酸素および気体酸素）が分離される。この例で
は、液体酸素も採取しているので、導管22から製品ガス
の一つである液体酸素が採取される。下塔2aの上部に分
離された窒素は、導管15,23から抜出され、夫々熱交換
機1,5によって常温まで温度回復され、夫々導管16,24に
よって昇圧機３に導かれる。昇圧機３で昇圧した窒素
は、導管17,予冷器8,導管18を経て、液化器に導かれ、
液化される。液化器７で液化された高純度の液体窒素
は、導管19,20から製品ガスとして採取される。また、
一部の液体窒素は、導管21に導かれて下塔2aの上部に供
給される。これらの系で必要な寒冷は、昇圧機4,熱交換
器5,膨張タービン６および導管26〜29で構成される循環
式の寒冷発生手段から供給される。精留塔２の上塔2bで
分離され廃ガス（窒素富化の廃ガス）の一部は導管13,
熱交換器1,導管14を介して常温まで回復され、系外へ排
気される。また、廃ガスの一部は、導管32を介して導管
28内の冷媒と合流し、冷媒の一部となる。このようにす
ることにより、図示しない液体窒素タンク等から供給す
る冷媒（例えば窒素）の量を減らすことができる。ま
た、この冷媒の一部は、必要に応じ導管27から分岐した
導管30により抜出され、液化器７で液化され、導管31を
通って精留塔下塔2aに供給される。
第１図に示す実施例において、液体窒素の増減運転（液
体窒素と液体酸素の採取比率変更運転）は、次のように
行なわれる。
体窒素と液体酸素の採取比率変更運転）は、次のように
行なわれる。
（１） 液体窒素を増量する場合 導管20から抜出す液体窒素の量を増加させれば良い。こ
の場合、導管21を通って下塔2aに戻る液体窒素の量が減
少するため、この減少分に見合って、冷媒の一部を導管
30から抜出し、それを液化器７で液化後導管31によって
下塔2aに供給する。この冷媒の一部抜出しによる冷媒の
不足分は、導管32からの窒素富化廃ガスの増量でまかな
う。したがって、液体窒素を増量したことによって、直
ちに原料空気を増加することを必要としない。もっと
も、原料空気を増加しない場合の液体窒素の増量には限
界があり、液体窒素の採取量を更に増量させる場合に
は、原料空気の増加が必要となる。しかし、この場合で
あっても、原料空気の増加量は、従来方法によりも格段
に低くおさえることができる。
の場合、導管21を通って下塔2aに戻る液体窒素の量が減
少するため、この減少分に見合って、冷媒の一部を導管
30から抜出し、それを液化器７で液化後導管31によって
下塔2aに供給する。この冷媒の一部抜出しによる冷媒の
不足分は、導管32からの窒素富化廃ガスの増量でまかな
う。したがって、液体窒素を増量したことによって、直
ちに原料空気を増加することを必要としない。もっと
も、原料空気を増加しない場合の液体窒素の増量には限
界があり、液体窒素の採取量を更に増量させる場合に
は、原料空気の増加が必要となる。しかし、この場合で
あっても、原料空気の増加量は、従来方法によりも格段
に低くおさえることができる。
（２） 液体窒素を減量する場合 導管20から抜出す量を減少させれば良い。この場合、導
管21を通って下塔2aに戻る液体窒素の量が増加するた
め、不安定な運転になる。これを防ぐために、下塔2aに
戻る他の液化ガス，すなわち導管30から抜出される冷媒
の量を減らすことで対処できる。冷媒の抜出し量の減少
に見合って、導管13を通って系外へ排出される廃ガスの
量を増量する。このようにすることによって、原料空気
の増加をせずとも、液体窒素の減量ができる。
管21を通って下塔2aに戻る液体窒素の量が増加するた
め、不安定な運転になる。これを防ぐために、下塔2aに
戻る他の液化ガス，すなわち導管30から抜出される冷媒
の量を減らすことで対処できる。冷媒の抜出し量の減少
に見合って、導管13を通って系外へ排出される廃ガスの
量を増量する。このようにすることによって、原料空気
の増加をせずとも、液体窒素の減量ができる。
なお、液体酸素の増減運転も同様の考えで実現できる。
例えば、液体酸素の増量の場合、導管22から抜出す量を
増加すれば良いが、そのためには上塔2bで処理されるガ
スの量を増加することが必要となる。このため、液体窒
素を増量させる場合と同様に、導管30から冷媒の一部を
抜出し、液化器７で液化して下塔2aに供給する。この供
給されたガスは、下塔2aで精留に使用された後液体空気
の一部となって導管12を通り上塔2bへ供給される。これ
により、上塔2bでの処理量が増加し、液体酸素の増量を
達成できる。もちろん、この場合も、原料空気の増加な
しでは限度があることは当然である。しかし、原料空気
の増加量を低くおさえることができる。
例えば、液体酸素の増量の場合、導管22から抜出す量を
増加すれば良いが、そのためには上塔2bで処理されるガ
スの量を増加することが必要となる。このため、液体窒
素を増量させる場合と同様に、導管30から冷媒の一部を
抜出し、液化器７で液化して下塔2aに供給する。この供
給されたガスは、下塔2aで精留に使用された後液体空気
の一部となって導管12を通り上塔2bへ供給される。これ
により、上塔2bでの処理量が増加し、液体酸素の増量を
達成できる。もちろん、この場合も、原料空気の増加な
しでは限度があることは当然である。しかし、原料空気
の増加量を低くおさえることができる。
上述した実施例によれば、液体窒素，液体酸素の採取量
並びに採取比率を変更することができる。しかも、この
場合、原料空気の増量は非常に低くおさえることができ
る。また、このような種々の採取量の変更を行なう運転
を行なっても、安定した運転を継続することができる。
並びに採取比率を変更することができる。しかも、この
場合、原料空気の増量は非常に低くおさえることができ
る。また、このような種々の採取量の変更を行なう運転
を行なっても、安定した運転を継続することができる。
以上説明したように本発明によれば、原料空気量の増加
を少なくして液体製品ガスの採取量の増減運転を行うこ
とができる。このため、機器の大型化を極力おさえるこ
とができ、経済的である。
を少なくして液体製品ガスの採取量の増減運転を行うこ
とができる。このため、機器の大型化を極力おさえるこ
とができ、経済的である。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は従来の例
を示す図である。 １……熱交換器、２……精留塔、2a……下塔、2b……上
塔、３……昇圧機、４……昇圧機、５……熱交換器、６
……膨張タービン、７……液化器、８……予冷器、10〜
32……導管
を示す図である。 １……熱交換器、２……精留塔、2a……下塔、2b……上
塔、３……昇圧機、４……昇圧機、５……熱交換器、６
……膨張タービン、７……液化器、８……予冷器、10〜
32……導管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 道昌 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献 特開 昭48−38887（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−39754（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭49−41481（ＪＰ，Ｙ１)
Claims (1)
- 【請求項１】精留塔により原料空気から製品ガスと廃ガ
スとを分離して発生し、 上記廃ガスの一部を供給される循環寒冷発生手段により
この供給された廃ガスを冷媒として寒冷を発生するとも
に冷媒として循環される廃ガスの一部を上記精留塔に戻
し、 上記廃ガスの残りを大気放出し、 上記製品ガスを上記冷媒と熱交換して液化し、 液化された製品ガスを、製品採取する採取分流と上記精
留塔に戻す戻り分流とに２分流し、 上記採取分流より採取される製品採取量を増加するとき
は、上記精留塔から上記循環寒冷発生手段に供給される
廃ガス量および上記循環寒冷発生手段から上記精留塔に
戻される廃ガス量を増加させ、 上記採取分流より採取される製品採取量を減少するとき
は、上記循環寒冷発生手段から上記精留塔に戻される廃
ガス量を減少させるともに上記大気放出される廃ガス量
を増加させる ことを特徴とする空気分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60292717A JPH0792324B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 空気分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60292717A JPH0792324B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 空気分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62155486A JPS62155486A (ja) | 1987-07-10 |
| JPH0792324B2 true JPH0792324B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=17785400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60292717A Expired - Fee Related JPH0792324B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 空気分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792324B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2810819B2 (ja) * | 1992-02-28 | 1998-10-15 | 日本エア・リキード株式会社 | 窒素製造方法及び装置 |
| US7712331B2 (en) * | 2006-06-30 | 2010-05-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | System to increase capacity of LNG-based liquefier in air separation process |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5439343B2 (ja) * | 1971-09-21 | 1979-11-27 | ||
| JPS4941481U (ja) * | 1972-07-11 | 1974-04-11 | ||
| JPS525698B2 (ja) * | 1972-08-26 | 1977-02-16 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60292717A patent/JPH0792324B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62155486A (ja) | 1987-07-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |