JP7308237B2 - 分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、蒸発通路と凝縮蒸留通路からなる熱交換器ブロックによる分縮器が記載され、凝縮蒸留通路に蒸気を導入する手段、低沸点成分を濃縮した蒸気を取り出す手段が開示されている。
この場合、底面から凝縮蒸留通路に導入された蒸気は、凝縮に伴い低沸点成分を濃縮させながら上向きに流れるが、その蒸気を凝縮蒸留通路から導出するためには、蒸気の流れの向きをヘッダーが設けられている側面側にほぼ90°変えなければならない。
また、凝縮蒸留通路に導入する蒸気に非凝縮性成分ガスが含まれる場合、その非凝縮性成分ガスがディストリビュータに滞留し、効率がさらに低下してしまうという問題があった。
前記熱交換器ブロックの頂面に前記残留蒸気の導出口となる残留蒸気用開口が設けられ、前記残留蒸気ヘッダーは該残留蒸気用開口を覆うように前記熱交換器ブロックの頂面に設けられ、前記蒸発通路からの気液2相流体の導出口となる気液2相流用開口が前記残留蒸気ヘッダーで覆われていない領域に設けられていることを特徴とするものである。
上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の分縮器と、該分縮器の前記蒸気供給ヘッダーに連結されて前記蒸留塔の塔壁と接続される底板と、前記蒸気供給ヘッダーを経て流下する液体を収集するための液収集器とを備えたことを特徴とするものである。
以下、各構成を詳細に説明する。
なお、図1における矢印は流体の流れの向きを示している。また、矢印に付したVは蒸気(Vapor)、Lは液体(Liquid)を示している。また、VやLに添えているWはその流体が暖かい(warm)ことを、cは冷たい(cold)ことを示している。さらに、wやcに添えているiはその流体が入ってくる(in)ものであることを、oはその流体が出てゆく(out)ものであることを示している。
熱交換器ブロック7はプレートとフィンによって構成され、蒸発する液体が通流する蒸発通路3と蒸発通路3を流れる液体と熱交換して凝縮蒸留するための蒸気が通流する凝縮蒸留通路5とを有している。
また、蒸発通路3の上端には気液2相流体を導出するための気液2相流体導出路17が設けられ、気液2相流体導出路17の出口には気液2相流用開口17aが設けられている。気液2相流用開口17aが設けられている領域は、残留蒸気ヘッダー13で覆われていない熱交換器ブロック7の上部側面の領域である。
蒸発通路3の液体導入路15と気液2相流体導出路17は、図2(b)に示すように、フィンを横向きにすることで形成されている。なお、図2において各通路に記載した線の向きは当該通路に設けられるフィンの向きを示している。
容器9は、熱交換器ブロック7を浸漬させて、蒸発通路3に流入する液体を貯液するためのものである。容器9の上部には、容器9内のガスを排出するためのガス排出管19が設けられている。また、容器9内に液体を供給するための液体供給管20が設けられている。
蒸気供給ヘッダー11は、熱交換器ブロック7の底面に設けられて凝縮蒸留通路5に蒸気を供給するためのものである。蒸気供給ヘッダー11は、図1に示すように、熱交換器ブロック7の底面全体を覆うように設けられ、熱交換器ブロック7に形成された全ての凝縮蒸留通路5と連通するように設けられている。
残留蒸気ヘッダー13は、凝縮蒸留通路5で蒸留された残留蒸気を取り出すためのものであり、残留蒸気用開口5bを覆うように熱交換器ブロック7の頂面に設けられている。
図1に示す例では、残留蒸気ヘッダー13は熱交換器ブロック7の頂面全体を覆うように設けられ、残留蒸気ヘッダー13には残留蒸気を外部に取り出すための残留蒸気取出し管21が設けられている。
次に、上記のように構成された本実施の形態に係る分縮器1の動作を図1に基づいて説明する。
容器9には冷媒となる液体(Lc)が貯留されており、この液体(Lc)は熱交換器ブロック7の液体導入開口15aから液体導入路15を通過して蒸発通路3に導入される。
一方、凝縮蒸留の対象となる多成分系の蒸気(Vw)は、外部から蒸気供給ヘッダー11を介して凝縮蒸留通路5に導入される。
蒸発通路3に導入された液体(Lc)は、凝縮蒸留通路5を流れる流体から熱を受け、その一部が蒸発する。その蒸発により、蒸発通路3を流れる流体の密度が、容器9に貯液されている液体の密度より小さくなり、上向きへの流れが生じ、熱交換器ブロック7の気液2相流体導出路17を介して気液2相流用開口17aから気液2相流体(Lc+Vc)として容器9に戻される。気液2相流用開口17aから排出されたガス(Vc)は容器9のガス排出管19から外部に排出され、液体(Lc)は再び容器9内に貯液される。
他方、凝縮蒸留通路5内で凝縮して生成した液体は下降するにつれて高沸点成分が濃縮し、底面の蒸気供給ヘッダー11を経て導出される。
また、蒸発通路3は、図4(b)に示すように、その上部に熱交換器ブロック7の頂面中央部を避けるように頂面の両側に分岐する分岐路43が設けられている。そして、分岐路43が気液2相流体導出路17に接続されている。
このような態様であっても、図1、図2に示したものと同様の効果が得られる。
空気分離装置45は、空気から窒素、酸素、アルゴンを採取する複式精留システムからなり、主な構成として、高圧塔47と、低圧塔49と、低圧塔49の下部に配設された主凝縮器51と、アルゴン塔53を備えている。そして、アルゴン塔53の塔頂部に塔頂分縮器23が設けられている。
分縮器1に導入されたアルゴン濃縮ガスは、蒸発通路3を流れる酸素富化液体空気を蒸発させ、凝縮蒸留通路5を凝縮しながら上昇し、高沸点成分である酸素を減少させ、また低沸点成分である窒素を濃縮させ、アルゴンガス(不純物ガス)として分縮器1の残留蒸気ヘッダー13から排出される。
一方、凝縮蒸留通路5で凝縮して下降した液体は液収集器27を経てその一部が製品である液体アルゴンとして取り出される。
3 蒸発通路
5 凝縮蒸留通路
5a 蒸気導入用開口
5b 残留蒸気用開口
7 熱交換器ブロック
9 容器
11 蒸気供給ヘッダー
13 残留蒸気ヘッダー
15 液体導入路
15a 液体導入開口
17 気液2相流体導出路
17a 気液2相流用開口
19 ガス排出管
20 液体供給管
21 残留蒸気取出し管
23 塔頂分縮器
25 底板
27 液収集器
29 液収集路
31 傘
33 蒸気上昇路
35 周路
37 液取出し管
39 集約通路
41 中央通路
43 分岐路
45 空気分離装置
47 高圧塔
49 低圧塔
51 主凝縮器
53 アルゴン塔
Claims (5)
- 蒸発する液体が通流する蒸発通路と該蒸発通路を流れる液体と熱交換して凝縮蒸留するための蒸気が通流する凝縮蒸留通路とを有する熱交換器ブロックと、該熱交換器ブロックを浸漬させると共に前記蒸発通路に流入する液体を貯液するための容器と、前記熱交換器ブロックの底面に設けられて前記凝縮蒸留通路に前記蒸気を供給するための蒸気供給ヘッダーと、前記凝縮蒸留通路で蒸留された残留蒸気を取り出すための残留蒸気ヘッダーとを備え、
前記熱交換器ブロックの頂面に前記残留蒸気の導出口となる残留蒸気用開口が設けられ、前記残留蒸気ヘッダーは該残留蒸気用開口を覆うように前記熱交換器ブロックの頂面に設けられ、前記蒸発通路からの気液2相流体の導出口となる気液2相流用開口が前記熱交換ブロックの上部側面に設けられていることを特徴とする分縮器。 - 前記残留蒸気ヘッダーは、前記熱交換器ブロックの頂面全体を覆うように設けられていることを特徴とする請求項1に記載の分縮器。
- 前記熱交換器ブロックは、残留蒸気を前記熱交換器ブロックの頂面の一部に集約するためのフィンを有し、残留蒸気用開口は前記フィンによって集約された部位に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の分縮器。
- 蒸留塔の塔頂部に設けられる塔頂分縮器であって、
請求項1乃至3のいずれかに記載の分縮器と、該分縮器の前記蒸気供給ヘッダーに連結されて前記蒸留塔の塔壁と接続される底板と、前記蒸気供給ヘッダーを経て流下する液体を収集するための液収集器とを備えたことを特徴とする塔頂分縮器。 - 空気から窒素、酸素、アルゴンを採取する複式精留システムからなる空気分離装置であって、請求項4記載の塔頂分縮器をアルゴン塔の塔頂分縮器として備えることを特徴とする空気分離装置。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2431103A1 (fr) | 1978-07-12 | 1980-02-08 | Air Liquide | Colonne de separation de melanges gazeux par fractionnement a basse temperature |
JP2002147947A (ja) | 2000-09-15 | 2002-05-22 | Air Products & Chemicals Inc | 原料ガス混合物の分離装置及び方法 |
JP2007192466A (ja) | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Nippon Steel Corp | 深冷空気分離装置およびその制御方法 |
JP2008039386A (ja) | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Linde Ag | 還流凝縮器 |
DE102008045736A1 (de) | 2008-09-04 | 2010-03-11 | Linde Ag | Phasentrenneinrichtung im Rücklaufkondensator |
JP2013205010A (ja) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Linde Ag | プレート型熱交換器 |
JP2016044894A (ja) | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 大陽日酸株式会社 | 多段液溜式凝縮蒸発器 |
JP2017090035A (ja) | 2015-10-20 | 2017-05-25 | リンデ アクチエンゲゼルシャフトLinde Aktiengesellschaft | プレート熱交換器・凝縮気化器及び空気の低温分離方法 |
WO2020158734A1 (ja) | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 大陽日酸株式会社 | 多段液溜式凝縮蒸発器、および多段液溜式凝縮蒸発器を用いた窒素製造装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11244603A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-14 | Mitsubishi Chemical Corp | デフレグメータ |
-
2021
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2431103A1 (fr) | 1978-07-12 | 1980-02-08 | Air Liquide | Colonne de separation de melanges gazeux par fractionnement a basse temperature |
JP2002147947A (ja) | 2000-09-15 | 2002-05-22 | Air Products & Chemicals Inc | 原料ガス混合物の分離装置及び方法 |
JP2007192466A (ja) | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Nippon Steel Corp | 深冷空気分離装置およびその制御方法 |
JP2008039386A (ja) | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Linde Ag | 還流凝縮器 |
DE102008045736A1 (de) | 2008-09-04 | 2010-03-11 | Linde Ag | Phasentrenneinrichtung im Rücklaufkondensator |
JP2013205010A (ja) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Linde Ag | プレート型熱交換器 |
JP2016044894A (ja) | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 大陽日酸株式会社 | 多段液溜式凝縮蒸発器 |
JP2017090035A (ja) | 2015-10-20 | 2017-05-25 | リンデ アクチエンゲゼルシャフトLinde Aktiengesellschaft | プレート熱交換器・凝縮気化器及び空気の低温分離方法 |
WO2020158734A1 (ja) | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 大陽日酸株式会社 | 多段液溜式凝縮蒸発器、および多段液溜式凝縮蒸発器を用いた窒素製造装置 |
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