JPS6038579A - 空気を蒸溜する方法および空気蒸溜装置 - Google Patents

空気を蒸溜する方法および空気蒸溜装置

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JPS6038579A
JPS6038579A JP15419884A JP15419884A JPS6038579A JP S6038579 A JPS6038579 A JP S6038579A JP 15419884 A JP15419884 A JP 15419884A JP 15419884 A JP15419884 A JP 15419884A JP S6038579 A JPS6038579 A JP S6038579A
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liquid
low pressure
distillation
auxiliary
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モーリス・グルニエ
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Air Liquide SA
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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】 この発明は、二重腰痛場における空気の蒸留に関する。
良く知られているように、二重塔空気蒸溜装置πは、約
６バールで作動する中間圧腰痛場、大気圧よシ僅かに高
い圧力で作動する低圧腰痛場、および凝縮蕉発器から主
として構成される。純化ののちに、空気は中間工場の底
部へ送られる。中間工場の底部で受取る「濃厚な液体」
（酸素に富む空気）は、低圧塔の中間点へ還流され、殆
んど全体として堅素で形成さｉする中間工場のＪ５４ｆ
！１〜で受取る「稀薄な液体」は、低圧塔の」１月′Ｊ
：；へ還流される。
ｐ厚な液体の入口の下方に、低圧」（撃はアルゴンを生
成するだめの「アルゴン取出し部」をしｔＪ’Ｌｌ：１
包含する。低圧塔は通常、気体１毀素および液体Ｌ（素
を引出すだめの通路を底部に（６ｉｊえ、中間工場は通
常、気体窒素および液体慨素を引出すだめの通路を頂部
に備える。低圧塔の頂部然気（「不純な窒素」）は、僅
かのチ、（λ〜３チ、）〃）ら僅かの裂（２〜３条）の
酸素を含有する窒素で形成され、通常は大気に吐出され
る。
配管を通して使用者に直接にＬＬ（給さＩとる気体ｎテ
素を本グ４的に作るだめの装ν？において、酸素が一時
的に過剰になることが起シイ（する。これは特に、使用
者の工場が停止する期間において生じる。七−通の腰部
装置では、次いで気体「、素が大気に連結され、この酸
素を分離するに費やされたエネルギが失なわれる。
この発明の目的は、酸素の需撒の一時的低下を、装置の
他の製品のうちの１つまたは多く、すなわちアルゴン、
液体ｒ）λ素、液体窒素支たは気体窒素のうちの１つま
たは多く、を増大するに利用することにおる。
故にこの発す］によれば、比較的高い圧力で作動され中
「１）」圧塔と称せられるｉ＋　／　ａ、ｘ　溜場と、
比較的低い圧力で作動され低圧塔と称せられる第、２蒸
溜塔とからなる、二重塔によって、空気を腰痛する方法
において、ｕＬｌ蒸溜腰痛場び第２蒸溜塔のうちの一方
から取られた液体を、実質的に低圧塔の圧力で作動する
補助の塔の］」」部へ送シ、ｎｌＪ記液体よりも酸素か
濃厚でない低圧塔から取られた気体を、ｎｉｊ記の補助
の塔の底＝ｌＳへ送シ、補助の沁の基部で受取る涼イイ
・を、実質的にｆｊす記気体の取出しレベルで、低ＩＥ
塔に還流させることを特徴とする方法、が提供される。
「補助の略」とは、腰痛場の構造を有する塔、すなわち
腰痛に使用される種類の充填材オだに成る枚数のプレー
トを備えた塔、を意味しようとするものである。
この発り］はまた、この方法を実施するための二重略式
空気＆′？、Ｉｉ装敢を提供する。比較的高い圧力で作
動され中間圧”ｉｓ’と称せられる第１７Ａ　ｆｔ（塔
、比較的低い圧力で作動され低圧＋：）ｒと称せられる
Ｈ、２蒸溜オル、低圧塔の底部で受取る液体酸素を、ｇ
ｌＸ／蒸溜塔腰痛場におけるｉ９気との熱交換器に」、
って蒸発させる熱交換器、および和！、、２黙溜塔（ｑ
−おける還流を達成するための手段からなるタイプのこ
の装置ｔは、ＲＵ記手段が、ジこａ的に低圧塔の圧力で
作動する補助の略を有し、この補助の招か、鎖／腰痛場
および臼Ｎ　、２４’＝’（溜場のりちの一方から取ら
れた液体を、上方から供給され、かつ＋）ｉＪ記液（（
、よシも闇紫が濃厚でない低圧塔から７ｉ’、：らｉＬ
′／Ｃう（体を、下方から供紬され、烙らに１ＪｉＪ記
り・段か、前記の補助の％の基部で受取る沿体を、１１
゛ゴｉｆとして、ちｔ；り目的に前記気体の取出しのレ
ベルでＩＩＪ記低圧ｔＢへ送るだめの手段を有すること
、をＩ！’）ｆ　ｆｌとする。
最大の動車は、補助の塔に供給される！＋Ｋ　Ｖが低圧
塔の底部で受取られる液体酸素でおり、かつＦｉｉ］記
気体がＯ１Ｊ記低圧塔の頂部におけるに；気のときに、
達成される、 この発明による特に簡単な実施例において、補助の塔は
へ圧俗の頂部に設けられた塔の付方１１区域によって］
（・＞成される。
以下、図面を参１ｆｆｔしながらこの発明の）、、：力
山◇・１」について説明する。
第１図に図示される二宜腰痛嗜は、下方７．。商略すな
わち中ｆｉｌ　ＥＩＥ塔１塔上１上方蒸溜塔わち低圧塔
コ、およびこれら一つの屹の間の’ｌｒ’Ａ　Ｊｅｔ蒸
発器３からなる。適当ｅ（純ｒヒされた蒸瀬すべき空気
は、硅厚な散体と称せられるＶ索に當む底部液体５と、
殆んど全体として窒素からなる頂部蒸気とを止じるよう
に、塔／の底部で通路グを通してｈ′）乙バールの圧力
で注入される。
この頂部蒸気）：）：　Ｘ部分的に通路６を通して引出
しでき、残シは、ンｇ＜ｋｉｎ器３の中でθ２ぐ刹、”
ｉして、Ｊル／の頂Ｈ１ｉで樋７の中に収容される。補
助なｌ間外と←Ｒせられるこの液体の一部分は、升？の
中で大気圧よシ僅かに晶い圧ノ」まで膨張さぜられ、数
体の形で婁質的に塔コの追訃で注入され、還流としてこ
の塔から流れ、仁の稀薄な液体の残夛は、樋７から溢流
し、還（３ｔｉ、とじて’！’ｉ　／の中をθ１［４れ
る。
瀝厚な液体の一部分は、；ＩＥ１Ｎｉｉ　／　／を辿っ
て上昇し、この）巴路の中に設けられている弁７．２の
中で膨張させられ、Ｉｉｎ洗・な液体の注入のレヘルの
下方で液体の形で塔ユの中に注入芒れる。龜厚なｌｉｋ
体の残シは、通１’ｔ′ｉ／　ｉ　Ａを通して、アルゴ
゛ン生ル［ろ塔（図示なし）の頂部んし石１・器へ辷ら
れ、このＧ、・Ｌ：＃ｉｌ・器の中で蒸発し／このちに
、塔λの円部にうωｈ１７ノがし１く」易Ｄ１より４．
：：、かの例えば−〜３枚のプレートだけ下方において
、ｌ／Ｂでｊｌ：ｉ　、２へ送られる。
塔ΩｔＪ式らに、渥厚な蔽イ４、の仕入のレベルよシ下
方のレベルに、それぞれアルゴン生成格へ向い吐たこれ
から反るコつの通ｒｉ５／Ｊ、／弘、気体６′Ｉ素を引
出すための通路１５、およＵ・、塔コのハ剖から敞もＣ
ｊ、ｚ：素を引出すための唄ｂ’ｉ＋／６を１ｄ、１え
、缶かの係の０１１えは。２〜３褒の畝バー、ケ戦イ３
する１素（不純な窒素）からなる第１りｌ、ｌ留気１１
・は、柘鱒な液体の注入のレベルと同じレベルにう置市
に位散する通路／７を通して、吐出できる。
通路／７のレベルて上端にｊ、・いて眼カニされると見
なすことができる塔コからは、小径の４１加の塔区域１
ｇが上向き延長し、こノｔはそのＲｉ！ｉ部で塔コと連
通ずる。、”＋Ａ区域／ｇは、熱面に使用されたと同じ
タイプで少数の理論的プレート例えば６枚の理論的シレ
ー１・に対応する、プレート寸ノＣは充填材を包含する
。上昇、］ｒンプコθをｆ＋ｉｉｉえた通路／９は、塔
ｌの基ド１−から奴゛長し、このＩＸ域／ｇの頂部に達
する。こ（引、３：：ｌ・’ｉ／ｇの］３４部には、装
＋’ｉ’２’のａつ・、λ残留気体を１１・ｖ敗１−る
この区域の頂部の蒸気を吐出するだめの、通路２／かｐ
ハｊえられる。
正規の作Ｑ、’ＩＩにおいて、ポンプｌθは５１・転さ
れない。必要な量の気体および液体は、通路乙」？よひ
ｌＯと／、５および／乙を通し２て引出され、不純な窒
素は、：、４１１　％”５　／　７および、２／に設け
られた升（図示なし）のジ浄当な詞デ小によって、通路
／りｊすよび通路λノまたは七のいずれかを通して吐出
される。
還流は、塔ノの頂部における稀胎な：ｊ’ｊ　イ、’３
の上昇（’ｃよってだけ達成される。
例えば通路／Ｓに配Ｉｌ″Ｓによって直接連結された消
費工場の御坊的停止によって、限られた時間０間に、気
体酸素が過剰になるかも知れない。この損金には、過剰
のｊｉｉＱ素の汝ｕ、’、ｉ、−＋＋４−等しい流、Ｂ
ｌの液体酸紫ケ通１１′、）　／　９を；ｊｉ３　して
上列さぜるように、ポンプ、２０カ・錨１岨こされ、対
応した方法で通路／Ｓの弁か閉じられ、迎ｈ′ｌＪ／り
および、２ノの力゛が、区域／ｇに逸凸な流曙の不純な
情素句通過鳴ぜるような方法で、作動沁れる。
故に、約−７δ゛０℃の泡体ｍ＋、’３　：＋’＋が、
付加の区域１ｇの上方プレートに注かれ、この「’−域
／　ｇの下方プレートに約−７？乙℃で、Ｔ１１着ブー
る不イＪｌｉな悼）くことの適湿式の父換を受ける。そ
の結果としで、酸素を背負ったへ′、素が辿し′會、２
／をｊ山してｆｉ４′、Ｉ−／　ｑＯ℃で吐出され、゛
まだ僅かなチ□（２〜、１り匂）から１・ｆ１かな％（
ユ〜３％）の酸素を含イＪ−する！？ヌ尤から左Ｚ〕約
−／　９．４　’Ｃの液ｆ４か区域／ｇの下方で部下す
る。
この液体の「平角を権薄な泗イ（＼の注入のレベルで達
成するに適した」散素含イ４’　ｊ′ｉ’ｆ−を待るた
めの、不純な憾、）モの最小ｂ′１１量をδ１ｙ？する
ことは、着と１でおる。
全体として、 塔λの底部で、気体の引出しは液体の引出しに置換えら
れ、これはこの塔の加熱を増大させ、′Ｍｉ薄な液体の
注入のレベルにおいて、この液体に、環流液体の付加渡
が重ねられ、それで、塔コの頂部で環流を達成するだめ
の手段は、稀薄な液体の上ケ１と付加の区域７ｇとによ
って形成される。
換言すれば、塔コの頂部における還流Ｒ−Ｌ／Ｖとこの
塔の底部におけるこの比の逆数との双方が増大する。故
に、紹コにおける腰痛の効率が改善され、この改善は、
アルゴン抽出収危を１Ｋｌｆ大させるために使用できる
。例えば、この収ｉｔは、通路１９を通る分離された０
ｉ素のｇ５多の再循環によって、７０チからｇＯチ増太
できる。
さらに、通路１７のレベルにすなわち付加の区域１ｇの
直下に位置する塔コの区域を考慮すると、付加の区域が
再循環される液体酸素の流れに等しい不純な窒素の流れ
を約−７９６℃で液化させる効果を全体として有するこ
とが見出され、これは約−ｉｇｏ℃の液体酸素によって
達成される。かくして、区域ｔｇはヒートポンプ型の冷
却転移を達成し、これは、酸素と窒素の可逆性に近い状
態でのこの区域における混合によって解放されたエネル
ギから生じる。
この冷却転移はまた、との装置の別の生産を増゛大さぜ
るにも使用できる。
一通路６を通しての中間圧での気体窒素の引出しが増大
できる。実易二に、これは凝縮される煩累の量を従って
液体酸素の加熱を低Ｉ′に略せ、これは消熱に、塔−の
底部における蒸発と、この塔の頂部における稀薄な液体
の還流とを同時に減少させることになるが、この望まし
くない現象は、上述した区域−の効果によって袖（７’
ｔできる。
−かくして引出される気体煩素は、例えはタービン（図
示なしンでそのま寸で使用されるかまたは膨張させられ
るかでき、このタービンによって、装置は冷気を生じる
ように配備される。この冷気は次いで、装置の液体（窒
素またはｆ１’：＜素）の生産の増大を可能にする。
一装置の液体の生産は、タービンによって送風される空
気の流れを増大することによる、低圧塔の中での空気の
送風を採用した装置における別の方法で増大できる。何
故ならば、これに↓って止じる低圧塔の加熱およびＥＬ
　ＩＪＭ、の低減が、ｔｌｆｌ述したように、区域／ｇ
の効果によって補償できるからである。
もちろん、面前に記した場合において、アルゴンの抽出
の収量は、僅かなイアしか増大せず、或いは区域ｉｇが
存しない場合にイ４〒られるであろう値まで戻る。
第２図は、この発明のＭ鯉がどのようにして「ミナレッ
ト（ｍ１ｎａｒｅｔ　）　Ｊタイプ（すなわち、低圧塔
の頂部における不純な窒素の腰痛によって純粋な窒素を
低圧で製造するようなタイプ）の装置に適用できるかを
示す。この図において、各種の引出し通路は、明示のた
めに図示を省略り、、ｍ１図の一２２素に相遇する吸素
は同じ符号で示す。
かくして、中間圧損１１低圧塔コ、凝ｍＸ人発器３、空
気入口ダ、直厚な液体５のための上昇管／／Ｑその膨ｍ
２弁／、２、アルゴン連結部１３とｌダ、アルゴン生成
基の頂部の凝縮器と関連する通路／／Ａと／／Ｂ１およ
び不純な窒素を吐出する通路１７が設けられる。
二蚤塔ｌ−コは、低圧で純粋な窒素を生成する「ミナレ
ット」と称せられる補助の」ム、２．２ケ備える。この
」谷には、下刃から辿ｙ７．．：ａ３を可１しでＡ・Ｌ
イ・とな窒素か供給され、」合ｌの頂Ｆ１１：から取ら
れるＲＩＩ薄な液体７が、ｊ杉脹升λ５を備えた通路２
ｑを；ＩＱ　ｌ。
て上刃から供給される。純粋な？５累は、」Ｈ；　ａ　
、２の頂部から通路λ６を通ってＶπ出し１、この塔の
底の液体は、還流として通路コアを通って塔λのＴｔｉ
部へ送られる。さらに、このタイプの装置でｊｌｌ常で
あるように、液体７よりも下方で塔ｌの中で１１．！ら
れた「低い稀薄な液体」を、逃し弁２９を倫乏−に通路
コｇを通して止釘させることによって、Ｊ各λの頂部に
おける還流も汁成される。
第１図の区域７ｇは補助の塔／ｇＡに１ｊ′！′換えら
れ、こ１％には、純粋な覧シ（が通路３θを通して下方
から供給され、塔コの底部から取られた液体「；？素が
、上昇ポンプ、２０を備えた通１８　／デを辿して上方
から供給される。このｉ５１ｇｈはＷ、１図の区域／ｇ
と同じ方法で作動し、頂部で作られた窒素と酸素の気体
混合物は、崩路ユｌ全通して吐出され、底ｆｆ？、のル
′ン体は、コーミ流として通路３ノを通して紹λの頂部
へ込らノしる。／ノ・くしてこのｆ−Ｙ成では、同じ利
点が第７しく１の場合のように得られる。
実隙上、グつの痘／、、２．／ｇＡおよび、２．２は塔
の爪ね合わせによって−（、ｉ、にできる。かくしで、
ｈｔ　、７図に図示い）しる実ノ・ｉｔｓ例にＪ？いて
、Ｊム／＆Ａは、第１図のそれと回り、な区域／ｇを構
成することによって、塔ノの頂ε’ｉ！、’に配アネれ
、区域ｉｇより小径の塔２２は、区域／ｇと連通ずるこ
とン栄し、にこれの坦ｉｔｓに西ｔ！ｂ：’＋″沁れる
。この配列の詳細は、Ｆ）１３述した仁とから明らかで
あるから説明を歎しηい。
う＋−ｆｔＶをＴｉｔ＋　ｌｌ’ｉにするために、通Ｈ
ｉ’ｉニアおよびコｇが塔Ωに到Ｍ′−１する以６（］
に単一の通路３．２に合体されるとと／とけが、７ｊ：
目を要する。
紀ダド１において、’ｂ　／　ｇ　Ａは、私コ一と連通
ずることなしに、こｉｌ、の肛＋　Ｈｌｊてこの嗜の外
殻の中に１ス域／ｇＢの形で一体化され、梧２２は、そ
の基部て桁コの退Ｂ、と直接に連通ずる。純粋な音素を
面接に供給されるのが塔ｉ、ｇｈ（すなわち区域／ｇ）
ではなく塔ａ２であシ、通路Ωｇと３−で合体さ７する
のが７ｉ路２７ではなく通路３コであるという月１丈を
肚けげ、献体および作動は、′２１１３し【１の（ＩＡ
′造の配係Ｊおよび作動と全く同様である。９′ｌｑ図
において、藤枝／ｇＢの直径はミナレソトユΩのそ力に
等しい。恋型として、これＩＪ、ミナレツトの直径Ｊニ
ジ小はくできる。
成る」）、１合には、阜／、、２．ＩｇＡおよ０：２．
２のすべてか、回じ直径にでき、従って単一の円Ｗ；］
状外殻の中で一体にできる。
ｌｌ　図面の１１−卑ｚ？；況りｙ］ あ’　／（￥１は、とのか；　ｌｊ＋４による空気ン：
（、溜４・冒βの二Ｍｊ塔の９′：１し１、谷・、２図
は、この発明による別の、ｊ、ｊｊ、　ｊ＝：の二冗梧
の原アｊ１を示す斤・９図、ν３し′）およびＴｒｚグ
１ｔ）４；ｉ：ｉ、第一２ド′１の紳ンＩの一イｉ化の
λつの（が式を示す図１である。
図αＩ（に」？いて、／け中間圧ｉ１イ、２柑低ｆＪ：
＃ｊ１、？は熱交検器、７ｇは’ｊ’：ｉ！　Ｉ：、ｌ
のｉｌｌ、／ｑ１づネ１１；助ｑ農５・１のＪＭ　ｆｉ
ｌ’　ヘ送る＞Ｌ！　ｋ！：′；、３θけ補助〕私ノ；
ｌ：：　＋’＋ｉ’＋　ヘｉＸ　７、通路２．？ｌはス
“、部から仇圧損へ０近がｅ　；１３↓ｒ１□を示１−
０第１頁の続き ０発　明　者　ミシエル・レストラド　フランス国。
シャストレ、： シュシイ・アン・ブリー、リュ・デ・ブチ・３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ｌ　比較的高い圧力で作動され中間圧塔と称せられる第
    １蒸溜塔と、比較的低い圧力で作動され低圧塔と称せら
    れる第、２蒸溜塔とからなる、二重塔によって、空気を
    蒸溜する方法において、第１蒸溜塔および第コ蒸溜塔の
    うちの一方から取られた液体を、実質的に低圧塔の圧力
    で作動する補助の塔の頂部へ送）、前記液体よシも酸素
    が濃厚でない低圧塔から取られた気体を、前記の補助の
    塔の基部へ送ル、補助の塔の基部で受取る液体を、還流
    として、実Ｔ↓的に０１」記録体の取出しのレベルで、
    低圧塔へ送ることを特徴とする方法。 ユ　液体を低圧塔から取る、特許請求の範囲第７項に記
    載の方法。 ３　低圧塔から取られる液体が、低、圧塔の底部から取
    られる液体酸素である、特許請求の範Ｉ１［１第一項に
    記載の方法。 ダ　前記気体が低圧塔の頂部の気体である特許請求の範
    囲第１項に記載の方法。 ３　比較的高い圧力で作動され中曲圧塔と称せられる第
    １蒸詔塔、比較的低い圧力で作動され低圧塔と称せられ
    る第２蒸溜塔、低圧塔の底部で受取る液体酸素を、第１
    蒸溜塔の頂部における蒸気との熱交換によって蒸発させ
    る熱交換器、および第、２蒸溜塔における還流を確保す
    るための手段からなる、二重塔を備えた空気蒸溜装置に
    おいて、還流を確保するためのｉｉＪ記手段が、実質的
    に低圧塔の圧力で作動する補助の塔、第１蒸溜塔および
    第コ蒸溜塔のうちの一方から取られた液体を、前記の補
    助の塔の頂部へ送るための手段、ｎＩＪ記液体よシも酸
    素が濃厚でない低圧塔から取られた気体を、前記の補助
    の塔の底部へ送るだめの手段、および、前記の補助の塔
    の基部で受取る液体を、還流として、実質的にが」記録
    体の取出しのレベルで前記低圧塔へ送るだめの手段、か
    らなることを特徴とする空気蒸溜装置。 ム　補助の塔へ送られる液体が低圧塔から取られる、重
    訂５１゛１求の範囲第５項に記載の空気腰痛装的□。 ７、　補助の塔へ送られる液体が、低圧塔の底部で受取
    る液体酸素である、特許請求の範囲第６項に記載の空気
    熱溜装置。 と　前記気体が低圧塔の頂部の蒸気である、特許請求の
    範囲第５項に記載の空気腰痛装飲。 ９　補助の塔が低圧塔の頂部に設けられた付加の塔区域
    である、特許請求の範囲第５項に記載の空気腰痛１Ｌ
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