JPS5944569A - 窒素製造装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、深冷分離による窒素製造装置の運転方法に関
するもので、特に液体窒素採取運転を折体とした窒素製
造装置暑こおいて、ガス窒素採取運転を行なう場合に好
適な運転方法に関するものである。

従来技術による窒素製造装置で液体窒素採取運転を行な
う場合には、運転を自動的に行なうため、装置の寒冷発
生源である膨張タービンに最大負荷をかけ、その余剰寒
冷に見合う液体窒素を自動制御機構を介して取出してい
た。そのため、液体窒素を採取しないガス窒素採取運転
時には、遠隔操作器等により膨張タービン人口弁を絞る
等の操作を行ない、膨張タービンの負荷を減少して運転
する必要がある。この場合、膨張タービンにより発生す
る寒冷と装置が必要とする寒冷損失とがバランスしない
と、装置内の液体空気（または液体窒素）が増加あるい
は減少することになり、長時間の運転状態の傾向から、
膨張タービンの負荷を最適にするための調整操作が必要
であった。

本発明の目的は、窒素製造装置において、液体窒素採取
運転時も、ガス窒素採取運転時も、運転切換ボタンを押
すだけで運転切換ができ、かつ、自動的に安定した運転
を行なうことができる運転方法を提供することにある。

本発明は、原料空気を空気熱交換器で低温戻りガスと熱
交換させて冷却した後精留塔に導入し、精留塔で窒素と
酸素分に富む液体空気に分離して窒素を採取し、液体空
気な精留塔頂部の凝縮器に導入してガス窒素を液化し、
該凝縮器でガス化した液体空気を膨張タービンに導入し
て装置の寒冷を補償する窒素製造装置において、凝縮器
液面調節計の信号により切換機構を介して液体窒素採取
弁を制御するとともに、前記切換機構を切換えて凝縮器
液面調節計の信号により膨張タービン人口弁を制御する
ことにより、液体窒素採取運転とガス窒素採取運転との
切換えを容易にするとともに、自動的に安定した運転を
行なうことができるようにしたものである。

以下、本発明の一実施例を図面によって説明する。原料
空気圧縮機（図示せず）で所定圧力（約８に！ｉ’／ｃ
ｄＧ）に昇圧された原料空気は、吸着塔（図示せず）で
水分および炭酸ガスを吸着除去された後、導管１３より
保冷槽５内に導入され、空気熱交換器１で低温戻りガス
と熱交換して冷却され、一部液化した状態で精留塔２に
導入される。精留塔２内で原料空気は高純度窒素と酸素
分に富んだ液体空気とに精留分離され、高純度窒素ガス
は精留塔２頂部から導管１７を経て、空気熱交換器１で
原料空気を冷却し、温度回復して取出され、液体窒素は
精留塔２頂部液溜部から導管１６．液体窒素採取弁１０
を経て取出される。一方、精留塔２塔底部に溜った酸素
分に富んだ液体空気は、導管１８を経て精留塔２頂部に
設けられた凝縮器３に導入され、精留塔２頂部の窒素ガ
スを液化してガス化され、液体窒素は精留塔２の還流液
となり、ガス化した液体空気は廃ガスとして凝縮器３よ
り導管１４を経て取出される。凝縮器３より取出された
廃ガスのほとんどは空気熱交換器１で原料空気を冷却し
、約−１５０℃程度まで温度回復した後導管１５゜膨張
ターピノ人口弁１１を経て膨張タービン４に導入され、
膨張タービン４で断熱膨張して寒冷を発生し、低温とな
った廃ガスは再度空気熱交換ａ１を通り、原料空気と熱
交換して常温まで流度回復した後、導管１９を経て取出
される。この場合、膨張タービン４の負荷に関りなく凝
縮器３内の圧力を一定に保持するため、圧力計６により
バイパス弁９を自動的に制御して、すべての廃ガスが取
出される。

上述した窒素製造装置において、７は凝縮器３の液面を
検出して信号を発信する凝縮器液面調節計、８は遠隔操
作により膨張タービン人口弁１１を開閉する遠隔操作器
、１２は運転切換ボタン（図示せず）により作動され、
凝縮器液面調節ｉｉ７からの信号を液体窒素採取弁１０
側および膨張タービン人口弁１１側番こ切換える切換機
構であって、切換機構１２が液体窒素採取弁１０側に切
換えられると膨張タービン人口弁１１が全開となり、膨
張タービン人口弁１１側に切換えられると凝縮器液面調
節計からの信号が遠隔操作器８の信号に優先して膨張タ
ーピノ人口弁１１に伝達されるように構成されている。

しかして、液体窒素採取運転時には、運転切換ボタン各
こより切換機構１２を液採り運転に切換えることにより
、膨張タービン人口弁１１が全開となり、凝縮器液面調
節計７の信号により切換機構１２を介して液体窒素採取
弁１０が自動的に制御されるため、導管１６を経て装置
内の余剰寒冷に見合う液体窒素が採取される。また、ガ
ス窒素採取運転を行なう場合には、切換機構１２をガス
採り運転に切換えることにより、遠隔操作器８の信号に
優先して凝縮器液面調節計７の信号により切換機構１２
を介して膨張グービン人口弁１１が自動的に制御される
ため、安定してガス窒素を採取することができる。

なお、液体窒素採取運転時において、液体窒素貯蔵タン
ク　（図示せず）が満杯になった場合、これを検出して
切換機構１２を作動するようにしておくことにより、自
動的に切換機構１２を切換えてガス採取運転に移行させ
ることができる。

本発明は以上述べたように、原料空気を空気熱交換器で
低温戻りガスと熱交換させて冷却した後精留塔に導入し
、精留塔で窒素と酸素分に富む液体空気に分離して窒素
を採取し、液体空気な精留塔頂部の凝縮器に導入してガ
ス窒素を液化し、該凝縮器でガス化した液体空気を膨張
タービンに導入して装置の寒冷を補償する窒素製造装置
において、凝縮器液面調節計の信号により切換機構を介
して液体窒素採取弁を制御するとともに、前記切換機構
を切換えて凝縮器液面調節計の信号により膨張タービン
人口弁を制御するようにしたものであるから、液体窒素
採取運転とガス窒素採取運転とを運転切換ボタンにより
簡単に切換えることができ、かつ、液体窒素採取運転時
には装置の余剰寒冷をすべて液体窒素として自動的に採
取することができるとともに、ガス窒素採取運転時には
装置の所要寒冷にヌづ応じて自動的に膨張タービンの負
荷調整を行なうことができ、運転操作を簡略化して自動
運転を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による窒素製造装置の運転方法を実施した
装置の一例を示す系統図である。 １　・・空気熱交換器、２　・・精留塔、３・・・・・
・凝縮器、４・・・・・・膨張タービン、５・・・・・
・保冷槽、６・・・圧力計、７・・・・・・凝縮器液面
調節計、８・・・・・・遠隔操作器、９・・・バイパス
弁、１０・・・・・・液体窒素採取弁、１１・・・・・
膨張タービン人口弁、１２・・・・・・切換機構、１３
〜１９・・・・・・導管 代理人　弁理士　　薄　１）利　幸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　原料空気を空気熱交換器で低温戻りガスと熱交換さ
   せて冷却した後精留塔に導入し、精留塔で窒素と酸素分
   に富む液体空気に分離して窒素を採取し、液体空気な精
   留ル頂部の凝縮器に導入してガス窒素を液化し、該凝縮
   器でガス化した液体空気を膨張タービンに導入して装置
   の寒冷を補償する窒素製造装置において、凝縮器液面調
   節計の信号により切換機構を介して液体窒素採取弁を制
   御すると共に、前記切換機構を切換えて凝縮器液面調節
   計の信号により膨張タービン人口弁を制御することを特
   徴とする窒素製造装置の運転方法。