JPS6119904B2 - - Google Patents
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- JPS6119904B2 JPS6119904B2 JP11368481A JP11368481A JPS6119904B2 JP S6119904 B2 JPS6119904 B2 JP S6119904B2 JP 11368481 A JP11368481 A JP 11368481A JP 11368481 A JP11368481 A JP 11368481A JP S6119904 B2 JPS6119904 B2 JP S6119904B2
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- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
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- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、深冷分離法による空気分離法および
装置に係り、特に、窒素を多量に採取し、かつ酸
素を少量採取するに好適なプロセスを有する空気
分離法および装置に関するものである。
装置に係り、特に、窒素を多量に採取し、かつ酸
素を少量採取するに好適なプロセスを有する空気
分離法および装置に関するものである。
従来の深冷分離法による空気分離法および装置
を第１図により説明する。第１図は、原料空気の
圧力より約１Kg/cm2G程度圧力の低い窒素を多量
に採取し、かつ、少量の酸素を採取する空気分離
装置の基本構成を示すプロセス系統図である。第
１図で、圧力が約６Kg/cm2Gの原料空気は導管１
より主熱交換器２へ供給され、主熱交換器２で約
−170℃まで冷却後、導管３を経て精留塔下塔
（以下、下塔と略）４に供給される。下塔４には
多数の棚段５が内設されており、その上部からは
製品窒素が、また、その下部からは酸素分約30％
程度の液体空気が抜出される。この場合、下塔４
上部から抜出し得る製品窒素量には、下塔４の操
作圧力、棚段５数、製品窒素の純度および酸素、
窒素、アルゴン等の空気成分の熱力学的な性質に
より理論的な上限値が存在する。例えば、下塔４
の操作圧力が約６Kg/cm2Gで99.9％以上の高純度
窒素を得るには、製品窒素量の2.5〜３倍程度の
量の原料空気を下塔４へ供給する必要がある。精
留塔上塔（以下、上塔と略）６下部から製品酸素
を得るための原料として、下塔４下部から抜出さ
れた液体空気は、導管７を経て膨張弁８により上
塔６の操作圧力約0.4Kg/cm2Gまで膨張後、導管９
を経て上塔６上部へ供給される。上塔６上部へ
は、この他に、主熱交換器２の中間で原料空気よ
り分流し、導管１０、弁１１、導管１２を経た空
気と、導管３の途中で原料空気より分流し、導管
１３、弁１４を経た空気が合流し、導管１５を経
て空気分離装置の寒冷損失を補償するための装置
である膨張タービン１６に供給され、導管１７を
経て膨張タービン１６で膨張した空気も供給され
る。上塔６上部に供給された液体空気は、上塔６
に内設された棚段１８上を流れ落ち、上塔６底部
に設置された主凝縮器１９内で蒸発して上塔６内
を上昇する蒸気と接触する内に精留され99％以上
の高純度酸素が上塔６下部で得られる。この場
合、酸素を分離するために必要な液体空気の最少
必要量は、上塔６の操作圧力、棚段１８数、液体
空気の酸素濃度、製品酸素の純度および酸素、窒
素、アルゴン等の空気成分の熱力学的な性質によ
り理論計算できる。例えば、上塔６の操作圧力が
0.4Kg/cm2Gで純度99％以上の高純度酸素を得るに
は、液体空気の酸素濃度が約30％であるので、酸
素量の約４〜５倍程度の量の液体空気を上塔６へ
供給する必要がある。なお、窒素は、下塔４上部
より抜出され、導管２０を経て主熱交換器２で温
度回復後、導管２１より製品窒素として採取さ
れ、また、酸素は、上塔６下部より抜出され、導
管２２を経て主熱交換器２で温度回復後、導管２
３より製品酸素として採取される。酸素が分離さ
れた残りの廃ガスは、上塔６上部より抜出され、
導管２４を経て主熱交換器２で温度回復後、導管
２５より不純窒素として取出される。
を第１図により説明する。第１図は、原料空気の
圧力より約１Kg/cm2G程度圧力の低い窒素を多量
に採取し、かつ、少量の酸素を採取する空気分離
装置の基本構成を示すプロセス系統図である。第
１図で、圧力が約６Kg/cm2Gの原料空気は導管１
より主熱交換器２へ供給され、主熱交換器２で約
−170℃まで冷却後、導管３を経て精留塔下塔
（以下、下塔と略）４に供給される。下塔４には
多数の棚段５が内設されており、その上部からは
製品窒素が、また、その下部からは酸素分約30％
程度の液体空気が抜出される。この場合、下塔４
上部から抜出し得る製品窒素量には、下塔４の操
作圧力、棚段５数、製品窒素の純度および酸素、
窒素、アルゴン等の空気成分の熱力学的な性質に
より理論的な上限値が存在する。例えば、下塔４
の操作圧力が約６Kg/cm2Gで99.9％以上の高純度
窒素を得るには、製品窒素量の2.5〜３倍程度の
量の原料空気を下塔４へ供給する必要がある。精
留塔上塔（以下、上塔と略）６下部から製品酸素
を得るための原料として、下塔４下部から抜出さ
れた液体空気は、導管７を経て膨張弁８により上
塔６の操作圧力約0.4Kg/cm2Gまで膨張後、導管９
を経て上塔６上部へ供給される。上塔６上部へ
は、この他に、主熱交換器２の中間で原料空気よ
り分流し、導管１０、弁１１、導管１２を経た空
気と、導管３の途中で原料空気より分流し、導管
１３、弁１４を経た空気が合流し、導管１５を経
て空気分離装置の寒冷損失を補償するための装置
である膨張タービン１６に供給され、導管１７を
経て膨張タービン１６で膨張した空気も供給され
る。上塔６上部に供給された液体空気は、上塔６
に内設された棚段１８上を流れ落ち、上塔６底部
に設置された主凝縮器１９内で蒸発して上塔６内
を上昇する蒸気と接触する内に精留され99％以上
の高純度酸素が上塔６下部で得られる。この場
合、酸素を分離するために必要な液体空気の最少
必要量は、上塔６の操作圧力、棚段１８数、液体
空気の酸素濃度、製品酸素の純度および酸素、窒
素、アルゴン等の空気成分の熱力学的な性質によ
り理論計算できる。例えば、上塔６の操作圧力が
0.4Kg/cm2Gで純度99％以上の高純度酸素を得るに
は、液体空気の酸素濃度が約30％であるので、酸
素量の約４〜５倍程度の量の液体空気を上塔６へ
供給する必要がある。なお、窒素は、下塔４上部
より抜出され、導管２０を経て主熱交換器２で温
度回復後、導管２１より製品窒素として採取さ
れ、また、酸素は、上塔６下部より抜出され、導
管２２を経て主熱交換器２で温度回復後、導管２
３より製品酸素として採取される。酸素が分離さ
れた残りの廃ガスは、上塔６上部より抜出され、
導管２４を経て主熱交換器２で温度回復後、導管
２５より不純窒素として取出される。
上記のような構成およびプロセスを有する従来
の空気分離装置では、酸素量と無関係に液体空気
量が決まつてしまうため、下塔５で窒素を分離し
た残りの液体空気の全量が上塔６へ供給されるこ
とになり、少量の酸素しか必要ない場合は、液体
空気の圧力約６Kg/cm2Gが利用されずに0.4Kg/cm2G
まで圧力を無駄に低下させており、エネルギが十
分利用できないといつた欠点があつた。また、液
体空気の酸素濃度の関係から上塔６の塔径をこれ
以上細く、かつ棚段数を少なくできないといつた
問題もあつた。
の空気分離装置では、酸素量と無関係に液体空気
量が決まつてしまうため、下塔５で窒素を分離し
た残りの液体空気の全量が上塔６へ供給されるこ
とになり、少量の酸素しか必要ない場合は、液体
空気の圧力約６Kg/cm2Gが利用されずに0.4Kg/cm2G
まで圧力を無駄に低下させており、エネルギが十
分利用できないといつた欠点があつた。また、液
体空気の酸素濃度の関係から上塔６の塔径をこれ
以上細く、かつ棚段数を少なくできないといつた
問題もあつた。
本発明の目的は、上記欠点の除去および上記問
題の解決を目的としたもので、圧力約６Kg/cm2G
の液体空気を選定された操作圧力下において蒸発
させるためのリボイラコンデンサを設置し、リボ
イラコンデンサで液体空気から蒸発した空気によ
り膨張タービンを駆動し寒冷を発生させ、空気分
離装置の寒冷損失の補償を行い、また、リボイラ
コンデンサ内で酸素濃度が一段と高まつた液体空
気をリボイラコンデンサから上塔に供給すること
を特徴とする空気分離法及び装置を提供するもの
である。
題の解決を目的としたもので、圧力約６Kg/cm2G
の液体空気を選定された操作圧力下において蒸発
させるためのリボイラコンデンサを設置し、リボ
イラコンデンサで液体空気から蒸発した空気によ
り膨張タービンを駆動し寒冷を発生させ、空気分
離装置の寒冷損失の補償を行い、また、リボイラ
コンデンサ内で酸素濃度が一段と高まつた液体空
気をリボイラコンデンサから上塔に供給すること
を特徴とする空気分離法及び装置を提供するもの
である。
本発明の一実施例を第２図により説明する。第
２図で、第１図と同一機器等は同一符号で示し説
明を省略する。２６は下塔４上部に設置された第
１リボイラコンデンサで、第１リボイラコンデン
サ２６上部は、下塔４下部と膨張弁８を継部に設
けた導管７，２７により連結されている。また、
第１リボイラコンデンサ２６他の上部からの導管
２８が主熱交換器２内を通り膨張タービン１６の
入口側に連結され、膨張タービン１６の出口側か
らの導管２９は上塔６上部から主熱交換器２に入
る導管２４に連結されている。更に、第１リボイ
ラコンデンサ２６下部と上塔６上部は膨張弁３１
を継部に設けた導管３０，３２により連結されて
いる。３３は上塔６底部に設置された第２リボイ
ラコンデンサである。
２図で、第１図と同一機器等は同一符号で示し説
明を省略する。２６は下塔４上部に設置された第
１リボイラコンデンサで、第１リボイラコンデン
サ２６上部は、下塔４下部と膨張弁８を継部に設
けた導管７，２７により連結されている。また、
第１リボイラコンデンサ２６他の上部からの導管
２８が主熱交換器２内を通り膨張タービン１６の
入口側に連結され、膨張タービン１６の出口側か
らの導管２９は上塔６上部から主熱交換器２に入
る導管２４に連結されている。更に、第１リボイ
ラコンデンサ２６下部と上塔６上部は膨張弁３１
を継部に設けた導管３０，３２により連結されて
いる。３３は上塔６底部に設置された第２リボイ
ラコンデンサである。
このような構成によれば、圧力が約６Kg/cm2G
の原料空気は導管１より主熱交換器２へ供給さ
れ、ここで約−170℃まで冷却された後に導管３
を経て下塔４に供給される。その後、下塔４上部
から製品窒素が量的に従来技術と同様の制限を受
け抜出される。一方、下塔４下部からは酸素分約
30％程度の液体空気が抜出され、導管７、膨張弁
８、導管２７を経て第１リボイラコンデンサ２６
に供給される。この場合、第１リボイラコンデン
サ２６の操作圧力は、液体空気が下塔４上部の窒
素で熱せられ蒸発できる程度の圧力（約１〜３
Kg/cm2G）に選定される。第１リボイラコンデン
サ２６で液体空気より蒸発した空気は、導管２８
により主熱交換器に戻り、原料空気と熱交換して
約−160℃近傍まで温度回復し、導管２８を経て
膨張タービン１６に供給される。膨張タービン１
６で約0.4Kg/cm2Gまで断熱膨張することにより、
寒冷が発生し、空気の温度が低下し、空気分離装
置の寒冷損失が補償される。この場合、膨張ター
ビン１６に別途原料空気を供給する必要がなく、
窒素および酸素採取用の原料空気のみで済むた
め、原料空気量が減量でき、省エネルギとなる。
その後、膨張タービン１６を出た空気は導管２９
を経て上塔６からの廃ガスと合流し導管２４を経
て主熱交換器２で温度回復した後に導管２５より
不純窒素として取出される。
の原料空気は導管１より主熱交換器２へ供給さ
れ、ここで約−170℃まで冷却された後に導管３
を経て下塔４に供給される。その後、下塔４上部
から製品窒素が量的に従来技術と同様の制限を受
け抜出される。一方、下塔４下部からは酸素分約
30％程度の液体空気が抜出され、導管７、膨張弁
８、導管２７を経て第１リボイラコンデンサ２６
に供給される。この場合、第１リボイラコンデン
サ２６の操作圧力は、液体空気が下塔４上部の窒
素で熱せられ蒸発できる程度の圧力（約１〜３
Kg/cm2G）に選定される。第１リボイラコンデン
サ２６で液体空気より蒸発した空気は、導管２８
により主熱交換器に戻り、原料空気と熱交換して
約−160℃近傍まで温度回復し、導管２８を経て
膨張タービン１６に供給される。膨張タービン１
６で約0.4Kg/cm2Gまで断熱膨張することにより、
寒冷が発生し、空気の温度が低下し、空気分離装
置の寒冷損失が補償される。この場合、膨張ター
ビン１６に別途原料空気を供給する必要がなく、
窒素および酸素採取用の原料空気のみで済むた
め、原料空気量が減量でき、省エネルギとなる。
その後、膨張タービン１６を出た空気は導管２９
を経て上塔６からの廃ガスと合流し導管２４を経
て主熱交換器２で温度回復した後に導管２５より
不純窒素として取出される。
この場合、下塔４から抜出された液体空気の全
てが第１リボイラコンデンサ２６で蒸発する訳で
はなく、その一部は、更に酸素濃度が高まつた液
体空気（酸素分約50〜60％）として第１リボイラ
コンデンサ２６の下部から抜出され導管３０、膨
張弁３１、導管３２を経て上塔６上部へ供給さ
れ、酸素を分離する原料として使用される。この
場合、酸素の分離に酸素濃度が高い液体空気を用
いるので、液体空気の使用量は従来に比べ更に少
量で済み、したがつて、上塔６の塔径を細く、か
つ、棚段数を削減することができる。上塔６で分
離された酸素は、第２リボイラコンデンサ３３の
上部から抜出され、導管２２を経て主熱交換器２
で温度回復後、導管２３より製品酸素として採取
される。一方、酸素が分離された残りの廃ガスは
上塔６上部より抜出され、導管２４で膨張タービ
ン１６からの空気と合流し、主熱交換器２で温度
回復後、導管２５より不純窒素として取出され
る。
てが第１リボイラコンデンサ２６で蒸発する訳で
はなく、その一部は、更に酸素濃度が高まつた液
体空気（酸素分約50〜60％）として第１リボイラ
コンデンサ２６の下部から抜出され導管３０、膨
張弁３１、導管３２を経て上塔６上部へ供給さ
れ、酸素を分離する原料として使用される。この
場合、酸素の分離に酸素濃度が高い液体空気を用
いるので、液体空気の使用量は従来に比べ更に少
量で済み、したがつて、上塔６の塔径を細く、か
つ、棚段数を削減することができる。上塔６で分
離された酸素は、第２リボイラコンデンサ３３の
上部から抜出され、導管２２を経て主熱交換器２
で温度回復後、導管２３より製品酸素として採取
される。一方、酸素が分離された残りの廃ガスは
上塔６上部より抜出され、導管２４で膨張タービ
ン１６からの空気と合流し、主熱交換器２で温度
回復後、導管２５より不純窒素として取出され
る。
本発明は、以上説明したように、空気分離装置
の精留塔下塔上部に第１リボイラコンデンサを、
また、精留塔上塔底部に第２リボイラコンデンサ
を設置し、第１リボイラコンデンサで、かつ、選
定された操作圧力下において、精留塔下塔より抜
出された酸素分に富んだ液体空気から蒸発した空
気を利用し空気分離装置の寒冷損失の補償が行え
るので原料空気量を減量でき省エネルギを達成で
きる効果があり、また、第１リボイラコンデンサ
で蒸発し酸素濃度が更に高まつた液体空気を酸素
を分離する原料として使用するので精留塔上塔の
塔径を細く、かつ、棚段数を削減できる効果もあ
る。
の精留塔下塔上部に第１リボイラコンデンサを、
また、精留塔上塔底部に第２リボイラコンデンサ
を設置し、第１リボイラコンデンサで、かつ、選
定された操作圧力下において、精留塔下塔より抜
出された酸素分に富んだ液体空気から蒸発した空
気を利用し空気分離装置の寒冷損失の補償が行え
るので原料空気量を減量でき省エネルギを達成で
きる効果があり、また、第１リボイラコンデンサ
で蒸発し酸素濃度が更に高まつた液体空気を酸素
を分離する原料として使用するので精留塔上塔の
塔径を細く、かつ、棚段数を削減できる効果もあ
る。
第１図は、従来の深冷分離法による空気分離法
および装置を説明するもので、原料空気の圧力よ
り約１Kg/cm2G程度圧力の低い窒素を採取し、か
つ、少量の酸素を採取する空気分離装置の基本構
成を示すプロセス系統図である。第２図は、本発
明による窒素を多量に採取し、かつ、酸素を少量
採取する空気分離装置の基本構成を示すプロセス
系統図である。 ２……主熱交換器、４……精留塔下塔、６……
精留塔上塔、１６……膨張タービン、２６……第
１リボイラコンデンサ、３３……第２リボイラコ
ンデンサ。
および装置を説明するもので、原料空気の圧力よ
り約１Kg/cm2G程度圧力の低い窒素を採取し、か
つ、少量の酸素を採取する空気分離装置の基本構
成を示すプロセス系統図である。第２図は、本発
明による窒素を多量に採取し、かつ、酸素を少量
採取する空気分離装置の基本構成を示すプロセス
系統図である。 ２……主熱交換器、４……精留塔下塔、６……
精留塔上塔、１６……膨張タービン、２６……第
１リボイラコンデンサ、３３……第２リボイラコ
ンデンサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 深冷分離法による空気分離法で、窒素を多量
に採取し、かつ、酸素を少量採取する空気分離法
において、該空気分離法による空気分離装置の精
留塔下塔底部の液体空気を所定の圧力下で蒸発さ
せ、蒸発した空気を膨張タービンに導入して空気
分離装置の寒冷損失を補償するとともに、前記蒸
発により酸素濃度が高くなつた液体空気を精留塔
上塔に環流液として導入することを特徴とする空
気分離法。 ２ 深冷分離法による空気分離装置で、精留塔下
塔、精留塔上塔、膨張タービンおよび主熱交換器
等で構成され、窒素を多量に採取し、かつ、酸素
を少量採取する空気分離装置において、前記精留
塔下塔上部に第１リボイラコンデンサを設置し、
第１リボイラコンデンサ上部と精留塔下塔下部を
膨張弁を途中に設けた導管で、第１リボイラコン
デンサ下部と前記精留塔上塔上部を膨張弁を途中
に設けた導管で、第１リボイラコンデンサ部と前
記膨張タービン入口側とを途中前記主熱交換器内
を通る導管でそれぞれ連結し、膨張タービン出口
側導管を精留塔上塔からの廃ガス抜出し用導管に
主熱交換器入口前部で連結し、精留塔上塔底部に
第２リボイラコンデンサを設置したことを特徴と
する空気分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11368481A JPS5816175A (ja) | 1981-07-22 | 1981-07-22 | 空気分離法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11368481A JPS5816175A (ja) | 1981-07-22 | 1981-07-22 | 空気分離法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5816175A JPS5816175A (ja) | 1983-01-29 |
| JPS6119904B2 true JPS6119904B2 (ja) | 1986-05-20 |
Family
ID=14618550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11368481A Granted JPS5816175A (ja) | 1981-07-22 | 1981-07-22 | 空気分離法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5816175A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62152194U (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-26 |
-
1981
- 1981-07-22 JP JP11368481A patent/JPS5816175A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5816175A (ja) | 1983-01-29 |
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