JPS62142984A - ガス分離方法 - Google Patents
ガス分離方法Info
- Publication number
- JPS62142984A JPS62142984A JP28290485A JP28290485A JPS62142984A JP S62142984 A JPS62142984 A JP S62142984A JP 28290485 A JP28290485 A JP 28290485A JP 28290485 A JP28290485 A JP 28290485A JP S62142984 A JPS62142984 A JP S62142984A
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- Japan
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- gas
- heat exchanger
- air
- nitrogen
- expansion turbine
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、原料ガスから製品ガスを分離し、製品ガスを
採取するガス分離方法に関するものである。
採取するガス分離方法に関するものである。
原料ガスを冷却して、Ｉ苗分離あるいは吸着分離などの
ガス分離部に供給し、製品ガスを採取するガス分離技術
は周知である。特に、空気を原料ガスとして、この空気
を液化して精留することにより、窒素（Ｎｚ）、酸素（
０２）、 アルゴン（Ａｒ）等を分離する空気分離装置
は、種々の分野で稼動している。
ガス分離部に供給し、製品ガスを採取するガス分離技術
は周知である。特に、空気を原料ガスとして、この空気
を液化して精留することにより、窒素（Ｎｚ）、酸素（
０２）、 アルゴン（Ａｒ）等を分離する空気分離装置
は、種々の分野で稼動している。
この種のガス分離装置では、原料ガス（空気等）等に対
して運転条件に応じた加圧、減圧操作が必要であり、こ
のため圧縮機や膨張タービン等の機器を設置する必要が
ある。そして、この種装置は、長期間の連続運転を行な
う場合が多（、この運転にともなう電力などの動力’Ｉ
（運転コスト）をいかに少なくするかが最大の課題であ
る。
して運転条件に応じた加圧、減圧操作が必要であり、こ
のため圧縮機や膨張タービン等の機器を設置する必要が
ある。そして、この種装置は、長期間の連続運転を行な
う場合が多（、この運転にともなう電力などの動力’Ｉ
（運転コスト）をいかに少なくするかが最大の課題であ
る。
従来、この課題に対して、数多くの技術が開発されてき
ているが、この中で空気分離装置における寒冷を効率良
く発生させるために、膨張機と圧縮機とを接続（直接ま
たはギヤ等を介して結合）した圧縮機付膨張タービンを
利用するものが知られている。この技術の代表的なもの
に、特開昭６０−２３７７１号公報に開示されたものが
ある。
ているが、この中で空気分離装置における寒冷を効率良
く発生させるために、膨張機と圧縮機とを接続（直接ま
たはギヤ等を介して結合）した圧縮機付膨張タービンを
利用するものが知られている。この技術の代表的なもの
に、特開昭６０−２３７７１号公報に開示されたものが
ある。
この技術は、主熱交換器の再熱回路を通過せしめた複式
精留塔の下塔からの気体空気又は気体窒素を主熱交換器
とは別個に設けた循環熱交換器に通して昇温した後、膨
張タービンの負荷ブロワ（圧縮機）にかけて昇圧し、更
にこの昇圧空気を前述の循環熱交換器に通して冷却した
後、膨張タービンに導入して装置に必要な寒冷を発生せ
しめるものである。この技術によると、装置に必要な寒
冷を発生せしめると共に、膨張タービンの流量を効果的
に減少させることができるので、製品ガス（０２）の原
単位を低減させることができる。
精留塔の下塔からの気体空気又は気体窒素を主熱交換器
とは別個に設けた循環熱交換器に通して昇温した後、膨
張タービンの負荷ブロワ（圧縮機）にかけて昇圧し、更
にこの昇圧空気を前述の循環熱交換器に通して冷却した
後、膨張タービンに導入して装置に必要な寒冷を発生せ
しめるものである。この技術によると、装置に必要な寒
冷を発生せしめると共に、膨張タービンの流量を効果的
に減少させることができるので、製品ガス（０２）の原
単位を低減させることができる。
ところで、上記の方法においては、複式精留塔の下塔か
ら抜出した液化ガスまたはガスを循環熱交換器に供給し
、また一部は主熱交換器の再熱回路を介して循環熱交換
器に供給して温度回復する構成なので、当然のことなが
ら循環熱交換器を設置しなければならず、設備が複雑に
なると共に、設備費もアップする。また、昇圧のために
、圧縮機付膨張タービンの圧縮機に供給されるガスは。
ら抜出した液化ガスまたはガスを循環熱交換器に供給し
、また一部は主熱交換器の再熱回路を介して循環熱交換
器に供給して温度回復する構成なので、当然のことなが
ら循環熱交換器を設置しなければならず、設備が複雑に
なると共に、設備費もアップする。また、昇圧のために
、圧縮機付膨張タービンの圧縮機に供給されるガスは。
複雑な経路を経て圧縮機に送入されるので、圧力損失お
よびその間でのエネルギーの流路損失が大きく、思った
ほどの効果が得られない。また、精留塔下塔から抜出し
た液化ガスまたはガスは、−１７０°程度であり、その
一部を主熱交換器の再熱回路に供給して昇温したガスと
合流させたとしても、循環熱交換器の戻りガスの温度と
の差が大きく、寒冷ロスは大きい〇 〔発明の目的〕 本発明の目的は、簡単な構成でしかも効率良くガス分離
を行なうことのできるガス分離方法を提供することであ
る。
よびその間でのエネルギーの流路損失が大きく、思った
ほどの効果が得られない。また、精留塔下塔から抜出し
た液化ガスまたはガスは、−１７０°程度であり、その
一部を主熱交換器の再熱回路に供給して昇温したガスと
合流させたとしても、循環熱交換器の戻りガスの温度と
の差が大きく、寒冷ロスは大きい〇 〔発明の目的〕 本発明の目的は、簡単な構成でしかも効率良くガス分離
を行なうことのできるガス分離方法を提供することであ
る。
本発明は、原料ガスを熱交換器を介して冷却し、冷却後
の原料ガスをガス分離部に供給し、該ガス分離部（こで
製品ガスを分離し、採取するガス分離方法において、製
品ガスを熱交換器で常温まで温度回復させた後、膨張タ
ービンと接続されている圧縮機に供給して昇圧し、昇圧
後の製品ガスを熱交換器で冷却後該膨張タービンに供給
して断熱膨張させ、該断熱膨張させた製品ガスを熱交換
器により温度回復させて採取することを特徴とする。
の原料ガスをガス分離部に供給し、該ガス分離部（こで
製品ガスを分離し、採取するガス分離方法において、製
品ガスを熱交換器で常温まで温度回復させた後、膨張タ
ービンと接続されている圧縮機に供給して昇圧し、昇圧
後の製品ガスを熱交換器で冷却後該膨張タービンに供給
して断熱膨張させ、該断熱膨張させた製品ガスを熱交換
器により温度回復させて採取することを特徴とする。
以下、本発明を具体的な実施例に基づき詳細に説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を示す図である。この実施例
では、原料ガスとして空気を用い、この空気から製品ガ
スとして窒素を採取する。この図において、ｌは原料空
気を精留分離に適当な温度まで冷却する熱交換器である
。２は原料空気を精留し窒素を分離する精留塔である。
では、原料ガスとして空気を用い、この空気から製品ガ
スとして窒素を採取する。この図において、ｌは原料空
気を精留分離に適当な温度まで冷却する熱交換器である
。２は原料空気を精留し窒素を分離する精留塔である。
３は凝縮器であり、精留塔２の下部からの酸素リッチの
液体空気により、精留塔２内を上昇してきた上昇ガスを
液化する。４は圧縮機付きの膨張タービンである。
液体空気により、精留塔２内を上昇してきた上昇ガスを
液化する。４は圧縮機付きの膨張タービンである。
なお、この例における圧縮機は膨張タービンのブロワ−
である。５〜７は弁であり、８は流量調節計である。９
と１０は弁である。
である。５〜７は弁であり、８は流量調節計である。９
と１０は弁である。
この実施例における動作は次のとおりである。
まず、大気から取入れられた空気は、図示しない圧縮機
にて約３Ｋｐ／ｄＧに昇圧され、更に図示しない圧力ス
ウィング式の吸着塔で水分および＃酸ガスを除去され、
導管１１から熱交換器１に導かれる。熱交換器１におい
て、低温の戻りガスとの熱交換によって、原料空気は約
−１７２℃に冷却される。この冷却空気は、導管校を通
って、精留塔２に供給される。精留塔２内では、精留が
繰り返され、塔上部には高緯度の窒素が分離され、塔底
部には酸素リッチの液体空気が分離される。この液体空
気は、導管１３を通って塔底から凝縮器３に導かれ、そ
の間に約０．３ Ｋｑ／ｃｌ Ｇにれ圧されて、凝縮器
で窒素を液化させる冷熱源となる。窒素の′凝縮に供さ
れた液体空気は、をガスとして導管１４を通って熱交換
器１に導かれ、原料空気との熱交換によって温度回復さ
れ、導管１５からほぼ大気圧力で装置外に取出され、大
気放出あるいは吸着塔の再生ガスとして使用される。
にて約３Ｋｐ／ｄＧに昇圧され、更に図示しない圧力ス
ウィング式の吸着塔で水分および＃酸ガスを除去され、
導管１１から熱交換器１に導かれる。熱交換器１におい
て、低温の戻りガスとの熱交換によって、原料空気は約
−１７２℃に冷却される。この冷却空気は、導管校を通
って、精留塔２に供給される。精留塔２内では、精留が
繰り返され、塔上部には高緯度の窒素が分離され、塔底
部には酸素リッチの液体空気が分離される。この液体空
気は、導管１３を通って塔底から凝縮器３に導かれ、そ
の間に約０．３ Ｋｑ／ｃｌ Ｇにれ圧されて、凝縮器
で窒素を液化させる冷熱源となる。窒素の′凝縮に供さ
れた液体空気は、をガスとして導管１４を通って熱交換
器１に導かれ、原料空気との熱交換によって温度回復さ
れ、導管１５からほぼ大気圧力で装置外に取出され、大
気放出あるいは吸着塔の再生ガスとして使用される。
一方、精留塔２上部に精留分離された高純度の窒素ガス
は、管１６から取出され、一部は凝縮器３に導かれて液
化され、液体窒素となって、導管１７を通って精留塔２
内に供給されて下降液となる。
は、管１６から取出され、一部は凝縮器３に導かれて液
化され、液体窒素となって、導管１７を通って精留塔２
内に供給されて下降液となる。
液体窒素を採取する場合には、導管１８．弁１０を介し
て採取する。導管１６から抜出された高純度窒素ガスの
うち凝縮器３に供給したものの残りの窒素ガスは、導管
１９を通って、熱交換器１に導かれ、原料空気と熱交換
して常温まで温度回復される。
て採取する。導管１６から抜出された高純度窒素ガスの
うち凝縮器３に供給したものの残りの窒素ガスは、導管
１９を通って、熱交換器１に導かれ、原料空気と熱交換
して常温まで温度回復される。
この常温となった約２．３ Ｋｇ ／ ｄｉ Ｇの高純
度窒素ガスは、導管四によって膨張タービン４のブロワ
−に供給され、ここで約３．６ Ｋｑ／ａｌ Ｇに昇圧
される。
度窒素ガスは、導管四によって膨張タービン４のブロワ
−に供給され、ここで約３．６ Ｋｑ／ａｌ Ｇに昇圧
される。
昇圧された高純度窒素ガスは、導管４を通って、途中ア
フター・クーラ（９）で常温まで冷却され、導管ｎを通
って再び熱交換器１に供給されて更に冷却（約−１５０
℃）８れる。なお、高圧の高純度窒素を採取する場合（
この例では、約３．６Ｋｇ／ｃＩＩＧの窒素ガス）には
、導管囚、弁９を介して採取する。これにより、約３．
ＯＫ４／ＣＩ！程度の原料空気の圧力であっても、それ
よりも高い約３．６〜／−Ｇの製品窒素ガスを得ること
ができる。このことは、原料空気を低圧にできることを
意味しており、運転コストの低減醗こ大きく寄与する。
フター・クーラ（９）で常温まで冷却され、導管ｎを通
って再び熱交換器１に供給されて更に冷却（約−１５０
℃）８れる。なお、高圧の高純度窒素を採取する場合（
この例では、約３．６Ｋｇ／ｃＩＩＧの窒素ガス）には
、導管囚、弁９を介して採取する。これにより、約３．
ＯＫ４／ＣＩ！程度の原料空気の圧力であっても、それ
よりも高い約３．６〜／−Ｇの製品窒素ガスを得ること
ができる。このことは、原料空気を低圧にできることを
意味しており、運転コストの低減醗こ大きく寄与する。
さて、熱交換器ｌによって、約−１５０℃に冷却された
高純度窒素は、導管スを通り、導管δ、弁５を経て膨張
タービン４に導かれる。膨張タービン４において、窒素
ガスは、約０．４に９／ｃｄＧまで断熱膨張され、これ
によって寒冷が発生される。゛膨張タービン４によって
膨張された高純度窒素ガスは、導管が、２８を通って熱
交換器！に導かれる。そして、熱交換器ｌで原料空気と
熱交換されて常温まで澗度回復し、約０．３ Ｋ９／Ｃ
ｌ１１ Ｇの圧力を有する製品窒素ガスとして、導管四
より採取される。
高純度窒素は、導管スを通り、導管δ、弁５を経て膨張
タービン４に導かれる。膨張タービン４において、窒素
ガスは、約０．４に９／ｃｄＧまで断熱膨張され、これ
によって寒冷が発生される。゛膨張タービン４によって
膨張された高純度窒素ガスは、導管が、２８を通って熱
交換器！に導かれる。そして、熱交換器ｌで原料空気と
熱交換されて常温まで澗度回復し、約０．３ Ｋ９／Ｃ
ｌ１１ Ｇの圧力を有する製品窒素ガスとして、導管四
より採取される。
次に、装置の寒冷エネルギのバランス調整方法について
説明する。寒冷エネルギ・バランスは、膨張タービン４
０入口に設けた弁５で調整する。
説明する。寒冷エネルギ・バランスは、膨張タービン４
０入口に設けた弁５で調整する。
弁５を全開し、膨張タービン４に全負荷をかけた場合の
余剰寒冷エネルギによって、凝縮器３で液化した液体窒
素の量の増減ができ、液体り素を製品ガスとして採取で
きる。液体窒素の採取な行なわない場合や、液体窒素の
採取量が少ない場合には、弁５を絞り、膨張タービン４
に供給する窒素ガスを少なくする。このとき、製品窒素
ガスの採取量を安定させるには、流量調節計８が流量を
検出し、その検出値を設定した予定採取量に近づけるよ
うに弁６を制御することで実現できる。また、窒素ガス
の使用端需要が急激に減少した場合には、弁７を關き大
気に放出することによって、膨張タービン４の出口圧力
に急激な変化を与えないようにすることができる。
余剰寒冷エネルギによって、凝縮器３で液化した液体窒
素の量の増減ができ、液体り素を製品ガスとして採取で
きる。液体窒素の採取な行なわない場合や、液体窒素の
採取量が少ない場合には、弁５を絞り、膨張タービン４
に供給する窒素ガスを少なくする。このとき、製品窒素
ガスの採取量を安定させるには、流量調節計８が流量を
検出し、その検出値を設定した予定採取量に近づけるよ
うに弁６を制御することで実現できる。また、窒素ガス
の使用端需要が急激に減少した場合には、弁７を關き大
気に放出することによって、膨張タービン４の出口圧力
に急激な変化を与えないようにすることができる。
上述した実施例によれば、原料空気の圧力を低くして運
転することができ、原料空気を昇圧する圧縮機の小型化
、運転エネルギの節約が期待できる。また、寒冷エネル
ギを大幅にアップすることができるので、液化回路等の
設備を設けなくても液体窒素を採取することができる。
転することができ、原料空気を昇圧する圧縮機の小型化
、運転エネルギの節約が期待できる。また、寒冷エネル
ギを大幅にアップすることができるので、液化回路等の
設備を設けなくても液体窒素を採取することができる。
また、高圧の窒素ガスの採取も可能となり、圧縮機等の
設備が不要となる。
設備が不要となる。
なお、上述した実施例では、原料ガスとして空気な用い
、しかもこの空気から高純度窒素を採取するものについ
て説明したが、本発明はこれに限定されない。原料ガス
としては°、分離採取すべきガス組成を含む混合ガスで
あれば、どのようなものでも良い。また、分離採取すべ
きガスの種類は、窒素に限らず、酸素、アルゴン等どの
ような有用ガスであっても良く、もちろんこれらのガス
を同時採取するものでも良い。更に、第１図に示した実
施例では、ガス分離部間を精留塔を用いた精留ガス分離
装置を用いたが、本発明はこれに限定されない。分離採
取するガスの種類、あるいはガスの純度等に対応して、
適切なものを選択することができる。例えば、酸素と窒
素とを同時採取する場合には、公知の複式精留塔を用い
ても良く、アルゴンも採取する場合には粗アルゴン塔を
設置すれば良い。また、吸着剤を用いた低温吸着による
ガス分離装置でも良いのは当然である。もちろん、精留
塔を用いた精留ガス分離装置と低温吸着式ガス分離装置
を適宜組合せたものであっても良い。
、しかもこの空気から高純度窒素を採取するものについ
て説明したが、本発明はこれに限定されない。原料ガス
としては°、分離採取すべきガス組成を含む混合ガスで
あれば、どのようなものでも良い。また、分離採取すべ
きガスの種類は、窒素に限らず、酸素、アルゴン等どの
ような有用ガスであっても良く、もちろんこれらのガス
を同時採取するものでも良い。更に、第１図に示した実
施例では、ガス分離部間を精留塔を用いた精留ガス分離
装置を用いたが、本発明はこれに限定されない。分離採
取するガスの種類、あるいはガスの純度等に対応して、
適切なものを選択することができる。例えば、酸素と窒
素とを同時採取する場合には、公知の複式精留塔を用い
ても良く、アルゴンも採取する場合には粗アルゴン塔を
設置すれば良い。また、吸着剤を用いた低温吸着による
ガス分離装置でも良いのは当然である。もちろん、精留
塔を用いた精留ガス分離装置と低温吸着式ガス分離装置
を適宜組合せたものであっても良い。
本発明によれば、簡単な構成でしかも効率良くガス分離
を行なうことができる。この結果、プラントの小型化、
運転コストの低減に寄与するところ大である。
を行なうことができる。この結果、プラントの小型化、
運転コストの低減に寄与するところ大である。
第１図は本発明の一実施例を示す図である。
ｌ・・・・・熱交換器、２・・・・・・精留塔、３・・
・・・・凝縮器、４・・・・・・圧縮機付膨張タービン
、５〜７・・・・・・弁、８・・・・・・流量調節計、
９，１０・・・・・・弁、１１〜２９・・・・・・導管
、関・・・・・・アフタ・クーラ、父・・・・・・ガス
分離部＼ノ、／ １１図
・・・・凝縮器、４・・・・・・圧縮機付膨張タービン
、５〜７・・・・・・弁、８・・・・・・流量調節計、
９，１０・・・・・・弁、１１〜２９・・・・・・導管
、関・・・・・・アフタ・クーラ、父・・・・・・ガス
分離部＼ノ、／ １１図
Claims (1)
- １、原料ガスを熱交換器を介して冷却し、冷却後の原料
ガスをガス分離部に供給して製品ガスを分離し、該製品
ガスを採取するガス分離方法において、該製品ガスを熱
交換器により温度回復させた後、膨張タービンに接続さ
れている圧縮機に供給して昇圧し、昇圧後の製品ガスを
熱交換器で冷却後該膨張タービンに供給して断熱膨張さ
せ、該断熱膨張させた製品ガスを熱交換器で温度回復し
て採取することを特徴とするガス分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282904A JPH076735B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | ガス分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282904A JPH076735B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | ガス分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142984A true JPS62142984A (ja) | 1987-06-26 |
| JPH076735B2 JPH076735B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=17658614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60282904A Expired - Lifetime JPH076735B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | ガス分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076735B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3563046A (en) * | 1968-01-05 | 1971-02-16 | Hydrocarbon Research Inc | Air separatiin process |
| JPH0449029A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-02-18 | Kyokuto Shokai:Kk | 一体成形ボールバルブの製造方法 |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP60282904A patent/JPH076735B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3563046A (en) * | 1968-01-05 | 1971-02-16 | Hydrocarbon Research Inc | Air separatiin process |
| JPH0449029A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-02-18 | Kyokuto Shokai:Kk | 一体成形ボールバルブの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076735B2 (ja) | 1995-01-30 |
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