JPS62155486A - 空気分離方法 - Google Patents

空気分離方法

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JPS62155486A JP60292717A JP29271785A JPS62155486A JP S62155486 A JPS62155486 A JP S62155486A JP 60292717 A JP60292717 A JP 60292717A JP 29271785 A JP29271785 A JP 29271785A JP S62155486 A JPS62155486 A JP S62155486A
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、空気から製品ガスを分離し、採取する空気分
離装置番こ関する。
〔発明の背景〕
空気を卯料ガスとし、この原料空気から窒素。
酸素、アルゴン等の製品ガスを分離し、採取するものは
、種々のものが知られている。この中で、産業用等のよ
うに大量に製品ガスを採取するものとしては、精留塔を
用いた精留分離によるものが最も一般的である。
ところで、精留塔を用いて空気分離するに際し、製品ガ
スを液体（すなわち、液体窒素、液体酸素等）として採
取する必要がある場合がある。このような場合、液体と
して採取する製品ガスを多くするため、液化回路が設置
さｎている。液化回路が設置８された空気分離装置の例
を第２図に示す。
第２図■こおいて、原料空気は４管１０を経て熱交換器
ＩＩこ供給され、ここで廃ガス等との熱交換によって深
冷分離に必要十分な温度まで冷却される。
冷却された原料空気は複式精留塔２の下塔２ａに吹込ま
ｎ、下塔２ａ内部で酸素と窒素の液化渇ＩＷ差を利用し
た精留分離がなさ几る。この結果、下塔２ａの上部には
純度の高い窒素（・気体′ｇ素および液体窒素）が分離
さｎ、下塔２ａの；圧部には酸素富化された液体空気が
分離される。この液体空気は、導管臣な経て精留塔２の
上塔２ｂに供給さｎ、同様の精留分離作用番こよって、
上塔２ｂの上部には窒素量の多い廃ガスが分離さ几、上
塔２ｂの下部には純度の高い酸素（気体酸素および液体
酸素）が分離される。この例にＭいて、採取する製品ガ
スは、液体窒素および液体酸素である。液体酸素は、精
留塔２の上塔２ｂ底部から導管乙によって抜出される。
液体窒素は、精留塔２の下塔２ａ上部から直接抜出して
も良いが、この例では昇圧し液化した後採取するよう番
こなっている。すなわち、下塔２ａ上部の高純度窒素は
、導管１５から抜出さ几、熱交換器１で原料空気と熱交
換後導管１６を経て昇圧機３に供給さ几、昇圧される。
また、下塔２ａ上部の高純度窒素は、導管ｎから抜出さ
几、熱交換器５で温度回復さｎ、導管冴を通って昇圧ａ
３によって昇圧される。昇圧後の高純度窒素は、導管１
７をスφって予冷器８に導かｎ、ここで昇圧によって上
昇した温度が下げらｔ’Ｌる。予冷器８を通過した高純
度窒素は、導管１８を通って液化器７に導かれ、冷媒と
の熱交換によって液化される。液化された窒素、すなわ
ち液体窒素は、導管１９．２０に−よって、製品ガスと
して抜出される。
また、この液体窒素の一部は、導管２１を通って、精留
塔２の下塔２ａに供給される。なお、第２図において１
３．１４は導管である。また、４は冷媒（例えば窒素を
用いる）を圧縮（昇圧）する昇圧機、５は熱交換器、６
は寒冷発生用の膨張タービン、５〜２９は冷媒の循環経
路を構成する導管であり、こｎらによって循固寒冷発生
手段が構成される。
このような設備で、製品量の比率、すなわち酸素と窒素
の採取比率を変化させる場合、次のような操作が必要と
なる。
（１）液体窒素を増量する場合 導管加から抜出される液体窒素を増量することによって
目的が達成されるが、反面導管４を通って精留塔下塔へ
供給する液体窒素の量が減少する。
この結果、精留塔２で処理されるガス量が減少するため
、この不足分は原料空気量を増加することで対処する。
（２）液体窒素を減量する場合 導管加から抜出される液体窒素を減量することで達成で
きるが、精留塔２の下塔に供給される液体窒素量が増加
する。二〇により、塔内を下降する液化ガス量が増加し
、下降液と上昇ガスとの比が悪化して安定な精留が困難
となる。これを防く１には、上昇ガスの量を増加させｎ
ば良く、原料空気の下塔への供給量を増加することで対
処できる。
さて、原料空気を増加させることは、大量の空気を処理
する必要があるため、装置自体が大型化することになる
。特に、空気を昇圧する昇圧機。
昇圧された空気中の二酸化炭素、水分等を除去する吸着
塔などの前処理設備の大型化が避けられない。もちろん
、大型の設備を運転すると運転コストがアップすること
は当然である。
「発明の目的］ 本発明の目的は、原料空気量の増加を少なくして液体製
品採取量の増減運転を行うことのできる空気分離方法を
提供することである。
〔分明の概要〕
本’ｒｌ明は、原料空気を精留塔に供給して製品ガスと
それ以外のガスとに分離し、精留塔で分離された窒素を
液化手段によって液化し、該液化された製品ガスを採取
する空気分離方法において、精留塔で分離された廃ガス
を前記液化手段での液化のための冷媒として活用すると
共に、該冷媒の一部を必要に応じ精留塔に供給する如く
構成したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
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ンステムフローシー
トである。第１図において、伯は空気を昇圧（圧縮）す
る昇圧機、６は昇圧された空気中の水分、二酸化炭素、
炭化水素等の不純物を除去する不純物除去設備である。
（９）〜羽は導管である。
その他の機器は、第２図の場合と同様であるので、その
説明は省略する。
第１図において、二酸化炭素、水分等を除去された原料
空気は、導管１０から熱交換器１に導かｎ、熱交換によ
って約−１７０℃まで冷却される。この冷却原料空気は
、導管１１によって精留塔２の下塔２ａｊこ供給さｎ、
精留がなされる。すなわち、下塔２ａにおいて、その上
部に高純度の窒素が分離さｎ、その底部には酸素窒化さ
れた液体空気が分離される。この液体空気は、導管臆に
導か几、低圧の上塔２ｂに供給され、上ｉ２ｂの底部（
下部に高純度酸素（液体酸素および気体酸素）が分離さ
れる。この例では、液体酸素も採取しているので、導管
ｎから製品ガスの一つである液体酸素が採取される。下
塔２ａの上部ｌこ分離された窒素は導管１５．２３から
抜出さｎ、夫々熱交換器１．５によって常温まで温度回
復さｎ、夫々導管１６．２４によって昇圧機３に導かｎ
る。昇圧機３で昇圧したマ素は、８管１７．予冷器８．
導管１８を経て、液化器に導かれ、液化される。液化器
７で液化された高純度の液体窒素は、導管１９．２０か
ら製品ガスとして採取される。また、一部の液体窒素は
、導管２１ニ導かｎて下塔２ａの上部に供給される。コ
レらの系で必要な寒冷は、昇圧機４．熱交換器５゜Ｄ張
タービン６および導管３〜２９で構成される循環式の寒
冷発生手段から供給される。精留塔２の上塔２ｂで分離
された廃ガス（窒素富化の廃ガス）の一部は導管１３．
熱交換器１，４管１４を介して常温まで回復さｎ、系外
へ排気される。また、廃ガスの一部は、導管３２を介し
て導管Ｚ内の冷媒と合）　　流し、冷媒の一部となる。
このようζこすることにより、図示しない液体窒素タン
ク等から供給する冷媒（例えば窒素）の全を減らすこと
ができる。
また、この冷媒の一部は、必要に応じ導管ｎから、　分
岐した導管力により抜出され、液化器７で液化さｎ、導
管３１を通って精留塔下塔２ａに供給される。
第１図に示す実施例において、液体窒素の増減運転（液
体窒素と液体酸素の採取比率変更運転）は、次のように
行なわれる。
（１）液体窒素を増量する場合 導管□□□から抜出す液体窒素の量を増加させｎば良い
。この場合、導管２１を通って下塔２ａに戻る液体窒素
の量が減少するため、この減少分に見合って、冷媒の一
部を導管力から抜出し、そｎを液化器７で液化後導管３
１１こよって下ｔ？８２ａに供給する。この冷媒の一部
抜出しによる冷媒の不足分は、導管ｎからの窒素富化廃
ガスの増量でまかなう。
したがって、液体窒素を増量したことによって、直ちに
原料空気を増加することを必要としない。
もっとも、原料空気を増加しない場合の液体窒素の増量
には限界があり、液体窒素の採取量を更に増量させる場
合には、原料空気の増加が必要となる。しかし、この場
合であっても、原料空気の増加量は、従来方法よりも格
段に低くおさえることができる。
（２）液体窒素を減量する場合 導管力から抜出す量を減少させｎば良い。この場合、導
管２１を通って下塔２ａｌこ戻る液体窒素の量が増加す
るため、不安定な運転番こなる。これを防々゛ために、
下塔２ａに戻る他の液化ガス、すなわち導管（資）から
抜出さ几る冷媒の量を減らすことで対処できる。冷媒の
抜出し世の減少に見合って、導管１３を通って系外へ排
出される廃ガスの量を増量する。このよう番こすること
によって、原料空気の増加なせずとも、液体窒素の減量
ができる。
なお、液体酸素の増減運転も同様の考えで実現できる。
例えば、液体酸素の増量の場合、導管ｎから抜出す量を
増加すれば良いが、そのためには上塔２ｂで処理さ几る
ガスの量を増加することが必要となる。このため、液体
窒素を増倍させる場合と同様に、導管力から冷媒の一部
を抜出し、液化器７で液化して下塔２ａに供給する。こ
の供給されたガスは、下塔２ａで精留に使用された後液
体空気の一部となって導管βを通り上塔２ｂへ供給され
る。これにより、上塔２ｂでの処理債が増加し、液体酸
素の増量を達成できる。もちろん、この場合も、原料空
気の増加なしでは限度があることは当然である。しかし
、原料空気の増加量を低くおさえることができる。
上述した実施例にょｎば、１ｆｆ１体窒素、液体酸素の
採取ユ並びに採取比率を変更することができる。
しかも、この場合、原料空気の増せは非常に低（オｄさ
えることができる。また、このような種々の採取量の変
更を行なう運転を行なって６、安定した運転を継続する
ことができる。
〔発明の効果） 以上説明したように未発明によｎば、原料空気量の増加
を少なくして液体製品ガスの採取量の増減運転を行うこ
とができる。このため、検器の大型化を極力おさえるこ
とができ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
第１図は未発明の一実施例を示す図、第２図は従来の例
を示す図である。 １・・・・・・地文換器、２・・・・・・精留塔、２ａ
・・・・・・下塔、２ｂ・・・・・・上塔、３・・・・
・・昇圧機、４・・・・・・昇圧機、５・・・・・・熱
交換器、６・・・・・・膨張タービン、７・・・・・・
液化販！ 木木

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １　原料空気を精留塔に供給して製品ガスとそれ以外の
    廃ガスとに分離し、該精留塔で分離された窒素を昇圧機
    で昇圧し、該昇圧窒素を液化器に供給し、寒冷発生手段
    から供給される冷媒との熱交換によって液化し、該液化
    された製品ガスを採取する空気分離方法において、前記
    精留塔で分離された廃ガスを前記循環寒冷発生手段に供
    給して前記冷媒として活用すると共に、前記冷媒の一部
    を必要に応じ前記精留塔に供給することを特徴とする空
    気分離方法。
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