JPS6071882A - 気体軸受式膨張タ−ビンを使用した空気分離装置 - Google Patents
気体軸受式膨張タ−ビンを使用した空気分離装置Info
- Publication number
- JPS6071882A JPS6071882A JP18132683A JP18132683A JPS6071882A JP S6071882 A JPS6071882 A JP S6071882A JP 18132683 A JP18132683 A JP 18132683A JP 18132683 A JP18132683 A JP 18132683A JP S6071882 A JPS6071882 A JP S6071882A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は気体軸受式膨張タービンを備えた空気液化分離
装置に関する。
装置に関する。
空気液化分離装置には寒冷発生用として通常膨張タービ
ンが備えられているが、この膨張タービンは油潤滑式と
気体潤滑式とがあり、コストおよび保守の面から気体潤
滑式が優れているため近時この方式が多く採用される傾
向にある。そしてこの潤滑用気体としては不純物を含ま
ず供給圧力が安定している分離窒素ガス等が主として使
用される。不純物のため潤滑用気体の噴出孔が閉塞した
り供給圧力が変動すると軸受部にカジリ現象を起すから
である。しかし潤滑用気体の供給が満足であっても一方
に於て、膨張タービンへの供給ガスの圧力および吐出圧
が変動すると同様にカジリ現象を起す。特に吐出圧につ
いては膨張タービンの吐出ガスが下部塔に導入される型
式の空気分離装置の場合、主凝縮器蒸発側および凝縮側
の液面の高低によって下部塔内の圧が変動し、これに連
動して上記膨張タービンの吐出圧が変動する。従って特
に起動時または再起励時気体潤滑式膨張タービンのバラ
ンスがくずれ軸受部に再正にわたってカジリ現象が発生
することを見出した。これを従来の気体潤滑式膨張ター
ビンを用いた空気液化分離装置の一例を示した第１図に
より説明すると管１より導入された加圧原料空気は熱交
換器２に導入され帰還ガスと熱交換して液化点附近まで
冷却され膨張弁３により膨張液化して主精溜塔下部塔４
に導入される。下部塔４で精溜が行なわれ該塔４底部に
液体空気が溜るがこの液体空気は管５を経て上部塔６に
送られる。一方下部塔上部に分離された窒素ガスは管７
を経て凝縮器８に入り上部塔６下部に滴量している液体
酸素と熱交換して液化し、管９を流下して下部塔４上部
に戻り、鉄塔４の還流液として塔内を流下する。管９は
途中より管１０を分岐し該管１０内を流れる液体窒素は
上部塔６頂部へ導入され該塔６内を流下する還流液とな
る。上部塔６では最終的精溜が行なわれ該塔６下部には
液体酸素が溜り、前記凝縮器８の凝縮側の窒素を液化さ
せ自身は気化し管１１より導出した後、前記熱交換器２
で寒冷を回収されほぼ常温となって管１２より使用先に
送られる。一方上部塔６上部からは管１３を経て窒素ガ
スが導出され同様に前記熱交換器２で寒冷を回収されほ
ぼ常温となって管１４より使用先へ供給される。
ンが備えられているが、この膨張タービンは油潤滑式と
気体潤滑式とがあり、コストおよび保守の面から気体潤
滑式が優れているため近時この方式が多く採用される傾
向にある。そしてこの潤滑用気体としては不純物を含ま
ず供給圧力が安定している分離窒素ガス等が主として使
用される。不純物のため潤滑用気体の噴出孔が閉塞した
り供給圧力が変動すると軸受部にカジリ現象を起すから
である。しかし潤滑用気体の供給が満足であっても一方
に於て、膨張タービンへの供給ガスの圧力および吐出圧
が変動すると同様にカジリ現象を起す。特に吐出圧につ
いては膨張タービンの吐出ガスが下部塔に導入される型
式の空気分離装置の場合、主凝縮器蒸発側および凝縮側
の液面の高低によって下部塔内の圧が変動し、これに連
動して上記膨張タービンの吐出圧が変動する。従って特
に起動時または再起励時気体潤滑式膨張タービンのバラ
ンスがくずれ軸受部に再正にわたってカジリ現象が発生
することを見出した。これを従来の気体潤滑式膨張ター
ビンを用いた空気液化分離装置の一例を示した第１図に
より説明すると管１より導入された加圧原料空気は熱交
換器２に導入され帰還ガスと熱交換して液化点附近まで
冷却され膨張弁３により膨張液化して主精溜塔下部塔４
に導入される。下部塔４で精溜が行なわれ該塔４底部に
液体空気が溜るがこの液体空気は管５を経て上部塔６に
送られる。一方下部塔上部に分離された窒素ガスは管７
を経て凝縮器８に入り上部塔６下部に滴量している液体
酸素と熱交換して液化し、管９を流下して下部塔４上部
に戻り、鉄塔４の還流液として塔内を流下する。管９は
途中より管１０を分岐し該管１０内を流れる液体窒素は
上部塔６頂部へ導入され該塔６内を流下する還流液とな
る。上部塔６では最終的精溜が行なわれ該塔６下部には
液体酸素が溜り、前記凝縮器８の凝縮側の窒素を液化さ
せ自身は気化し管１１より導出した後、前記熱交換器２
で寒冷を回収されほぼ常温となって管１２より使用先に
送られる。一方上部塔６上部からは管１３を経て窒素ガ
スが導出され同様に前記熱交換器２で寒冷を回収されほ
ぼ常温となって管１４より使用先へ供給される。
次に前記した熱交換器２で冷却される加圧原料空気の一
部は該熱交換器２中で分岐管１５より膨張タービン１６
に入り膨張、降圧、降温して管１７より下部塔４下部に
入る。膨張タービン１６で得られた動力は軸１８を介し
て発電機１９を駆動し電気に変換することにより回収す
る。この軸１８には前記したように気体潤滑による軸受
が採用されるが軸受用気体として製品窒素等が管２０よ
り一定且つ安定した圧で供給される。
部は該熱交換器２中で分岐管１５より膨張タービン１６
に入り膨張、降圧、降温して管１７より下部塔４下部に
入る。膨張タービン１６で得られた動力は軸１８を介し
て発電機１９を駆動し電気に変換することにより回収す
る。この軸１８には前記したように気体潤滑による軸受
が採用されるが軸受用気体として製品窒素等が管２０よ
り一定且つ安定した圧で供給される。
この様に構成された空気分離装置に於て例えば凝縮器蒸
発側の液量が多いと伝熱有効面積が大きいため下部塔の
上昇ガス（窒素ガス）が液化され易く従って下部塔の圧
が低くなり、反対に蒸発側液量が少ないと伝熱有効面積
が小さいため下部塔よ抄窒素ガスが液化されにくく従っ
て下部塔の圧が高くなる。そして膨張タービン吐出圧は
上記下部塔圧に規制されるため蒸発器蒸発側の液量にょ
つて膨張タービン吐出圧が変化し、このため膨張タービ
ン軸受部のバランスがくずれカジリ現象が発生する。従
ってとのカジリ現象は定常運転時でも凝縮器の液面が変
動すると発生するが運転条件が安定している場合は一般
にこの虞れは少なく、起動時、再起動時の運転条件が変
化している場合に発生しやすい。特に再起動時、液酸液
面が高く且つ液酸純度が低い場合は膨張タービンの吐出
圧力は低くなる。即ち、 凝縮器の交換熱量 Ｑ （Ｋ、ｄ／ｈ〕凝縮器伝熱面積
Ａ Ｃｍ”） 平均温度差 ΔＴｍＣｃ） 総括伝熱係数 Ｕ （Ｋ−／ｍ”ｌ”４Ｇ）に於て Ｑ ＝ ＵＡ△Ｔｍ なる関係があるが、上記の様に液酸液面が高いとＡが大
となり且つ液酸純度が低いと△Ｔｍが大となってＱが大
となり窒素凝縮量が大となりタービン吐出圧が低くなる
。
発側の液量が多いと伝熱有効面積が大きいため下部塔の
上昇ガス（窒素ガス）が液化され易く従って下部塔の圧
が低くなり、反対に蒸発側液量が少ないと伝熱有効面積
が小さいため下部塔よ抄窒素ガスが液化されにくく従っ
て下部塔の圧が高くなる。そして膨張タービン吐出圧は
上記下部塔圧に規制されるため蒸発器蒸発側の液量にょ
つて膨張タービン吐出圧が変化し、このため膨張タービ
ン軸受部のバランスがくずれカジリ現象が発生する。従
ってとのカジリ現象は定常運転時でも凝縮器の液面が変
動すると発生するが運転条件が安定している場合は一般
にこの虞れは少なく、起動時、再起動時の運転条件が変
化している場合に発生しやすい。特に再起動時、液酸液
面が高く且つ液酸純度が低い場合は膨張タービンの吐出
圧力は低くなる。即ち、 凝縮器の交換熱量 Ｑ （Ｋ、ｄ／ｈ〕凝縮器伝熱面積
Ａ Ｃｍ”） 平均温度差 ΔＴｍＣｃ） 総括伝熱係数 Ｕ （Ｋ−／ｍ”ｌ”４Ｇ）に於て Ｑ ＝ ＵＡ△Ｔｍ なる関係があるが、上記の様に液酸液面が高いとＡが大
となり且つ液酸純度が低いと△Ｔｍが大となってＱが大
となり窒素凝縮量が大となりタービン吐出圧が低くなる
。
この様に膨張タービンに気体潤滑方式を採用し吐出ガス
を下部塔に導入する型式の空気分離装置に於ては膨張タ
ービンの動バランスをとるためその。
を下部塔に導入する型式の空気分離装置に於ては膨張タ
ービンの動バランスをとるためその。
吐出圧力を一定にする必要があるが、膨張タービン吐出
圧力は上記の如く凝縮器伝熱面積に左右され、有効伝熱
面積は更に凝縮器凝縮側の液面の高さによっても変化す
るので、この液体窒素の液高さを制御することにより膨
張タービン吐出圧力を一定に保持することが出来る。即
ち第２図に示す如く凝縮器８より液体窒素を導出する管
９に弁■を設けてこの弁を絞れば液体窒素の液面りが高
くなり前記伝熱面積Ａが小さくなって凝縮器の能力が減
少し、弁■を開ければこの逆となる。
圧力は上記の如く凝縮器伝熱面積に左右され、有効伝熱
面積は更に凝縮器凝縮側の液面の高さによっても変化す
るので、この液体窒素の液高さを制御することにより膨
張タービン吐出圧力を一定に保持することが出来る。即
ち第２図に示す如く凝縮器８より液体窒素を導出する管
９に弁■を設けてこの弁を絞れば液体窒素の液面りが高
くなり前記伝熱面積Ａが小さくなって凝縮器の能力が減
少し、弁■を開ければこの逆となる。
本発明はこの様なことから、気体潤滑式膨張タービンを
備えた空気分離装置に於て定常運転時は勿論、特に起動
時、再起動時、凝縮器中の液体の多少に拘らず膨張ター
ビン吐出圧力を一定にして膨張タービンを安定して運転
出来る様にしたものである。即ち気体潤滑式膨張タービ
ンを使用し九空気液化分離装置に於て凝縮器還流液体窒
素戻り弁を自動圧力調節弁とし、下部塔圧または膨張タ
ービン吐出圧を検出してこれＫよって核内動圧力調節弁
を開閉することによりタービン出口圧力を一定とする様
に構成した空気液化分離装置である。
備えた空気分離装置に於て定常運転時は勿論、特に起動
時、再起動時、凝縮器中の液体の多少に拘らず膨張ター
ビン吐出圧力を一定にして膨張タービンを安定して運転
出来る様にしたものである。即ち気体潤滑式膨張タービ
ンを使用し九空気液化分離装置に於て凝縮器還流液体窒
素戻り弁を自動圧力調節弁とし、下部塔圧または膨張タ
ービン吐出圧を検出してこれＫよって核内動圧力調節弁
を開閉することによりタービン出口圧力を一定とする様
に構成した空気液化分離装置である。
以下本発明を図によって詳細に説明する。第３図は本発
明による空気液化分離装置の一実施例を示す図で第１図
の従来装置と共通部分は同一記号で示し説明を省略する
。２３は前記理由により凝縮器８凝縮側で液化し、管９
を経て導出する液体窒素量を制御するため肢管９に設け
た自動圧力調節弁であり、該弁２３の制御端２４には線
又は管２５を介して調節計２６が連結され、該調節計２
６は更に管２７を介して下部塔４に接続されている。
明による空気液化分離装置の一実施例を示す図で第１図
の従来装置と共通部分は同一記号で示し説明を省略する
。２３は前記理由により凝縮器８凝縮側で液化し、管９
を経て導出する液体窒素量を制御するため肢管９に設け
た自動圧力調節弁であり、該弁２３の制御端２４には線
又は管２５を介して調節計２６が連結され、該調節計２
６は更に管２７を介して下部塔４に接続されている。
これＫよって調節計２６は膨張タービン１６の吐出圧ま
たは下部塔４の圧を検出してこれを信号に変え線又は管
２５によってこれを自動圧力調節弁２３０制御端２４に
伝え該弁２３の開閉を制御する。従って例えば前記の如
く再起動の際凝縮器８蒸発側に液酸が多くあり更に定常
運転に比較して液酸純度が低い場合は膨張タービンの吐
出圧力は低くなるが、これを検出した調節計２６の信号
により自動圧力調節弁２３が閉方向に作動し、その結果
凝縮器８の凝縮側液体窒素の液面が上昇し、有効伝熱面
積が減少し、窒素ガスの液化量が減少し下部塔６の圧即
ち膨張タービン１６の吐出圧が上昇する。この様に自動
圧力調節弁２３を設けたことによ抄凝縮器８の蒸発液体
の液面高さおよび液組成が変化しても伝熱面積を自動的
に調節して凝縮側圧力を一定にするので膨張タービン１
６の吐出圧力は一定となるため該タービン１６の動バラ
ンスがくずれることが無く安定して運転することが出来
る。
たは下部塔４の圧を検出してこれを信号に変え線又は管
２５によってこれを自動圧力調節弁２３０制御端２４に
伝え該弁２３の開閉を制御する。従って例えば前記の如
く再起動の際凝縮器８蒸発側に液酸が多くあり更に定常
運転に比較して液酸純度が低い場合は膨張タービンの吐
出圧力は低くなるが、これを検出した調節計２６の信号
により自動圧力調節弁２３が閉方向に作動し、その結果
凝縮器８の凝縮側液体窒素の液面が上昇し、有効伝熱面
積が減少し、窒素ガスの液化量が減少し下部塔６の圧即
ち膨張タービン１６の吐出圧が上昇する。この様に自動
圧力調節弁２３を設けたことによ抄凝縮器８の蒸発液体
の液面高さおよび液組成が変化しても伝熱面積を自動的
に調節して凝縮側圧力を一定にするので膨張タービン１
６の吐出圧力は一定となるため該タービン１６の動バラ
ンスがくずれることが無く安定して運転することが出来
る。
上記本発明による下部塔圧力自動制御機構として原料空
気量１９５０ Ｍｄ／ｋｌ、製品酸素量５ＯＮゴ／ｈ、
製品ガス窒素量２４３１１ｄ／ｈ、、同液体窃素量４９
Ｎ靜／ｈ、製品アルゴン量７Ｎｔｙ／／ｈの空気分離装
置に於ける前記弁２３に口径５０φの空気圧式自動調節
弁を、調節計２６にＰＩＣ（空気圧式指示調節計）を第
３図の系統通り装着し、再起動運転および定常運転を行
った所、膨張タービン１６のカジリ現象は全く発生しな
かった。
気量１９５０ Ｍｄ／ｋｌ、製品酸素量５ＯＮゴ／ｈ、
製品ガス窒素量２４３１１ｄ／ｈ、、同液体窃素量４９
Ｎ靜／ｈ、製品アルゴン量７Ｎｔｙ／／ｈの空気分離装
置に於ける前記弁２３に口径５０φの空気圧式自動調節
弁を、調節計２６にＰＩＣ（空気圧式指示調節計）を第
３図の系統通り装着し、再起動運転および定常運転を行
った所、膨張タービン１６のカジリ現象は全く発生しな
かった。
本発明は以上の様に気体潤滑式膨張タービンを使用した
空気分離装置に於て凝縮器還流液体窒素戻り経路に調節
弁を設けこれの開閉を自動制御することによって下部塔
圧即ち膨張タービン出口圧を一定に保ちつつ装置運転を
行う様にしたもので、これによって膨張タービンの動バ
ランスを一定として安定運転を可能にし特に起動時、再
起動時に発生しゃすいカジリ現象を皆無にした。従って
膨張タービンの高効率運転が可能になると共に再起動時
間の短縮も可能になった。
空気分離装置に於て凝縮器還流液体窒素戻り経路に調節
弁を設けこれの開閉を自動制御することによって下部塔
圧即ち膨張タービン出口圧を一定に保ちつつ装置運転を
行う様にしたもので、これによって膨張タービンの動バ
ランスを一定として安定運転を可能にし特に起動時、再
起動時に発生しゃすいカジリ現象を皆無にした。従って
膨張タービンの高効率運転が可能になると共に再起動時
間の短縮も可能になった。
第１図は従来の気体潤滑式膨張タービンを用いた空気液
化分離装置の一例を示す系統図、第２図は凝縮器の断面
図、第３図は本発明による空気液化分離装置の一実施例
を示す系統図である。 ４は下部塔、６は上部塔、８け凝縮器、９は液体窒素導
出管、１６は膨張タービン、２３は自動圧力調節弁、２
６は調節計である。 特許出願人 日本酸素株式会社 代理人弁理士 木戸傳一部 同 木 戸 −彦 秀２図 麦３図
化分離装置の一例を示す系統図、第２図は凝縮器の断面
図、第３図は本発明による空気液化分離装置の一実施例
を示す系統図である。 ４は下部塔、６は上部塔、８け凝縮器、９は液体窒素導
出管、１６は膨張タービン、２３は自動圧力調節弁、２
６は調節計である。 特許出願人 日本酸素株式会社 代理人弁理士 木戸傳一部 同 木 戸 −彦 秀２図 麦３図
Claims (1)
- １、気体軸受式膨張タービンを使用した空気分離装置に
於て主精溜塔凝縮器下部と下部塔上部とを結ぶ液体窒素
導出管に自動圧力調節弁を設けると共に下部塔圧力また
は膨張タフビン出口圧力を検出し該検出信号を調節計を
介して前記自動圧力調節弁の開度制御端に入力せしめる
様構成したことを特徴とする気体軸受式膨張タービンを
使用した空気分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18132683A JPS6071882A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 気体軸受式膨張タ−ビンを使用した空気分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18132683A JPS6071882A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 気体軸受式膨張タ−ビンを使用した空気分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6071882A true JPS6071882A (ja) | 1985-04-23 |
| JPH0323832B2 JPH0323832B2 (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=16098730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18132683A Granted JPS6071882A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 気体軸受式膨張タ−ビンを使用した空気分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6071882A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007507682A (ja) * | 2003-10-01 | 2007-03-29 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・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 | ガス混合物を低温分離するための装置および方法 |
| JP2008107026A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ３重管式熱交換器 |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP18132683A patent/JPS6071882A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007507682A (ja) * | 2003-10-01 | 2007-03-29 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・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 | ガス混合物を低温分離するための装置および方法 |
| JP2008107026A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ３重管式熱交換器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0323832B2 (ja) | 1991-03-29 |
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