JP3513667B2 - 空気液化分離方法及び装置 - Google Patents

空気液化分離方法及び装置

Info

Publication number
JP3513667B2
JP3513667B2 JP11872594A JP11872594A JP3513667B2 JP 3513667 B2 JP3513667 B2 JP 3513667B2 JP 11872594 A JP11872594 A JP 11872594A JP 11872594 A JP11872594 A JP 11872594A JP 3513667 B2 JP3513667 B2 JP 3513667B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen
liquefied oxygen
liquefied
evaporator
tower
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP11872594A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07324858A (ja
Inventor
泰治 岸田
秀幸 本田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyo Nippon Sanso Corp filed Critical Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority to JP11872594A priority Critical patent/JP3513667B2/ja
Publication of JPH07324858A publication Critical patent/JPH07324858A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3513667B2 publication Critical patent/JP3513667B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04793Rectification, e.g. columns; Reboiler-condenser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/04206Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
    • F25J3/04212Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product and simultaneously condensing vapor from a column serving as reflux within the or another column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04854Safety aspects of operation
    • F25J3/0486Safety aspects of operation of vaporisers for oxygen enriched liquids, e.g. purging of liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F25J3/04884Arrangement of reboiler-condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F25J2200/54Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the low pressure column of a double pressure main column system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F25J2200/94Details relating to the withdrawal point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42One fluid being nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/50One fluid being oxygen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気液化分離方法及び
装置に関し、詳しくは、圧縮,精製,冷却した原料空気
を精留塔に導入して液化精留分離を行い、製品として酸
素ガス,窒素ガス,液化酸素,液化窒素,アルゴン等を
製造する空気液化分離方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6及び図7は、製品として酸素ガスを
採取する従来の空気液化分離装置の概略を示す系統図で
ある。図6において、圧縮機1で圧縮された原料空気
は、冷却器2で冷却された後、該原料空気中の水分や二
酸化炭素を、モレキュラーシーブス等の吸着剤に吸着さ
せて除去精製する吸着精製設備3に導入され、次いで主
熱交換器4で戻りガスと熱交換を行い、略液化温度まで
冷却されて管5から複精留塔の下部塔6の下部に導入さ
れる。
【0003】上記下部塔6に導入された原料空気は、該
下部塔6における精留操作により塔頂部に窒素ガスが分
離し、塔底部に酸素富化液化空気が分離する。この酸素
富化液化空気は、塔底部の管7に導出され、膨張弁8を
介して上部塔9の中段上部に導入される。
【0004】一方、下部塔頂部の窒素ガスは、管10に
導出されて主凝縮蒸発器11に導入され、後述の液化酸
素と熱交換を行い、液化して液化窒素となり、管12に
導出される。管12の液化窒素の一部は、管13,膨張
弁14を経て上部塔9の頂部に導入され、残部は管15
により下部塔頂部に導入される。
【0005】また、上部塔9においては、精留操作によ
り塔底部に液化酸素が分離するとともに、塔頂部に窒素
ガスが分離する。この窒素ガスは、管16に導出され、
主熱交換器4で前記原料空気と熱交換を行い、昇温して
導出される。
【0006】上記上部塔底部の液化酸素は、管17によ
り前記主凝縮蒸発器11に導入され、前記下部塔頂部か
ら導出された窒素ガスと熱交換を行い、気化して酸素ガ
スとなり、管19により上部塔下部に導入され、酸素ガ
スの一部は管18から主熱交換器4を経て製品として導
出される。また、液化酸素の一部は、管20から導出さ
れる。
【0007】さらに、系全体に必要な寒冷を補給するた
めに、前記管5又は管10の経路に膨張タービン(図示
せず)を設置して、断熱膨張により寒冷を発生させる。
【0008】このようにして酸素を分離採取する空気液
化分離装置において、原料空気中に含まれるメタン,エ
タン,プロパン等の炭化水素等、高酸素雰囲気中で爆発
する危険性のある物質で、前記通常の吸着精製設備3や
従来の可逆式熱交換器で十分に除去することが困難な危
険物質は、原料空気と共に精留塔に導入された後、その
ほとんどが前記上部塔底部の液化酸素中に濃縮されてし
まう。
【0009】なお、上記吸着精製設備3では、炭素数4
以上の炭化水素及びアセチレンは略完全に除去できる
が、メタン,エタン,プロパンは、現状では完全除去が
困難である。また、可逆式熱交換器では、該熱交換器冷
端温度における蒸気圧分量の炭化水素は原料空気と共に
精留塔に導入される。
【0010】このため、従来の装置では、上記危険物質
が前記主凝縮蒸発器11の壁面に析出しないように、常
に壁面を液化酸素で洗う必要があり、図6に示す外設方
式、あるいは図7に示す内設方式のいずれの主凝縮蒸発
器11,11′の場合でも、上部塔9の底部に多量の液
化酸素を溜めてサブマージェンスSを大きくすることで
熱交換器ブロック(コア)内の酸素流量(循環倍率)を
大きくするようにしていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように主凝縮蒸発器におけるサブマージェンス、即ち液
化酸素の液高さを大きくすると、液ヘッドの影響で主凝
縮蒸発器下部の液化酸素の温度が上昇するので、液化酸
素と窒素ガスとの平均温度差を大きくするために、窒素
ガスの圧力、即ち下部塔圧力を上げると、該下部塔に導
入する原料空気の圧力、即ち圧縮機の吐出圧力を高めな
ければならず運転コストが上昇するという問題があっ
た。
【0012】ところで、上述の炭化水素類は、一般に沸
点が高いので、前述のように、精留操作により上部塔底
部の液化酸素中に濃縮されるが、該炭化水素の量が、主
凝縮蒸発器における酸素の蒸発温度でのそれぞれの炭化
水素の蒸気圧以下の量である場合には、主凝縮蒸発器に
導入される炭化水素が蓄積されることなく、酸素の蒸発
と同時に蒸発して酸素ガス中に同伴され、製品酸素ガス
の不純物成分として導出されるため、サブマージェンス
を大きくして主凝縮蒸発器の壁面を液化酸素で洗う必要
がなくなる。
【0013】そこで本発明は、主凝縮蒸発器における前
記メタン,エタン,プロパン等の炭化水素のような危険
物質の量を、酸素の蒸発温度でのそれぞれの炭化水素の
蒸気圧以下とすることにより、上記従来技術の欠点を解
消し、運転コストの低減を図ることができる空気液化分
離方法及び装置を提供することを目的としている。
【0014】
【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、本発明の空気液化分離方法は、圧縮,精製,冷却
した原料空気を、下部塔,上部塔,主凝縮蒸発器を備え
た複精留塔に導入して液化精留分離を行空気液化分離
方法において、前記上部塔を上昇する酸素ガス中の炭化
水素を該上部塔を下降する液化酸素で洗浄除去する洗浄
部を上部塔下部に設け、該洗浄部の上部から抜出した前
記液化酸素の大部分を前記主凝縮蒸発器に供給し、該主
凝縮蒸発器で前記下部塔頂部に分離する窒素ガスと熱交
換させて前記液化酸素を気化させ、気化した前記酸素ガ
スを前記洗浄部の下部に導入し、該酸素ガス中の炭化水
素を前記液化酸素の残部で洗浄除去し、炭化水素が溶け
込んだ液化酸素を前記上部塔底部から導出することを特
徴としている。
【0015】また、本発明の空気液化分離装置は、圧縮
設備,精製設備,冷却設備を備えた原料空気供給系統を
経た原料空気を、下部塔,上部塔,主凝縮蒸発器を備え
た複精留塔に導入して液化精留分離する空気液化分離装
置において、前記上部塔を上昇する酸素ガス中の炭化水
素を該上部塔を下降する液化酸素で洗浄除去する洗浄部
上部塔下部に設け、該洗浄部の上部と前記主凝縮蒸発
器との間に、該洗浄部の上部から抜出した前記液化酸素
の大部分を前記主凝縮蒸発器に供給する液化酸素供給管
を設け、前記洗浄部の下部と前記主凝縮蒸発器との間
に、該主凝縮蒸発器で前記下部塔頂部に分離する窒素ガ
スと熱交換して気化した前記酸素ガスを前記上部塔に導
入する酸素ガス導入管を設けるとともに、該酸素ガス中
の炭化水素を洗浄除去することにより、炭化水素が溶け
込んだ液化酸素を前記上部塔底部から導出する液化酸素
導出管を設けたことを特徴としている。
【0016】さらに本発明の空気液化分離方法は、洗浄
部の上部から抜出した液化酸素の大部分は、前記上部塔
を下降する液化酸素の約80%であること、前記上部塔
底部から導出した前記液化酸素を、前記主凝縮蒸発器と
は別に設置した副凝縮蒸発器に導入して気化させること
により酸素ガスを得ること、前記主凝縮蒸発器における
前記液化酸素の液高さを、該主凝縮蒸発器の熱交換器ブ
ロックの高さの50%以下に設定することを特徴を特徴
としている。また本発明の空気液化分離方法は、前記主
凝縮蒸発器は、前記下部塔及び上部塔とは別に設置され
ていること、前記上部塔底部から導出した前記液化酸素
を気化して酸素ガスを得る副凝縮蒸発器を備えているこ
と、前記液化酸素供給管は、液化酸素供給量を調節する
流量調節弁を備えていること、前記洗浄部は、目皿板又
は充填材で構成すること、前記主凝縮蒸発器は、容器内
の上部塔から抜き出した液化酸素中に窒素ガス流路を設
けた熱交換器を浸漬する形式であることを特徴としてい
る。
【0017】
【作 用】上記構成によれば、主凝縮蒸発器の液化酸素
中に炭化水素類が危険濃度以上に濃縮することがないた
め、主凝縮蒸発器におけるサブマージェンスを小さくし
て液深の影響を最小に抑えることができ、熱交換効率が
向上して圧縮機の動力削減が図れる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を、図に示す実施例に基づい
て、さらに詳細に説明する。まず、図1は、本発明の第
1実施例を示すもので、前記図6に示した空気液化分離
装置と略同様の構成を備えた実施例を示すものである。
なお、前記従来装置と同一要素のものには同一符号を付
して、その詳細な説明は省略する。
【0019】本実施例装置は、上部塔21の下部に、目
皿板又は充填材で構成された洗浄部22を設け、該洗浄
部22の上部に該上部塔21から液化酸素を抜出して主
凝縮蒸発器23の下部に供給する液化酸素供給管24
を、該洗浄部22の下部に前記主凝縮蒸発器23で気化
した酸素ガスを上部塔21に導入する酸素ガス導入管2
5を、それぞれ設けるとともに、上部塔21の底部に液
化酸素を導出する液化酸素導出管26を設けた構成を備
えている。
【0020】圧縮機1で5kg/cm2 G圧縮された原
料空気、例えば10000Nm3 /hは、前記同様に、
冷却器2を経て吸着精製設備3で精製され、主熱交換器
4で冷却された後、複精留塔の下部塔6に導入され、該
下部塔6及び前記上部塔21で精留される。この原料空
気中には、大気条件により異なるが、一般的な大気条件
下で、前記吸着精製設備3の出口において、メタン約2
ppm,エタン約0.02ppm,プロパン約0.02
ppmが含まれている。
【0021】前記上部塔21の精留段21aの下端部か
らは、精留分離された液化酸素が流下し、その大部分、
例えば約80%が前記液化酸素供給管24から流量調節
弁27によりその量を調節されて抜出され、前記主凝縮
蒸発器23に上昇流として供給される。主凝縮蒸発器2
3に供給された液化酸素は、前記下部塔6の頂部から管
10に導出された窒素ガスと熱交換を行い、全量が気化
して酸素ガスとなり、前記酸素ガス導入管25を通って
前記上部塔21の底部に導入される。このとき、前記液
化酸素中に混在している微量のメタン,エタン,プロパ
ン等は、それぞれ液化酸素と同時に完全に気化して前記
酸素ガスと共に酸素ガス導入管25から上部塔21に戻
される。なお、この酸素ガスの一部を管28に分岐し、
前記主熱交換器4を経て導出することもできる。
【0022】また、前記主凝縮蒸発器23において、導
入される液化酸素は、全量気化させることが望ましい
が、一部を液のままの状態で前記酸素ガス導入管25か
ら帰還させてもよい。この場合、未気化液の量は、洗浄
部22を流下する液との合計で20%を上限とする。
【0023】そして、前記上部塔21の洗浄部22で
は、前記精留段21aから流下した液化酸素の約20%
と、前記酸素ガス導入管25から導入された酸素ガスと
が接触し、該酸素ガス中に含まれている前記メタン等の
炭化水素類が液化酸素中に溶け込んで上部塔底部に流下
する。この上部塔底部からは、液化酸素2000Nm3
/hが管26に導出され、そのまま液化酸素として、あ
るいは適宜な蒸発手段で気化して酸素ガスとして採取さ
れる。
【0024】このように、上部塔21の下部に洗浄部2
2を設け、該洗浄部22の上部から液化酸素を抜出して
前記主凝縮蒸発器23に供給するとともに、該主凝縮蒸
発器23で気化した酸素ガスを前記洗浄部22の下部に
導入するように構成したことにより、上昇する酸素ガス
中に含まれる炭化水素類を下降する液化酸素中に取込ん
で酸素ガス中から除去することができ、上部塔21の精
留段21aにおける炭化水素類の量、すなわち、主凝縮
蒸発器23に供給される液化酸素中の炭化水素類の濃度
を前述の吸着精製設備3の出口濃度に保つことができ
る。
【0025】したがって、主凝縮蒸発器23内で液化酸
素が気化するのと同時に炭化水素類も全量が気化するた
め、主凝縮蒸発器23内に炭化水素類が蓄積することが
なくなるので、サブマージェンスを大きくして主凝縮蒸
発器23の壁面を液化酸素で洗う必要がなくなる。これ
により、主凝縮蒸発器23のサブマージェンスを小さく
設定することが可能となり、主凝縮蒸発器23の酸素通
路のコア出口で液化酸素が完全に気化するドライ方式で
運転でき、液化酸素の液面を主凝縮蒸発器23の下部ま
で下げることが可能になる。
【0026】すなわち、主凝縮蒸発器23における液化
酸素の液面を、主凝縮蒸発器コアの全高に対して50%
以下に設定することができ、例えば、従来、コア全高が
約2000mmの場合、サブマージェンスが2000m
m程度必要だったものを0〜200mm程度にすること
が可能になる。また、主凝縮蒸発器として、例えば直管
式等を採用した場合でも、同様に単に液面を下げた状態
で運転することができる。
【0027】このように、主凝縮蒸発器23のサブマー
ジェンスを小さく設定することにより、該主凝縮蒸発器
23における液化酸素の液深による温度上昇を小さくす
ることができ、これにより、液化酸素と熱交換する下部
塔頂部の窒素ガスの圧力、すなわち、原料空気圧縮圧を
下げることができ、電力原単位を低減することができ
る。
【0028】図2は、本発明の第2実施例を示すもの
で、前記第1実施例に示した空気液化分離装置における
液化酸素導出管26の下流に、膨張弁31を介して副凝
縮蒸発器32を設置し、該副凝縮蒸発器32で下部塔頂
部から管33により導出された窒素ガスを熱源として液
化酸素を気化し、酸素ガスを得るように構成したもので
ある。なお、前記第1実施例装置と同一要素のものには
同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0029】前記上部塔21の底部から液化酸素導出管
26に導出された液化酸素2000Nm3 /hは、膨張
弁31で減圧して副凝縮蒸発器32に導入され、前記管
33から導入される窒素ガスと熱交換を行い、1980
Nm3 /hが気化して酸素ガスとなり、管34から前記
主熱交換器4を経て導出される。残りの液化酸素20N
3 /hは、該液化酸素中に濃縮した炭化水素とともに
管35から抜出される。
【0030】一方、前記管33から副凝縮蒸発器32に
導入された窒素ガスは、前記液化酸素と熱交換を行い液
化して液化窒素となり、管36に導出され、前記管12
からの液化窒素と合流する。
【0031】このとき、副凝縮蒸発器32に導入される
液化酸素中には前記炭化水素類が濃縮されているため、
副凝縮蒸発器32の壁面を液化酸素で洗う必要があり、
サブマージェンスを大きくする必要があるが、液化酸素
を前記膨張弁31で減圧して副凝縮蒸発器32に導入す
ることにより、コア下部の液化酸素と下部塔頂部の窒素
ガスとの温度差を確保することができるので、従来より
低い圧力の窒素ガスで十分に液化酸素を気化させること
ができ、原料空気圧縮圧を高める必要がない。
【0032】さらに、このように副凝縮蒸発器32を設
けて酸素ガスを得るように構成することにより、液化酸
素を気化させるための熱源を任意に選定することが可能
となり、例えば、下部塔下部に導入する原料空気の一部
や、他のライン,他の設備からのガスを利用することも
可能になる。なお、液化酸素の液面圧力は、熱源となる
ガスの組成や圧力に応じて熱交換に適切な圧力に設定す
ればよく、減圧を必要としない場合は、前記膨張弁31
を省略でき、下部塔底部に副凝縮蒸発器32を設置する
ことも可能となる。
【0033】図3乃至図5は主凝縮蒸発器部分の酸素の
流れの他の実施例を示すものである。図3に示すもの
は、上部塔41の精留段41aの下部に液化酸素溜42
を設けて精留分離した液化酸素の全量を液化酸素供給管
43に導出し、その一部、例えば20%を流量調節弁4
4を有する管45に分岐して洗浄部46の上部に導入す
るように構成している。また、主凝縮蒸発器47で気化
した液化酸素は、管48から前記洗浄部46の下部に導
入し、該洗浄部46で液化酸素により洗浄した後、管4
9から前記精留段41aの下部に導入するようにしてい
る。
【0034】図4に示すものは、液化酸素供給管51の
途中に流量調節弁52を介して気液分離器53を接続
し、該気液分離器53底部の液化酸素を管54により主
凝縮蒸発器55に供給し、主凝縮蒸発器55で気化した
液化酸素は、管56から前記気液分離器53の上部に導
入し、頂部から管57を経て上部塔58の下部に設けた
洗浄部59の下部に導入するようにしている。
【0035】図5に示すものは、主凝縮蒸発器61を、
容器62内の液化酸素中に窒素ガス流路を設けた熱交換
器63を浸漬する形式としたものであり、上部塔64の
洗浄部65の上部から抜き出された液化酸素は、管6
6,弁67を経て容器62内に供給され、該容器62内
で気化した酸素ガスは、容器頂部の管68から洗浄部6
5の下部に導入される。
【0036】表1乃至表3は、前記第2実施例に示した
装置と、前記図6に示した従来例装置とを比較したもの
で、表1は運転条件及び液化酸素中の炭化水素濃度を示
すもの、表2は主凝縮蒸発器の操作条件等を示すもの、
表3は副凝縮蒸発器の操作条件等を示すものである。
【0037】なお、主凝縮蒸発器におけるサブマージェ
ンスは、実施例装置では0mm、従来例装置では200
0mmとし、液面圧力は両者とも0.6kg/cm2
とした。また、圧縮機から下部塔頂部までの圧力損失は
4000mmAqとした。
【0038】
【表1】
【表2】
【表3】
【0039】表1に示すように、本実施例装置の場合
は、主凝縮蒸発器の液化酸素中の炭化水素濃度が、実施
例条件における各炭化水素の蒸気圧での濃度、メタン1
1体積%、エタン18体積ppm,プロパン0.07体
積ppm以下になるため、熱交換器壁面を液化酸素で洗
う必要がなくなり、サブマージェンスを小さくすること
が可能となる。
【0040】そして、表2に示すように、本実施例装置
の場合は、主凝縮蒸発器のサブマージェンスを小さくし
て主凝縮蒸発器コア下部の液化酸素の温度上昇を小さく
できるので、平均温度差を小さくしても、コア下部にお
ける液化酸素と窒素ガスとの温度差を十分にとることが
でき、窒素ガスの温度を従来よりも低くすることができ
る。これにより、下部塔頂部の窒素ガス圧力を下げるこ
とができるので、圧縮機の原料空気吐出圧力を下げるこ
とが可能となり、圧縮機の動力費を削減することができ
る。
【0041】また、表3に示すように、液化酸素を減圧
して副凝縮器に導入しているので、サブマージェンスが
大きくなってコア下部での液化酸素の温度上昇を生じて
も、上記条件の窒素ガスをそのまま用いて十分な温度差
を得ることができるので、熱交換効率が損なわれること
がない。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主凝縮蒸発器部分の液化酸素中に炭化水素が危険濃度以
上に濃縮することを防止できるので、主凝縮蒸発器の壁
面を液化酸素で洗う必要がなくなり、主凝縮蒸発器にお
けるサブマージェンスを小さくして液深の影響を最小に
抑えることができ、熱交換効率を向上させて窒素ガス圧
力を低くすることが可能となり、原料空気を昇圧する圧
縮機の動力削減による運転コストの低減が図れる。ま
た、洗浄部は、目皿板又は充填材で構成することによ
り、容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示す空気液化分離装置
の系統図である。
【図2】 本発明の第2実施例を示す空気液化分離装置
の系統図である。
【図3】 主凝縮蒸発器部分の酸素の流れの他の実施例
を示す系統図である。
【図4】 同じくさらに他の実施例を示す系統図であ
る。
【図5】 同じくさらに他の実施例を示す要部系統図で
ある。
【図6】 従来の空気液化分離装置の一例を示す系統図
である。
【図7】 主凝縮蒸発器の他の例を示す要部系統図であ
る。
【符号の説明】
1…圧縮機、2…冷却器、3…吸着精製設備、4…主熱
交換器、6…下部塔、21…上部塔、21a…精留段、
22…洗浄部、23…主凝縮蒸発器、24…液化酸素供
給管、25…酸素ガス導入管、26…液化酸素導出管、
27…流量調節弁、31…膨張弁、32…副凝縮蒸発器
───────────────────────────────────────────────────── 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 (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮,精製,冷却した原料空気を、下部
    塔,上部塔,主凝縮蒸発器を備えた複精留塔に導入して
    液化精留分離を行空気液化分離方法において、前記上
    部塔を上昇する酸素ガス中の炭化水素を該上部塔を下降
    する液化酸素で洗浄除去する洗浄部を上部塔下部に設
    け、該洗浄部の上部から抜出した前記液化酸素の大部分
    前記主凝縮蒸発器に供給し、該主凝縮蒸発器で前記
    部塔頂部に分離する窒素ガスと熱交換させて前記液化酸
    素を気化させ、気化した前記酸素ガスを前記洗浄部の下
    部に導入し、該酸素ガス中の炭化水素を前記液化酸素の
    残部で洗浄除去し、炭化水素が溶け込んだ液化酸素を前
    記上部塔底部から導出することを特徴とする空気液化分
    離方法。
  2. 【請求項2】 洗浄部の上部から抜出した液化酸素の大
    部分は、前記上部塔を下降する液化酸素の約80%であ
    ことを特徴とする請求項1記載の空気液化分離方法。
  3. 【請求項3】 前記上部塔底部から導出した前記液化酸
    素を、前記主凝縮蒸発器とは別に設置した副凝縮蒸発器
    に導入して気化させることにより酸素ガスを得ることを
    特徴とする請求項1又は2記載の空気液化分離方法。
  4. 【請求項4】 前記主凝縮蒸発器における前記液化酸素
    の液高さを、該主凝縮蒸発器の熱交換器ブロックの高さ
    の50%以下に設定することを特徴とする請求項1乃至
    3のいずれか1項記載の空気液化分離方法。
  5. 【請求項5】 圧縮設備,精製設備,冷却設備を備えた
    原料空気供給系統を経た原料空気を、下部塔,上部塔,
    主凝縮蒸発器を備えた複精留塔に導入して液化精留分離
    する空気液化分離装置において、前記上部塔を上昇する
    酸素ガス中の炭化水素を該上部塔を下降する液化酸素
    洗浄除去する洗浄部を上部塔下部に設け、該洗浄部の上
    部と前記主凝縮蒸発器との間に、該洗浄部の上部から抜
    出した前記液化酸素の大部分を前記主凝縮蒸発器に供給
    する液化酸素供給管を設け、前記洗浄部の下部と前記主
    凝縮蒸発器との間に、該主凝縮蒸発器で前記下部塔頂部
    に分離する窒素ガスと熱交換して気化した前記酸素ガス
    前記上部塔に導入する酸素ガス導入管を設けるととも
    に、該酸素ガス中の炭化水素を洗浄除去することによ
    り、炭化水素が溶け込んだ液化酸素を前記上部塔底部か
    導出する液化酸素導出管を設けたことを特徴とする空
    気液化分離装置。
  6. 【請求項6】 前記主凝縮蒸発器は、前記下部塔及び上
    部塔とは別に設置されていることを特徴とする請求項5
    記載の空気液化分離装置。
  7. 【請求項7】 前記上部塔底部から導出した前記液化酸
    素を気化して酸素ガスを得る副凝縮蒸発器を備えている
    ことを特徴とする請求項5又は6記載の空気液化分離装
    置。
  8. 【請求項8】 前記液化酸素供給管は、液化酸素供給量
    を調節する流量調節弁を備えていることを特徴とする請
    求項5乃至7のいずれか1項記載の空気液化分離装置。
  9. 【請求項9】 前記洗浄部は、目皿板又は充填材で構成
    することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項記
    載の空気液化分離装置
  10. 【請求項10】 前記主凝縮蒸発器は、容器内の上部塔
    から抜き出した液化酸素中に窒素ガス流路を設けた熱交
    換器を浸漬する形式であることを特徴とする請求項5乃
    至9のいずれか1項記載の空気液化分離装置
JP11872594A 1994-05-31 1994-05-31 空気液化分離方法及び装置 Expired - Fee Related JP3513667B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11872594A JP3513667B2 (ja) 1994-05-31 1994-05-31 空気液化分離方法及び装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11872594A JP3513667B2 (ja) 1994-05-31 1994-05-31 空気液化分離方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07324858A JPH07324858A (ja) 1995-12-12
JP3513667B2 true JP3513667B2 (ja) 2004-03-31

Family

ID=14743542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11872594A Expired - Fee Related JP3513667B2 (ja) 1994-05-31 1994-05-31 空気液化分離方法及び装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3513667B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09217982A (ja) * 1996-02-09 1997-08-19 Nippon Sanso Kk 空気液化分離装置及び空気液化分離方法
CN1938081B (zh) * 2004-03-30 2011-07-06 大阳日酸株式会社 空气液化分离装置的预处理精制装置、烃吸附剂、及原料空气的预处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07324858A (ja) 1995-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6477859B2 (en) Integrated heat exchanger system for producing carbon dioxide
KR100291684B1 (ko) 공기의분리방법
JP4450886B2 (ja) 高純度酸素製造方法及び装置
JP2010185659A (ja) クリプトン及び/又はキセノンの回収方法及び装置
KR950031896A (ko) 순수한 아르곤을 회수하기 위한 방법 및 장치
JPH09176658A (ja) 液体原料混合物の分離方法
JPH06207775A (ja) 一酸化炭素のない窒素を製造するための低温空気分離方法
PL178373B1 (pl) Sposób rozdzielania powietrza i urządzenie do rozdzielania powietrza
JP2677486B2 (ja) 超高純度窒素を製造するための方法と装置
PL183332B1 (pl) Sposób i instalacja do oddzielania powietrza
KR960010365B1 (ko) 다중-성분 흐름의 분리 방법
PL178485B1 (pl) Sposób i urządzenie do oddzielania powietrza
JPH09184680A (ja) 空気分離
JPH01104690A (ja) 重炭化水素と高純度水素生成物の分離および回収の方法
JP2886740B2 (ja) 超高純度窒素製品を製造するための集成多塔式蒸留装置
JP2007064617A (ja) 深冷空気分離によるクリプトン及び/又はキセノンの製造法
JPH0914832A (ja) 超高純度酸素の製造方法および製造装置
AU706680B2 (en) Air separation
JP3935503B2 (ja) アルゴンの分離方法およびその装置
JPH10132458A (ja) 酸素ガス製造方法及び装置
JP2000329457A (ja) 酸素ガスの製造方法
US4530708A (en) Air separation method and apparatus therefor
JP3513667B2 (ja) 空気液化分離方法及び装置
JP3980114B2 (ja) 空気から第1の酸素産物及び第2の酸素産物を分離するための方法及び装置
JPH07218122A (ja) 空気を分離するための方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20031224

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100123

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100123

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120123

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120123

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees