JPH1038457A - 混合物を精留するための蒸留装置 - Google Patents

混合物を精留するための蒸留装置

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JPH1038457A
JPH1038457A JP9106048A JP10604897A JPH1038457A JP H1038457 A JPH1038457 A JP H1038457A JP 9106048 A JP9106048 A JP 9106048A JP 10604897 A JP10604897 A JP 10604897A JP H1038457 A JPH1038457 A JP H1038457A
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distillation
main heat
exchange means
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カール・オー・トッペル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合物を精留するための蒸留装置を提供す
る。 【解決手段】 空気分離プラントに適用可能な蒸留装置
であって、蒸留塔が、格納スリーブ内にてメイン熱交換
器または蒸留塔のヘッド凝縮器から吊されている。蒸留
塔が、自己水平性である重力の影響下にて垂直配向をと
ることができるよう、蒸留塔のサスペンションがフレキ
シブルである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メイン熱交換器と
１つ以上の蒸留塔がスリーブ状の格納手段中に納められ
ている、空気の分離に使用可能な蒸留装置に関する。さ
らに詳細には、本発明は、蒸留塔が重力の影響下にて垂
直配向をとるよう、蒸留塔が格納手段内にてメイン熱交
換器またはヘッド凝縮器から吊されている装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】蒸留
塔内に収容されている液体−蒸気接触エレメントにより
混合物の液相と気相を接触させることによって、混合物
が蒸留される。液体−蒸気接触エレメントは、トレイ、
ランダム充填物、および構造的充填物のいずれであって
もよい。蒸留塔を効率的に使用し、そして本来の性能特
性を発揮させるためには、蒸留塔を横切る蒸気流量と液
体流量が一定であることが必要である。一定の液体流量
と蒸気流量が得られやすくするためには、蒸留塔が垂直
配向をとるよう、蒸留塔を直立させる。しかしながら、
小さなプラント（たとえば、減圧断熱エンクロージャー
中に入れられているパッケージ空気分離プラント）の場
合、垂直配向が確実に得られるかどうかは疑問である。
この問題を解決するための１つの試みが米国特許第５,
２０５,０４２号に記載されている。該特許において
は、貯蔵容器に連結された蒸留塔を使用する液体窒素補
助プラントが開示されている。蒸留塔と貯蔵容器が減圧
断熱容器中に納められている。蒸留塔が必要な垂直配向
にて直立するよう、懸垂マス（suspended mass）とロケ
ーター・リング（locator ring）（これらによって蒸留
塔の配向がチェックできる）を使用して減圧断熱容器を
平らにする。
【０００３】後述するように、本発明は、蒸留塔が自己
水平性（self-leveling）であり、したがって本発明の
装置の配置が従来技術のプラント（たとえばパッケージ
空気分離プラント）よりはるかに簡単であるような蒸留
装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、混合物をその
精留に適した温度に冷却するためのメイン熱交換器と少
なくとも１つの蒸留塔とを含む、混合物を精留するため
の蒸留装置を提供する。熱交換手段と少なくとも１つの
蒸留塔を収容するための格納手段が組み込まれている。
熱交換手段と少なくとも１つの蒸留塔を、格納手段の上
部区域内に、蒸留塔が重力の影響下にて垂直配向をとる
よう吊すためのサスペンション手段が組み込まれてい
る。このような態様においては、本発明は、たとえば蒸
留塔の垂直性を検知し、次いで格納手段を水平にするこ
とにより、蒸留塔を水平にするための外部介在物を必要
としない。したがって本発明は、従来技術のプラントよ
り直接的で複雑さの程度の低いシステム構成をもたらす
蒸留装置を提供する。
【０００５】本明細書は、発明者が本人の発明であると
考える主題を明確に指摘している特許請求の範囲にて結
論を明記しているが、添付の図面を参照しつつ考察すれ
ば、本発明の理解がより深まるであろう。
【０００６】図１を参照すると、本発明にしたがった空
気を分離するための装置１が示されている。装置１は、
液体窒素補助プラントとして知られているタイプのパッ
ケージ空気分離プラントである。理解しておかなければ
ならないことは、本発明が特定のタイプの蒸留装置に限
定されず、空気以外の混合物を分離するのに使用でき
て、しかも複数の塔を使用できるような蒸留ユニットに
より広い適用可能性を有する、ということである。
【０００７】装置１は、空気を精留に適した温度に冷却
するためのメイン熱交換器１０、および塔オーバーヘッ
ド区域１４中に窒素生成物を、そして塔底液区域１６中
に酸素富化液体を生成する蒸留塔１２を含む。塔１２へ
の還流物は、メイン熱交換器１０と蒸留塔１２との間に
配置されたヘッド凝縮器１８中にて生成される。メイン
熱交換器１０、蒸留塔１２、およびヘッド凝縮器１８
が、スリーブ２０内に直列関係にて据え付けられてい
る。スリーブ２０は液体窒素貯蔵容器２２を貫通してお
り、この液体窒素貯蔵容器が、断熱材２６を含んだ減圧
断熱タンク２４内に収容されている。図示していない
が、空気の凝縮を防ぐためにスリーブ２０に断熱材を充
填することができる。断熱材は、減圧断熱タンク２４の
外側で使用されるならば、スリーブ２０内でも使用する
ことができる。
【０００８】メイン熱交換器１０とヘッド凝縮器１８は
それぞれ、プレート構造およびフィン構造である。メイ
ン熱交換器１０には、空気通路２８、および窒素生成物
と廃棄物が通過するための、向流の窒素生成物通路３０
と廃棄物通路３２が設けられている。空気が、通路２８
中で精留に適した温度、すなわち空気の露点もしくは露
点付近の温度に冷却される。これと同時に、窒素生成物
通路３０と廃棄物通路３２においてそれぞれ向流状態で
流れている窒素生成物と廃棄物が、周囲温度付近の温度
に加温される。メイン熱交換器１０が上部サスペンショ
ンフランジ３４に連結されており、そしてこのサスペン
ションフランジが減圧断熱タンク２４に連結されてい
る。メイン熱交換器１０、ヘッド凝縮器１８、および蒸
留塔１２を減圧断熱タンク２４からユニットとして取り
外せるよう、上部サスペンションフランジ３４は着脱式
となっている。空気を蒸留塔１２の塔底区域１６に導入
するための空気導管３６が、空気通路２８に連結されて
いる。
【０００９】ヘッド凝縮器１８は、生成物導管４０によ
って蒸留塔１２の塔オーバーヘッド区域１４に連結され
た窒素通路３８を有しており、この生成物導管４０はさ
らに、メイン熱交換器１０の窒素生成物通路３０に連結
されている。このような態様において、窒素生成物の一
部が窒素通路３８中で凝縮され、還流導管４２を介して
蒸留塔１２の塔オーバーヘッド区域１４に導入される。
こうした凝縮のための冷却剤は、ヘッド凝縮器１８内の
冷却剤通路４４によって供給される。冷却剤通路４４
は、廃棄物導管４６を介して廃棄物通路３２に連結され
ている。冷却剤通路４４は、廃棄物ライン４８によって
蒸留塔１２の塔底区域１６に連結されている。塔底区域
１６中に含まれている酸素高含量液体と凝縮させようと
する窒素生成物との間の適切な温度差は、廃棄物ライン
４８中に設けられている膨張弁５０によって廃棄物流れ
（酸素高含量液体で構成される）を弁膨張させることに
よって得られる。
【００１０】どのような低温蒸留塔システムにおいて
も、環境からの熱放散は避けられない。このような熱放
散を相殺するために、冷却ポテンシャルを供給しなけれ
ばならない。空気分離装置１においては、このような冷
却ポテンシャルは、液体窒素貯蔵タンク２２中に収容さ
れている液体窒素を介して供給される。液体窒素貯蔵タ
ンク２２は液体窒素５２を収容しており、液体窒素５２
は、充填ライン５４によって液体窒素貯蔵タンク２２に
導入される。充填ライン５４を閉じるための遮断弁５６
が設けられている。さらに、必要に応じて、液体窒素貯
蔵タンク２２から液体窒素５２を抜き取るためのドレン
ライン５８が設けられる。ドレンライン５８中に遮断弁
６０が設けられる。蒸留塔１２に冷却ポテンシャルを加
えるために、移送ライン６２によって、液体窒素を蒸留
塔１２の塔オーバーヘッド区域１４に導入する。弁膨張
（膨張弁６４によってもたらされる）により、移送ライ
ン６２を通過する液体窒素の温度が低下する。
【００１１】ヘッド凝縮器１８は、４つの支持物６６に
よってメイン熱交換器１０に連結されている。そして蒸
留塔１２は、ヘッド凝縮器１８から４つの支持物６８に
よって吊されている。支持物６６と６８はそれぞれ、長
方形の横断面を有する。理解しておかなければならない
ことは、図面には支持物６６と６８のそれぞれの２つだ
けが見えるということである。なぜなら、他の見えない
支持物は、支持物６６と６８の各セットの図示した２つ
の直接背後に位置しているからである。支持物６６と６
８は、重力の影響下にて蒸留塔１２に対してフレキシブ
ルであるよう造られているのが好ましい。このように造
り上げることは、フレキシブル材料を適切に選択するこ
とによって、および／または支持物６６と６８のそれぞ
れの慣性モーメントを適切に部分設計することによって
達成することができる。このように、減圧断熱タンク２
４がレッグ７０に載っていて、完全に水平にはなってい
ないので、蒸留塔１２は、支持物６６と６８の変形によ
り、ぶらさがった状態で水平位置にスウィングする。さ
らに、窒素生成物ライン４０、空気ライン３６、および
冷却剤ライン４６も、ベンドまたはベロー様のジョイン
トを取り付けることによって、また配管系にある程度の
“余裕（give）”をもたせることのできる他のよく知ら
れた方法によって、よじれることなくフレキシブルであ
るよう造られている。
【００１２】当業者には周知のことであるが、メイン熱
交換器１０とヘッド凝縮器１８は単一のユニットとして
みなすことができ、したがって蒸留塔１２は、ヘッド凝
縮器をその設計中に組み込んだ形のメイン熱交換器から
吊されていることになる。さらに、メイン熱交換器１０
は上部サスペンションフランジ３４に堅く連結されてい
るけれども、蒸留塔１２、メイン熱交換器１０、および
ヘッド凝縮器１８がこのような支持物からスウィングす
るよう、メイン熱交換器を上部サスペンションフランジ
３４からフレキシブルに支持させることもできる。
【００１３】スリーブ２０は、液体窒素貯蔵タンク２２
内に、そして順に減圧断熱タンク２４内に据え付けられ
ているように示されているけれども、これはパッケージ
の便宜上そうしてあるだけである。特に、スリーブ２０
は、それ自身のレッグで自立するよう造ることができ、
また減圧断熱タンク内に据え付けられている液体窒素貯
蔵タンク２２に適切な配管によって連結することができ
る。
【００１４】好ましい実施態様を挙げて本発明を説明し
てきたが、当業者にとっては、本発明の精神と範囲を逸
脱することなく、種々の変形、付加形、および簡略形が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがって空気を分離するための装置
の概略図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） 混合物をその精留に適した温度
    に冷却するための熱交換手段； （ｂ） 少なくとも１つの蒸留塔； （ｃ） 前記熱交換手段と前記少なくとも１つの蒸留塔
    を収容するための格納手段；および （ｄ） 前記熱交換手段と前記少なくとも１つの蒸留塔
    を、前記格納手段の上部区域内に、前記蒸留塔が重力の
    影響下にて垂直配向をとるよう吊すためのサスペンショ
    ン手段；を含む、混合物を精留するための蒸留装置。
  2. 【請求項２】 前記格納手段が、その前記上部区域をキ
    ャップする上部据え付けフランジを有するスリーブを含
    み；前記少なくとも１つの蒸留塔が、熱交換手段の下に
    直列関係にて設置されており；そして前記サスペンショ
    ン手段により、少なくとも前記メイン熱交換手段が前記
    上部据え付けフランジから吊されている；請求項１記載
    の蒸留装置。
  3. 【請求項３】 前記混合物が空気を含み；そして前記少
    なくとも１つの蒸留塔が、窒素高含量の塔オーバーヘッ
    ドを生成するよう設計された単一蒸留塔を含む；請求項
    ２記載の蒸留装置。
  4. 【請求項４】 前記メイン熱交換手段と前記単一蒸留塔
    との間にヘッド凝縮器が配置されており；前記サスペン
    ション手段が、前記メイン熱交換手段を前記上部据え付
    けフランジに連結するための第１の連結手段、および前
    記単一蒸留塔を前記メイン熱交換手段に連結するための
    第２の連結手段を含み；そして前記蒸留塔が前記垂直配
    向をとることができるよう、前記第１と第２の連結手段
    の少なくとも一方が充分にフレキシブルである；請求項
    ３記載の蒸留装置。
  5. 【請求項５】 （ａ） 液体窒素を収容するための窒素
    供給タンク； （ｂ） 前記液体窒素を前記蒸留塔の上部区域に供給す
    るための導管； （ｃ） 前記窒素供給タンクを取り囲んでいる減圧断熱
    タンク；および （ｄ） 前記減圧断熱タンクと前記窒素供給タンクとの
    間に設置された断熱材；をさらに含む、請求項３または
    ４に記載の蒸留装置。
  6. 【請求項６】 前記格納手段が、前記減圧断熱タンクと
    前記窒素供給タンクとを貫通しているスリーブを含む、
    請求項５記載の蒸留装置。
JP9106048A 1996-04-30 1997-04-23 混合物を精留するための蒸留装置 Pending JPH1038457A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/640,301 US5617742A (en) 1996-04-30 1996-04-30 Distillation apparatus
US640301 1996-04-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1038457A true JPH1038457A (ja) 1998-02-13

Family

ID=24567698

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9106048A Pending JPH1038457A (ja) 1996-04-30 1997-04-23 混合物を精留するための蒸留装置

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US (1) US5617742A (ja)
EP (1) EP0805324A3 (ja)
JP (1) JPH1038457A (ja)
KR (1) KR100249038B1 (ja)
CN (1) CN1167245A (ja)
AU (1) AU714557B2 (ja)
CA (1) CA2199085C (ja)
CZ (1) CZ80797A3 (ja)
ID (1) ID16654A (ja)
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MY (1) MY132577A (ja)
PL (1) PL319717A1 (ja)
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