JP3213846B2 - 超臨界ガスの液化方法及び装置 - Google Patents
超臨界ガスの液化方法及び装置Info
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- F25J1/0202—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration in a quasi-closed internal refrigeration loop
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超臨界ガスの液化方法
及び装置に関し、詳しくは、各種ガス、例えば窒素,酸
素,メタン等を液化する方法及び装置に関する。
及び装置に関し、詳しくは、各種ガス、例えば窒素,酸
素,メタン等を液化する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、各種のガスを液化する手段と
して様々な方式が知られている。例えば、特開昭61−
105086号公報に記載される超臨界ガス(同公報に
おいては永久ガス)の液化方法は、図5に示すような構
成を採用している。
して様々な方式が知られている。例えば、特開昭61−
105086号公報に記載される超臨界ガス(同公報に
おいては永久ガス)の液化方法は、図5に示すような構
成を採用している。
【0003】即ち、上記液化方法は、熱交換器1で低温
にまで冷却した超臨界ガスを、少なくとも3個の減圧弁
2,2で連続して等エンタルピー膨張させ、その結果生
じるフラッシュガスと液体とを、各減圧弁2の後段に設
けた気液分離器3,3で分離し、最終の気液分離器で分
離した液体を除く他の液体を、すぐ次ぎの減圧弁2で膨
張する流体とし、気液分離器3,3で分離したフラッシ
ュガスの少なくとも一部を前記熱交換器1に導入して、
前記超臨界ガスと熱交換させるものである。
にまで冷却した超臨界ガスを、少なくとも3個の減圧弁
2,2で連続して等エンタルピー膨張させ、その結果生
じるフラッシュガスと液体とを、各減圧弁2の後段に設
けた気液分離器3,3で分離し、最終の気液分離器で分
離した液体を除く他の液体を、すぐ次ぎの減圧弁2で膨
張する流体とし、気液分離器3,3で分離したフラッシ
ュガスの少なくとも一部を前記熱交換器1に導入して、
前記超臨界ガスと熱交換させるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記方法は、液化効率
においては優れているものの、等エンタルピー膨張後の
フラッシュガスと液体とを分離するための気液分離器が
3基以上必要であるという欠点を有している。即ち、こ
れらの気液分離器の工業的な制御方法としては、気液分
離器内の液面にて制御する方法が使用されているが、そ
の制御性及び停止時の熱交換器からの液流れを考慮し
て、一般に、液流量の数分間分の貯蔵を行える大きさの
気液分離器を必要としている。
においては優れているものの、等エンタルピー膨張後の
フラッシュガスと液体とを分離するための気液分離器が
3基以上必要であるという欠点を有している。即ち、こ
れらの気液分離器の工業的な制御方法としては、気液分
離器内の液面にて制御する方法が使用されているが、そ
の制御性及び停止時の熱交換器からの液流れを考慮し
て、一般に、液流量の数分間分の貯蔵を行える大きさの
気液分離器を必要としている。
【0005】従って、このような大きさの気液分離器を
最低3基も設置する場合、その容量は、他の熱交換器等
の機器に対して大きな割合となり、液化装置が大きなも
のとなり、経済的でなく、また、ヒートロスが大きくな
るなどの欠点がある。
最低3基も設置する場合、その容量は、他の熱交換器等
の機器に対して大きな割合となり、液化装置が大きなも
のとなり、経済的でなく、また、ヒートロスが大きくな
るなどの欠点がある。
【0006】そこで本発明は、液化効率を落とすことな
く、液化装置に用いられる気液分離器を極力少なくして
経済的な設備とすることができる超臨界ガスの液化方法
及び装置を提供することを目的としている。
く、液化装置に用いられる気液分離器を極力少なくして
経済的な設備とすることができる超臨界ガスの液化方法
及び装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の超臨界ガスの液化方法は、高圧の超臨界
ガスを、その臨界温度より低い温度まで冷却した後、そ
の一部を等エンタルピー膨張させた気液混合状態の流体
を前記超臨界ガスの冷却源とする予備冷却工程と、該予
備冷却工程を終えた超臨界ガスをさらに低温に冷却した
後、該低温に冷却した超臨界ガスの一部を順次低圧に等
エンタルピー膨張させた気液混合状態の流体を前記超臨
界ガスの冷却源とする冷却工程を2回以上繰り返す主冷
却工程と、該主冷却工程を終えた超臨界ガスを減圧する
減圧工程とを含むことを特徴とし、さらに、前記予備冷
却工程は、冷却した超臨界ガスを等エンタルピー膨張さ
せた後にフラッシュガスと液体とに分離し、分離したフ
ラッシュガスを前記超臨界ガスの冷却源とし、分離した
液体を次の冷却工程に導入する工程である。
ため、本発明の超臨界ガスの液化方法は、高圧の超臨界
ガスを、その臨界温度より低い温度まで冷却した後、そ
の一部を等エンタルピー膨張させた気液混合状態の流体
を前記超臨界ガスの冷却源とする予備冷却工程と、該予
備冷却工程を終えた超臨界ガスをさらに低温に冷却した
後、該低温に冷却した超臨界ガスの一部を順次低圧に等
エンタルピー膨張させた気液混合状態の流体を前記超臨
界ガスの冷却源とする冷却工程を2回以上繰り返す主冷
却工程と、該主冷却工程を終えた超臨界ガスを減圧する
減圧工程とを含むことを特徴とし、さらに、前記予備冷
却工程は、冷却した超臨界ガスを等エンタルピー膨張さ
せた後にフラッシュガスと液体とに分離し、分離したフ
ラッシュガスを前記超臨界ガスの冷却源とし、分離した
液体を次の冷却工程に導入する工程である。
【0008】また、本発明の超臨界ガスの液化装置は、
高圧の超臨界ガスを、その臨界温度より低い温度まで冷
却する熱交換器、及び該熱交換器を導出した低温の超臨
界ガスの一部を分岐して減圧弁で等エンタルピー膨張さ
せて気液混合状態とした後、前記熱交換器に冷却源とし
て導入する予備冷却回路と、該予備冷却回路を導出した
超臨界ガスをさらに低温に冷却する熱交換器、及び該熱
交換器を導出した低温の超臨界ガスの一部を分岐して減
圧弁で順次低圧に等エンタルピー膨張させて気液混合状
態とした後、前記熱交換器に冷却源として導入する冷却
回路を2回路以上有する主冷却回路と、該主冷却回路を
導出した超臨界ガスを減圧する減圧回路とを含むことを
特徴とし、さらに、前記予備冷却回路は、等エンタルピ
ー膨張した超臨界ガスをフラッシュガスと液体とに分離
する気液分離器を設け、分離したフラッシュガスを前記
超臨界ガスの冷却源とし、分離した液体を次の冷却回路
に導入する回路を備えたことを特徴としている。
高圧の超臨界ガスを、その臨界温度より低い温度まで冷
却する熱交換器、及び該熱交換器を導出した低温の超臨
界ガスの一部を分岐して減圧弁で等エンタルピー膨張さ
せて気液混合状態とした後、前記熱交換器に冷却源とし
て導入する予備冷却回路と、該予備冷却回路を導出した
超臨界ガスをさらに低温に冷却する熱交換器、及び該熱
交換器を導出した低温の超臨界ガスの一部を分岐して減
圧弁で順次低圧に等エンタルピー膨張させて気液混合状
態とした後、前記熱交換器に冷却源として導入する冷却
回路を2回路以上有する主冷却回路と、該主冷却回路を
導出した超臨界ガスを減圧する減圧回路とを含むことを
特徴とし、さらに、前記予備冷却回路は、等エンタルピ
ー膨張した超臨界ガスをフラッシュガスと液体とに分離
する気液分離器を設け、分離したフラッシュガスを前記
超臨界ガスの冷却源とし、分離した液体を次の冷却回路
に導入する回路を備えたことを特徴としている。
【0009】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づい
て、さらに詳細に説明する。
て、さらに詳細に説明する。
【0010】まず、図1は本発明の第1実施例を示すも
ので、本発明の基本的な構成を示すものである。
ので、本発明の基本的な構成を示すものである。
【0011】本実施例装置は、3基の熱交換器11,1
2,13と4個の減圧弁21,22,23,24とを組
合わせて構成したもので、まず、高圧の超臨界ガスは、
管1から予備冷却回路を構成する第1の熱交換器11に
導入され、冷却源となる後述の戻り流体により、該超臨
界ガスの臨界温度より低い温度まで冷却される。冷却さ
れた超臨界ガスは、管2に導出され、その一部が管3に
分岐する。管3に分岐した超臨界ガスは、減圧弁21で
等エンタルピー膨張し、気液混合状態の流体となり、前
記第1の熱交換器11に戻り流体として導入され、前記
高圧の超臨界ガスの冷却源となる(予備冷却工程)。
2,13と4個の減圧弁21,22,23,24とを組
合わせて構成したもので、まず、高圧の超臨界ガスは、
管1から予備冷却回路を構成する第1の熱交換器11に
導入され、冷却源となる後述の戻り流体により、該超臨
界ガスの臨界温度より低い温度まで冷却される。冷却さ
れた超臨界ガスは、管2に導出され、その一部が管3に
分岐する。管3に分岐した超臨界ガスは、減圧弁21で
等エンタルピー膨張し、気液混合状態の流体となり、前
記第1の熱交換器11に戻り流体として導入され、前記
高圧の超臨界ガスの冷却源となる(予備冷却工程)。
【0012】管2の残りの低温超臨界ガスは、主冷却回
路の第1の冷却回路を構成する第2の熱交換器12に導
入され、さらに低温に冷却される。第2の熱交換器12
から管4に導出された冷却後の超臨界ガスは、その一部
が管5に分岐し、減圧弁22で等エンタルピー膨張して
気液混合状態の流体となる。この流体は、戻り流体とし
て前記第2の熱交換器12及び第1の熱交換器11に順
次導入され、超臨界ガスの冷却源となる(主冷却工程の
1回目の冷却工程)。
路の第1の冷却回路を構成する第2の熱交換器12に導
入され、さらに低温に冷却される。第2の熱交換器12
から管4に導出された冷却後の超臨界ガスは、その一部
が管5に分岐し、減圧弁22で等エンタルピー膨張して
気液混合状態の流体となる。この流体は、戻り流体とし
て前記第2の熱交換器12及び第1の熱交換器11に順
次導入され、超臨界ガスの冷却源となる(主冷却工程の
1回目の冷却工程)。
【0013】管4の残りの低温超臨界ガスは、上記と同
様にして次の熱交換器、即ち、主冷却回路の第2の冷却
回路を構成する第3の熱交換器13に導入され、さらに
冷却されて管6に導出される。管6の超臨界ガスは、同
様にその一部が管7に分岐し、減圧弁23で等エンタル
ピー膨張して気液混合状態の流体となる。この流体は、
戻り流体として前記第3の熱交換器13,第2の熱交換
器12及び第1の熱交換器11に順次導入され、超臨界
ガスの冷却源となる(主冷却工程の2回目の冷却工
程)。
様にして次の熱交換器、即ち、主冷却回路の第2の冷却
回路を構成する第3の熱交換器13に導入され、さらに
冷却されて管6に導出される。管6の超臨界ガスは、同
様にその一部が管7に分岐し、減圧弁23で等エンタル
ピー膨張して気液混合状態の流体となる。この流体は、
戻り流体として前記第3の熱交換器13,第2の熱交換
器12及び第1の熱交換器11に順次導入され、超臨界
ガスの冷却源となる(主冷却工程の2回目の冷却工
程)。
【0014】そして、管6の残りの超臨界ガスは、減圧
弁24で等エンタルピー膨張し、液化して取り出され
る。即ち、管1から供給された高圧の超臨界ガスは、前
記熱交換器11,12,13で十分に冷却された後、減
圧弁24で減圧されることにより液化し、低温液化ガス
となる。尚、この時、減圧後の圧力によっては一部フラ
ッシュガスが発生する場合もある。
弁24で等エンタルピー膨張し、液化して取り出され
る。即ち、管1から供給された高圧の超臨界ガスは、前
記熱交換器11,12,13で十分に冷却された後、減
圧弁24で減圧されることにより液化し、低温液化ガス
となる。尚、この時、減圧後の圧力によっては一部フラ
ッシュガスが発生する場合もある。
【0015】これをT−S線図上における状態変化とし
て説明する。図2において、ラインABは超臨界圧力に
圧縮されたガスを冷却する等圧線であり、点Bは熱交換
器11の出口を示し、ラインUVWは窒素が液体とガス
の2相状態にある所を示し、ラインBEFG,ラインC
HIJ,及びラインDKLMは等エンタルピーラインを
示し、ラインOP,ラインQR,及びラインSTはガス
状窒素の等圧線である。 ここで、図1に示す方法にお
いて、超臨界ガスは、ABCDの等圧線に沿って、点
D,Zの中間の温度まで冷却された後、D点より下の点
で減圧弁24にて減圧され、液化して減圧後の状態(圧
力,温度)に応じた点より送り出される。冷却源として
のガスは、上記超臨界ガスからラインAD上の点B,
C,Dより分岐し、各弁21,22,23により膨張を
行い、ラインBEF,CHI,DKLにより等エンタル
ピー変化した液−ガス混合流体となった後、ラインFO
P,IQR,LSTの等圧線に沿って被冷却超臨界ガス
と熱交換を行いつつ昇温し、常温に戻される。
て説明する。図2において、ラインABは超臨界圧力に
圧縮されたガスを冷却する等圧線であり、点Bは熱交換
器11の出口を示し、ラインUVWは窒素が液体とガス
の2相状態にある所を示し、ラインBEFG,ラインC
HIJ,及びラインDKLMは等エンタルピーラインを
示し、ラインOP,ラインQR,及びラインSTはガス
状窒素の等圧線である。 ここで、図1に示す方法にお
いて、超臨界ガスは、ABCDの等圧線に沿って、点
D,Zの中間の温度まで冷却された後、D点より下の点
で減圧弁24にて減圧され、液化して減圧後の状態(圧
力,温度)に応じた点より送り出される。冷却源として
のガスは、上記超臨界ガスからラインAD上の点B,
C,Dより分岐し、各弁21,22,23により膨張を
行い、ラインBEF,CHI,DKLにより等エンタル
ピー変化した液−ガス混合流体となった後、ラインFO
P,IQR,LSTの等圧線に沿って被冷却超臨界ガス
と熱交換を行いつつ昇温し、常温に戻される。
【0016】図3は本発明の第2実施例を示すもので、
上記第1実施例の工程中に、超臨界ガスを等エンタルピ
ー膨張させた後の気液混合流体をフラッシュガスと液体
とに分離し、分離したフラッシュガスを前記超臨界ガス
の冷却源とし、分離した液体を次の冷却工程に導入する
工程を挿入した例を示すものである。
上記第1実施例の工程中に、超臨界ガスを等エンタルピ
ー膨張させた後の気液混合流体をフラッシュガスと液体
とに分離し、分離したフラッシュガスを前記超臨界ガス
の冷却源とし、分離した液体を次の冷却工程に導入する
工程を挿入した例を示すものである。
【0017】第1の熱交換器11から管2に導出された
冷却後の超臨界ガスは、分岐することなく減圧弁31に
導入されて全量が等エンタルピー膨張し、気液混合状態
の流体となった後、気液分離器32に導入される。気液
分離器32で分離したフラッシュガスは、管33から前
記第1の熱交換器11に戻り流体として導入され、前記
高圧の超臨界ガスの冷却源となる。一方、気液分離器3
2内の液体は、管34に導出され、前記同様に、第2の
熱交換器12及び第3の熱交換器13に順次導入され、
十分に冷却された後、減圧弁24から取り出される。
尚、第2の熱交換器12以後の回路は、流体が液である
以外は前記第1実施例と同様であり、同一符号を付して
詳細な説明を省略する。
冷却後の超臨界ガスは、分岐することなく減圧弁31に
導入されて全量が等エンタルピー膨張し、気液混合状態
の流体となった後、気液分離器32に導入される。気液
分離器32で分離したフラッシュガスは、管33から前
記第1の熱交換器11に戻り流体として導入され、前記
高圧の超臨界ガスの冷却源となる。一方、気液分離器3
2内の液体は、管34に導出され、前記同様に、第2の
熱交換器12及び第3の熱交換器13に順次導入され、
十分に冷却された後、減圧弁24から取り出される。
尚、第2の熱交換器12以後の回路は、流体が液である
以外は前記第1実施例と同様であり、同一符号を付して
詳細な説明を省略する。
【0018】即ち、図3に示す方法では、前記図2にお
いて、超臨界ガスは、ラインABの等圧線に沿って点B
まで冷却された後、減圧弁31でラインBEFGの等エ
ンタルピーラインに沿って膨張し、点Fに達する。次い
で気液分離器32により点Fの液−ガス混合流体は、点
Xの液体と点Oのフラッシュガスとに分離する。分離し
た点Xの液体は、ラインXHKZの等圧線に沿って点
K,Zの中間の温度まで冷却された後、点Kより下の点
より減圧弁24にて減圧され、液化して減圧後の状態
(圧力,温度)に応じた点より送り出される。冷却源と
してのガスは、上記液体からラインUV上の点H,Kよ
り分岐し、ラインHI,KLにより等エンタルピー膨脹
した後、ラインIQR,LSTの等圧線、また、ライン
OPの等圧線に沿って被冷却超臨界ガス及び/又は被冷
却液体と熱交換を行いつつ昇温し、常温に戻される。
いて、超臨界ガスは、ラインABの等圧線に沿って点B
まで冷却された後、減圧弁31でラインBEFGの等エ
ンタルピーラインに沿って膨張し、点Fに達する。次い
で気液分離器32により点Fの液−ガス混合流体は、点
Xの液体と点Oのフラッシュガスとに分離する。分離し
た点Xの液体は、ラインXHKZの等圧線に沿って点
K,Zの中間の温度まで冷却された後、点Kより下の点
より減圧弁24にて減圧され、液化して減圧後の状態
(圧力,温度)に応じた点より送り出される。冷却源と
してのガスは、上記液体からラインUV上の点H,Kよ
り分岐し、ラインHI,KLにより等エンタルピー膨脹
した後、ラインIQR,LSTの等圧線、また、ライン
OPの等圧線に沿って被冷却超臨界ガス及び/又は被冷
却液体と熱交換を行いつつ昇温し、常温に戻される。
【0019】図4は具体的な装置構成の一実施例を示す
ものである。以下、窒素ガスを液化する手順に従って本
実施例を説明する。
ものである。以下、窒素ガスを液化する手順に従って本
実施例を説明する。
【0020】管51から、40℃,1.1ata ,20,
000Nm3 /hの原料窒素ガスが導入され、多段圧縮
機71で40℃,38.0ata まで圧縮される。この多
段圧縮機71の各段には、後述する管52,53,54
からの各段の吸入圧力まで減圧された窒素ガスが導入さ
れ、原料窒素ガスと共に圧縮される。このとき原料窒素
ガスの圧力が多段圧縮機71の中間段の吸入圧力程度の
場合には、原料窒素ガスを、その圧力に見合った段から
導入することができる。
000Nm3 /hの原料窒素ガスが導入され、多段圧縮
機71で40℃,38.0ata まで圧縮される。この多
段圧縮機71の各段には、後述する管52,53,54
からの各段の吸入圧力まで減圧された窒素ガスが導入さ
れ、原料窒素ガスと共に圧縮される。このとき原料窒素
ガスの圧力が多段圧縮機71の中間段の吸入圧力程度の
場合には、原料窒素ガスを、その圧力に見合った段から
導入することができる。
【0021】40℃,38.0ata まで圧縮された窒素
ガスは、管55から管56と管57とに分岐し、それぞ
れ膨張タービン72,73に直結した昇圧ブロワー7
4,75に導入され、臨界圧以上に昇圧される。一方の
昇圧ブロワー74で昇圧した窒素ガスは、アフタークー
ラー76で冷却されて40℃,61ata の超臨界圧窒素
ガスとなり管58に導出され、他方の昇圧ブロワー75
で昇圧した窒素ガスは、アフタークーラー77で冷却さ
れて40℃,55ata の超臨界圧窒素ガスとなり管59
に導出される。
ガスは、管55から管56と管57とに分岐し、それぞ
れ膨張タービン72,73に直結した昇圧ブロワー7
4,75に導入され、臨界圧以上に昇圧される。一方の
昇圧ブロワー74で昇圧した窒素ガスは、アフタークー
ラー76で冷却されて40℃,61ata の超臨界圧窒素
ガスとなり管58に導出され、他方の昇圧ブロワー75
で昇圧した窒素ガスは、アフタークーラー77で冷却さ
れて40℃,55ata の超臨界圧窒素ガスとなり管59
に導出される。
【0022】管58の超臨界圧窒素ガスは、コールドボ
ックス80に導入され、第1の熱交換器81で冷却され
る。この超臨界圧窒素ガスは、途中で一部が管60に分
岐する以外は臨界温度以下まで冷却され、−165℃,
61ata の超臨界窒素ガスとなる。
ックス80に導入され、第1の熱交換器81で冷却され
る。この超臨界圧窒素ガスは、途中で一部が管60に分
岐する以外は臨界温度以下まで冷却され、−165℃,
61ata の超臨界窒素ガスとなる。
【0023】上記第1の熱交換器81から管61に導出
された超臨界窒素ガスは、減圧弁91で9.5ata まで
等エンタルピー膨張して気液混合流体となった後、気液
分離器78に導入されてフラッシュガスと液とに分離す
る。気液分離器78で分離した液は、管62から第2の
熱交換器82に導入され、−175℃まで冷却されて管
63に導出され、その一部が管64から減圧弁92に分
岐する以外は第3の熱交換器83に導入されて−190
℃までさらに冷却される。−190℃となって管65に
導出した9.5ata の液化窒素は、その一部が管66か
ら減圧弁93に分岐し、残部が減圧弁94で減圧され、
−190℃,2ata ,20,000Nm3 /hの製品液
化窒素として管67から取り出される。
された超臨界窒素ガスは、減圧弁91で9.5ata まで
等エンタルピー膨張して気液混合流体となった後、気液
分離器78に導入されてフラッシュガスと液とに分離す
る。気液分離器78で分離した液は、管62から第2の
熱交換器82に導入され、−175℃まで冷却されて管
63に導出され、その一部が管64から減圧弁92に分
岐する以外は第3の熱交換器83に導入されて−190
℃までさらに冷却される。−190℃となって管65に
導出した9.5ata の液化窒素は、その一部が管66か
ら減圧弁93に分岐し、残部が減圧弁94で減圧され、
−190℃,2ata ,20,000Nm3 /hの製品液
化窒素として管67から取り出される。
【0024】一方、前記昇圧ブロワー75で昇圧し、ア
フタークーラー77を経た40℃,55ataの超臨界
圧窒素ガスは、管59によりコールドボックス80内に
導入され、第1の熱交換器81で−100℃まで冷却さ
れた後、膨張タービン73で9.5ataまで等エント
ロピー膨張し、また、前記管58から管60に分岐した
超臨界圧窒素ガスは、膨張タービン72で9.5ata
まで等エントロピー膨張する。両膨張タービン72,7
3で9.5ataに膨張した窒素ガスは、それぞれ管6
8,69を通って、前記気液分離器78で分離したフラ
ッシュガスの戻り流路に、それぞれの温度に見合った位
置で合流し、前記管52から多段圧縮機71の圧力の等
しい吸入段に戻される。
フタークーラー77を経た40℃,55ataの超臨界
圧窒素ガスは、管59によりコールドボックス80内に
導入され、第1の熱交換器81で−100℃まで冷却さ
れた後、膨張タービン73で9.5ataまで等エント
ロピー膨張し、また、前記管58から管60に分岐した
超臨界圧窒素ガスは、膨張タービン72で9.5ata
まで等エントロピー膨張する。両膨張タービン72,7
3で9.5ataに膨張した窒素ガスは、それぞれ管6
8,69を通って、前記気液分離器78で分離したフラ
ッシュガスの戻り流路に、それぞれの温度に見合った位
置で合流し、前記管52から多段圧縮機71の圧力の等
しい吸入段に戻される。
【0025】また、管63から管64に分岐した液化窒
素は、減圧弁92で6ata まで等エンタルピー膨脹した
後、前記第2の熱交換器82,第1の熱交換器81に冷
却源となる戻り流体として順次導入され、前記管53か
ら多段圧縮機71の圧力の等しい吸入段に戻される。同
様に、管65から管66に分岐した液化窒素は、減圧弁
93で1.1ata まで等エンタルピー膨脹した後、前記
第3の熱交換器83,第2の熱交換器82及び第1の熱
交換器81に冷却源となる戻り流体として順次導入さ
れ、前記管54から多段圧縮機71の圧力の等しい吸入
段に戻される。
素は、減圧弁92で6ata まで等エンタルピー膨脹した
後、前記第2の熱交換器82,第1の熱交換器81に冷
却源となる戻り流体として順次導入され、前記管53か
ら多段圧縮機71の圧力の等しい吸入段に戻される。同
様に、管65から管66に分岐した液化窒素は、減圧弁
93で1.1ata まで等エンタルピー膨脹した後、前記
第3の熱交換器83,第2の熱交換器82及び第1の熱
交換器81に冷却源となる戻り流体として順次導入さ
れ、前記管54から多段圧縮機71の圧力の等しい吸入
段に戻される。
【0026】このように、多段圧縮機71、膨張タービ
ン72,73、該膨張タービン72,73の昇圧ブロワ
ー74,75を組み合わせることにより、原料窒素ガス
を効率よく液化できる。
ン72,73、該膨張タービン72,73の昇圧ブロワ
ー74,75を組み合わせることにより、原料窒素ガス
を効率よく液化できる。
【0027】また、上記実施例で明らかなように、気液
分離器78を1個設けることにより、熱交換器81は被
冷却流体の圧力が55ata(膨張タービン73への昇
圧窒素ガスは61ata)であるのに対し、熱交換器8
2,83では、被冷却流体の圧力は、減圧弁91により
9.5ataに減圧されている。従って、熱交換器8
2,83及び減圧弁92,93は、9.5ataに対す
る耐圧構造のもので良く、気液分離器78を1個設けた
分だけコストアップにはなるが、前記図1に示した方法
で、熱交換器,弁の全てを高圧耐圧構造にした場合に比
較すると全体としてはコストダウンになる。しかし、図
5の従来装置のように、気液分離器を3個又はそれ以上
設けると、全体としては前述のようにコストアップにな
る。従って、各膨張段における適切な膨張圧力の設定と
適切な気液分離器の個数を設定することにより、略同一
の液化効率で装置コストの低減を図ることができる。
分離器78を1個設けることにより、熱交換器81は被
冷却流体の圧力が55ata(膨張タービン73への昇
圧窒素ガスは61ata)であるのに対し、熱交換器8
2,83では、被冷却流体の圧力は、減圧弁91により
9.5ataに減圧されている。従って、熱交換器8
2,83及び減圧弁92,93は、9.5ataに対す
る耐圧構造のもので良く、気液分離器78を1個設けた
分だけコストアップにはなるが、前記図1に示した方法
で、熱交換器,弁の全てを高圧耐圧構造にした場合に比
較すると全体としてはコストダウンになる。しかし、図
5の従来装置のように、気液分離器を3個又はそれ以上
設けると、全体としては前述のようにコストアップにな
る。従って、各膨張段における適切な膨張圧力の設定と
適切な気液分離器の個数を設定することにより、略同一
の液化効率で装置コストの低減を図ることができる。
【0028】尚、原料ガスとしては、超臨界状態を作り
出すことのできる様々な種類のガスを対象にでき、各減
圧弁における減圧度や該減圧弁への分岐量は、対象とす
るガスの種類や量、多段圧縮機の各段の吸入圧力等によ
り適宜設定でき、これらの条件に応じて各流路の温度,
圧力,流量も必然的に変わってくる。
出すことのできる様々な種類のガスを対象にでき、各減
圧弁における減圧度や該減圧弁への分岐量は、対象とす
るガスの種類や量、多段圧縮機の各段の吸入圧力等によ
り適宜設定でき、これらの条件に応じて各流路の温度,
圧力,流量も必然的に変わってくる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気液分離器のような大きな容積を有する機器を極力少な
くしながら、液化効率を損なうこと無く、経済的な超臨
界ガスの液化が実施できる。
気液分離器のような大きな容積を有する機器を極力少な
くしながら、液化効率を損なうこと無く、経済的な超臨
界ガスの液化が実施できる。
【図1】 本発明の第1実施例を示す系統図である。
【図2】 本発明方法を説明するためのT−S線図であ
る。
る。
【図3】 本発明の第2実施例を示す系統図である。
【図4】 具体的な装置構成の一実施例を示す系統図で
ある。
ある。
【図5】 従来の液化装置の一例を示す系統図である。
11,12,13,81,82,83…熱交換器 21,22,23,24,31,91,92,93,9
4…減圧弁 32,78…気液分離器 71…多段圧縮機 72,73…膨張タービン 74,75…昇圧ブロワー
4…減圧弁 32,78…気液分離器 71…多段圧縮機 72,73…膨張タービン 74,75…昇圧ブロワー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25J 1/00 - 5/00
Claims (4)
- 【請求項1】 高圧の超臨界ガスを、その臨界温度より
低い温度まで冷却した後、その一部を等エンタルピー膨
張させた気液混合状態の流体を前記超臨界ガスの冷却源
とする予備冷却工程と、該予備冷却工程を終えた超臨界
ガスをさらに低温に冷却した後、該低温に冷却した超臨
界ガスの一部を順次低圧に等エンタルピー膨張させた気
液混合状態の流体を前記超臨界ガスの冷却源とする冷却
工程を2回以上繰り返す主冷却工程と、該主冷却工程を
終えた超臨界ガスを減圧する減圧工程とを含むことを特
徴とする超臨界ガスの液化方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の超臨界ガスの液化方法に
おいて、前記予備冷却工程は、冷却した超臨界ガスを等
エンタルピー膨張させた後にフラッシュガスと液体とに
分離し、分離したフラッシュガスを前記超臨界ガスの冷
却源とし、分離した液体を次の冷却工程に導入する工程
である超臨界ガスの液化方法。 - 【請求項3】 高圧の超臨界ガスを、その臨界温度より
低い温度まで冷却する熱交換器、及び該熱交換器を導出
した低温の超臨界ガスの一部を分岐して減圧弁で等エン
タルピー膨張させて気液混合状態とした後、前記熱交換
器に冷却源として導入する予備冷却回路と、該予備冷却
回路を導出した超臨界ガスをさらに低温に冷却する熱交
換器、及び該熱交換器を導出した低温の超臨界ガスの一
部を分岐して減圧弁で順次低圧に等エンタルピー膨張さ
せて気液混合状態とした後、前記熱交換器に冷却源とし
て導入する冷却回路を2回路以上有する主冷却回路と、
該主冷却回路を導出した超臨界ガスを減圧する減圧回路
とを含むことを特徴とする超臨界ガスの液化装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の超臨界ガスの液化装置に
おいて、前記予備冷却回路は、等エンタルピー膨張した
超臨界ガスをフラッシュガスと液体とに分離する気液分
離器を設け、分離したフラッシュガスを前記超臨界ガス
の冷却源とし、分離した液体を次の冷却回路に導入する
回路を備えたことを特徴とする超臨界ガスの液化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00759191A JP3213846B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 超臨界ガスの液化方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00759191A JP3213846B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 超臨界ガスの液化方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05203342A JPH05203342A (ja) | 1993-08-10 |
JP3213846B2 true JP3213846B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=11670053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00759191A Expired - Fee Related JP3213846B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 超臨界ガスの液化方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3213846B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107922036A (zh) * | 2015-06-02 | 2018-04-17 | 大宇造船海洋株式会社 | 船舶 |
EP3305647A4 (en) * | 2015-06-02 | 2019-03-20 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | SHIP |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101513230B1 (ko) * | 2013-10-15 | 2015-04-17 | 한국생산기술연구원 | 복수의 유로가 형성된 분사호스를 포함하는 유체분사장치 |
KR101514279B1 (ko) * | 2013-10-15 | 2015-04-22 | 한국생산기술연구원 | 히팅부가 구비된 분사호스를 포함하는 유체분사장치 |
US20170059241A1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-03-02 | GE Oil & Gas, Inc. | Gas liquefaction system and methods |
AU2016372711B2 (en) | 2015-12-14 | 2019-05-02 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method of natural gas liquefaction on LNG carriers storing liquid nitrogen |
US10760850B2 (en) * | 2016-02-05 | 2020-09-01 | Ge Oil & Gas, Inc | Gas liquefaction systems and methods |
FR3066809B1 (fr) * | 2017-05-24 | 2020-01-31 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede et appareil pour la separation de l'air par distillation cryogenique |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP00759191A patent/JP3213846B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107922036A (zh) * | 2015-06-02 | 2018-04-17 | 大宇造船海洋株式会社 | 船舶 |
EP3305648A4 (en) * | 2015-06-02 | 2019-01-23 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | SHIP |
EP3305646A4 (en) * | 2015-06-02 | 2019-03-20 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | SHIP |
EP3305647A4 (en) * | 2015-06-02 | 2019-03-20 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | SHIP |
EP3305645A4 (en) * | 2015-06-02 | 2019-03-20 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | SHIP |
EP3305644A4 (en) * | 2015-06-02 | 2019-06-26 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | SHIP |
US10364013B2 (en) | 2015-06-02 | 2019-07-30 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Ship |
EP3305649A4 (en) * | 2015-06-02 | 2019-07-31 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | SHIP |
US10399655B2 (en) | 2015-06-02 | 2019-09-03 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Ship |
US10654553B2 (en) | 2015-06-02 | 2020-05-19 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Ship with boil-off gas liquefaction system |
US10661874B2 (en) | 2015-06-02 | 2020-05-26 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Ship |
US10661873B2 (en) | 2015-06-02 | 2020-05-26 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Ship |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05203342A (ja) | 1993-08-10 |
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