WO1997001068A1 - Method and apparatus for separating argon - Google Patents

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Toshiyuki Nojima
Tomio Kura
Hideyuki Honda
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Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/923—Inert gas
    • Y10S62/924—Argon

Definitions

  • the present invention relates to a method for separating argon by separating and collecting argon by an air liquefaction separation method and a separation device used for the method.
  • Fig. 4 shows an example of a conventional argon liquefaction separation apparatus.
  • the raw material air pressurized to approximately 6 kg Z cm 3 and from which water and carbon dioxide have been removed is cooled to its dew point and sent from pipe 1 to the lower part of the lower tower 3 of the double rectification tower 2 for rectification. And is separated into liquefied nitrogen, nitrogen gas and liquefied air rich in oxygen.
  • the liquefied nitrogen is withdrawn from the upper part of the lower tower 3, and is introduced as a reflux liquid into the upper part of the upper tower 9 via the pipe 4, the subcooler 5, the pipe 6, the expansion valve 7, and the pipe 8.
  • Nitrogen gas is led out from the upper part of the lower tower 3 by a pipe 10.
  • the oxygen-enriched liquefied air accumulates at the bottom of the lower tower 3 and is extracted therefrom by the pipe 11, passing through the subcooler 12, the pipe 13, the expansion valve 14, and the pipe 15.
  • the crude argon condenser 17 After being sent to the crude argon condenser 17 at the top of the crude argon tower 16, a part of it was vaporized here and cooled, and then introduced from the pipe 18 to the middle part of the upper tower 9. Is done.
  • the argon source gas introduced into the crude argon tower 16 rises in the tower 16
  • the liquid is liquefied in a gon condenser 17, a part of which is taken out from the pipe 23 as liquefied crude argon and sent to a high-purity argon column through a deoxidation step (not shown), O
  • the remaining liquefied crude argon descends in the tower 16, contacts the rising gas, accumulates as liquefied oxygen with a low argon concentration at the bottom of the tower, and is sent back to the upper tower 9 via the pipe 24. It is.
  • an immersion condenser 25 as shown in FIG. 5 is used as the crude argon condenser 17 of the crude argon tower 16, an immersion condenser 25 as shown in FIG. 5 is used.
  • the heat exchange part 27 is arranged in a liquefied air reservoir 26 formed at the top of the crude argon tower 16, and the heat exchange part 27 is almost completely contained in the liquefied air. It is in a state of being immersed in.
  • a straight pipe type, a plate fin type, or the like is used for the heat exchange section 27, a straight pipe type, a plate fin type, or the like is used.
  • the liquefied air accumulated in the liquid reservoir 26 has a higher boiling point component than the liquefied air in the pipe 15, has a higher temperature than the liquefied air in the pipe 15, and has a lower part in the condenser 25. Since the temperature on the evaporation side increases due to the liquid column pressure of the liquefied air, the temperature difference between the condensation side and the evaporation side decreases. Further, the structure requires the heat exchange part 27 and the liquid reservoir part 26, and it is difficult to make it compact. In addition, there is an inconvenience that it takes time for the liquid to accumulate in the liquid reservoir 26 at startup.
  • the dry condenser 28 has a heat exchange section 27 disposed above the crude argon tower 16 and is not immersed in liquefied air.
  • the liquefied air flowing into the flow path exchanges heat with the argon-containing gas flowing into the argon flow path, where it is completely vaporized and led out.
  • the temperature difference between the liquefied air and the argon-containing gas is reduced because the temperature of the cooling section on the evaporation side does not rise due to the liquid column pressure of the immersion liquid as in the immersion method.
  • the methane and ethylene included on the heat transfer surface on the liquefied air side may be included in the liquefied air.
  • hydrocarbons such as hydrocarbons may be concentrated and deposited, and an explosion may occur.
  • the crude argon derived from the crude argon tower 16 was sent to the crude argon heat exchanger 29, heated to room temperature, and pressurized with a blower 130. Then, the mixture was cooled in a crude argon heat exchanger 29, introduced into a deoxidation tower 31 with 70 or more theoretical plates, rectified, and deoxidized argon with an oxygen content of 1 ppm or less was introduced from the upper part. This is sent to the high-purity argon column 32 to obtain high-purity argon.
  • This separation method has the advantage that oxygen in crude argon can be removed without using hydrogen gas, and operational safety is enhanced.
  • the present invention enables a dry condenser to be adopted as a condenser for a crude argon tower or a high-purity argon tower while ensuring sufficient safety.
  • a dry condenser is used in the deoxidation tower to secure a sufficient number of stages for the crude argon tower and the deoxidation tower.
  • the temperature difference required for condensation can be obtained, and the increase in equipment cost and operation cost can be suppressed.
  • Another object of the present invention is to obtain a similar effect by using a dry condenser in the condenser of the argon column in which the crude argon column and the deoxidizing column are integrated. Disclosure of the invention
  • the present invention relates to a method and an apparatus for separating argon by air liquefaction rectification, wherein the crude argon tower, the high-purity argon tower, the deoxidation tower, and the condenser of the argon tower have a small temperature difference.
  • a dry condenser capable of heat exchange is used, and the lower part of the double rectification column is used as a cold source for this. It uses oxygen-enriched liquefied air that is lower in temperature than the bottom liquid extracted from the platen above the bottom of the tower.
  • the position where the oxygen-enriched liquefied air is withdrawn is set at three or five stages above the bottom of the tower, thereby obtaining the amount of oxygen and nitrogen collected and the purity of the entire process. This is preferable from the viewpoint of prevention of danger of hydrocarbon deposition.
  • Embodiments of the present invention are as follows.
  • Air is liquefied and rectified in a double rectification column to collect oxygen and nitrogen, and oxygen-containing oxygen is extracted from the upper column, which is led to a crude argon column for rectification.
  • oxygen-containing oxygen is extracted from the upper column, which is led to a crude argon column for rectification.
  • a dry condenser is used as the crude argon condenser in the crude argon tower, and the liquefied air extracted from the shelf above the bottom of the lower tower is supplied as a cold source for the dry condenser. This is a method for separating argon.
  • a dry condenser is used as a condenser for the deoxidation tower, and liquefied air extracted from a shelf above the bottom of the lower tower is supplied as a cold source for the dry condenser. This is the method of separating the argon.
  • the crude argon tower and the deoxidation tower are integrated, and a dry condenser is used as the condenser for this tower, and the liquefied air extracted from the shelf above the bottom of the lower tower is dried.
  • This is a method for separating argon, which is provided as a cold source for a condenser.
  • the air is liquefied and rectified in a double rectification column to collect oxygen and nitrogen,
  • the oxygen containing oxygen is extracted, sent to one or two rectification towers and rectified to obtain deoxidized algon, and this deoxidized algon is converted to high-purity argon column. To rectify and obtain high-purity argon.
  • a dry condenser is used as the condenser of the high-purity argon tower, and the liquefied air extracted from the shelf above the bottom of the lower tower is supplied as a cold source for the dry condenser. This is a method for separating argon.
  • the device configuration in the embodiment of the present invention is as follows.
  • Double rectification tower that liquefies air to collect oxygen and nitrogen, and oxygen containing oxygen is extracted from the upper tower of this double rectification tower, and this is rectified to produce crude argon. It has a crude argon tower for sampling, the crude argon condenser of the crude argon tower is a dry condenser, and the liquefied air in the upper shelf of the lower tower of the double rectification tower is located above the bottom of the tower.
  • This is an algon separation device characterized by having a pipe line for extracting and discharging the refrigerant to a refrigerant flow path of a dry condenser.
  • a double rectification tower that liquefies air to collect oxygen and nitrogen, and oxygen containing oxygen is extracted from the upper tower of the double rectification tower, and this is rectified and crude
  • the crude argon tower, which is used as the argon, and the crude argon obtained by the crude argon tower are introduced, rectified to remove oxygen, and deoxidized as the deoxidized argon. It has an acid tower, and the condenser of the deoxidation tower is a dry condenser, and the liquefied air is extracted from the plate above the bottom of the lower tower of the double tower.
  • a double rectification tower that liquefies air to collect oxygen and nitrogen, and extracts oxygen containing argon from the upper tower of the double rectification tower and rectifies it. It has an argon column that removes oxygen and turns it into deoxidized argon, and the condenser of the argon column is a dry condenser.
  • An algon characterized by providing a conduit for extracting liquefied air in a tray above the bottom of the lower column of the double rectification column and sending it to the refrigerant flow path of the dry condenser. It is a separation device.
  • a double rectification column that liquefies air to collect oxygen and nitrogen, and an oxygen containing oxygen is extracted from the upper tower of the double rectification column, and this is rectified to form crude argon.
  • a crude argon column a deoxygenation column into which the crude argon obtained by the crude argon tower is introduced, rectified to remove oxygen, and deoxygenated.
  • the deoxidized argon obtained in the acid tower is introduced and rectified to obtain high-purity argon.
  • a pure argon tower is provided.
  • the condenser of the high-purity argon tower is a dry condenser.
  • Argon separation characterized by extracting liquefied air in the upper shelf of the lower column of the double rectification column and sending it to the refrigerant flow path of the dry condenser. Device.
  • a double rectification tower that liquefies air to collect oxygen and nitrogen, and oxygen containing argon is extracted from the upper tower of this double rectification tower, which is rectified and deoxygenated
  • a high-purity argon tower and a high-purity argon tower that introduces the deoxygenated argon obtained from this argon tower and rectifies it to produce high-purity argon.
  • the condenser of the tower is a dry condenser, which extracts the liquefied air from the upper shelf of the lower tower of the double rectification tower and sends it to the refrigerant flow path of the dry condenser.
  • This is an argon separation device characterized by having a pipeline.
  • At least one of the upper tower, the crude argon tower, the deoxidation tower, the argon tower, and the high-purity argon tower of the double rectification tower is a packed tower.
  • An argon separation device according to any one of the above (8) to (10).
  • FIG. 1 is a system diagram of an argon separation device showing a first example of the present invention.
  • FIG. 2 is a system diagram of an argon separation device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a system diagram of an argon separator according to a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a system diagram of a conventional argon separation device.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of an immersion condenser.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a dry condenser.
  • FIG. 7 is a system diagram of another example of the conventional argon separation device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows a first example of the present invention, and corresponds to the inventions described in claims 1 and 6.
  • the same parts as those of the conventional apparatus shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • a dry condenser 28 as shown in FIG. 6 is used for the crude argon condenser 17 of the crude argon tower 16 and is separated from the crude argon tower 16.
  • liquefied air extracted from a platen above the bottom of the lower tower 3 of the double rectification tower 2 is supplied with pipe 34, a subcooler 12, pipe 34, and expansion.
  • the mixture is sent from the valve 14 and the pipe 15 to the refrigerant flow path (evaporation side) in a gas-liquid mixed-phase state, where the entire amount is vaporized and cooled, and is introduced into the upper tower 9 via the pipe 35.
  • the position where the liquefied air is drained is from the shelf a few steps above the bottom of the lower tower 3 to the uppermost shelf of the lower tower 3, but when extracting from the upper shelf In this case, there is a shortage of reflux liquid to the upper tower 9 and the rectification in the upper tower 9 is affected. Also, as the liquid is extracted from the tray near the upper part, the reflux liquid in the lower part of the lower part of the extraction stage becomes insufficient, so that the rectification becomes insufficient in the lower tower 3 and the purity of the product nitrogen gas decreases. .
  • the temperature difference in the condenser 17 of the crude argon column 16 is determined by the column internal pressure of the crude argon column. It is almost determined by the dew point of the oxygen-enriched liquefied air that is the cold source, and the dew point is determined by the composition and pressure of the liquefied air.
  • Table 1 shows the ratio of nitrogen in the liquefied air at the extraction stage when the extraction position of the liquefied air from the lower tower 3 is the lowest stage, each stage above the lowest stage, and the 10th stage. (Molar ratio) and the dew point at the operating pressure of the crude argon column condenser, and the ratio of the hydrocarbon concentration in the discharged liquid to the hydrocarbon concentration in the discharged liquid from the lowermost column (bottom bottom). This is indicated by.
  • Table 1 shows that when deriving the bottom liquid of the ordinary lower tower with 59 stages and using it as the cold liquid for the crude argon column condenser, the number of stages in all towers is fixed at 59 stages. This is for extracting liquefied air from 1 to 10 stages above the bottom of the column and supplying it to the crude argon column condenser.
  • the feed air sent from the pipe 1 to the lower tower 3 is accompanied by hydrocarbons and carbon dioxide of about several ppm, and most of these entrained substances have lower boiling points than that of oxygen. Concentrate in the liquefied air collected at the bottom of tower 3.
  • the methane concentration is reduced by three-hundredths as compared with that from the bottom.
  • Ethylene has dropped below 10.
  • Table 2 shows that in the case where the bottom liquid of an ordinary lower tower with 590 stages is derived as cold liquid, the liquefied air for the condenser cold source is extracted from 1 to 6 steps above the bottom.
  • the number of stages above the extraction stage is always 59 stages, and the total number of stages is fixed at 59 stages, and the extraction stage is 6 stages above the bottom of the column. It is a calculated value comparing the time when it was seen.
  • the stage for extracting the liquefied air for cooling should be located above the bottom of the column.
  • set the number of lower towers above the extraction stage to a predetermined number. It is desirable to increase the total number of stages to secure Table 2
  • the temperature difference in the crude argon condenser 17 can be increased, and hydrocarbons can be removed. Can be greatly reduced.
  • the amount of liquefied air supplied to the crude argon condenser 17 as a cold source is about 30 to 40% of the amount of raw material air introduced into the lower tower 3.
  • the amount of reflux liquid decreases, the amount of change in the nitrogen composition decreases, the rectification efficiency decreases, and the purity of the product nitrogen is affected.
  • FIG. 2 shows a second example of the present invention, and corresponds to claims 2 and 7. It is something. Also in this example, the same parts as those of the conventional apparatus shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the oxygen in the crude argon is removed by rectification in the deoxidizing tower 31.
  • a dry condenser 28 is used as the condenser 33 in the deoxidizing tower 31.
  • the liquefied air extracted from the upper shelf of the lower tower 3 is used.
  • the liquefied air extracted from the shelf above the bottom of the lower tower 3 passes from the pipe 36 to the subcooler 12 and the pipe 37 to the reboiler 38 at the bottom of the deoxidation tower 31.
  • the crude argon is heated here, and is sent to a dry condenser 28 provided at the upper part of the deoxidation tower 31 through a pipe 39 and an expansion valve 40.
  • the liquefied air provides refrigeration, vaporizes itself, and is introduced into the upper tower 9 through the pipe 41.
  • the pressure drop of the argon gas at the top of the deoxidizing tower 31 is allowed to some extent, and Even if the total number of theoretical plates with the acid tower 31 exceeds 100, the blower for pressurizing the crude argon and the accompanying crude argon heat exchanger become unnecessary.
  • the total number of theoretical plates of the crude argon column 16 and the deoxidizing column 31 becomes too large, the pressure loss becomes excessive, and the necessary temperature difference in the condenser 28 cannot be ensured. For this reason, there is a restriction that the total number of theoretical plates is not more than one hundred. Usually, the temperature difference between the condensing side and the evaporating side in the condensing evaporator is about 2 ° C. If the total number of theoretical plates of the crude argon column 16 and the deoxidizing column 31 increases and it becomes difficult to secure this temperature difference, either limit the total number of stages or install a blower that pressurizes the crude argon. Is required. As shown in Table 1, when liquefied air is extracted at the position of the fourth stage from the bottom of the lower tower 3, the boiling point decreases by about 0.8 K, which corresponds to the total number of stages. You can do more.
  • an argon column in which a crude argon column and a deoxidation column are integrated is provided, and a dry condenser is disposed above the argon column.
  • the liquefied air extracted from may be supplied as a cold source.
  • the argon source gas extracted from the middle of the upper tower is introduced into the lower part of the argon tower by a conduit and rectified.
  • the liquefied air withdrawn from the platen above the bottom of the lower column is sent by conduit to a dry condenser above the argon column, After being cooled, it is vaporized and introduced into the upper tower by a conduit.
  • the remainder of the deoxidized argon liquefied by the dry condenser is withdrawn and sent to a high-purity argon column, where it is further rectified to high-purity argon.
  • a crude argon column, a deoxidation column, and a high-purity argon column are integrated, and a dry condenser is used as a condenser of the rectification column. Then, by using liquefied air extracted from the upper shelf of the lower tower, the high-purity argon can be obtained.
  • FIG. 3 shows a third example of the present invention, which corresponds to claims 3 and 8.
  • a high-purity argon column 32 is provided.
  • the deoxidized argon from the deoxidizing tower 31 is fed into the high-purity argon tower 32 from a pipe 54, and a dry condenser 28 is used for the condenser 52 of the high-purity argon tower 32.
  • the liquefied air extracted from the shelf above the bottom of the lower tower 3 is used as the cold source for the refrigeration.
  • the liquefied air extracted from the shelf above the bottom of the lower tower 3 is sent via a pipe 48 to a reboiler 49 at the bottom of the high-purity argon tower 32, where it is cooled. After that, it is sent to the dry condenser 52 through the pipe 50 and the expansion valve 51.
  • the liquefied air is now vaporized in its entirety to provide refrigeration and is returned to upper tower 9 via pipe 53.
  • the upper tower, the crude argon tower and the deoxidizing tower of the double rectifying tower are constituted by a packed tower filled with a regular packing material or an irregular packing material, and are provided in a condenser of the deoxidizing tower.
  • a dry condenser may be used, and liquefied air extracted from a shelf above the bottom tower of the lower tower may be used as a cold source for this.
  • the pressure loss in each column is reduced, the temperature difference in the condenser can be made larger than that in the plate column, and the total of the crude argon column and the deoxidation column
  • the number of theoretical stages can be set up to around 200 stages.
  • the oxygen concentration in the deoxygenated argon derived from the top of the deoxidation tower can be set to 0.1 ppm or less.
  • the upper tower, the crude argon tower, and the deoxidation tower can be configured by an arbitrary combination of a packed tower and a tray tower.
  • the method and apparatus for separating argon of the present invention can be used as a condenser for a crude argon tower, a deoxidation tower, an argon tower, or a high-purity argon tower.
  • each column as a packed column, the pressure loss in the column can be reduced and the temperature difference in the condenser can be increased.

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Description

明 細 書 アルゴ ンの分離方法およびその装置 技術分野
この発明は、 空気液化分離法によ ってアルゴンを分離、 採取するアルゴンの分 離方法およびこれに用いられる分離装置に関する。 背景技術
図 4 は、 従来の空気液化分離法によるアルゴンの分離装置の例を示すものであ る o
約 6 k g Z c m 3 に加圧され、 水分、 二酸化炭素が除去された原料空気は、 そ の露点まで冷却されて、 管 1 から複精留塔 2 の下部塔 3 の下部に送り込まれ精留 され、 液化窒素、 窒素ガス、 酸素に富む液化空気に分離される。
液化窒素は、 下部塔 3 の上部から抜き出され、 管 4、 過冷器 5、 管 6、 膨張弁 7、 管 8を経て上部塔 9の上部に還流液と して導入される。
窒素ガスは、 下部塔 3 の上部から管 1 0 によ り導出される。 酸素に富む液化空 気は下部塔 3 の塔底に溜ま り、 ここから管 1 1 によ って抜き出され、 過冷器 1 2、 管 1 3、 膨張弁 1 4、 管 1 5 を経て、 粗アルゴン塔 1 6 の塔頂部の粗アルゴン凝 縮器 1 7 に送られ、 その一部がここで気化するこ とで寒冷を与えたのち、 管 1 8 から上部塔 9 の中間部に導入される。
上部塔 9では、 管 8および管 1 8から導入された液留分が上部塔 9内を還流液 と して降下し、 凝縮蒸発器 1 9 で気化して上部塔 9 内を上昇し、 流下液と上昇ガ スと.の気液接触によ り精留が進み、 この結果上部塔 9 の上部から窒素ガスが管 2 0 によ り導出され、 廃ガスが管 2 1 によ り導出され、 中央部からは、 酸素を主成 分と し、 アルゴ ンが 5〜 1 5 %、 微量の窒素を含む組成のアルゴ ン原料ガス （ァ ルゴン含有酸素ガス） が管 2 2 によ り抜き出され、 粗ア ルゴン塔 1 6 の下部に導 入される。
粗アルゴン塔 1 6 に導入されたアルゴン原料ガスは塔 1 6内を上昇し、 粗アル ゴン凝縮器 1 7 で液化され、 その一部は液化粗アルゴンと して管 2 3 よ り取り出 され、 図示しない脱酸工程を経て高純ア ル ゴ ン塔に送られ、 高純ア ルゴ ンとされ る o
残部の液化粗ア ルゴ ンは塔 1 6内を下降し、 上昇ガス と接触して塔底にア ル ゴ ン濃度の低い液化酸素と して溜ま り、 管 2 4を経て上部塔 9に送り返される。 そ して、 上記粗ア ルゴ ン塔 1 6の粗ア ル ゴ ン凝縮器 1 7 には、 図 5 に示すよ う な浸瀆式凝縮器 2 5が用いられている。 このものは、 粗ア ルゴ ン塔 1 6の頂部に 形成された液化空気の液溜部 2 6内にその熱交換部 2 7 が配され、 この熱交換部 2 7が液化空気中にほぼ完全に浸瀆された状態となつている。 この熱交換部 2 7 には、 直管式、 プ レー トフ ィ ン式などが用いられている。
しかしながら、 このよ うな浸瀆式凝縮器 2 5にあっては、 次のような欠点があ る。 まず、 液溜部 2 6 に蓄積する液化空気は管 1 5内の液化空気より も高沸点成 分が多く、 管 1 5内の液化空気より も温度が高く、 また凝縮器 2 5の下部では液 化空気の液柱圧によつて蒸発側の温度が高く なるため、 凝縮側と蒸発側との温度 差が小さ く なる。 さ らに、 構造上、 熱交換部 2 7 と液溜部 2 6が必要であり、 コ ンパク ト化が困難である。 また、 起動時に液溜部 2 6 に液が溜ま るまでに時間を 要するなどの不都合がある。
このような浸瀆式凝縮器 2 5 に伴う欠点を解決するものとして、 曰本国実用新 案登録第 1 6 8 7 5 1 8号に示される ドライ式凝縮器を用いる試みがある。
この ドライ式凝縮器 2 8 は、 図 6 に示すよ うに熱交換部 2 7が粗ァルゴン塔 1 6の上方に配され、 液化空気中に浸瀆されておらず、 熱交換部 2 7 の冷媒流路に 流入する液化空気が、 ア ル ゴ ン流路に流入するア ル ゴ ン含有ガスと熱交換し、 こ こで完全に気化して導出するようにしたものである。
こ.の ドライ式凝縮器 2 8では、 浸瀆式のように浸瀆液の液柱圧による蒸発側の 冷却部の温度上昇がないため、 液化空気とア ルゴ ン含有ガスとの温度差を大き く するこ とができ ることおよびコ ンパク ト化が容易である と言う利点があるものの、 条件によっては液化空気側の伝熱面に液化空気に同伴されて含まれるメ タ ン、 ェ チレ ンなどの炭化水素が濃縮して析出する可能性、 爆発の可能性がある。
一方、 ア ル ゴ ンの分離方法と して粗ア ルゴ ン中の酸素の除去を水素との反応に よ って行わず、 精留塔 （脱酸塔） で行う方法がある （日本国特開平 6 — 1 0 9 3 6 1号公報参照） 。
この方法は、 図 7 に示すよ う に、 粗アルゴン塔 1 6から導出した粗ア ルゴンを 粗ァルゴン熱交換器 2 9 に送り、 加温して常温と し、 ブロア一 3 0で加圧したの ち粗アルゴン熱交換器 2 9 で冷却し、 7 0段以上の理論段数を有する脱酸塔 3 1 に導入し、 精留を行いその上部から酸素含有量 1 p p m以下の脱酸アルゴンを導 出し、 これを高純アルゴン塔 3 2に送って高純アルゴンを得る ものである。
この分離方法では水素ガスを用いることなく粗アルゴン中の酸素を除去でき、 操業上の安全性が高められる利点がある。
しかしながら、 脱酸塔 3 1 では、 酸素とアルゴン との沸点の差が小さいため、 理論段数を 7 0段以上とせねば、 両者を十分に分離することができず、 粗ァルゴ ン塔 1 6 と脱酸塔 3 1 の内部での圧力損失が大き く なる不都合がある。 このため、 脱酸塔 3 1 の上部の凝縮器 3 3 において温度差を大き く とれなく なって精留効率 が低下する。 したがって、 図示したようにブロア一 3 0を設けて粗アルゴンを加 圧する必要が生じ、 これに伴って粗アルゴン熱交換器 2 9 も必要となり、 装置コ ス トおよび運転コ ス トが増大する要因となっている。
よって、 本発明は、 空気の液化精留によってアルゴンを分離するプロセスにお いて、 粗アルゴ ン塔、 高純アルゴン塔の凝縮器に ドライ式凝縮器を十分な安全性 を確保しつつ採用できるようにすることおよび脱酸塔を用いて粗アルゴン中の酸 素を除去するプロ セ ス において、 脱酸塔に ドライ式凝縮器を採用して粗アルゴン 塔と脱酸塔との合計段数を充分確保できるとともに凝縮に必要な温度差が得られ、 かつ装置コ ス ト、 運転コ ス トの増大を抑えることができるようにするこ とにある。 さ らに、 上記粗アルゴン塔と脱酸塔を一体化したアルゴン塔の凝縮器に ドライ式 凝縮.器を用いて同様の効果を得ることにある。 発明の開示
本発明は、 空気液化精留によ ってアルゴンを分離する方法および装置において、 粗アルゴ ン塔、 高純ア ルゴ ン塔、 脱酸塔、 アルゴン塔の凝縮器と して、 小温度差 でも熱交換が可能な ドラィ式凝縮器を用い、 これの寒冷源と して複精留塔の下部 塔の塔底より も上方の棚段から抜き出した塔底液よ り も低温の酸素富化液化空気 を用いる ものである。
この酸素富化液化空気の抜出位置を塔底より も 3段ないし 5段上方の棚段とす る ものであり、 これによつてプ ロ セ ス全体の酸素、 窒素の採取量およびその純度 の点、 さ らには炭化水素の析出の危険防止の点から好ま しい。
さらに、 これら精留塔を充填塔とすることによって塔内における圧力損失を減 少させ、 凝縮器での温度差をより大き くすることができる。
本発明の実施態様は、 以下の通りである。
( 1 ) 空気を複精留塔で液化精留して酸素、 窒素を採取すると と もに、 上部塔よ りア ルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを粗ア ルゴ ン塔に導き、 精留して粗ァルゴ ンを得るア ル ゴ ンの分離方法において、
粗ア ルゴ ン塔の粗ア ルゴ ン凝縮器として ドラィ式凝縮器を用い、 下部塔の塔底 より も上方の棚段から抜き出した液化空気を ドライ式凝縮器の寒冷源と して供給 するこ とを特徴とするア ルゴンの分離方法である。
( 2 ) 空気を複精留塔で液化精留して酸素、 窒素を採取すると ともに、 上部塔よ り アルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを粗ア ルゴ ン塔に導き精留して粗アル ゴ ン を得、 こ の粗ア ルゴ ンを脱酸塔に送って精留し、 脱酸ア ルゴ ンを得るア ルゴ ンの 分離方法において、
脱酸塔の凝縮器と して ドライ式凝縮器を用い、 下部塔の塔底より も上方の棚段 から抜き出した液化空気を ドライ式凝縮器の寒冷源と して供給するこ とを特徴と するア ル ゴ ン の分離方法である。
( 3〉 空気を複精留塔で液化精留して酸素、 窒素を採取するとと もに、 上部塔よ りア ル ゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを粗ア ルゴ ン塔に導いて精留し粗ア ルゴ ン を得、 こ の粗ア ルゴ ンを脱酸塔に送って精留し、 脱酸ア ル ゴ ンを得るア ルゴ ンの 分離方法において、
粗ア ルゴ ン塔と脱酸塔とを一体と し、 こ の塔の凝縮器と して ドライ式凝縮器を 用い、 下部塔の塔底より も上方の棚段から抜き出した液化空気を ドラ イ式凝縮器 の寒冷源と して供袷することを特徴とするア ルゴ ン の分離方法である。
( 4 ) 空気を複精留塔で液化精留して酸素、 窒素を採取するとと もに、 上部塔よ りア ルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを一塔または二塔の精留塔に送って精留し て、 脱酸ア ル ゴ ンを得、 この脱酸ア ルゴ ンを高純ア ルゴ ン塔に送って精留し、 高 純ア ルゴ ンを得るァルゴンの分離方法において、
高純ア ルゴ ン塔の凝縮器と して ドライ式凝縮器を用い、 下部塔の塔底より も上 方の棚段から抜き出した液化空気を ドラィ式凝縮器の寒冷源と して供給すること を特徴とするア ルゴ ンの分離方法である。
( 5 ) 前記下部塔の塔底より も 3段ないし 5段上方の棚段から液化空気を抜き出 すことを特徴とする上記（ 1 )ないし（4 )のいずれかに記載のア ルゴ ンの分離方法 である。
( 6 ) 前記複精留塔の上部塔、 粗ア ルゴ ン塔、 脱酸塔のいずれか 1以上を充填塔 と したことを特徴とする上記（2 )ないし（4 )のいずれかに記載のア ルゴ ンの分離 方法である。
また本発明の実施態様における装置構成は下記の通りである。
( 7 ) 空気を液化精留して酸素、 窒素を採取する複式精留塔と、 この複精留塔の 上部塔よりア ルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを精留して粗ア ルゴ ンを採取する 粗アルゴ ン塔を有し、 粗ア ルゴ ン塔の粗ア ルゴン凝縮器が ド ラィ式凝縮器であり、 複精留塔の下部塔の塔底より も上方の棚段の液化空気を抜き出し、 これを ドライ 式凝縮器の冷媒流路に送る管路を設けたことを特徴とするアル ゴ ンの分離装置で ある。
( 8 ) 空気を液化精留して酸素、 窒素を採取する複精留塔と、 こ の複精留塔の上 部塔より ア ル ゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを精留して粗ア ル ゴ ンとする粗ア ル ゴ ン塔と、 こ の粗ア ルゴ ン塔で得られた粗ア ルゴ ンを導入し、 精留して酸素を除 去し脱酸ァル ゴ ンとする脱酸塔を有し、 脱酸塔の凝縮器が ド ラ イ式凝縮器であり、 複精.留塔の下部塔の塔底よ り も上方の棚段の液化空気を抜き出し、 これを上記 ド ラィ式凝縮器の冷媒流路に送る管路を設けたことを特徴とするア ルゴ ン の分離装 置である。
( 9 ) 空気を液化精留して酸素、 窒素を採取する複精留塔と、 こ の複精留塔の上 部塔よりア ル ゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを精留すると と も に酸素を除去して 脱酸ァルゴ ンとするァ ルゴン塔を有し、 ァル ゴ ン塔の凝縮器が ド ラ イ式凝縮器で あり、 複精留塔の下部塔の塔底より も上方の棚段の液化空気を抜き出し、 これを 上記ドラィ式凝縮器の冷媒流路に送る管路を設けたことを特徴とするア ルゴ ン の 分離装置である。
( 10 ) 空気を液化精留して酸素、 窒素を採取する複精留塔と、 この複精留塔の上 部塔より アルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを精留して粗ア ルゴ ンとする粗ア ル ゴ ン塔と、 こ の粗ア ル ゴン塔で得られた粗ア ルゴ ンを導入し精留して酸素を除去 し脱酸ア ルゴ ンとする脱酸塔と、 こ の脱酸塔で得られた脱酸ア ルゴンを導入して 精留して高純ァルゴ ンとする髙純ア ルゴ ン塔を有し、 高純アルゴ ン塔の凝縮器が ドライ式凝縮器であり、 複精留塔の下部塔の塔底より も上方の棚段の液化空気を 抜き出し、 これを上記ドライ式凝縮器の冷媒流路に送る管路を設けたこ とを特徴 とするア ルゴ ンの分離装置である。
( 1 1 ) 空気を液化精留して酸素、 窒素を採取する複精留塔と、 この複精留塔の上 部塔よりアルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを精留して脱酸素ア ルゴ ンとするァ ルゴン塔と、 こ のア ルゴン塔で得られた脱酸素ア ルゴンを導入し精留して高純度 ア ルゴ ンとする高純ア ルゴ ン塔を有し、 高純アル ゴ ン塔の凝縮器がド ラ イ式凝縮 器であり、 複精留塔の下部塔の塔底より も上方の棚段の液化空気を抜き出し、 こ れを上記 ドラィ式凝縮器の冷媒流路に送る管路を設けたこ とを特徴とするア ル ゴ ンの分離装置である。
( 1 2 ) 前記管路の液化空気の抜き出し位置が下部塔の塔底より も 3段ないし 5段 上方の棚段であることを特徴とする上記（7 )ないし（10 )のいずれかに記載のア ル ゴ ンの分離装置である。
( 1 3 ) 前記複精留塔の上部塔、 粗ア ルゴ ン塔、 脱酸塔、 ア ルゴ ン塔、 高純ァル ゴ ン塔のいずれか 1 以上が充填塔であることを特徴とする上記（ 8 )ないし（1 0 )のい ずれかに記載のァ ル ゴ ンの分離装置である。
( 14 ) 前記複精留塔の上部塔、 粗ア ルゴ ン塔、 脱酸塔、 ア ルゴ ン塔、 高純ァル ゴ ン塔のいずれか 1 以上が部分的に充填材を充填して構成された塔であることを特 徴とする上記記載のァ ルゴ ンの分離装置である。 図面の簡単な説明 図 1 は、 本発明の第 1 の例を示すアルゴンの分離装置の系統図である。
図 2 は、 本発明の第 2の例を示すアルゴンの分離装置の系統図である。
図 3 は、 本発明の第 3の例を示すアルゴンの分離装置の系統図である。
図 4 は、 従来のアルゴンの分離装置の系統図である。
図 5 は、 浸瀆式凝縮器の例を示す概略構成図である。
図 6 は、 ドライ式凝縮器の例を示す概略構成図である。
図 7 は、 従来のアルゴンの分離装置の他の例の系統図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を詳し く説明する。
図 1 は、 本発明の第 1 の例を示すもので、 請求項 1 および請求項 6 に記載の発 明に対応するものである。 ここで、 図 4 に示した従来の装置と同一部分には同一 符号を付してその説明を省略する。
この例にあっては、 粗アルゴン塔 1 6の粗アルゴン凝縮器 1 7 に図 6 に示した ような ドライ式凝縮器 2 8が用いられ、 粗アルゴン塔 1 6から分離されている。 この ドライ式凝縮器 2 8には、 複精留塔 2の下部塔 3の塔底より上方の棚段から 抜き出された液化空気が管 3 4、 過冷器 1 2、 管 3 4、 膨張弁 1 4、 管 1 5から 気液混相状態でその冷媒流路 （蒸発側） に送られ、 こ こ でその全量が気化して寒 冷を与え、 管 3 5を経て上部塔 9 に導入される。
液化空気の抜液位置は、 下部塔 3 の塔底より数段上方の棚段から下部塔 3の最 上段の棚段までの間の棚段とされるが、 上部の棚段から抜き出す場合には上部塔 9 への還流液が不足して上部塔 9 での精留に影響が生じる。 また、 上部に近い棚 段から抜き出すほど、 抜出段より下方の棚段における還流液が不足して下部塔 3 で 精留が不十分となって製品窒素ガスの純度が低下するこ とになる。
このため、 凝縮器 1 7での温度差を確保し、 凝縮器 1 7 での炭化水素の析出を 少なくするためには、 下部塔 3 の最下段 （塔底） から上方の数段ないし十数段ま での間で液化空気を抜き出すのが好ま しく、 最も好ま し く は最下段から 3段目な いし 5段目の棚段から抜き出すのが良い。
粗アルゴン塔 1 6 の凝縮器 1 7 における温度差は、 該粗アルゴン塔の塔内圧と 寒冷源である酸素富化液化空気の露点によつてほぼ定められ、 その露点は該液化 空気の組成と圧力とによって決まる。
表 1 は、 下部塔 3 の液化空気の抜き出し位置を最下段および最下段よ り上の各 段、 1 0段目までの棚段と した時のその抜出段における液化空気中の窒素の割合 (モル比） と粗ア ルゴ ン塔凝縮器運転圧力における露点との関係およびその抜出 液中の炭化水素濃度を最下段 （塔底） よ りの抜出液中の炭化水素濃度との比によ つて示したものである。
なお、 表 1 のデータは、 段数 5 9段の通常の下部塔の塔底液を導出して粗ア ル ゴン塔凝縮器の寒冷液とする場合、 全塔の段数を 5 9段と一定と し、 塔底より 1 ないし 1 0段上から液化空気を抜き出し粗ア ルゴ ン塔凝縮器に供給する ものにつ いてのものである。
表 1 液化空気中 液化空気 メタン濃度 エチレン濃度
液化空気 の窒素濃度 の露点 (比） (比） 全段数 抜出段
(比） ( K ) (最下部 =1 ) (最下部 =1 ) 塔底 0.5949 87.88 1.000 1.000 59
1 0.6002 87.1 1 0.230 0.004 59
2 0.6014 87.09 0.1 13 4X1 0 59
3 0.6016 87.08 0.068 trace 59
4 0.6017 87.08 0.044 trace 59
5 0.6017 87.08 0.030 trace 59
. 6 0.6017 87.08 0.021 trace 59
. 7 0.6017 87.08 0.015 trace 59
8 0.6017 87.08 0.01 1 trace 59
9 0.6017 87.08 0.008 trace 59
1 0 0.60 7 87.08 · 0.008 trace 59 表 1 から明らかなように、 4段目と最下段とでは、 露点が約 0 . 8 K低く なり、 粗アルゴン凝縮器 1 7 での温度差を大き くすることができる。 このため、 粗アル ゴン塔 1 6を上昇してく るア ルゴンを凝縮しやすく なり、 還流液量が増え、 精留 効率が向上し、 また凝縮器 1 7を小型化できる。
また、 下部塔 3に管 1 から送り込まれる原料空気には数 p p m程度の炭化水素、 二酸化炭素が同伴されており、 これら同伴物はその沸点が酸素のそれより も高い ため、 その大部分が下部塔 3 の最下部に溜まる液化空気中に濃縮する。
この表 1 より、 液化空気の抜き出し位置を塔底より上方にするにつれて炭化水 素濃度が急激に減少することがわかる。
例えば、 最下段から 5段目の棚段から抜き出した場合には、 メ タ ン濃度は最下 段からのものに比べて 1 0 0分の 3 に減少している。 また、 エチ レ ンは 1 0 以 下に減少している。
このため、 本発明では粗アルゴン凝縮器 1 7 に ドライ式凝縮器 2 8を用いても、 これにに炭化水素が析出する量が著しく低下し、 炭化水素の析出による危険性は 極めて低くなることがわかる。
表 2 は、 段数 5 9段の通常の下部塔の塔底液を導出して寒冷液とする場合に対 して、 塔底より 1乃至 6段上から凝縮器寒冷源用液化空気を抜き出して粗ァルゴ ン塔凝縮器に供給する場合に、 抜出段より上の段数は常に 5 9段一定と した時と、 全段数を 5 9段に固定して抜出段を塔底より上方 6段目と した時を比較した計算 値である。
表 2 より明らかなように液化空気の抜き出しを塔底より順次上から抜き出すと と もに抜出段より上の精留段は常に 5 9段に維持したことにより、 下部塔頂部の 窒素中の酸素はほぼ一定となるが、 一方全段数を一定 （ 5 9段） と して抜き出し 段を塔底より 6段上と した場合は酸素濃度が約 6倍になつている。
抜出液中の窒素濃度 （抜出液の沸点） 及び炭化水素濃度の傾向は表 1 の場合と ほぼ同様である。
従って、 製品窒素ガス純度を維持しつつ、 粗ア ルゴ ン塔凝縮器における温度差 の確保、 炭化水素の危険性の低減を図るためには、 寒冷用液化空気の抜き出し段 を塔底より上方に設定するとと もに、 抜き出し段より上方の下部塔段数を所定数 確保するよう全段数を増やすことが望ま しい 表 2
Figure imgf000012_0001
以上のよ う に、 液化空気の抜き出し位置を最下段 （塔底） より上方の位置とす ることで、 粗ア ルゴ ン凝縮器 1 7 における温度差を大き くすることができ、 かつ 炭化水素の析出量を大幅に低下せしめることができる。
しカゝし、 粗ア ルゴ ン凝縮器 1 7 に寒冷源と して供袷する液化空気量は、 下部塔 3 導入される原料空気量の 3 0 ~ 4 0 %程度となるため、 抜き出し段より も下 方の棚段では還流液量が減少し、 窒素の組成変化量が減少するこ とになり、 精留 効率が低下し、 製品窒素の純度に影響を与えるこ とになる。
よって、 液化空気の抜き出し位置は、 塔底より 3 〜 5段目の棚段とするこ とが 最も実用的であつて最も好ま しい。
図 2 は、 この発明の第 2 の例を示すもので、 請求項 2 および請求項 7 に対応す る ものである。 この例でも、 先の図 4に示した従来装置と同一部分には同一符号 を付してその説明を省略する。
この例は、 粗アルゴン中の酸素の除去を脱酸塔 3 1 での精留によって行う もの で、 脱酸塔 3 1 の凝縮器 3 3 に ドライ式凝縮器 2 8を用い、 これの寒冷源と して 下部塔 3の塔底より上方の棚段から抜き出した液化空気を用いる ものである。 下部塔 3 の塔底より上方の棚段から抜き出された液化空気は、 管 3 6から過冷 器 1 2、 管 3 7 を経て、 脱酸塔 3 1 の塔底の リボイ ラー 3 8に送られ、 こ こで粗 ァルゴンを加熱し、 管 3 9、 膨張弁 4 0 を経て脱酸塔 3 1 上部に設けられた ドラ ィ式凝縮器 2 8 に送られる。 液化空気は、 寒冷を与え、 自らは気化して管 4 1 か ら上部塔 9 に導入される。
この例では、 凝縮器 2 8 での温度差を大き く とれるため、 脱酸塔 3 1塔頂部で のアルゴンガスの圧力低下がある程度許容されるこ とになり、 粗アルゴ ン塔 1 6 と脱酸塔 3 1 との合計理論段数が 1 0 0段を越えても、 粗アルゴンを加圧するブ ロ アーおよびこれに伴う粗アルゴン熱交換器が不要となる。
しかしながら、 この場台でも粗アルゴン塔 1 6 と脱酸塔 3 1 の合計理論段数が あまり大き く なると、 圧力損失が過大となり、 凝縮器 2 8 での必要な温度差が確 保できなく なる。 このため、 合計理論段数は百数拾段以下と言う制限がある。 通常、 凝縮蒸発器における凝縮側と蒸発側との温度差はおよそ 2 °C程度である。 粗アルゴン塔 1 6 と脱酸塔 3 1 との合計理論段数が増加し、 こ の温度差の確保が 困難になると合計段数を制限するかあるいは粗ア ルゴンを加圧するブロア一を設 置することが必要となる。 し力 し、 表 1 に示したよ うに下部塔 3 の最下段から 4 段目の位置で液化空気を抜き出した場合には約 0 . 8 K沸点が低く なり、 台計段 数をこれに相当する分多くする こ とができ る。
本発明では、 また粗アルゴン塔と脱酸塔とを一体と したアルゴン塔を設け、 こ のアルゴン塔の上方に ドライ式凝縮器を配し、 こ れに下部塔の塔底より上方の棚 段から抜き出した液化空気を寒冷源と して供給してもよい。
この場合、 上部塔の中間から抜き出されたアルゴ ン原料ガスは、 導管によって アルゴン塔の下部に導入され、 精留される。 下部塔の塔底の上方の棚段から抜き 出された液化空気は、 導管によってアルゴン塔の上方の ドライ式凝縮器に送られ、 こ こ に寒冷を与えたのち、 気化し、 導管によって上部塔に導入される。
ドライ式凝縮器で液化した脱酸ァルゴ ンの一部はァルゴン塔を流下し、 導入さ れたアルゴン原料ガス と気液接触して、 アルゴン原料ガスが精留され、 塔底には ァルゴン含有液化酸素が溜ま り、 ポンプにより上部塔に送られる。
ドラ イ式凝縮器で液化した脱酸アルゴンの残部は抜き出され、 高純アルゴン塔 に送られ、 こ こでさ らに精留され、 高純アルゴンとされる。
こ の例でも、 アルゴン塔の理論段数が 1 0 0段を越えても凝縮器での温度差を 大き く とれるこ とになる。
また、 この例の応用例と して粗アルゴ ン塔と脱酸塔と高純アルゴン塔とを一体 と し、 この精留塔の凝縮器と して ドライ式凝縮器を用い、 この寒冷源と して下部 塔の塔底より も上方の棚段が抜き出した液化空気を用いることにより、 高純度ァ ルゴンを得るようにすること もできる。
図 3 は、 この発明の第 3 の例を示すもので、 請求項 3 および請求項 8に対応す るもので、 図 2 に示した第 2 の例に高純アルゴン塔 3 2 を設け、 この高純ァルゴ ン塔 3 2 に脱酸塔 3 1 からの脱酸アルゴンを管 5 4から送り込むもので、 この高 純アルゴン塔 3 2 の凝縮器 5 2 に ドライ式凝縮器 2 8を用い、 これの寒冷源と し て下部塔 3の塔底より も上方の棚段から抜き出した液化空気を用いる ものである。 下部塔 3の塔底より も上方の棚段から抜き出された液化空気は、 管 4 8を経て 高純アルゴン塔 3 2 の塔底の リ ボイ ラー 4 9 に送られ、 こ こで冷却されたのち管 5 0、 膨張弁 5 1 を経て、 上記 ドライ式凝縮器 5 2 に送られる。 液化空気は、 こ こでその全量が気化して寒冷を与え、 管 5 3 を経て、 上部塔 9 に戻される。
また、 本発明では複式精留塔の上部塔、 粗アルゴン塔および脱酸塔を、 規則充 填材ぁるいは不規則充填材を充填した充填塔で構成し、 かつ脱酸塔の凝縮器に ド ラィ,式凝縮器を用い、 これの寒冷源と して下部塔の底塔よ り上方の棚段から抜き 出した液化空気を用いるようにしてもよい。
このような充填塔を採用することにより、 各塔での圧力損失が減少し、 凝縮器 における温度差が棚段塔のものに比べて大き くでき、 粗ア ルゴン塔と脱酸塔の合 計理論段数を 2 0 0段前後にまで設定できる。 この場合、 脱酸塔の頂部から導出 される脱酸素アルゴン中の酸素濃度は 0 . 1 p p m以下とすること も出来る。 また、 この例の応用例と して上部塔、 粗ア ルゴ ン塔および脱酸塔を充填塔と棚 段塔との任意の組み台わせで構成することも可能である。 さらに、 前記ア ルゴ ン 塔と高純ア ルゴ ン塔の一方または両方を充填塔とするこ と も可能である。 さ らに 上記それぞれの塔の一部を充填材を充填し、 他部を棚段 （ シーブ ト レイ） で構成 するこ と も可能である。 産業上の利用可能性
本発明のア ル ゴ ンの分離方法およびその装置は、 粗ア ルゴン塔、 脱酸塔、 ア ル ゴ ン塔、 高純ア ルゴ ン塔の凝縮器と して、 小温度差でも熱交換が可能な ドライ式 凝縮器を用い、 これの寒冷源と して複精留塔の下部塔の塔底より も上方の棚段か ら抜き出した、 塔底液より低温の酸素富化液化空気を用いるものである。
これにより、 これら各塔の凝縮器において、 凝縮側と蒸発側との温度差を大き く とるこ とができ、 しかも小型化、 コ ンパク ト化が可能で、 炭化水素の析出の恐 れもなく なる。
また、 粗ア ル ゴ ン塔と脱酸塔との合計理論段数を 1 0 0段以上にした場合でも、 粗ア ル ゴ ンを加圧するプロァ 一が不要となり、 装置コ ス ト、 運転コ ス トを低減す る こ とができる。
さらに、 各塔を充填塔とすることによ って塔内における圧力損失を減少させ、 凝縮器での温度差を大き くすること もできる。

Claims

請求の範囲
1 . 空気を複精留塔で液化精留して酸素、 窒素を採取する と と もに、 上部塔より ア ルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを粗ア ル ゴン塔に導き、 精留して粗ア ル ゴ ン を得るア ルゴンの分離方法において、
粗ア ルゴン塔の粗ア ルゴ ン凝縮器と して ドライ式凝縮器を用い、 下部塔の塔底 より も上方の棚段から抜き出した液化空気を ドライ式凝縮器の寒冷源と して供給 することを特徴とするアル ゴ ンの分離方法。
2 . 空気を複精留塔で液化精留して酸素、 窒素を採取する と と もに、 上部塔より ア ルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを粗ア ルゴン塔に導き精留して粗アルゴ ンを 得、 こ の粗ア ルゴ ンを脱酸塔に送って精留し、 脱酸アル ゴ ンを得るア ル ゴ ンの分 離方法において、
脱酸塔の凝縮器と して ドライ式凝縮器を用い、 下部塔の塔底よ り も上方の棚段 から抜き出した液化空気を ドライ式凝縮器の寒冷源と して供給するこ とを特徴と するア ルゴ ンの分離方法。
3 . 空気を複精留塔で液化精留して酸素、 窒素を採取する と と もに、 上部塔より ア ルゴン含有酸素を抜き出し、 これを一塔または二塔の精留塔に送って精留して、 脱酸アルゴ ンを得、 こ の脱酸ア ルゴ ンを高純アルゴ ン塔に送って精留し、 高純ァ ルゴ ンを得るァルゴンの分離方法において、
高純ア ルゴ ン塔の凝縮器と して ドライ式凝縮器を用い、 下部塔の塔底より も上 方の棚段から抜き出した液化空気を ドライ式凝縮器の寒冷源と して供給すること を特徴とするァ ルゴ ンの分離方法。
4 . 下部塔の塔底より も 3段ないし 5段上方の棚段から液化空気を抜き出すこ と を特徴とする請求項 1 ないし 3 のいずれかに記載のア ルゴ ンの分離方法。
5 . 複精留塔の上部塔、 粗ア ルゴ ン塔、 脱酸塔のいずれか 1以上を充填塔と した こ とを特徴とする請求項 1 ないし 3 のいずれかに記載のア ルゴ ンの分離方法。
6 . 空気を液化精留して酸素、 窒素を採取する複式精留塔と、 こ の複精留塔の上 部塔よりア ル ゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを精留して粗ア ル ゴ ンを採取する粗 ア ルゴ ン塔を有し、 粗ア ルゴ ン塔の粗ア ルゴ ン凝縮器が ドライ式凝縮器であり、 複精留塔の下部塔の塔底より も上方の棚段の液化空気を抜き出し、 これを ドライ 式凝縮器の冷媒流路に送る管路を設けたことを特徴とするア ル ゴ ンの分離装置。
7 . 空気を液化精留して酸素、 窒素を採取する複精留塔と、 こ の複精留塔の上部 塔よりァルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを精留して粗アルゴ ンとする粗ァルゴ ン塔と、 こ の粗アルゴ ン塔で得られた粗ア ルゴ ンを導入し、 精留して酸素を除去 し脱酸ア ルゴ ンとする脱酸塔を有し、 脱酸塔の凝縮器が ドライ式凝縮器であり、 複精留塔の下部塔の塔底より も上方の棚段の液化空気を抜き出し、 これを上記 ド ラィ式凝縮器の冷媒流路に送る管路を設けたことを特徴とするア ルゴ ンの分離装 置。
8 . 空気を液化精留して酸素、 窒素を採取する複精留塔と、 こ の複精留塔の上部 塔よりア ルゴ ン含有酸素を抜き出し、 これを精留して粗ア ルゴ ンとする粗ァル ゴ ン塔と、 こ の粗アル ゴ ン塔で得られた粗ア ルゴンを導入し精留して酸素を除去し 脱酸ア ルゴン とする脱酸塔と、 こ の脱酸塔で得られた脱酸ア ル ゴ ンを導入して精 留して高純ア ルゴ ンとする高純ア ルゴ ン塔を有し、 高純ア ルゴ ン塔の凝縮器が ド ラィ式凝縮器であり、 複精留塔の下部塔の塔底より も上方の棚段の液化空気を抜 き出し、 これを上記 ドライ式凝縮器の冷媒流路に送る管路を設けたことを特徴と するア ルゴ ンの分離装置。
9 . 前記管路の液化空気の抜き出し位置が下部塔の塔底より も 3段ないし 5段上 方の棚段であることを特徴とする請求項 6 ないし 8のいずれかに記載のァルゴン の分離装置。
10. 前記複精留塔の上部塔、 粗ア ル ゴ ン塔、 脱酸塔、 ア ル ゴ ン塔、 高純ア ル ゴ ン 塔のいずれか 1 以上が充填塔であることを特徴とする請求項 6 ないし 8のいずれ かに記載のァ ル ゴ ンの分離装置。
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