JP7308237B2 - 分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置 - Google Patents

分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7308237B2
JP7308237B2 JP2021039866A JP2021039866A JP7308237B2 JP 7308237 B2 JP7308237 B2 JP 7308237B2 JP 2021039866 A JP2021039866 A JP 2021039866A JP 2021039866 A JP2021039866 A JP 2021039866A JP 7308237 B2 JP7308237 B2 JP 7308237B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
passage
heat exchanger
partial condenser
steam
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.)
Active
Application number
JP2021039866A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022139461A (ja
Inventor
信明 江越
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 JP2021039866A priority Critical patent/JP7308237B2/ja
Publication of JP2022139461A publication Critical patent/JP2022139461A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7308237B2 publication Critical patent/JP7308237B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • F25J3/04406Processes 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
    • F25J3/04624Processes 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 integrated mass and heat exchange, so-called non-adiabatic rectification, e.g. dephlegmator, reflux 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
    • 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
    • F25J3/04642Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654Producing crude argon in a crude argon column
    • F25J3/04666Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
    • F25J3/04672Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
    • F25J3/04678Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
    • 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
    • F25J5/00Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • F25J5/007Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger combined with mass exchange, i.e. in a so-called dephlegmator
    • 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
    • F25J2200/80Processes or apparatus using separation by rectification using integrated mass and heat exchange, i.e. non-adiabatic rectification in a reflux exchanger or dephlegmator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

本発明は、蒸発通路と凝縮蒸留通路を備えた熱交換器ブロックによって構成される分縮器、該分縮器を用いた塔頂分縮器、該塔頂分縮器を備えた空気分離装置に関するものである。
分縮器は、分離装置あるいは蒸気を部分的に凝縮させるための凝縮器として用いられる。このような分縮器には、プレートとフィンによって蒸発通路及び凝縮蒸留通路が構成されるプレートフィン型熱交換器が適用される。
分縮器においては、蒸発通路に冷媒として液体が供給され、凝縮蒸留通路には底部から多成分系の蒸気が導入される。凝縮蒸留通路に導入された蒸気は、蒸発通路の冷媒との熱交換により、部分的に液化され、蒸気と液体とが向流で接触して物質移動が行われる。そのため、蒸気は低沸点成分を濃縮させながら上昇し、生じた液体は高沸点成分を濃縮させながら下降する。
特許文献1には、このような分縮器(特許文献1では「還流凝縮器」と記載、特許文献2も同じ)が空気分離装置の粗アルゴン塔の塔頂凝縮器として用いられることが開示されている。
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。
特開2009-30966号公報 特開2008-39386号公報
特許文献2に開示された分縮器においては、凝縮蒸留通路に蒸気を導入するためのヘッダーが熱交換器ブロックの底面に設けられ、凝縮蒸留通路で低沸点成分を濃縮した蒸気を導出するためのヘッダーが熱交換器ブロックの上部側面に設けられている。
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。
このため、凝縮蒸留通路内に流れの方向を大きく変えるためのディストリビュータを設けることになり、この部分では熱交換や物質移動が十分できないため、熱交換効率及び物質移動効率が低下するという問題があった。
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。
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、熱交換効率及び物質移動効率に優れ、導入される蒸気に非凝縮性成分が含まれる場合においても熱交換効率及び物質移動効率を改善できる分縮器、該分縮器を蒸留塔の塔頂部に用いた塔頂分縮器、該塔頂分縮器を備えた空気分離装置を提供することを目的としている。
(1)本発明に係る分縮器は、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。
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、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、前記気液2相流用開口は前記熱交換器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ものである。
(3)また、上記(1)に記載のものにおいて、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、前記気液2相流用開口は前記頂面における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。
(4)また、本発明に係る塔頂分縮器は、蒸留塔の塔頂部に設けられるものであって、
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。
(5)また、本発明に係る空気分離装置は、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る空気分離装置であって、上記(4)に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ものである。
本発明に係る分縮器においては、熱交換器ブロックの頂面に残留蒸気の導出口となる残留蒸気用開口が設けられ、残留蒸気ヘッダーは該残留蒸気用開口を覆うように熱交換器ブロックの頂面に設けられていることにより、凝縮蒸留通路内の流れの方向を大きく変えるディストリビュータ等を設ける必要がなく凝縮蒸留通路の全長に亘って熱交換と物質移動を行うことができる。それ故に、熱交換効率及び物質移動効率に優れ、導入される蒸気に非凝縮性成分ガスが含まれる場合においても熱交換効率及び物質移動効率を改善できる。
本発明の一実施の形態に係る分縮器の説明図である。 図1に示した分縮器の凝縮蒸留通路(a)と蒸発通路(b)の説明図である。 図1に示した分縮器を蒸留塔の塔頂部に設けられる塔頂分縮器とした場合の説明図である。 凝縮蒸留通路(a)と蒸発通路(b)の他の態様の説明図である。 図4に示した凝縮蒸留通路と蒸発通路を備えた分縮器を蒸留塔の塔頂部に設けられる塔頂分縮器とした場合の説明図である。 図4に示した塔頂分縮器を空気分離装置に適用した場合の説明図である。
本実施の形態に係る分縮器1は、図1に示すように、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とを有する熱交換器ブロック7と、熱交換器ブロック7を浸漬させると共に蒸発通路3に流入する液体を貯液するための容器9と、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蒸気供給ヘッダー11と、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残留蒸気ヘッダー13とを備えている。
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>
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。
蒸発通路3は、図1、図2(b)に示すように、熱交換器ブロック7の下部から上部に亘って設けられている。蒸発通路3の下端には、図2(b)に示すように、容器9内の液体を導入するための液体導入路15が設けられ、液体導入路15の入り口には液体導入開口15aが設けられている。
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。
凝縮蒸留通路5は、図1、図2(a)に示すように、熱交換器ブロック7の下端から上端に亘って設けられている。そして、凝縮蒸留通路5の下端が蒸気を導入する蒸気導入用開口5aとなり、上端が残留蒸気を導出する残留蒸気用開口5bとなっている。残留蒸気用開口5bは、熱交換器ブロック7の頂面に位置している。
本実施の形態では、残留蒸気用開口5bを熱交換器ブロック7の頂面に設けているので、図2(a)に示すように、凝縮蒸留通路5を流れる蒸気の流れの向きを変える必要がなく、それ故にディストリビュータ等を設ける必要がない。そのため、ディストリビュータ等を設けることによって発生する熱交換や物質移動への悪影響がない。また、凝縮蒸留通路5に導入する蒸気に非凝縮性成分ガスが含まれる場合であっても、その非凝縮性成分ガスがディストリビュータ等に滞留することがないので、効率が低下するという問題も発生しない。
<容器>
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>
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>
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。
[動作説明]
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。
一方、凝縮蒸留通路5に導入された蒸気(Vw)は、通路内を上昇し、上昇に伴い、蒸発通路3を流れる流体との熱交換により、その一部が凝縮して下降液が生じる。よって上昇ガスと下降液との間で向流接触が生じ、蒸気は上昇するにつれ低沸点成分が濃縮し、残留蒸気用開口5bから頂面の残留蒸気ヘッダー13を経て残留蒸気取出し管21から容器9の外部に取り出される。
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。
この際の凝縮蒸留通路5は、図2(a)に示すように、流れの向きを変えることがないので、熱交換器ブロック7の全高さにおいて気液が効率的に接触でき、また流れがスムーズなため、非凝縮性成分が含まれる場合においても、その成分ガスを滞留させることなく排出することできる。その効率化は、例えば、伝熱面積を10%以上削減することに相当し、熱交換器ブロック7の小型化に資することができる。
上記のように構成された分縮器1は、例えば図3に示すように、蒸留塔の塔頂部に設けられる塔頂分縮器23として用いることができる。塔頂分縮器23として用いた場合の特有の構成について図3に基づいて説明する。なお、図3において、図1と同一部分には同一の符号が付してある。
塔頂分縮器23とした場合、蒸気供給ヘッダー11が容器9の底板25に固定され、蒸気供給ヘッダー11を経て流下する液体を捕集する液収集器27が底板25の下方に設けられる。液収集器27は、例えば流下した液を収集するための液収集路29と、流下する液を液収集路29に導くための傘31と、塔内の蒸気が通過して上昇するための通路となる蒸気上昇路33と、塔壁に設けられて液収集路29と接続された周路35と、周路35と接続されて液を取り出すための液取出し管37から構成される。
上記のように構成された塔頂分縮器23においては、蒸気供給ヘッダー11を経て流下した液体(Lw)は、傘31に導かれて液収集路29に集められ、各液収集路29から周路35に導かれ、周路35に接続された液取出し管37により取り出される。
なお、上記の実施の形態では、残留蒸気ヘッダー13を熱交換器ブロック7の頂面の全領域に設け、気液2相流用開口17aを熱交換器ブロック7上部の側面に設けたものであったが、残留蒸気ヘッダー13を熱交換器ブロック7の頂面の一部に設け、頂面における残留蒸気ヘッダー13を設けていない領域に気液2相流用開口17aを設けるようにしてもよい。
この場合の凝縮蒸留通路5と蒸発通路3の構成の一例を図4に示す。凝縮蒸留通路5は、図4(a)に示すように、上部に凝縮蒸留通路5を中央に集約するための集約通路39と、集約通路39に連通する中央通路41を有している。
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。
また、凝縮蒸留通路5と蒸発通路3を図4に示す態様にした分縮器1を塔頂分縮器23とした場合の一例を図5に示す。図5において、図3と同一部分及び対応する部分には同一の符号が付してある。
次に塔頂分縮器23を備えた空気分離装置について図6に基づいて説明する。なお、図6において、図3と同一部分には同一の符号が付してある。
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。
上記のような空気分離装置45においては、原料空気は、高圧塔47の底部に送り込まれて蒸留され、窒素ガス、酸素に富む液体空気(酸素富化液体空気)に分離される。低圧塔49の中央部からは、酸素を主成分とし、アルゴンが5~15%で微量の窒素を含む組成の原料ガス(アルゴン含有酸素ガス)が抜き出されアルゴン塔53の底部に導入される。
アルゴン塔53に導入されたアルゴン含有酸素ガスはアルゴン塔53内を上昇し、アルゴンが濃縮し、分縮器1に導入される。
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。
1 分縮器
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
JP2021039866A 2021-03-12 2021-03-12 分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置 Active JP7308237B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021039866A JP7308237B2 (ja) 2021-03-12 2021-03-12 分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021039866A JP7308237B2 (ja) 2021-03-12 2021-03-12 分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022139461A JP2022139461A (ja) 2022-09-26
JP7308237B2 true JP7308237B2 (ja) 2023-07-13

Family

ID=83399867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021039866A Active JP7308237B2 (ja) 2021-03-12 2021-03-12 分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7308237B2 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022139461A (ja) 2022-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10408535B2 (en) Multistage bath condenser-reboiler
EP0501471B1 (en) Boiling process and a heat exchanger for use in the process
US5901574A (en) Device and process for evaporating a liquid
US20070028649A1 (en) Cryogenic air separation main condenser system with enhanced boiling and condensing surfaces
US6338384B1 (en) Downflow liquid film type condensation evaporator
JP3935503B2 (ja) アルゴンの分離方法およびその装置
JP7308237B2 (ja) 分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置
US10048004B2 (en) Condenser-reboiler system and method
US5775129A (en) Heat exchanger
JP7103816B2 (ja) 空気液化分離によるアルゴンの製造装置及び方法
US6393864B1 (en) Bath reboiler-condenser consisting of brazed plates and its application to an air distillation plant
US9476641B2 (en) Down-flow condenser reboiler system for use in an air separation plant
JP7382352B2 (ja) 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
JP7356334B2 (ja) 多段液溜式凝縮蒸発器、該多段液溜式凝縮蒸発器を備えた空気分離装置
JP4174109B2 (ja) 流下液膜式凝縮蒸発器及びその使用方法
US6311517B1 (en) Apparatus and process for fractionating a gas mixture at low temperature
US20180112913A1 (en) Plate heat exchanger condenser-evaporator and process for low-temperature air separation
JPH0789008B2 (ja) 凝縮蒸発器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220408

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230330

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230627

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7308237

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150