JPH0849967A - 液体空気ストリッピングを備える極低温空気分離システム - Google Patents

液体空気ストリッピングを備える極低温空気分離システム

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JPH0849967A
JPH0849967A JP7199247A JP19924795A JPH0849967A JP H0849967 A JPH0849967 A JP H0849967A JP 7199247 A JP7199247 A JP 7199247A JP 19924795 A JP19924795 A JP 19924795A JP H0849967 A JPH0849967 A JP H0849967A
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argon
liquid
stripping
passing
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JP7199247A
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Dante Patrick Bonaquist
ダンテ・パトリック・ボナキスト
Michael J Lockett
マイケル・ジェイムズ・ロケット
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Original Assignee
Praxair Technology Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルゴン塔頂部凝縮器と低圧塔との間での熱
力学的な不可逆性を低減する極低温精留システムの開
発。 【構成】 高圧塔３７と低圧塔３８とを備える複塔式主
プラントと頂部凝縮器４８を有するアルゴン塔５２、５
３とを使用する供給空気の極低温精留において、供給空
気の一部を生成物沸騰器３６において凝縮して液体供給
空気を生成し、液体供給空気と気体供給空気とをストリ
ッピング塔３４に通入し、空気を超える窒素濃度を有す
るストリッピング塔生成物気体と２５モル％を超える酸
素濃度を有するストリッピング塔生成物液体とを生成
し、前者を極低温精留による分離のために高圧塔に通入
し、後者を前記アルゴン塔頂部凝縮器においてアルゴン
含有流体との間接熱交換により蒸発せしめて酸素含有気
体を生成し、酸素含有気体を低圧塔に通入して極低温精
留により分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、供給空気の極低温精留
に関するものであり、特には複塔システムとそれと関連
するアルゴン付帯塔を使用する供給空気の極低温精留方
法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸素、窒素及び／或いはアルゴンを製造
するための空気の極低温精留は充分に確立された工業プ
ロセスである。代表的に、供給空気は、複塔システムに
おいて窒素と酸素とに分離され、この場合高圧塔からの
窒素富化頂部蒸気は低圧塔における酸素富化底液を再沸
騰するのに使用される。低圧塔からの流体は、アルゴン
の製造のために付帯的に設けられたアルゴン塔に通入さ
れる。
【０００３】アルゴン製造のために低圧塔にアルゴン塔
を付設した複塔式極低温空気分離システムに存在する著
しい熱力学的な不可逆性は、アルゴン塔頂部凝縮器にお
いて沸騰している底液と縮縮しているアルゴンとの間で
の大きな温度差である。この温度差は、高圧塔と低圧塔
とを連係する主凝縮器に対して一般的である１．５℃未
満の温度差に比較して５℃を超える場合がある。アルゴ
ン凝縮器の不可逆性による損失仕事の大きさは、現在の
空気分離システムにおける他の改善からの効率における
利得に比較して大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この理由のために、こ
の不可逆性を低減した極低温空気分離システムが明らか
に有用視されている。本発明の課題は、アルゴン塔頂部
凝縮器と低圧塔との間での熱力学的な不可逆性を低減す
る改善された極低温精留システムを開発することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は複塔式主プラ
ント上流にストリッピング塔を使用することにより高圧
塔の底部に流入する蒸気の窒素含有分を増大しそしてア
ルゴン塔頂部凝縮器において使用の溜めに増大せる酸素
モル分率の液体を提供することを想到した。これに基づ
いて、本発明は、高圧塔と低圧塔とを備える複塔式主プ
ラントと頂部凝縮器を有するアルゴン塔とを使用する供
給空気の極低温精留方法であって、（Ａ）供給空気の一
部を凝縮して液体供給空気を生成する段階と、（Ｂ）液
体供給空気と気体供給空気とをストリッピング塔に通入
し、そしてストリッピング塔において液体供給空気を気
体供給空気と接触状態において、空気の窒素濃度を超え
る窒素濃度を有するストリッピング塔生成物気体と２５
モル％を超える酸素濃度を有するストリッピング塔生成
物液体とを生成する段階と、（Ｃ）ストリッピング塔生
成物気体を極低温精留による分離のために高圧塔に通入
する段階と、（Ｄ）ストリッピング塔生成物液体をアル
ゴン塔頂部凝縮器においてアルゴン含有流体との間接熱
交換により少なくとも部分的に蒸発せしめて酸素含有気
体を生成する段階と、（Ｅ）酸素含有気体を低圧塔に通
入して極低温精留により分離する段階とを包含する供給
空気の極低温精留方法を提供する。
【０００６】また別の様相において、本発明は、（Ａ）
第１塔と第２塔とを備える複塔式主プラントと頂部凝縮
器を有するアルゴン塔と、（Ｂ）ストリッピング塔と、
ストリッピング塔の上方部分に液体を通入する手段及び
ストリッピング塔の下方部分に気体を通入する手段と、
（Ｃ）ストリッピング塔の上方部分から第１塔内に流体
を通入する手段と、（Ｄ）ストリッピング塔の下方部分
から頂部凝縮器に流体を通入する手段と、（Ｅ）頂部凝
縮器から第２塔内に流体を通入する手段とを包含する極
低温精留装置を提供する。
【０００７】（用語の定義）ここで使用するものとして
の「供給空気」とは、大気のような主として窒素、酸素
及びアルゴンを含む混合物である。
【０００８】ここで使用するものとしての「ターボ膨
張」及び「ターボ膨張器」とは、高圧気体をその圧力及
び温度を減じるべくタービンを通して流し、それにより
冷凍力（冷気）を発生せしめるための方法及び装置をそ
れぞれ意味する。
【０００９】ここで使用するものとしての用語「塔」
は、蒸留或いは分留を実施するためのカラム或いは帯
域、即ち液体及び気体相を向流で接触して流体混合物の
分離をもたらす接触カラム或いは帯域を意味し、これは
例えば塔内に取付けられた一連の垂直方向に隔置された
トレー或いはプレートにおいて或いは塔に充填した一定
の構成をとるよう組織化充填物要素乃至無秩序に配列さ
れた充填物要素において蒸気及び液体相を接触すること
により実施される。蒸留塔のこれ以上の詳細について
は、マックグローヒル・ブック・カンパニー出版、アー
ル．エッチ．ペリー等編「ケミカル・エンジニアズ・ハ
ンドブック」１３節、１３−３頁、「連続蒸留プロセ
ス」を参照されたい。用語「複塔」とは、高圧塔と低圧
塔とを高圧塔の上端を低圧塔の下方端と熱交換関係とし
て装備する塔を云う。複塔についての詳しい論議は、オ
ックスフォード・ユニバーシティ・プレス出版（１９４
９年）ルヘマン著「ザ・セパレーション・オブ・ガス
ズ」ＶＩＩ章「コマーシャル・エアー・セパレーショ
ン」に記載されている。高圧塔と低圧塔の組み合わせを
利用する他の複塔配列構成もまた本発明の実施において
使用することができる。
【００１０】「蒸気及び液体接触分離プロセス」は成分
に対する蒸気圧差に依存する。高蒸気圧成分（即ち、よ
り高揮発性、低沸騰点）成分は、蒸気相に濃縮する傾向
があり、他方低蒸気圧成分（即ち、より低揮発性、高沸
騰点）成分は、液体相に濃縮する傾向がある。「蒸留」
とは、揮発性成分を蒸気相に濃縮し、それにより低揮発
性成分を液体相に残すのに液体混合物の加熱作用を使用
する分離プロセスである。「部分凝縮」とは、揮発性成
分を蒸気相に濃縮し、それにより低揮発性成分を液体相
に残すのに液体混合物の冷却作用を使用する分離プロセ
スである。「精留或いは連続蒸留」とは、蒸気相と液体
相の向流処理により得られるような順次しての部分的な
蒸発及び凝縮を組み合わせる分離プロセスである。蒸気
及び液体相の向流接触は断熱的でありそして相間の積分
型或いは微分型接触を含みうる。混合物を分離するのに
精留の原理を利用する分離プロセス設備は、精留塔、蒸
留塔或いは分留塔と互換的に呼ばれることが多い。「極
低温精留」は、１５０Ｋ以下の温度のよう低低温で少な
くとも部分的に実施される精留プロセスである。
【００１１】用語「間接熱交換」とは、２種の流体流れ
を相互の物理的接触或いは相互混合をもたらすことなく
熱交換関係に持ちきたすことを意味する。
【００１２】用語「アルゴン塔」とは、アルゴンを含む
供給物を処理しそして供給物のアルゴン濃度を超えるア
ルゴン濃度を有する生成物を生成する塔を意味する。
【００１３】用語「頂部凝縮器」とは、塔頂部蒸気から
塔内を下向きに流れる液体を発生せしめる熱交換装置を
意味する。
【００１４】ここで使用するものとして用語「上方部
分」及び「下方部分」とは、塔の中央点より上方及び下
方の塔区画をそれぞれ意味する。
【００１５】ここで使用するものとしての用語「組織化
充填物」とは、個々の充填物部材が互いにそして塔軸線
に対して特定の配向を有するような充填物を意味する。
組織化充填物の例は米国特許第４，１８６，１５９号，
米国特許第４，２９６，０５０号、米国特許第４，９２
９，３９９号及び米国特許第５，１３２，０５６号に開
示されている。
【００１６】ここで使用するものとしての用語「液体窒
素」とは、少なくとも７８モル％の窒素濃度を有する液
体を意味する。用語「液体酸素」とは、少なくとも２０
モル％の酸素濃度を有する液体を意味する。
【００１７】ここで使用するものとしての「平衡段（ス
テージ）」とは、流出する蒸気と液体とが平衡状態にあ
るような蒸気と液体との間での接触プロセスを意味す
る。
【００１８】用語「サブ冷却（サブクール）」とは、液
体を存在する圧力に対するその液体の飽和温度より低い
温度になるまで冷却することを意味する。
【００１９】用語「ストリッピング塔」とは、液体を塔
の上方部分に導入しそして上昇する蒸気により降下する
液体から揮発性の高い成分を取り除くすなわちストリッ
ピングする塔を意味する。
【００２０】
【作用】本発明は、従来からの極低温空気分離システム
の高圧塔の液溜めからの液体より一層大きなモル分率の
酸素を一般に有する液体をアルゴン塔の頂部凝縮器内で
沸騰せしめる極低温空気分離システムである。本発明
は、比較的高さの低いストリッピング塔を使用して、高
圧塔の底部に流入する蒸気の窒素含有分を増大しそして
アルゴン塔頂部凝縮器において使用のために増大せる酸
素モル分率の液体を提供する。高圧塔の液溜めからの液
体、ケトル液は、アルゴン塔の頂部凝縮器内で蒸発もし
くは部分蒸発されずに、サブ冷却されそして低圧塔に従
来プロセスにおいてケトル液及びケトル液蒸気が代表的
に導入された位置より上の位置において導入される。こ
の液体は、中間還流流れとして作用し、これは従来プロ
セスにおいてケトル液及びケトル液蒸気が代表的に導入
された位置直上の位置において通常起こるピンチを解放
することにより低圧塔における分離度を増大する。分離
度の増大は、所定の高さの塔を使用した場合所定の純度
で回収される、供給空気と共に流入するアルゴンの一層
大きな分率として、一定の回収率及び塔高さにおけるア
ルゴン純度の増大として或いは一定の回収率及び純度に
おいて所要塔高さの減少として証明される。かくして、
アルゴン塔頂部凝縮器における従来の熱力学的不可逆性
は低減されて、アルゴン回収率もしくはアルゴン純度を
増大しまたは塔高さを減少する。
【００２１】
【実施例】図１を参照すると、一般に４．９〜３５ｋｇ
／ｃｍ2 絶対圧（７０〜５００ｐｓｉａ）の範囲内の圧
力にある供給空気１は、主熱交換器３２において戻り流
れとの間接熱交換により冷却される。生成する冷却供給
空気流れ２は主部分３と副部分８とに分割されうる。シ
ステムに通される供給空気全体の０〜１０％を構成する
副部分８は、熱交換器３３において戻り流れとの間接熱
交換により液化されそして熱交換器３３からの生成流れ
９は、以下に詳しく説明するようにストリッピング塔３
４に通入される。主部分３はターボ膨張器３５において
ターボ膨張されて冷気（冷凍力）を発生しそして生じる
流れ４は小部分６と大部分５とに分割される。
【００２２】システムにおいて使用される供給空気全
体、すなわち複塔主プラントに供給される供給空気全体
の約２０〜４５％を構成する小部分６の流れは、生成物
沸騰器３６に通され、ここで液体酸素との間接熱交換に
より凝縮せしめられ、同時に液体酸素を沸騰させる。生
じる液体供給空気７は、ストリッピング塔３４の上方部
分に通入される。図１に例示した好ましい具体例におい
ては、流れ７は流れ９と合流されて流れ１０を形成し、
流れ１０がその後ストリッピング塔３４の上方部分に通
入される。供給空気流れの大部分５はストリッピング塔
３４の下方部分に通入される。
【００２３】ストリッピング塔３４は、一般に約１〜１
０平衡段そして代表的に約５の平衡段を有する比較的小
さな塔である。ストリッピング塔３４内部で、液体供給
空気は下方に降下し、上昇する気体供給空気と接触し、
そしてこのプロセスで窒素が降下する液体供給空気から
上昇する気体供給空気へと取り除かれ（ストリップ）、
空気の窒素濃度を超える窒素濃度を有するストリッピン
グ塔生成物気体と空気の酸素濃度を超える酸素濃度を有
するストリッピング塔生成物液体との生成をもたらす。
一般には、ストリッピング塔生成物気体の窒素濃度は７
９〜９０モル％の範囲内にありそして好ましくは８５モ
ル％を超えよう。ストリッピング塔生成物液体の酸素濃
度は、一般に３３〜４５モル％の範囲内にありそして好
ましくは４０モル％を超えよう。代表的に、従来システ
ムにおいて高圧塔からアルゴン塔頂部凝縮器へ通された
ケトル液（底部溜め液）の酸素濃度は約３３モル％に過
ぎない。
【００２４】ストリッピング塔生成物気体は、流れ１５
として、ストリッピング塔３４の上方部分から第１塔す
なわち高圧塔３７と第２塔すなわち低圧塔３８を備える
複塔式主プラントの第１塔すなわち高圧塔３７へと通入
される。高圧塔３７は一般に４．９〜１０．５ｋｇ／ｃ
ｍ2 絶対圧（７０〜１５０ｐｓｉａ）の範囲内の圧力に
おいて運転される。高圧塔３７内で、ストリッピング塔
生成物気体は、極低温精留により、窒素富化蒸気と酸素
富化液体とに分離される。窒素富化蒸気は流れ３９とし
て主凝縮器４３に通され、ここで低圧塔３８の底液との
間接熱交換により凝縮せしめられる。生じる窒素富化液
体は主凝縮器４３から流れ４４として取り出される。窒
素富化液体の一部４５は高圧塔３７へ還流として戻され
そして窒素富化液体のまた別の部分２１は熱交換器３３
においてサブ冷却されそして弁４６を通して低圧塔３８
内に還流として通入される。所望なら、流れ２５により
示すような窒素富化液体の一部が生成物液体窒素として
回収されうる。
【００２５】一般に２２〜３２モル％範囲内の酸素濃度
を有する酸素富化液体は、高圧塔３７の下方部分から流
れ２０として抜き出される。酸素富化液体は一般に従来
からの複塔システムの高圧塔ケトル液（底部溜め液）よ
り低い酸素濃度を有する。流れ２０としての酸素富化液
体は熱交換器３３においてサブ冷却されそして後弁４７
を通して低圧塔３８に窒素富化液体流れ２１が低圧塔３
８に通される位置より低い位置において通入される。
【００２６】ストリッピング塔生成物液体は、ストリッ
ピング塔３４の下方部分から流れ１１として抜き出さ
れ、熱交換器３３において戻り流れとの熱交換によりサ
ブ冷却されそして頂部凝縮器４８の沸騰側に通入され
る。後に詳しく説明するように、少なくとも９０モル％
のアルゴン濃度を有するアルゴン含有蒸気が頂部凝縮器
の凝縮側に通入される。頂部凝縮器４８内で、ストリッ
ピング塔生成物液体はそこに収蔵されるアルゴン含有流
体との間接熱交換により少なくとも部分的に蒸発せしめ
られる。生じる酸素含有気体は、頂部凝縮器４８から流
れ１２として弁４９を通して低圧塔３８に、高圧塔ケト
ル液が流れ２０として低圧塔３８に通入される位置より
下の位置において通入される。残りの酸素含有液体は頂
部凝縮器４８から流れ１３として弁５０を通して低圧塔
３８に通入されうる。
【００２７】低圧塔３８は、高圧塔３７の圧力より低く
そして一般に１．０５〜１．７５ｋｇ／ｃｍ2 絶対圧
（１５〜２５ｐｓｉａ）の範囲内の圧力で運転される。
低圧塔３８内では、そこへの様々の供給物が極低温分離
により窒素リッチ蒸気と酸素リッチ液体とに分離され
る。窒素リッチ蒸気は低圧塔３８の上部から流れ２９と
して抜き出され、熱交換器３３及び３２を通過すること
により加温されそしてシステムから流れ３１として回収
される。流れ３１は、９９モル％以上の窒素濃度を有す
る窒素気体生成物として回収されうる。生成物純度管理
目的のために、廃棄流れ４０を、低圧塔３８から流れ２
９を抜き出した位置より下方の位置で抜き出し、熱交換
器３３及び３２の通過により加温しそしてシステムから
流れ４２として取り出すことができる。
【００２８】酸素リッチ液体は蒸発せしめられて、すで
に述べたように、低圧塔３８に対する蒸気上昇流れを提
供し、窒素富化蒸気と熱交換してそれを凝縮せしめる。
生成する酸素リッチ気体の一部は低圧塔３８から直接回
収されうる。図１は、酸素リッチ液体をストリッピング
塔への通入のための液体供給空気を生成するため供給空
気の一部の凝縮を実施するのに使用する本発明の好まし
い具体例を例示する。この好ましい具体例において、酸
素リッチ液体の一部は、低圧塔３８もしくは主凝縮器４
３から流れ８９として抜き出されそして後生成物沸騰器
３６に通入される。所望なら、酸素リッチ液体の圧力は
液体ポンプ５１を通すことにより増大され、別様には凝
縮器４３と生成物沸騰器３６との間の高さの差異による
液体ヘッドにより増大されうる。また、所望なら、酸素
リッチ液体の一部は流れ８８により示すように生成物液
体酸素として回収することができる。生成物沸騰器３６
に通入された酸素リッチ液体は、供給空気小部分との熱
交換により蒸発せしめられ、同時に供給空気小部分を凝
縮させる。生じる酸素リッチ気体は、生成物沸騰器３６
から流れ９０として取り出され、熱交換器３２の通過に
より加温されそして流れ９１としてシステムから回収さ
れる。この流れは、一般に９９〜９９．９モル％の範囲
内の酸素濃度を有する酸素気体生成物として回収されう
る。
【００２９】本発明の実施において、頂部凝縮器４８は
アルゴン塔の頂部凝縮器である。アルゴン塔は、粗アル
ゴン塔、即ち約４０〜６０平衡段を有しそして９０〜９
９モル％の範囲内のアルゴン濃度を有する粗アルゴンを
製造するアルゴン塔でありうる。好ましくは、アルゴン
塔は、１５０以上の平衡段を有する塔の運転を可能なら
しめそして９９．９９９モル％以上のアルゴン濃度を有
するアルゴン含有流体を製造する組織化充填物を塔物質
移動内部要素として使用する精製アルゴン塔である。そ
うした大きなもしくは超多段アルゴン塔を使用すると
き、塔が２つの部分を備えるものとすることが好まし
く、そしてそうした２部分型塔を図面に例示してある。
【００３０】図１において、アルゴン塔は第１部分５２
と第２部分５３とから構成される。約８〜２５モル％ア
ルゴンを含有しそして残部が主に酸素である流体が低圧
塔３８からアルゴン塔の第１部分５２に流れ１１５とし
て通入され、ここで極低温精留により一層酸素リッチな
液体と中間蒸気とに分離される。一層酸素リッチな液体
は、アルゴン塔の第１部分５２から低圧塔３８に流れ１
１６として戻して通入される。中間蒸気は、アルゴン塔
の第１部分５２からアルゴン塔の第２部分５３へと流れ
５４として通され、ここで極低温精留によりアルゴン含
有蒸気と中間液体とに分離される。中間液体は、アルゴ
ン塔の第２部分５３からアルゴン塔の第１部分５２へと
流れ１１７として通入され、極低温精留のための降下液
体を提供する。流れ１１７としての液体は、アルゴン塔
の第１部分５２の頂部に到達するように必要なら液体ポ
ンプ５５によりポンプ給送されうる。一般に、アルゴン
塔の大部分５２は４０〜６０平衡段を有しそしてアルゴ
ン塔の第２部分５３は１１０〜１４０平衡段を有する。
【００３１】アルゴン含有蒸気は、アルゴン塔から流れ
５６として頂部凝縮器４８の凝縮側に通され、ここで前
述したストリッピング塔生成物液体との熱交換により少
なくとも部分的に凝縮せしめられ、同時にストリッピン
グ塔生成物液体を蒸発せしめる。頂部凝縮器４８内のア
ルゴン含有流体は、使用されるアルゴン塔に型式に応じ
て粗アルゴンの場合もあるし或いは９９．９９９モル％
以上のアルゴン濃度を有する精製アルゴンの場合もあ
る。生じた凝縮アルゴン含有流体は流れ５７としてアル
ゴン塔に還流として戻される。図１に例示した具体例で
は、流れ５７が頂部凝縮器４８からアルゴン塔の第２部
分５３へと通る。アルゴン含有流体の一部は気体もしく
は液体の形態で流れ１２５として示すように生成物とし
て回収される。
【００３２】本発明は、アルゴン塔頂部凝縮器内での沸
騰流体として従来より高い酸素濃度を有する液体を使用
することにより、従来プロセスに比較して改善された性
能、即ち一層少ない仕事量の投入を可能ならしめる。こ
れは、アルゴン塔頂部凝縮器と関連する温度差の低減を
可能ならしめる。更に、高圧塔に通入される供給空気の
窒素モル分率が従来システムより高いので、高圧塔から
低圧塔に通されるケトル液もまた一層高い窒素濃度を有
する。これは、低圧塔内での液体の組成との一層良好な
マッチングをもたらし、低圧塔の分離性能を向上する。
これは、アルゴン塔で生成されるアルゴンの回収率或い
は純度を増大し、或いは減少された仕事投入量でもって
匹敵する回収率或いは純度の実現を可能ならしめる。例
えば、アルゴン副塔を備えそしてプロセスへの一定の総
仕事投入量を有する従来型式の複塔システムと比較し
て、本発明により提供される追加的な分離は、すべての
塔において同等の平衡段数を有するものとして、供給空
気流れに含まれるアルゴンの約８５％からその９２％へ
のアルゴン回収率％を増大する。総仕事投入量は、一定
のアルゴン回収率に対して従来システムと比較して約
３．５％低減されうる。
【００３３】図２〜４は本発明の好ましい別の具体例を
例示する。図面における番号は共通する要素に対しては
同じ番号をつけてある、これら要素に対しては説明を省
略する。
【００３４】図２を参照すると、生成物沸騰器３６への
供給空気がターボ膨張器３５を通してターボ膨張された
供給空気から入来しない具体例が例示される。この具体
例では、第２供給空気流れ３００が主熱交換器３２を通
ることにより冷却される。生じた流れ３０１は流れ３０
３と流れ３０３とに分割され、前者は熱交換器３３にお
いて液化されそして流れ９として流出し、他方後者は生
成物沸騰器３６に通入されそして流れ７として流出す
る。流れ３０３は、システムに通入される供給空気全
体、即ち流れ１と流れ３００の０〜１０％を構成し、そ
して流れ３０２はシステムに通入される供給空気全体の
約２０〜４５％を構成する。
【００３５】図３に例示した具体例においては、ストリ
ッピング塔内での蒸気上昇流れとして使用される供給空
気はターボ膨張されない。この具体例では、また別の供
給空気４００が、主熱交換器３２を通ることにより冷却
されそして生じる冷却流れ４１０がターボ膨張器５８を
通してターボ膨張される。ターボ膨張された流れ４０２
は、ストリッピング塔３４の下方部分内の沸騰中の液体
との間接熱交換により更に冷却されそして後流れ４０３
として低圧塔３８に通される。この具体例においては、
ターボ膨張供給空気流れはシステムに通入される供給空
気全体、即ち流れ１、３００及び４００の０〜１５％を
構成し、そしてストリッピング塔に通入される気体供給
空気はシステムに通入される供給空気全体の約５０〜８
０％を構成する。
【００３６】図４に例示した具体例において、高圧塔３
７からの酸素富化ケトル液（低液）の一部９９が、弁５
９を通してストリッピング塔の上方部分に通入される。
これは、流れ１１の流量の増大を可能ならしめ、アルゴ
ン塔頂部凝縮器の使用冷凍力が高いならば有益である。
【００３７】図５は、本発明の別の具体例を関連部分に
おいて例示し、ここではストリッピング塔が高圧塔（第
１塔）と同じシェル内部に組み込まれている。この具体
例の操作は機能的には他の具体例と同じであり、説明は
省略する。図５における番号は図１における要素に相当
し、これらは同じ機能を果たす。
【００３８】
【発明の効果】本発明の使用により、アルゴン塔頂部凝
縮器と低圧塔の熱力学的不可逆性を減じることにより極
低温空気分離が一層高い効率で実施できる。本発明は、
アルゴン塔頂部凝縮器内での沸騰流体として従来より高
い酸素濃度を有する液体を使用することにより、従来プ
ロセスに比較して改善された性能、即ち一層少ない仕事
量の投入を可能ならしめる。これは、アルゴン塔頂部凝
縮器と関連する温度差の低減を可能ならしめる。更に、
高圧塔に通入される供給空気の窒素モル分率が従来シス
テムより高いので、高圧塔から低圧塔に通されるケトル
液もまた一層高い窒素濃度を有する。これは、低圧塔内
での液体の組成との一層良好なマッチングをもたらし、
低圧塔の分離性能を向上する。これは、アルゴン塔で生
成されるアルゴンの回収率或いは純度を増大し、或いは
減少された仕事投入量でもって匹敵する回収率或いは純
度の実現を可能ならしめる。例えば、アルゴン副塔を備
えそしてプロセスへの一定の総仕事投入量を有する従来
型式の複塔システムと比較して、本発明により提供され
る追加的な分離は、すべての塔において同等の平衡段数
を有するものとして、供給空気流れに含まれるアルゴン
の約８５％からその９２％へのアルゴン回収率％を増大
する。総仕事投入量は、一定のアルゴン回収率に対して
従来システムと比較して約３．５％低減されうる。
【００３９】本発明をある種の好ましい具体例に基づい
て説明したが、本発明の精神内で本発明を別様に具現し
うることを銘記されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の極低温精留システムの好ましい具体例
の概略流れ図である。
【図２】本発明の極低温精留システムの好ましい別の具
体例の概略流れ図である。
【図３】本発明の極低温精留システムの好ましいまた別
の具体例の概略流れ図である。
【図４】本発明の極低温精留システムの別の好ましい具
体例の概略流れ図である。
【図５】ストリッピング塔を高圧塔を納めるシェル内に
組み込んだ本発明の別の具体例のある種の様相を表す簡
略断面図である。
【符号の説明】
１ 供給空気 ３２ 主熱交換器 ３３ 熱交換器 ３４ ストリッピング塔 ３５ ターボ膨張器 ３６ 生成物沸騰器 ３７ 高圧塔（第１塔） ３８ 低圧塔 ４３ 主凝縮器 ４８ 頂部凝縮器 ５２、５３ アルゴン塔の第１部分、第２部分

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧塔と低圧塔とを備える複塔式主プラ
    ントと頂部凝縮器を有するアルゴン塔とを使用する供給
    空気の極低温精留方法であって、（Ａ）供給空気の一部
    を凝縮して液体供給空気を生成する段階と、（Ｂ）液体
    供給空気と気体供給空気とをストリッピング塔に通入
    し、そしてストリッピング塔において液体供給空気を気
    体供給空気と接触状態に通して、空気の窒素濃度を超え
    る窒素濃度を有するストリッピング塔生成物気体と２５
    モル％を超える酸素濃度を有するストリッピング塔生成
    物液体とを生成する段階と、（Ｃ）ストリッピング塔生
    成物気体を極低温精留による分離のために前記高圧塔に
    通入する段階と、（Ｄ）ストリッピング塔生成物液体を
    前記アルゴン塔頂部凝縮器においてアルゴン含有流体と
    の間接熱交換により少なくとも部分的に蒸発せしめて酸
    素含有気体を生成する段階と、（Ｅ）酸素含有気体を前
    記低圧塔に通入して極低温精留により分離する段階とを
    包含する供給空気の極低温精留方法。
  2. 【請求項２】 凝縮供給空気部分が使用される供給空気
    全体の２０〜４５％を構成する請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 供給空気部分が低圧塔から取り出された
    液体酸素との間接熱交換により凝縮せしめられる請求項
    １の方法。
  4. 【請求項４】 気体供給空気がストリッピング塔への通
    入前にターボ膨張せしめられる請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 別の供給空気流れをストリッピング塔内
    で液体との間接熱交換状態に通入しそして後供給空気流
    れを低圧塔に通入する請求項１の方法。
  6. 【請求項６】 ストリッピング塔生成物液体をサブ冷却
    した後、アルゴン含有流体との間接熱交換により少なく
    とも部分的に蒸発せしめ請求項１の方法。
  7. 【請求項７】 ストリッピング塔生成物液体が３３モル
    ％を超える酸素濃度を有する請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 （ｉ）低圧塔から取り出された生成物窒
    素、（ｉｉ）低圧塔から取り出された生成物酸素、（ｉ
    ｉｉ）アルゴン塔頂部凝縮器から取り出された生成物ア
    ルゴンの少なくとも一つを回収することを含む請求項１
    の方法。
  9. 【請求項９】 極低温精留装置であって、（Ａ）第１塔
    と第２塔とを備える複塔式主プラントと頂部凝縮器を有
    するアルゴン塔と、（Ｂ）ストリッピング塔と、該スト
    リッピング塔の上方部分に液体を通入する手段及び該ス
    トリッピング塔の下方部分に気体を通入する手段と、
    （Ｃ）前記ストリッピング塔の上方部分から前記第１塔
    内に流体を通入する手段と、（Ｄ）前記ストリッピング
    塔の下方部分から前記頂部凝縮器に流体を通入する手段
    と、（Ｅ）前記頂部凝縮器から前記第２塔内に流体を通
    入する手段とを包含する極低温精留装置。
  10. 【請求項１０】 生成物沸騰器、第２塔から該生成物沸
    騰器に液体を通入する手段と、ストリッピング塔の上方
    部分に液体を通す手段を備える、該生成物沸騰器からス
    トリッピング塔に液体を通入する手段を更に含む請求項
    ９の装置。
  11. 【請求項１１】 ターボ膨張器とターボ膨張器から気体
    をストリッピング塔に通入する手段とを更に含む請求項
    ９の装置。
  12. 【請求項１２】 ストリッピング塔の下方部分から頂部
    凝縮器へ流体を通入する手段がサブ冷却器を含む請求項
    ９の装置。
  13. 【請求項１３】 アルゴン塔の物質移動内日要素が組織
    化充填物である請求項９の装置。
  14. 【請求項１４】 アルゴン塔が少なくとも１５０平衡段
    を含む請求項１３の装置。
  15. 【請求項１５】 アルゴン塔が２つの部分から構成され
    る請求項１４の装置。
  16. 【請求項１６】 ストリッピング塔と第１塔とが同じ塔
    シェル内に組み込まれる請求項９の装置。
JP7199247A 1994-07-14 1995-07-13 液体空気ストリッピングを備える極低温空気分離システム Withdrawn JPH0849967A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023129811A (ja) * 2022-03-07 2023-09-20 レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 空気分離装置

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9410686D0 (en) * 1994-05-27 1994-07-13 Boc Group Plc Air separation
GB9410696D0 (en) * 1994-05-27 1994-07-13 Boc Group Plc Air separation
FR2724011B1 (fr) * 1994-08-29 1996-12-20 Air Liquide Procede et installation de production d'oxygene par distillation cryogenique
DE4443190A1 (de) * 1994-12-05 1996-06-13 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft
GB9425484D0 (en) * 1994-12-16 1995-02-15 Boc Group Plc Air separation
US5557951A (en) * 1995-03-24 1996-09-24 Praxair Technology, Inc. Process and apparatus for recovery and purification of argon from a cryogenic air separation unit
DE69631467T2 (de) * 1995-06-20 2004-12-02 Nippon Sanso Corp. Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von argon
US5546767A (en) * 1995-09-29 1996-08-20 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing dual purity oxygen
GB9605171D0 (en) * 1996-03-12 1996-05-15 Boc Group Plc Air separation
US5675977A (en) * 1996-11-07 1997-10-14 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with kettle liquid column
US5682765A (en) * 1996-12-12 1997-11-04 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system for producing argon and lower purity oxygen
US5730003A (en) * 1997-03-26 1998-03-24 Praxair Technology, Inc. Cryogenic hybrid system for producing high purity argon
US5878597A (en) * 1998-04-14 1999-03-09 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with serial liquid air feed
US5946942A (en) * 1998-08-05 1999-09-07 Praxair Technology, Inc. Annular column for cryogenic rectification
FR2791762B1 (fr) * 1999-03-29 2001-06-15 Air Liquide Procede et installation de production d'argon par distillation cryogenique
US6073462A (en) * 1999-03-30 2000-06-13 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system for producing elevated pressure oxygen
US6527831B2 (en) 2000-12-29 2003-03-04 Praxair Technology, Inc. Argon purification process
US6500235B2 (en) 2000-12-29 2002-12-31 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process for high recovery of high purity gas
WO2003087564A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-23 Haase Richard A Water combustion technology-methods, processes, systems and apparatus for the combustion of hydrogen and oxygen
US8268269B2 (en) 2006-01-24 2012-09-18 Clearvalue Technologies, Inc. Manufacture of water chemistries
US7501009B2 (en) * 2006-03-10 2009-03-10 Air Products And Chemicals, Inc. Combined cryogenic distillation and PSA for argon production
US8640496B2 (en) * 2008-08-21 2014-02-04 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for separating air
US20140165648A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-19 Air Liquide Process & Construction, Inc. Purification of inert gases to remove trace impurities
US10591209B2 (en) * 2013-03-06 2020-03-17 Linde Aktiengesellschaft Air separation plant, method for obtaining a product containing argon, and method for creating an air separation plant
US9964354B2 (en) * 2016-01-19 2018-05-08 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for producing pressurized gaseous oxygen through the cryogenic separation of air
WO2019144380A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation unit by cryogenic distillation
US10981103B2 (en) * 2018-04-25 2021-04-20 Praxair Technology, Inc. System and method for enhanced recovery of liquid oxygen from a nitrogen and argon producing cryogenic air separation unit
US10663223B2 (en) * 2018-04-25 2020-05-26 Praxair Technology, Inc. System and method for enhanced recovery of argon and oxygen from a nitrogen producing cryogenic air separation unit
US10816263B2 (en) * 2018-04-25 2020-10-27 Praxair Technology, Inc. System and method for high recovery of nitrogen and argon from a moderate pressure cryogenic air separation unit
US10663222B2 (en) * 2018-04-25 2020-05-26 Praxair Technology, Inc. System and method for enhanced recovery of argon and oxygen from a nitrogen producing cryogenic air separation unit
US10663224B2 (en) 2018-04-25 2020-05-26 Praxair Technology, Inc. System and method for enhanced recovery of argon and oxygen from a nitrogen producing cryogenic air separation unit
KR20230008178A (ko) 2020-05-11 2023-01-13 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 중압 극저온 공기 분리 유닛에서 질소, 아르곤, 및 산소의 회수를 위한 시스템 및 방법
KR102932115B1 (ko) 2020-05-15 2026-03-03 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 질소 및 아르곤 생성 극저온 공기 분리 유닛용 통합형 질소 액화기
CN112984955B (zh) * 2021-03-15 2022-05-20 鞍钢股份有限公司 一种空分设备板翅式换热器的启动方法
US11619442B2 (en) 2021-04-19 2023-04-04 Praxair Technology, Inc. Method for regenerating a pre-purification vessel

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2316056A (en) * 1939-08-26 1943-04-06 Baufre William Lane De Method and apparatus for rectifying fluid mixtures
US2547177A (en) * 1948-11-02 1951-04-03 Linde Air Prod Co Process of and apparatus for separating ternary gas mixtures
CH618006A5 (ja) 1977-05-12 1980-06-30 Sulzer Ag
CH617357A5 (ja) 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
US4737177A (en) * 1986-08-01 1988-04-12 Erickson Donald C Air distillation improvements for high purity oxygen
US4715874A (en) * 1986-09-08 1987-12-29 Erickson Donald C Retrofittable argon recovery improvement to air separation
US4929399A (en) 1988-03-17 1990-05-29 Union Carbide Industrial Gases Technology Inc. Structured column packing with liquid holdup
DE3840506A1 (de) * 1988-12-01 1990-06-07 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung
US5098456A (en) * 1990-06-27 1992-03-24 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system with dual feed air side condensers
US5114452A (en) * 1990-06-27 1992-05-19 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system for producing elevated pressure product gas
US5108476A (en) * 1990-06-27 1992-04-28 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Cryogenic air separation system with dual temperature feed turboexpansion
US5114449A (en) * 1990-08-28 1992-05-19 Air Products And Chemicals, Inc. Enhanced recovery of argon from cryogenic air separation cycles
US5132056A (en) 1991-05-28 1992-07-21 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Structured column packing with improved turndown and method
FR2680114B1 (fr) * 1991-08-07 1994-08-05 Lair Liquide Procede et installation de distillation d'air, et application a l'alimentation en gaz d'une acierie.
CN1071444C (zh) * 1992-02-21 2001-09-19 普拉塞尔技术有限公司 生产气体氧的低温空气分离系统
US5245832A (en) * 1992-04-20 1993-09-21 Praxair Technology, Inc. Triple column cryogenic rectification system
US5311744A (en) * 1992-12-16 1994-05-17 The Boc Group, Inc. Cryogenic air separation process and apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023129811A (ja) * 2022-03-07 2023-09-20 レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 空気分離装置

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CA2153822A1 (en) 1996-01-15

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