JPH0914830A - 酸素窒素液化装置 - Google Patents
酸素窒素液化装置Info
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- JPH0914830A JPH0914830A JP15762995A JP15762995A JPH0914830A JP H0914830 A JPH0914830 A JP H0914830A JP 15762995 A JP15762995 A JP 15762995A JP 15762995 A JP15762995 A JP 15762995A JP H0914830 A JPH0914830 A JP H0914830A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 設備コストおよび運転コストの低減を図る。
【構成】 窒素液化サイクルラインＬには、窒素圧縮機
２と、圧縮気体窒素を冷却する冷凍機４と、冷却された
圧縮気体窒素の一部に断熱膨張仕事をさせることによっ
て窒素液化用の寒冷ＧＮ１を発生する膨張タービン５
と、寒冷ＧＮ１と窒素圧縮機２の下流側の残部の気体窒
素ＧＮとの熱交換によって残部の気体窒素ＧＮを液体窒
素ＬＮにする熱交換器３とが備えられ、熱交換後の寒冷
ＧＮ１は窒素圧縮機２の上流側に戻され、熱交換器３で
気体酸素と寒冷ＧＮ１との熱交換を行わせる酸素供給ラ
インＬ３が設けられ、酸素液化器７は、酸素液化室とこ
の酸素液化室内に配設された熱交換器７１とを有し、酸
素供給ラインＬ３の下流端は酸素液化室に接続され、窒
素液化サイクルラインＬから導出された液体窒素ＬＮの
一部は熱交換器７１内で断熱膨張するように構成されて
いる。
２と、圧縮気体窒素を冷却する冷凍機４と、冷却された
圧縮気体窒素の一部に断熱膨張仕事をさせることによっ
て窒素液化用の寒冷ＧＮ１を発生する膨張タービン５
と、寒冷ＧＮ１と窒素圧縮機２の下流側の残部の気体窒
素ＧＮとの熱交換によって残部の気体窒素ＧＮを液体窒
素ＬＮにする熱交換器３とが備えられ、熱交換後の寒冷
ＧＮ１は窒素圧縮機２の上流側に戻され、熱交換器３で
気体酸素と寒冷ＧＮ１との熱交換を行わせる酸素供給ラ
インＬ３が設けられ、酸素液化器７は、酸素液化室とこ
の酸素液化室内に配設された熱交換器７１とを有し、酸
素供給ラインＬ３の下流端は酸素液化室に接続され、窒
素液化サイクルラインＬから導出された液体窒素ＬＮの
一部は熱交換器７１内で断熱膨張するように構成されて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気分離装置によって
分離された酸素および窒素を同一装置で液化する酸素窒
素液化装置に関するものである。
分離された酸素および窒素を同一装置で液化する酸素窒
素液化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図４に示すような酸素窒素液化装
置が知られている。この酸素窒素液化装置１０は、深冷
分離法によって空気Ａを５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの気
体酸素ＧＯと気体窒素ＧＮとに分離する空気分離装置Ｓ
の下流側に設けられており、気体窒素ＧＮを液化する窒
素液化循環ラインＬ１０と、気体酸素ＧＯを液化する酸
素液化循環ラインＬ２０とを有している。
置が知られている。この酸素窒素液化装置１０は、深冷
分離法によって空気Ａを５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの気
体酸素ＧＯと気体窒素ＧＮとに分離する空気分離装置Ｓ
の下流側に設けられており、気体窒素ＧＮを液化する窒
素液化循環ラインＬ１０と、気体酸素ＧＯを液化する酸
素液化循環ラインＬ２０とを有している。
【０００３】上記窒素液化循環ラインＬ１０は、窒素往
ラインＬ１１０と窒素復ラインＬ１２０とから構成され
ている。窒素往ラインＬ１１０の上流側には窒素圧縮機
２０が設けられ、窒素復ラインＬ１２０の下流端は窒素
圧縮機２０の上流側の窒素往ラインＬ１１０に接続され
ている。そして、窒素圧縮機２０によって３０〜６０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧された気体窒素ＧＮは、窒素往ラ
インＬ１１０が貫通した第１熱交換器３１、冷凍機用熱
交換器４１および第２熱交換器３２を通って冷却され
る。冷却された気体窒素ＧＮの一部は第３熱交換器３３
を通って液化され、液体窒素ＬＮになって液窒タンク２
０１に導入されるとともに、同残部は膨張タービン５０
に導入され、断熱膨張仕事をして冷却用の寒冷ＧＮ１に
なり、窒素復ラインＬ１２０を通って窒素圧縮機２０に
戻されるようになっている。
ラインＬ１１０と窒素復ラインＬ１２０とから構成され
ている。窒素往ラインＬ１１０の上流側には窒素圧縮機
２０が設けられ、窒素復ラインＬ１２０の下流端は窒素
圧縮機２０の上流側の窒素往ラインＬ１１０に接続され
ている。そして、窒素圧縮機２０によって３０〜６０ｋ
ｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧された気体窒素ＧＮは、窒素往ラ
インＬ１１０が貫通した第１熱交換器３１、冷凍機用熱
交換器４１および第２熱交換器３２を通って冷却され
る。冷却された気体窒素ＧＮの一部は第３熱交換器３３
を通って液化され、液体窒素ＬＮになって液窒タンク２
０１に導入されるとともに、同残部は膨張タービン５０
に導入され、断熱膨張仕事をして冷却用の寒冷ＧＮ１に
なり、窒素復ラインＬ１２０を通って窒素圧縮機２０に
戻されるようになっている。
【０００４】上記窒素復ラインＬ１２０は、第３熱交換
器３３、第２熱交換器３２および第１熱交換器３１に貫
通されており、これらの熱交換器において窒素復ライン
Ｌ１２０内の寒冷ＧＮ１は窒素往ラインＬ１１０内の気
体窒素ＧＮに向流で冷熱を供給して冷却するとともに、
寒冷ＧＮ１自身は順次昇温され、常温になって窒素圧縮
機２０に戻される。
器３３、第２熱交換器３２および第１熱交換器３１に貫
通されており、これらの熱交換器において窒素復ライン
Ｌ１２０内の寒冷ＧＮ１は窒素往ラインＬ１１０内の気
体窒素ＧＮに向流で冷熱を供給して冷却するとともに、
寒冷ＧＮ１自身は順次昇温され、常温になって窒素圧縮
機２０に戻される。
【０００５】一方、上記酸素液化循環ラインＬ２０は、
酸素往路Ｌ２１０と酸素復ラインＬ２２０とから構成さ
れ、酸素往ラインＬ２１０の上流側に酸素圧縮機３０が
設けられているとともに、同下流端に液酸タンク２０２
が設けられている。この液酸タンク２０２の上部から酸
素復ラインＬ２２０が延設され、その下流端は酸素圧縮
機３０の上流側の酸素往ラインＬ２１０に接続されてい
る。上記酸素往ラインＬ２１０は、上流側から第１熱交
換器３１、冷凍機用熱交換器４１、第２熱交換器３２お
よび第３熱交換器３３に順次貫通されているとともに、
上記酸素復ラインＬ２２０は各熱交換器に逆の順序で順
次貫通されている。
酸素往路Ｌ２１０と酸素復ラインＬ２２０とから構成さ
れ、酸素往ラインＬ２１０の上流側に酸素圧縮機３０が
設けられているとともに、同下流端に液酸タンク２０２
が設けられている。この液酸タンク２０２の上部から酸
素復ラインＬ２２０が延設され、その下流端は酸素圧縮
機３０の上流側の酸素往ラインＬ２１０に接続されてい
る。上記酸素往ラインＬ２１０は、上流側から第１熱交
換器３１、冷凍機用熱交換器４１、第２熱交換器３２お
よび第３熱交換器３３に順次貫通されているとともに、
上記酸素復ラインＬ２２０は各熱交換器に逆の順序で順
次貫通されている。
【０００６】そして、酸素圧縮機３０によって２５〜５
５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧された気体酸素ＧＯは、上記
各熱交換器３１，３２，３３における窒素復ラインＬ１
２０内の窒素との熱交換、および冷凍機用熱交換器４１
における冷凍機４０の冷媒との熱交換によって順次冷却
され、特に第３熱交換器３３で寒冷ＧＮ１からの冷熱を
得て液化し、液体酸素ＬＯになって液酸タンク２０２に
導入されるようになっている。
５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧された気体酸素ＧＯは、上記
各熱交換器３１，３２，３３における窒素復ラインＬ１
２０内の窒素との熱交換、および冷凍機用熱交換器４１
における冷凍機４０の冷媒との熱交換によって順次冷却
され、特に第３熱交換器３３で寒冷ＧＮ１からの冷熱を
得て液化し、液体酸素ＬＯになって液酸タンク２０２に
導入されるようになっている。
【０００７】また、液酸タンク２０２内で気化して生成
した酸素蒸気ＧＯ１は、酸素復ラインＬ２２０を通り、
各熱交換器３３，３２，４１，３１においてその冷熱を
酸素往ラインＬ２１０内の気体酸素ＧＯに与え、第１熱
交換器３１の出口で常温になり、酸素圧縮機３０に戻さ
れるようになっている。
した酸素蒸気ＧＯ１は、酸素復ラインＬ２２０を通り、
各熱交換器３３，３２，４１，３１においてその冷熱を
酸素往ラインＬ２１０内の気体酸素ＧＯに与え、第１熱
交換器３１の出口で常温になり、酸素圧縮機３０に戻さ
れるようになっている。
【０００８】そして、窒素圧縮機２０および酸素圧縮機
３０の運転によって得られた液体窒素ＬＮおよび液体酸
素ＬＯはそれぞれ液窒タンク２０１および液酸タンク２
０２に一旦貯留され、適宜系外に抜き出されるようにな
っている。
３０の運転によって得られた液体窒素ＬＮおよび液体酸
素ＬＯはそれぞれ液窒タンク２０１および液酸タンク２
０２に一旦貯留され、適宜系外に抜き出されるようにな
っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記酸素窒
素液化装置１０において、気体酸素ＧＯが酸素圧縮機３
０によって２５〜５５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧されてい
るが、これは以下の理由による。すなわち、気体窒素Ｇ
Ｎは３０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧された状態で液
化されるように熱バランス上の設計が行われており、気
体酸素ＧＯの圧力が、上記昇圧された気体窒素ＧＮの圧
力に見合った圧力にまで昇圧されていないと、熱バラン
スの点で気体窒素ＧＮは液体窒素ＬＮとの熱交換によっ
ては液化しないためである。
素液化装置１０において、気体酸素ＧＯが酸素圧縮機３
０によって２５〜５５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧されてい
るが、これは以下の理由による。すなわち、気体窒素Ｇ
Ｎは３０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧された状態で液
化されるように熱バランス上の設計が行われており、気
体酸素ＧＯの圧力が、上記昇圧された気体窒素ＧＮの圧
力に見合った圧力にまで昇圧されていないと、熱バラン
スの点で気体窒素ＧＮは液体窒素ＬＮとの熱交換によっ
ては液化しないためである。
【００１０】なお、気体窒素ＧＮが３０〜６０ｋｇｆ／
ｃｍ2Ｇに昇圧されるのに対して、気体酸素ＧＯがそれ
より若干低めの２５〜５５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧され
るのは、大気圧における窒素の沸点が−１９３℃である
のに対し、酸素の沸点がそれよりも若干高い−１８３℃
であり、酸素の方が窒素よりも液化し易く、従って、窒
素ほど高圧にする必要がないためである。
ｃｍ2Ｇに昇圧されるのに対して、気体酸素ＧＯがそれ
より若干低めの２５〜５５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに昇圧され
るのは、大気圧における窒素の沸点が−１９３℃である
のに対し、酸素の沸点がそれよりも若干高い−１８３℃
であり、酸素の方が窒素よりも液化し易く、従って、窒
素ほど高圧にする必要がないためである。
【００１１】従って、従来、空気分離装置Ｓから得られ
た気体窒素ＧＮおよび気体酸素ＧＯを液化するために
は、酸素圧縮機３０は必須であると考えられてり、この
酸素圧縮機３０の存在によって酸素窒素液化装置１０の
設備コストおよび運転コストが嵩むという問題点を有し
ていた。
た気体窒素ＧＮおよび気体酸素ＧＯを液化するために
は、酸素圧縮機３０は必須であると考えられてり、この
酸素圧縮機３０の存在によって酸素窒素液化装置１０の
設備コストおよび運転コストが嵩むという問題点を有し
ていた。
【００１２】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、気体酸素および気体窒素を
同時に液化するに際し、酸素圧縮機を省略することがで
き、これによって設備コストおよび運転コストの低減に
寄与し得る酸素窒素液化装置を提供することを目的とし
ている。
ためになされたものであり、気体酸素および気体窒素を
同時に液化するに際し、酸素圧縮機を省略することがで
き、これによって設備コストおよび運転コストの低減に
寄与し得る酸素窒素液化装置を提供することを目的とし
ている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
酸素窒素液化装置は、空気分離装置によって分離された
気体酸素および気体窒素を液化して液体酸素および液体
窒素にする酸素窒素液化装置であって、空気分離装置か
らの気体窒素を液化する窒素液化サイクルラインと、空
気分離装置からの気体酸素を液化する酸素液化器とが設
けられ、この酸素液化器は、上記窒素液化サイクルライ
ンから導出された液体窒素の蒸発潜熱によって気体酸素
を液化するように構成されていることを特徴とするもの
である。
酸素窒素液化装置は、空気分離装置によって分離された
気体酸素および気体窒素を液化して液体酸素および液体
窒素にする酸素窒素液化装置であって、空気分離装置か
らの気体窒素を液化する窒素液化サイクルラインと、空
気分離装置からの気体酸素を液化する酸素液化器とが設
けられ、この酸素液化器は、上記窒素液化サイクルライ
ンから導出された液体窒素の蒸発潜熱によって気体酸素
を液化するように構成されていることを特徴とするもの
である。
【００１４】本発明の請求項２記載の酸素窒素液化装置
は、請求項１記載の酸素窒素液化装置において、上記窒
素液化サイクルラインには、気体窒素を圧縮して圧縮気
体窒素にする圧縮機と、上記圧縮気体窒素を冷却する冷
凍機と、この冷凍機で冷却された圧縮気体窒素の一部に
断熱膨張仕事をさせることによって窒素液化用の寒冷を
発生する膨張タービンと、上記寒冷と上記圧縮機の下流
側の残部の気体窒素との熱交換を行うことによって残部
の気体窒素を液体窒素にする熱交換器とが備えられ、上
記熱交換に供された寒冷は圧縮機の上流側に戻され、上
記熱交換器で気体酸素と上記寒冷との熱交換を行わせる
気体酸素ラインが設けられ、上記酸素液化器は、酸素液
化室とこの酸素液化室内に配設された気化手段とを有
し、上記気体酸素ラインの下流端は酸素液化室に接続さ
れ、上記気化手段は、上記窒素液化サイクルラインから
導出された液体窒素を蒸発させるように構成されている
ことを特徴とするものである。
は、請求項１記載の酸素窒素液化装置において、上記窒
素液化サイクルラインには、気体窒素を圧縮して圧縮気
体窒素にする圧縮機と、上記圧縮気体窒素を冷却する冷
凍機と、この冷凍機で冷却された圧縮気体窒素の一部に
断熱膨張仕事をさせることによって窒素液化用の寒冷を
発生する膨張タービンと、上記寒冷と上記圧縮機の下流
側の残部の気体窒素との熱交換を行うことによって残部
の気体窒素を液体窒素にする熱交換器とが備えられ、上
記熱交換に供された寒冷は圧縮機の上流側に戻され、上
記熱交換器で気体酸素と上記寒冷との熱交換を行わせる
気体酸素ラインが設けられ、上記酸素液化器は、酸素液
化室とこの酸素液化室内に配設された気化手段とを有
し、上記気体酸素ラインの下流端は酸素液化室に接続さ
れ、上記気化手段は、上記窒素液化サイクルラインから
導出された液体窒素を蒸発させるように構成されている
ことを特徴とするものである。
【００１５】本発明の請求項３記載の酸素窒素液化装置
は、請求項２記載の酸素窒素液化装置において、上記窒
素液化サイクルラインから導出された液体窒素を酸素液
化器の上流側で減圧する減圧弁が設けられていることを
特徴とするものである。
は、請求項２記載の酸素窒素液化装置において、上記窒
素液化サイクルラインから導出された液体窒素を酸素液
化器の上流側で減圧する減圧弁が設けられていることを
特徴とするものである。
【００１６】本発明の請求項４記載の酸素窒素液化装置
は、請求項２または３記載の酸素窒素液化装置におい
て、上記酸素液化器の気化手段から導出された寒冷を圧
縮機に戻すラインが設けられていることを特徴とするも
のである。
は、請求項２または３記載の酸素窒素液化装置におい
て、上記酸素液化器の気化手段から導出された寒冷を圧
縮機に戻すラインが設けられていることを特徴とするも
のである。
【００１７】
【作用】上記請求項１記載の酸素窒素液化装置によれ
ば、窒素液化サイクルラインに供給された空気分離装置
からの気体窒素は、その循環過程で冷却されて液体窒素
になる。一方、酸素液化器に供給された空気分離装置か
らの気体酸素は、窒素液化サイクルラインから導出され
た液体窒素の蒸発によって得られる冷熱との熱交換で冷
却され液化される。
ば、窒素液化サイクルラインに供給された空気分離装置
からの気体窒素は、その循環過程で冷却されて液体窒素
になる。一方、酸素液化器に供給された空気分離装置か
らの気体酸素は、窒素液化サイクルラインから導出され
た液体窒素の蒸発によって得られる冷熱との熱交換で冷
却され液化される。
【００１８】このように、気体酸素は、窒素液化サイク
ルラインから導出され、同サイクルライン内の気体窒素
の圧力とは独立した状態の液体窒素の断熱膨張によって
液化されるため、従来のように気体酸素を液化前の気体
窒素の圧力に略等しくなるまで昇圧しなくても酸素は液
化される。
ルラインから導出され、同サイクルライン内の気体窒素
の圧力とは独立した状態の液体窒素の断熱膨張によって
液化されるため、従来のように気体酸素を液化前の気体
窒素の圧力に略等しくなるまで昇圧しなくても酸素は液
化される。
【００１９】上記請求項２記載の酸素窒素液化装置によ
れば、空気分離装置から窒素液化サイクルラインに導入
された気体窒素は、圧縮機によって圧縮され、冷凍機に
よって冷却され、その一部が膨張タービンに供給されて
断熱膨張仕事をすることによってさらに冷却されて寒冷
になり、この寒冷が熱交換器において上記圧縮された気
体窒素の残部との熱交換に供され、この熱交換によって
残部の気体窒素は液化される。
れば、空気分離装置から窒素液化サイクルラインに導入
された気体窒素は、圧縮機によって圧縮され、冷凍機に
よって冷却され、その一部が膨張タービンに供給されて
断熱膨張仕事をすることによってさらに冷却されて寒冷
になり、この寒冷が熱交換器において上記圧縮された気
体窒素の残部との熱交換に供され、この熱交換によって
残部の気体窒素は液化される。
【００２０】一方、空気分離装置から酸素供給ラインに
供給された気体酸素は、熱交換器において上記寒冷との
熱交換で所定の温度にまで予め冷却されて酸素液化器内
に導入される。一方、窒素液化サイクルラインから導出
された液体窒素は、酸素液化器の気化手段内に導入さ
れ、ここで断熱膨張することによって降温して寒冷にな
るため、酸素液化器内に導入された予備冷却済みの気体
酸素はこの寒冷との熱交換によって冷却され液化する。
供給された気体酸素は、熱交換器において上記寒冷との
熱交換で所定の温度にまで予め冷却されて酸素液化器内
に導入される。一方、窒素液化サイクルラインから導出
された液体窒素は、酸素液化器の気化手段内に導入さ
れ、ここで断熱膨張することによって降温して寒冷にな
るため、酸素液化器内に導入された予備冷却済みの気体
酸素はこの寒冷との熱交換によって冷却され液化する。
【００２１】このように、気体酸素は、熱交換器とは別
に設けられた酸素液化器において、液体窒素の断熱膨張
によって冷却されるようにしているため、気化手段内の
窒素の圧力を窒素液化サイクルライン内の窒素の圧力と
は独立した、気体酸素の圧力に見合ったものにすること
が可能であり、これによって、従来のように気体酸素を
気体窒素の圧力に見合うまで昇圧するための圧縮機を設
けなくても酸素は液化される。
に設けられた酸素液化器において、液体窒素の断熱膨張
によって冷却されるようにしているため、気化手段内の
窒素の圧力を窒素液化サイクルライン内の窒素の圧力と
は独立した、気体酸素の圧力に見合ったものにすること
が可能であり、これによって、従来のように気体酸素を
気体窒素の圧力に見合うまで昇圧するための圧縮機を設
けなくても酸素は液化される。
【００２２】上記請求項３記載の酸素窒素液化装置によ
れば、窒素液化サイクルラインから導出された液体窒素
を酸素液化器の上流側で減圧する減圧弁が設けられてい
るため、この減圧弁の開度を調節することによって気化
手段に供給する窒素量の調節が可能になるとともに、減
圧弁での減圧によって液体窒素は断熱膨張して降温す
る。
れば、窒素液化サイクルラインから導出された液体窒素
を酸素液化器の上流側で減圧する減圧弁が設けられてい
るため、この減圧弁の開度を調節することによって気化
手段に供給する窒素量の調節が可能になるとともに、減
圧弁での減圧によって液体窒素は断熱膨張して降温す
る。
【００２３】上記請求項４記載の酸素窒素液化装置によ
れば、酸素液化器の気化手段から導出された寒冷を圧縮
機に戻すラインが設けられているため、上記寒冷はこの
ラインを通って系内を循環移動し、これによって寒冷と
して用いた窒素が回収される。
れば、酸素液化器の気化手段から導出された寒冷を圧縮
機に戻すラインが設けられているため、上記寒冷はこの
ラインを通って系内を循環移動し、これによって寒冷と
して用いた窒素が回収される。
【００２４】
【実施例】図１は、本発明に係る酸素窒素液化装置の第
１実施例を示す説明図である。この図に示すように、酸
素窒素液化装置１は、深冷分離法で空気Ａを分離する空
気分離装置Ｓの下流側に接続されている。この空気分離
装置Ｓにおいて空気Ａは深冷されることによって液体空
気になり、この液体空気は沸点差を利用した精溜処理に
よって窒素と酸素とに分離され、それらが気体窒素ＧＮ
および気体酸素ＧＯとなって空気分離装置Ｓから導出さ
れるようになっている。そして、酸素窒素液化装置１
は、上記導出された気体窒素ＧＮおよび気体酸素ＧＯを
液化して液体窒素ＬＮおよび液体酸素ＬＯにするための
ものである。
１実施例を示す説明図である。この図に示すように、酸
素窒素液化装置１は、深冷分離法で空気Ａを分離する空
気分離装置Ｓの下流側に接続されている。この空気分離
装置Ｓにおいて空気Ａは深冷されることによって液体空
気になり、この液体空気は沸点差を利用した精溜処理に
よって窒素と酸素とに分離され、それらが気体窒素ＧＮ
および気体酸素ＧＯとなって空気分離装置Ｓから導出さ
れるようになっている。そして、酸素窒素液化装置１
は、上記導出された気体窒素ＧＮおよび気体酸素ＧＯを
液化して液体窒素ＬＮおよび液体酸素ＬＯにするための
ものである。
【００２５】上記酸素窒素液化装置１は、気体窒素ＧＮ
を液化するための窒素液化サイクルラインＬと、気体酸
素ＧＯを液化するための酸素供給ラインＬ３とを備えて
いる。上記窒素液化サイクルラインＬには、窒素圧縮機
２と、冷凍機４と、膨張タービン５とが接続されてい
る。また、上記各ラインＬ，Ｌ３が貫通した熱交換器３
が設けられている。窒素液化サイクルラインＬからは液
体窒素ラインＬ４が分岐され、この液体窒素ラインＬ４
の下流端に液窒タンク６が接続されている。上記酸素供
給ラインＬ３の下流端には酸素液化器７が接続されてい
る。
を液化するための窒素液化サイクルラインＬと、気体酸
素ＧＯを液化するための酸素供給ラインＬ３とを備えて
いる。上記窒素液化サイクルラインＬには、窒素圧縮機
２と、冷凍機４と、膨張タービン５とが接続されてい
る。また、上記各ラインＬ，Ｌ３が貫通した熱交換器３
が設けられている。窒素液化サイクルラインＬからは液
体窒素ラインＬ４が分岐され、この液体窒素ラインＬ４
の下流端に液窒タンク６が接続されている。上記酸素供
給ラインＬ３の下流端には酸素液化器７が接続されてい
る。
【００２６】上記熱交換器３は、空気分離装置Ｓ側から
順次直列に配設された第１熱交換器３１、第２熱交換器
３２および第３熱交換器３３によって構成されている。
また、上記窒素液化サイクルラインＬは、窒素往ライン
Ｌ１と窒素復ラインＬ２とからなり、上記窒素圧縮機２
は窒素往ラインＬ１の上流端に設けられている。窒素往
ラインＬ１は、窒素圧縮機２の下流側で第１熱交換器３
１および第２熱交換器３２に貫通しているとともに、第
１熱交換器３１の上流側と同下流側とを結ぶ分岐ライン
Ｌ５を有し、この分岐ラインＬ５に冷凍機４が設けられ
ている。
順次直列に配設された第１熱交換器３１、第２熱交換器
３２および第３熱交換器３３によって構成されている。
また、上記窒素液化サイクルラインＬは、窒素往ライン
Ｌ１と窒素復ラインＬ２とからなり、上記窒素圧縮機２
は窒素往ラインＬ１の上流端に設けられている。窒素往
ラインＬ１は、窒素圧縮機２の下流側で第１熱交換器３
１および第２熱交換器３２に貫通しているとともに、第
１熱交換器３１の上流側と同下流側とを結ぶ分岐ライン
Ｌ５を有し、この分岐ラインＬ５に冷凍機４が設けられ
ている。
【００２７】従って、窒素圧縮機２によって送出された
気体窒素ＧＮは、第１熱交換器３１の上流側で一部が窒
素往ラインＬ１に、残部が分岐ラインＬ５に分流され、
一部は第１熱交換器３１で熱交換されるとともに、残部
は冷凍機４によって冷却され、第１熱交換器３１の下流
側で合流されるようになっている。
気体窒素ＧＮは、第１熱交換器３１の上流側で一部が窒
素往ラインＬ１に、残部が分岐ラインＬ５に分流され、
一部は第１熱交換器３１で熱交換されるとともに、残部
は冷凍機４によって冷却され、第１熱交換器３１の下流
側で合流されるようになっている。
【００２８】また、窒素往ラインＬ１は、第２熱交換器
３２の下流側で液体窒素ラインＬ４が分岐し、この液体
窒素ラインＬ４は、第３熱交換器３３を貫通し、その下
流端が液窒タンク６に接続されている。
３２の下流側で液体窒素ラインＬ４が分岐し、この液体
窒素ラインＬ４は、第３熱交換器３３を貫通し、その下
流端が液窒タンク６に接続されている。
【００２９】上記第２熱交換器３２の下流側の窒素往ラ
インＬ１は膨張タービン５の入口側に接続されていると
ともに、同出口側に窒素復ラインＬ２の上流端が接続さ
れている。そして、窒素復ラインＬ２は、第３熱交換器
３３、第２熱交換器３２および第１熱交換器３１に順次
貫通され、その下流端は窒素圧縮機２の上流側に接続さ
れている。
インＬ１は膨張タービン５の入口側に接続されていると
ともに、同出口側に窒素復ラインＬ２の上流端が接続さ
れている。そして、窒素復ラインＬ２は、第３熱交換器
３３、第２熱交換器３２および第１熱交換器３１に順次
貫通され、その下流端は窒素圧縮機２の上流側に接続さ
れている。
【００３０】上記膨張タービン５に供給された気体窒素
ＧＮは、ここで断熱膨張仕事をして降温し、寒冷ＧＮ１
となって窒素復ラインＬ２に供給されるようになってい
る。そして、上記寒冷ＧＮ１は第３熱交換器３３におい
て液体窒素ラインＬ４内の気体窒素ＧＮとの熱交換に供
され、気体窒素ＧＮを冷却して液体窒素ＬＮに変えると
ともに、第２熱交換器３２および第１熱交換器３１にお
いて窒素往ラインＬ１内の気体窒素ＧＮと向流で熱交換
され、第１熱交換器３１の出口で常温になって窒素圧縮
機２に供給されるようになっている。
ＧＮは、ここで断熱膨張仕事をして降温し、寒冷ＧＮ１
となって窒素復ラインＬ２に供給されるようになってい
る。そして、上記寒冷ＧＮ１は第３熱交換器３３におい
て液体窒素ラインＬ４内の気体窒素ＧＮとの熱交換に供
され、気体窒素ＧＮを冷却して液体窒素ＬＮに変えると
ともに、第２熱交換器３２および第１熱交換器３１にお
いて窒素往ラインＬ１内の気体窒素ＧＮと向流で熱交換
され、第１熱交換器３１の出口で常温になって窒素圧縮
機２に供給されるようになっている。
【００３１】上記液窒タンク６の底部と、膨張タービン
５の下流側の窒素復ラインＬ２との間には酸素冷却用窒
素ラインＬ６が設けられている。この酸素冷却用窒素ラ
インＬ６は上記酸素液化器７を貫通するように配設され
ている。この酸素冷却用窒素ラインＬ６からは液体窒素
導出ラインＬ７が分岐され、液窒タンク６から導出され
た液体窒素ＬＮの一部がこの酸素冷却用窒素ラインＬ６
を通って系外に導出されるとともに、残部は酸素冷却用
窒素ラインＬ６を通って窒素復ラインＬ２内の寒冷ＧＮ
１に合流されるようになっている。
５の下流側の窒素復ラインＬ２との間には酸素冷却用窒
素ラインＬ６が設けられている。この酸素冷却用窒素ラ
インＬ６は上記酸素液化器７を貫通するように配設され
ている。この酸素冷却用窒素ラインＬ６からは液体窒素
導出ラインＬ７が分岐され、液窒タンク６から導出され
た液体窒素ＬＮの一部がこの酸素冷却用窒素ラインＬ６
を通って系外に導出されるとともに、残部は酸素冷却用
窒素ラインＬ６を通って窒素復ラインＬ２内の寒冷ＧＮ
１に合流されるようになっている。
【００３２】また、上記液窒タンク６の頂部と、膨張タ
ービン５の下流側の窒素復ラインＬ２との間には気化窒
素用ラインＬ９が設けられており、液窒タンク６内で気
化した気体窒素ＧＮを、この気化窒素用ラインＬ９を通
って窒素復ラインＬ２内に戻すようにしている。
ービン５の下流側の窒素復ラインＬ２との間には気化窒
素用ラインＬ９が設けられており、液窒タンク６内で気
化した気体窒素ＧＮを、この気化窒素用ラインＬ９を通
って窒素復ラインＬ２内に戻すようにしている。
【００３３】また、上記液体窒素導出ラインＬ７への分
岐点よりも下流側の酸素冷却用窒素ラインＬ６には減圧
弁８が設けられ、この減圧弁８の開度によって酸素液化
器７に向けて送出される液体窒素ＬＮの流量および圧力
が調節されるようになっている。
岐点よりも下流側の酸素冷却用窒素ラインＬ６には減圧
弁８が設けられ、この減圧弁８の開度によって酸素液化
器７に向けて送出される液体窒素ＬＮの流量および圧力
が調節されるようになっている。
【００３４】上記酸素液化器７は、断熱膨張器の一種で
あり、この中に供給された液体窒素ＬＮは蛇行した熱交
換器（気化手段）７１の中で断熱膨張して減圧冷却さ
れ、これによって気体酸素ＧＯを液化する寒冷ＧＮ２が
生成されるようにしている。
あり、この中に供給された液体窒素ＬＮは蛇行した熱交
換器（気化手段）７１の中で断熱膨張して減圧冷却さ
れ、これによって気体酸素ＧＯを液化する寒冷ＧＮ２が
生成されるようにしている。
【００３５】一方、酸素供給ラインＬ３は、第１熱交換
器３１、第２熱交換器３２および第３熱交換器３３に貫
通され、その下流端が酸素液化器７に接続されている。
そして、酸素液化器７内に導入された気体酸素ＧＯは、
上記熱交換器７１内の寒冷ＧＮ２との熱交換によって冷
却され、液体酸素ＬＯになるようにしている。酸素液化
器７の底部には液体酸素導出ラインＬ８が接続されてお
り、酸素液化器７内の液体酸素ＬＯは適宜この液体酸素
導出ラインＬ８を通って系外に導出されるようになって
いる。
器３１、第２熱交換器３２および第３熱交換器３３に貫
通され、その下流端が酸素液化器７に接続されている。
そして、酸素液化器７内に導入された気体酸素ＧＯは、
上記熱交換器７１内の寒冷ＧＮ２との熱交換によって冷
却され、液体酸素ＬＯになるようにしている。酸素液化
器７の底部には液体酸素導出ラインＬ８が接続されてお
り、酸素液化器７内の液体酸素ＬＯは適宜この液体酸素
導出ラインＬ８を通って系外に導出されるようになって
いる。
【００３６】そして、本実施例においては、空気分離装
置Ｓから導出される気体窒素ＧＮおよび気体酸素ＧＯの
圧力はそれぞれ１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに設定され、この
圧力の気体窒素ＧＮを窒素圧縮機２によって６０ｋｇｆ
／ｃｍ2Ｇに昇圧するようにしている。また、膨張ター
ビン５によって６０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの気体窒素ＧＮは
１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで降圧されるようにしてい
る。さらに、酸素冷却用窒素ラインＬ６内の液体窒素Ｌ
Ｎは、上記熱交換器７１内で１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにま
で降圧されるようにしている。
置Ｓから導出される気体窒素ＧＮおよび気体酸素ＧＯの
圧力はそれぞれ１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに設定され、この
圧力の気体窒素ＧＮを窒素圧縮機２によって６０ｋｇｆ
／ｃｍ2Ｇに昇圧するようにしている。また、膨張ター
ビン５によって６０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの気体窒素ＧＮは
１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで降圧されるようにしてい
る。さらに、酸素冷却用窒素ラインＬ６内の液体窒素Ｌ
Ｎは、上記熱交換器７１内で１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにま
で降圧されるようにしている。
【００３７】以下本発明の作用について説明する。空気
分離装置Ｓから導出された１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの気体
窒素ＧＮは、窒素液化サイクルラインＬの窒素往ライン
Ｌ１において窒素圧縮機２により圧縮され６０ｋｇｆ／
ｃｍ2Ｇにまで昇圧される。そして、窒素圧縮機２の下
流側で昇圧された気体窒素ＧＮの一部が分岐ラインＬ５
に分流され、この分流された気体窒素ＧＮは冷凍機４に
おいて所定の温度にまで冷却される。一方、気体窒素Ｇ
Ｎの残部はそのまま窒素往ラインＬ１を流下し、第１熱
交換器３１内で寒冷ＧＮ１，ＧＮ２との熱交換で冷却さ
れ、第１熱交換器３１の下流側で上記冷凍機４からの所
定温度に冷却された気体窒素ＧＮと合流する。この合流
した気体窒素ＧＮの温度は略−４０℃になっている。
分離装置Ｓから導出された１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの気体
窒素ＧＮは、窒素液化サイクルラインＬの窒素往ライン
Ｌ１において窒素圧縮機２により圧縮され６０ｋｇｆ／
ｃｍ2Ｇにまで昇圧される。そして、窒素圧縮機２の下
流側で昇圧された気体窒素ＧＮの一部が分岐ラインＬ５
に分流され、この分流された気体窒素ＧＮは冷凍機４に
おいて所定の温度にまで冷却される。一方、気体窒素Ｇ
Ｎの残部はそのまま窒素往ラインＬ１を流下し、第１熱
交換器３１内で寒冷ＧＮ１，ＧＮ２との熱交換で冷却さ
れ、第１熱交換器３１の下流側で上記冷凍機４からの所
定温度に冷却された気体窒素ＧＮと合流する。この合流
した気体窒素ＧＮの温度は略−４０℃になっている。
【００３８】ついで、上記合流気体窒素ＧＮは、第２熱
交換器３２において寒冷ＧＮ１，Ｌ２との熱交換で略−
１００℃にまで冷却される。この略−１００℃に冷却さ
れた気体窒素ＧＮは、第２熱交換器３２の下流側で一部
が液体窒素ラインＬ４に分流されるとともに、同残部は
膨張タービン５に導入される。そして、膨張タービン５
に導入された気体窒素ＧＮは、ここで断熱膨張仕事をし
て１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで減圧されるとともに、−
１６５℃まで冷却され、寒冷ＧＮ１となって窒素復ライ
ンＬ２に導出される。
交換器３２において寒冷ＧＮ１，Ｌ２との熱交換で略−
１００℃にまで冷却される。この略−１００℃に冷却さ
れた気体窒素ＧＮは、第２熱交換器３２の下流側で一部
が液体窒素ラインＬ４に分流されるとともに、同残部は
膨張タービン５に導入される。そして、膨張タービン５
に導入された気体窒素ＧＮは、ここで断熱膨張仕事をし
て１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで減圧されるとともに、−
１６５℃まで冷却され、寒冷ＧＮ１となって窒素復ライ
ンＬ２に導出される。
【００３９】そして、上記１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ，−１
６５℃の寒冷ＧＮ１は、窒素復ラインＬ２を通って第３
熱交換器３３に導入され、ここで液体窒素ラインＬ４内
の気体窒素ＧＮに冷熱を与え、これによって気体窒素Ｇ
Ｎは−１５０℃にまで降温されて液体窒素ＬＮになる。
なお、常圧で沸点が−１９６℃の窒素が−１５０℃で液
化するのは、気体窒素ＧＮが６０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにま
で昇圧されているからである。
６５℃の寒冷ＧＮ１は、窒素復ラインＬ２を通って第３
熱交換器３３に導入され、ここで液体窒素ラインＬ４内
の気体窒素ＧＮに冷熱を与え、これによって気体窒素Ｇ
Ｎは−１５０℃にまで降温されて液体窒素ＬＮになる。
なお、常圧で沸点が−１９６℃の窒素が−１５０℃で液
化するのは、気体窒素ＧＮが６０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにま
で昇圧されているからである。
【００４０】上記第３熱交換器３３を通過した寒冷ＧＮ
１は、酸素液化器７からの寒冷ＧＮ２と合流して第２熱
交換器３２、第１熱交換器３１を順次通過し、このとき
窒素往ラインＬ１内の気体窒素ＧＮに冷熱を与えながら
自身は昇温し、常温になって第１熱交換器３１から導出
され、窒素圧縮機２に戻される。
１は、酸素液化器７からの寒冷ＧＮ２と合流して第２熱
交換器３２、第１熱交換器３１を順次通過し、このとき
窒素往ラインＬ１内の気体窒素ＧＮに冷熱を与えながら
自身は昇温し、常温になって第１熱交換器３１から導出
され、窒素圧縮機２に戻される。
【００４１】そして、第３熱交換器３３から導出された
液体窒素ＬＮは、液体窒素ラインＬ４を流下して液窒タ
ンク６に供給され、ここで一時貯留されてから一部は液
体窒素導出ラインＬ７を通って系外に導出されるととも
に、残部は酸素冷却用窒素ラインＬ６を通って酸素液化
器７の熱交換器７１に供給され、ここで断熱膨張して１
０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで減圧されるとともに、−１５
０℃よりもさらに低温の寒冷ＧＮ２になり、窒素復ライ
ンＬ２に合流される。
液体窒素ＬＮは、液体窒素ラインＬ４を流下して液窒タ
ンク６に供給され、ここで一時貯留されてから一部は液
体窒素導出ラインＬ７を通って系外に導出されるととも
に、残部は酸素冷却用窒素ラインＬ６を通って酸素液化
器７の熱交換器７１に供給され、ここで断熱膨張して１
０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで減圧されるとともに、−１５
０℃よりもさらに低温の寒冷ＧＮ２になり、窒素復ライ
ンＬ２に合流される。
【００４２】一方、空気分離装置Ｓから酸素供給ライン
Ｌ３に導出された気体酸素ＧＯは、第１熱交換器３１、
第２熱交換器３２および第３熱交換器３３を通過しなが
ら窒素復ラインＬ２内の寒冷ＧＮ１，ＧＮ２との熱交換
によって順次冷却され、−１５０℃になって酸素液化器
７に導入される。
Ｌ３に導出された気体酸素ＧＯは、第１熱交換器３１、
第２熱交換器３２および第３熱交換器３３を通過しなが
ら窒素復ラインＬ２内の寒冷ＧＮ１，ＧＮ２との熱交換
によって順次冷却され、−１５０℃になって酸素液化器
７に導入される。
【００４３】ところで、気体酸素ＧＯは、上記熱交換に
よって−１５０℃にまで冷却されても、その圧力が１０
ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇであるため、上記６０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ
の気体窒素ＧＮのようには液化しない。従って、−１５
０℃の気体酸素ＧＯは液化しない状態で酸素液化器７内
に導入されることになるが、酸素液化器７内は、熱交換
器７１内での液体窒素ＬＮの断熱膨張によって−１５０
℃以下に降温しているため、気体酸素ＧＯはこの冷熱を
得て液化し、液体酸素ＬＯになって酸素液化器７内に一
時貯留される。この液体酸素ＬＯは、適宜液体酸素導出
ラインＬ８を介して系外に導出される。
よって−１５０℃にまで冷却されても、その圧力が１０
ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇであるため、上記６０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ
の気体窒素ＧＮのようには液化しない。従って、−１５
０℃の気体酸素ＧＯは液化しない状態で酸素液化器７内
に導入されることになるが、酸素液化器７内は、熱交換
器７１内での液体窒素ＬＮの断熱膨張によって−１５０
℃以下に降温しているため、気体酸素ＧＯはこの冷熱を
得て液化し、液体酸素ＬＯになって酸素液化器７内に一
時貯留される。この液体酸素ＬＯは、適宜液体酸素導出
ラインＬ８を介して系外に導出される。
【００４４】本実施例の酸素窒素液化装置１によれば、
系内に液体窒素ＬＮを断熱膨張させることによって冷熱
源を発生させる酸素液化器７が設けられているため、従
来、気体酸素ＧＯの圧力を、窒素圧縮機２によって６０
ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで昇圧された気体窒素ＧＮと略同
圧になるまで昇圧しなければ、液体窒素ＬＮとの熱交換
では液化しなかった不都合が解消され、気体酸素ＧＯ用
の圧縮機を設けることなく、気体酸素ＧＯは１０ｋｇｆ
／ｃｍ2Ｇのままで液化される。従って、従来設けられ
ていた気体酸素用の圧縮機を省略することが可能になり
設備コストおよび運転コストの低減を図る上で有効であ
る。
系内に液体窒素ＬＮを断熱膨張させることによって冷熱
源を発生させる酸素液化器７が設けられているため、従
来、気体酸素ＧＯの圧力を、窒素圧縮機２によって６０
ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで昇圧された気体窒素ＧＮと略同
圧になるまで昇圧しなければ、液体窒素ＬＮとの熱交換
では液化しなかった不都合が解消され、気体酸素ＧＯ用
の圧縮機を設けることなく、気体酸素ＧＯは１０ｋｇｆ
／ｃｍ2Ｇのままで液化される。従って、従来設けられ
ていた気体酸素用の圧縮機を省略することが可能になり
設備コストおよび運転コストの低減を図る上で有効であ
る。
【００４５】図２は、本発明に係る酸素窒素液化装置の
第２実施例を示す説明図である。この実施例において
は、酸素冷却用窒素ラインＬ６ａは、液窒タンク６の上
流側の液体窒素ラインＬ４のから分岐され、酸素液化器
７および熱交換器３（第３熱交換器３３、第２熱交換器
３２および第１熱交換器３１）を通って窒素圧縮機２の
中間段に戻されるようにしている。その他は実施例１の
ものと同様である。
第２実施例を示す説明図である。この実施例において
は、酸素冷却用窒素ラインＬ６ａは、液窒タンク６の上
流側の液体窒素ラインＬ４のから分岐され、酸素液化器
７および熱交換器３（第３熱交換器３３、第２熱交換器
３２および第１熱交換器３１）を通って窒素圧縮機２の
中間段に戻されるようにしている。その他は実施例１の
ものと同様である。
【００４６】このようにした理由は、第１実施例（図
１）のように、酸素冷却用窒素ラインＬ６ａの下流端を
膨張タービン５の下流側の窒素復ラインＬ２に接続する
と、窒素復ラインＬ２内の寒冷ＧＮ１の圧力（１０ｋｇ
ｆ／ｃｍ2Ｇ）に影響されて酸素冷却用窒素ラインＬ６
ａ内の寒冷ＧＮ２が１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで圧力低
下してしまうからである。これを防止し、酸素冷却用窒
素ラインＬ６内の寒冷ＧＮ２の圧力を１５ｋｇｆ／ｃｍ
2Ｇにするために、本実施例においては、酸素冷却用窒
素ラインＬ６ａの下流端を窒素復ラインＬ２には接続せ
ず、窒素圧縮機２の中間段に直接戻すようにしている。
１）のように、酸素冷却用窒素ラインＬ６ａの下流端を
膨張タービン５の下流側の窒素復ラインＬ２に接続する
と、窒素復ラインＬ２内の寒冷ＧＮ１の圧力（１０ｋｇ
ｆ／ｃｍ2Ｇ）に影響されて酸素冷却用窒素ラインＬ６
ａ内の寒冷ＧＮ２が１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで圧力低
下してしまうからである。これを防止し、酸素冷却用窒
素ラインＬ６内の寒冷ＧＮ２の圧力を１５ｋｇｆ／ｃｍ
2Ｇにするために、本実施例においては、酸素冷却用窒
素ラインＬ６ａの下流端を窒素復ラインＬ２には接続せ
ず、窒素圧縮機２の中間段に直接戻すようにしている。
【００４７】また、酸素冷却用窒素ラインＬ６ａ内の圧
力を１５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに設定したのは、酸素の沸点
は窒素のそれよりも高く、従って１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ
の気体酸素ＧＯに対して−１５０℃以下に冷却された１
５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの窒素で充分に気体酸素ＧＯは液化
するためである。
力を１５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに設定したのは、酸素の沸点
は窒素のそれよりも高く、従って１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ
の気体酸素ＧＯに対して−１５０℃以下に冷却された１
５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの窒素で充分に気体酸素ＧＯは液化
するためである。
【００４８】このようにすると、窒素圧縮機２に戻され
る寒冷ＧＮ２の圧力は、１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに対して
差し引き５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ高くなっているため、その
分窒素圧縮機２の動力が削減され、酸素窒素液化装置１
の運転コストの低減を図ることが可能になる。
る寒冷ＧＮ２の圧力は、１０ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇに対して
差し引き５ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ高くなっているため、その
分窒素圧縮機２の動力が削減され、酸素窒素液化装置１
の運転コストの低減を図ることが可能になる。
【００４９】図３は、本発明に係る酸素窒素液化装置の
第３実施例を示す説明図である。この実施例は、空気分
離装置Ｓから導出される気体酸素ＧＯの圧力が常圧より
も若干高い程度（例えば１ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ）である場
合に対応させるものである。そのために酸素冷却用窒素
ラインＬ６ｂ内の寒冷ＧＮ２の圧力が４ｋｇｆ／ｃｍ2
Ｇになるように圧力設定されている。また、この４ｋｇ
ｆ／ｃｍ2Ｇの寒冷ＧＮ２を昇圧する小型の窒素回収用
圧縮機９が酸素冷却用窒素ラインＬ６ｂの下流端に設け
られ、これによって酸素冷却用窒素ラインＬ６ｂ内の気
体窒素からなる寒冷ＧＮ２の圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ2
Ｇに昇圧されるようにしている。この昇圧された寒冷Ｇ
Ｎ２は窒素圧縮機２に戻される。その他は上記第２実施
例のものと同様である。
第３実施例を示す説明図である。この実施例は、空気分
離装置Ｓから導出される気体酸素ＧＯの圧力が常圧より
も若干高い程度（例えば１ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇ）である場
合に対応させるものである。そのために酸素冷却用窒素
ラインＬ６ｂ内の寒冷ＧＮ２の圧力が４ｋｇｆ／ｃｍ2
Ｇになるように圧力設定されている。また、この４ｋｇ
ｆ／ｃｍ2Ｇの寒冷ＧＮ２を昇圧する小型の窒素回収用
圧縮機９が酸素冷却用窒素ラインＬ６ｂの下流端に設け
られ、これによって酸素冷却用窒素ラインＬ６ｂ内の気
体窒素からなる寒冷ＧＮ２の圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ2
Ｇに昇圧されるようにしている。この昇圧された寒冷Ｇ
Ｎ２は窒素圧縮機２に戻される。その他は上記第２実施
例のものと同様である。
【００５０】このようにすると、空気分離装置Ｓから導
出される気体酸素ＧＯが常圧よりも若干高い程度の圧力
であっても、寒冷ＧＮ２の圧力がそれに見合った４ｋｇ
ｆ／ｃｍ2Ｇになっているため、気体酸素ＧＯは確実に
液化される。また、窒素回収用圧縮機９の駆動によって
４ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで降圧された窒素が１０ｋｇｆ
／ｃｍ2Ｇに昇圧され、窒素液化サイクルラインＬに戻
されるため、窒素のロスが確実に防止される。
出される気体酸素ＧＯが常圧よりも若干高い程度の圧力
であっても、寒冷ＧＮ２の圧力がそれに見合った４ｋｇ
ｆ／ｃｍ2Ｇになっているため、気体酸素ＧＯは確実に
液化される。また、窒素回収用圧縮機９の駆動によって
４ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇにまで降圧された窒素が１０ｋｇｆ
／ｃｍ2Ｇに昇圧され、窒素液化サイクルラインＬに戻
されるため、窒素のロスが確実に防止される。
【００５１】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の酸素窒素液化装
置によれば、窒素液化サイクルラインに供給された空気
分離装置からの気体窒素は、その循環過程で冷却され、
その一部が気体窒素を冷却するための熱交換用として用
いられるため、この熱交換によって残部の気体窒素は液
体窒素になる。一方、酸素液化器に供給された空気分離
装置からの気体酸素は、窒素液化サイクルラインから導
出された液体窒素を蒸発させて冷熱源として用いるよう
にしているため、この冷熱源を窒素液化サイクルライン
内の気体窒素の圧力に拘りなく液化すべき気体酸素の圧
力と略同一の圧力にまで断熱膨張によって降圧すること
が可能であり、これによって気体酸素を窒素液化サイク
ルライン内の気体窒素の圧力と略同一の圧力にまで昇圧
しなくても気体酸素は液化されるので、従来のように気
体酸素を昇圧するための圧縮機を設ける必要はなくな
り、設備コストおよび運転コストを低減する上で好都合
である。
置によれば、窒素液化サイクルラインに供給された空気
分離装置からの気体窒素は、その循環過程で冷却され、
その一部が気体窒素を冷却するための熱交換用として用
いられるため、この熱交換によって残部の気体窒素は液
体窒素になる。一方、酸素液化器に供給された空気分離
装置からの気体酸素は、窒素液化サイクルラインから導
出された液体窒素を蒸発させて冷熱源として用いるよう
にしているため、この冷熱源を窒素液化サイクルライン
内の気体窒素の圧力に拘りなく液化すべき気体酸素の圧
力と略同一の圧力にまで断熱膨張によって降圧すること
が可能であり、これによって気体酸素を窒素液化サイク
ルライン内の気体窒素の圧力と略同一の圧力にまで昇圧
しなくても気体酸素は液化されるので、従来のように気
体酸素を昇圧するための圧縮機を設ける必要はなくな
り、設備コストおよび運転コストを低減する上で好都合
である。
【００５２】本発明の請求項２記載の酸素窒素液化装置
によれば、空気分離装置から窒素液化サイクルラインに
導入された気体窒素は、圧縮機によって圧縮され、冷凍
機によって冷却され、その一部が膨張タービンに供給さ
れて断熱膨張仕事をすることによってさらに冷却されて
寒冷になり、この寒冷が熱交換器において上記圧縮され
た気体窒素の残部との熱交換に供され、この熱交換によ
って残部の気体窒素は液化される。
によれば、空気分離装置から窒素液化サイクルラインに
導入された気体窒素は、圧縮機によって圧縮され、冷凍
機によって冷却され、その一部が膨張タービンに供給さ
れて断熱膨張仕事をすることによってさらに冷却されて
寒冷になり、この寒冷が熱交換器において上記圧縮され
た気体窒素の残部との熱交換に供され、この熱交換によ
って残部の気体窒素は液化される。
【００５３】一方、空気分離装置から酸素供給ラインに
供給された気体酸素は、熱交換器において上記寒冷との
熱交換で所定の温度にまで予め冷却されて酸素液化器内
に導入される。一方、窒素液化サイクルラインから導出
された液体窒素は、酸素液化器の気化手段内に導入さ
れ、ここで断熱膨張することによって降温して寒冷にな
るため、酸素液化器内に導入された予備冷却済みの気体
酸素はこの寒冷との熱交換によって冷却され液化する。
供給された気体酸素は、熱交換器において上記寒冷との
熱交換で所定の温度にまで予め冷却されて酸素液化器内
に導入される。一方、窒素液化サイクルラインから導出
された液体窒素は、酸素液化器の気化手段内に導入さ
れ、ここで断熱膨張することによって降温して寒冷にな
るため、酸素液化器内に導入された予備冷却済みの気体
酸素はこの寒冷との熱交換によって冷却され液化する。
【００５４】このように、気体酸素は、熱交換器とは別
に設けられた酸素液化器において、液体窒素の断熱膨張
によって冷却されるようにしているため、気化手段内の
窒素の圧力を窒素液化サイクルライン内の窒素の圧力と
は独立した、気体酸素の圧力に見合ったものにすること
が可能であり、これによって、従来のように気体酸素を
気体窒素の圧力に見合うまで昇圧するための圧縮機を設
けずして酸素の液化が実現し、設備コストおよび運転コ
ストの低減を図る上で有効である。
に設けられた酸素液化器において、液体窒素の断熱膨張
によって冷却されるようにしているため、気化手段内の
窒素の圧力を窒素液化サイクルライン内の窒素の圧力と
は独立した、気体酸素の圧力に見合ったものにすること
が可能であり、これによって、従来のように気体酸素を
気体窒素の圧力に見合うまで昇圧するための圧縮機を設
けずして酸素の液化が実現し、設備コストおよび運転コ
ストの低減を図る上で有効である。
【００５５】本発明の請求項３記載の酸素窒素液化装置
によれば、窒素液化サイクルラインから導出された液体
窒素を酸素液化器の上流側で減圧する減圧弁が設けられ
ているため、この減圧弁の開度を調節することによって
気化手段に供給する窒素量の調節がさ可能になるととも
に、減圧弁での減圧によって液体窒素は断熱膨張して降
温する。
によれば、窒素液化サイクルラインから導出された液体
窒素を酸素液化器の上流側で減圧する減圧弁が設けられ
ているため、この減圧弁の開度を調節することによって
気化手段に供給する窒素量の調節がさ可能になるととも
に、減圧弁での減圧によって液体窒素は断熱膨張して降
温する。
【００５６】本発明の請求項４記載の酸素窒素液化装置
によれば、酸素液化器から導出された寒冷を圧縮機に戻
すラインが設けられているため、上記寒冷はこのライン
を通って系内を循環移動し、これによって寒冷として用
いた窒素が回収される。
によれば、酸素液化器から導出された寒冷を圧縮機に戻
すラインが設けられているため、上記寒冷はこのライン
を通って系内を循環移動し、これによって寒冷として用
いた窒素が回収される。
【図１】本発明に係る酸素窒素液化装置の第１実施例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】本発明に係る酸素窒素液化装置の第２実施例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図３】本発明に係る酸素窒素液化装置の第３実施例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】従来の酸素窒素液化装置の一例を示す説明図で
ある。
ある。
１ 酸素窒素液化装置 ２ 窒素圧縮機 ３ 熱交換器 ３１ 第１熱交換器 ３２ 第２熱交換器 ３３ 第３熱交換器 ４ 冷凍機 ５ 膨張タービン ６ 液窒タンク ７ 酸素液化器 ７１ 熱交換器 ８ 減圧弁 ９ 窒素回収用圧縮機 Ｓ 空気分離装置 Ａ 空気 ＧＮ 気体窒素 ＧＯ 気体酸素 ＬＮ 液体窒素 ＧＮ１，ＧＮ２ 寒冷 ＬＯ 液体酸素 Ｌ 窒素液化サイクルライン Ｌ１ 窒素往ライン Ｌ２ 窒素復ライン Ｌ３ 酸素供給ライン Ｌ４ 液体窒素ライン Ｌ５ 分岐ライン Ｌ６，Ｌ６ａ，Ｌ６ｂ 酸素冷却用窒素ライン Ｌ７ 液体窒素導出ライン Ｌ８ 液体酸素導出ライン
Claims (4)
- 【請求項１】 空気分離装置によって分離された気体酸
素および気体窒素を液化して液体酸素および液体窒素に
する酸素窒素液化装置であって、空気分離装置からの気
体窒素を液化する窒素液化サイクルラインと、空気分離
装置からの気体酸素を液化する酸素液化器とが設けら
れ、この酸素液化器は、上記窒素液化サイクルラインか
ら導出された液体窒素の蒸発潜熱によって気体酸素を液
化するように構成されていることを特徴とする酸素窒素
液化装置。 - 【請求項２】 上記窒素液化サイクルラインには、気体
窒素を圧縮して圧縮気体窒素にする圧縮機と、上記圧縮
気体窒素を冷却する冷凍機と、この冷凍機で冷却された
圧縮気体窒素の一部に断熱膨張仕事をさせることによっ
て窒素液化用の寒冷を発生する膨張タービンと、上記寒
冷と上記圧縮機の下流側の残部の気体窒素との熱交換を
行うことによって残部の気体窒素を液体窒素にする熱交
換器とが備えられ、上記熱交換に供された寒冷は圧縮機
の上流側に戻され、上記熱交換器で気体酸素と上記寒冷
との熱交換を行わせる気体酸素ラインが設けられ、上記
酸素液化器は、酸素液化室とこの酸素液化室内に配設さ
れた気化手段とを有し、上記気体酸素ラインの下流端は
酸素液化室に接続され、上記気化手段は、上記窒素液化
サイクルラインから導出された液体窒素を蒸発させるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１記載の酸
素窒素液化装置。 - 【請求項３】 上記窒素液化サイクルラインから導出さ
れた液体窒素を酸素液化器の上流側で減圧する減圧弁が
設けられていることを特徴とする請求項２記載の酸素窒
素液化装置。 - 【請求項４】 上記酸素液化器の気化手段から導出され
た寒冷を圧縮機に戻すラインが設けられていることを特
徴とする請求項２または３記載の酸素窒素液化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15762995A JP2961072B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 酸素窒素液化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15762995A JP2961072B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 酸素窒素液化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0914830A true JPH0914830A (ja) | 1997-01-17 |
| JP2961072B2 JP2961072B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=15653907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15762995A Expired - Lifetime JP2961072B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 酸素窒素液化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961072B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008519242A (ja) * | 2004-11-08 | 2008-06-05 | エムエムアール・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 小型ガス液化装置 |
| WO2015141430A1 (ja) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | 三菱重工業株式会社 | レーザ発振冷却装置 |
| WO2016052327A1 (ja) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 三菱重工業株式会社 | レーザ発振冷却装置 |
| WO2016151940A1 (ja) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | 三菱重工業株式会社 | レーザ発振冷却装置 |
| CN115451655A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-09 | 北京飞燕石化环保科技发展有限公司 | 一种空分装置 |
| US20240288218A1 (en) * | 2023-01-05 | 2024-08-29 | Seth A. Potratz | Method for production and supply of a densified liquid oxygen product for space vehicle applications |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP15762995A patent/JP2961072B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008519242A (ja) * | 2004-11-08 | 2008-06-05 | エムエムアール・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 小型ガス液化装置 |
| JP2012163329A (ja) * | 2004-11-08 | 2012-08-30 | Mmr Technologies Inc | 小型ガス液化装置 |
| WO2015141430A1 (ja) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | 三菱重工業株式会社 | レーザ発振冷却装置 |
| JP2015185601A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | 三菱重工業株式会社 | レーザ発振冷却装置 |
| US9825418B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-11-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Laser-oscillation cooling device |
| WO2016052327A1 (ja) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 三菱重工業株式会社 | レーザ発振冷却装置 |
| JP2016072346A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 三菱重工業株式会社 | レーザ発振冷却装置 |
| WO2016151940A1 (ja) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | 三菱重工業株式会社 | レーザ発振冷却装置 |
| CN115451655A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-09 | 北京飞燕石化环保科技发展有限公司 | 一种空分装置 |
| US20240288218A1 (en) * | 2023-01-05 | 2024-08-29 | Seth A. Potratz | Method for production and supply of a densified liquid oxygen product for space vehicle applications |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2961072B2 (ja) | 1999-10-12 |
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