JPH0275882A - 低分子気体の圧縮方法 - Google Patents
低分子気体の圧縮方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、水素、ヘリウム等の低分子気体を圧縮するた
めの方法に関するものである。
めの方法に関するものである。
従来、液化等を目的とする気体の圧縮は、ねじ圧縮機や
往復圧縮機のような容積型圧縮機、または遠心圧縮機の
ようなターボ型圧縮機等により行われている。このうち
、上記容積型圧縮機は、その構造上容量が限られ、大量
の気体を処理するには多数の圧縮機を並列に配する等の
手段でしか対処できないため、コスト面で不利となり易
い。従って、大量の気体を処理するには一般に遠心圧縮
機が好ましいとされている。
往復圧縮機のような容積型圧縮機、または遠心圧縮機の
ようなターボ型圧縮機等により行われている。このうち
、上記容積型圧縮機は、その構造上容量が限られ、大量
の気体を処理するには多数の圧縮機を並列に配する等の
手段でしか対処できないため、コスト面で不利となり易
い。従って、大量の気体を処理するには一般に遠心圧縮
機が好ましいとされている。
上記遠心圧縮機は、回転する羽根車に対し、その径方向
に気体を通して遠心力を与え、圧縮するものであるが、
被加圧ガスが水素やヘリウム等の低分子気体である場合
には、その気体密度が小さいために充分な遠心力が得ら
れにくく、高圧圧縮は困難である。従って従来、このよ
うな低分子気体を圧縮するには圧縮機を多段構造としな
ければならず、これによってコストが増大するとともに
、圧縮機の高速回転が必要になるためにベアリングの損
耗が促進される等の強度的な不都合が生じていた。
に気体を通して遠心力を与え、圧縮するものであるが、
被加圧ガスが水素やヘリウム等の低分子気体である場合
には、その気体密度が小さいために充分な遠心力が得ら
れにくく、高圧圧縮は困難である。従って従来、このよ
うな低分子気体を圧縮するには圧縮機を多段構造としな
ければならず、これによってコストが増大するとともに
、圧縮機の高速回転が必要になるためにベアリングの損
耗が促進される等の強度的な不都合が生じていた。
本発明は、このような事情に鑑み、水素、ヘリウム等の
低分子気体を、他の気体と同様に不都合なく遠心圧縮す
ることができる方法を提供することを目的とする。
低分子気体を、他の気体と同様に不都合なく遠心圧縮す
ることができる方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
本発明は、低分子気体に該低分子気体よりも沸点の高い
高分子気体を添加混合して両者を遠心圧縮し、次いでこ
の混合気体を冷却して上記高分子気体を凝縮分離するも
のである。
高分子気体を添加混合して両者を遠心圧縮し、次いでこ
の混合気体を冷却して上記高分子気体を凝縮分離するも
のである。
〔作 用)
上記も1成において、低分子気体に高分子気体が添加さ
れることにより、平均気体密度が高まって遠心圧縮が容
易に行われる。そして、この遠心圧縮後に混合気体を冷
却することにより、両気体の飽和温度差によって上記高
分子気体が凝縮分離され、圧縮された高純度の低分子気
体が得られる。
れることにより、平均気体密度が高まって遠心圧縮が容
易に行われる。そして、この遠心圧縮後に混合気体を冷
却することにより、両気体の飽和温度差によって上記高
分子気体が凝縮分離され、圧縮された高純度の低分子気
体が得られる。
第1図および第2図(a)(b)は、本発明方法を実施
するための装置の一例として、ヘリウムの液化装置を示
したものである。この装置は、混合器1、遠心圧縮機2
、水冷却器3、保冷箱B等を備え、保冷箱B内には、切
換式熱交換器4a。
するための装置の一例として、ヘリウムの液化装置を示
したものである。この装置は、混合器1、遠心圧縮機2
、水冷却器3、保冷箱B等を備え、保冷箱B内には、切
換式熱交換器4a。
4b、熱交換器5,8、膨張タービン6、ヘリウム液分
離器7、膨張弁9、フレオン液分離器10、切換装置1
1等が収納されている。
離器7、膨張弁9、フレオン液分離器10、切換装置1
1等が収納されている。
上記混合器1は、シャワー1aでヘリウムガス中にフレ
オン液を散布し、両者を混合するとともに、下部に溜る
フレオン液をヒータ1bで加熱することにより、フレオ
ンガスの分圧を一定に保つように構成されている。
オン液を散布し、両者を混合するとともに、下部に溜る
フレオン液をヒータ1bで加熱することにより、フレオ
ンガスの分圧を一定に保つように構成されている。
上記切換式熱交換器4a、4bには、切換弁12a、1
2bを介して交互に液体窒素が給送されるようになって
いる。これに対して切換装置11は、第2図(a>(b
)に示されるような4つの切換弁118〜11dを備え
、これらの弁が上記切換弁12a、12bの開閉と連係
して開閉切換されることにより、上記切換式熱交換器4
a、4bにおいて混合気体のりパージング熱交換(再生
式熱交換)が行われるようになっている(詳@復述)。
2bを介して交互に液体窒素が給送されるようになって
いる。これに対して切換装置11は、第2図(a>(b
)に示されるような4つの切換弁118〜11dを備え
、これらの弁が上記切換弁12a、12bの開閉と連係
して開閉切換されることにより、上記切換式熱交換器4
a、4bにおいて混合気体のりパージング熱交換(再生
式熱交換)が行われるようになっている(詳@復述)。
また、上記水冷却器3と混合器1の間、およびフレオン
液分離器10と混合器10間には、それぞれ分離液の液
面レベルを一定に保つための流量調節弁13.14が設
けられている。
液分離器10と混合器10間には、それぞれ分離液の液
面レベルを一定に保つための流量調節弁13.14が設
けられている。
次に、この装置によるヘリウムガスの圧縮液化の工程を
、第3図の流れ図を参照しながら説明する。
、第3図の流れ図を参照しながら説明する。
まず、混合器1において、ヘリウムガスに対し高分子気
体(ここではフレオン;商品名)が一定の比率で添加混
合される(プロセスP1)。このような添加高分子ガス
としては、被加圧ガス(ここではヘリウムガス)よりも
高密度で、かつ沸点の高いことが条件であり、上記フレ
オン(フレオン113)等は好適である。
体(ここではフレオン;商品名)が一定の比率で添加混
合される(プロセスP1)。このような添加高分子ガス
としては、被加圧ガス(ここではヘリウムガス)よりも
高密度で、かつ沸点の高いことが条件であり、上記フレ
オン(フレオン113)等は好適である。
このようにヘリウムとフレオンが混合された気体は、遠
心圧縮機2に給送され、そのまま遠心圧縮される(ステ
ップ82 )。このとき、上記混合気体はフレオンの添
加で高密度となっているため、容易に高圧圧縮が行われ
る。
心圧縮機2に給送され、そのまま遠心圧縮される(ステ
ップ82 )。このとき、上記混合気体はフレオンの添
加で高密度となっているため、容易に高圧圧縮が行われ
る。
圧縮された混合気体は、水冷却器3で予備冷却され、こ
れによって大部分のフレオンが液化分離され7!(プロ
セスP3 )。この液化されたフレオンは流量調節弁1
3を介して上記混合器1に逆送される。
れによって大部分のフレオンが液化分離され7!(プロ
セスP3 )。この液化されたフレオンは流量調節弁1
3を介して上記混合器1に逆送される。
予備冷却された残りの高圧気体は、保冷箱Bに収納され
た熱交換器5に給送され、この熱交換器5で戻りの低圧
ヘリウムガス(後述)と熱交換した後、切換装置11に
送られる。この切換装置11は、切換弁11a、11c
のみが開く状B(第2図(a))と、切換弁11b、1
1dのみが開く状B(同図(b))とに切換えられるよ
うになっている。
た熱交換器5に給送され、この熱交換器5で戻りの低圧
ヘリウムガス(後述)と熱交換した後、切換装置11に
送られる。この切換装置11は、切換弁11a、11c
のみが開く状B(第2図(a))と、切換弁11b、1
1dのみが開く状B(同図(b))とに切換えられるよ
うになっている。
まず、同図(a)の状態について説明すると、同図実線
21aに示されるように、混合気体は熱交換器5から切
換弁11aを通って切換式熱交換器4aに入り、その中
で凝固しているフレオンと熱交換される。これによって
、混合気体中のフレオンガスが液化分離されるとともに
、上記フレオンが融解してフレオン液となる。この液は
フレオン液分離器10に回収され、流量調節弁14を介
して上記混合器1に逆送される。
21aに示されるように、混合気体は熱交換器5から切
換弁11aを通って切換式熱交換器4aに入り、その中
で凝固しているフレオンと熱交換される。これによって
、混合気体中のフレオンガスが液化分離されるとともに
、上記フレオンが融解してフレオン液となる。この液は
フレオン液分離器10に回収され、流量調節弁14を介
して上記混合器1に逆送される。
一方、この状態では切換弁12bが開かれ、切換式熱交
換器4bにのみ液体窒素が給送されるようになっており
(−点鎖1122a参照)、上記混合気体はこの切換式
熱交換器4b内で上記液体窒素および戻りの低温ヘリウ
ムガスと熱交換し、さらに温度降下してその中のフレオ
ンガスが切換式熱交換器4b内の伝熱面上に凍結する。
換器4bにのみ液体窒素が給送されるようになっており
(−点鎖1122a参照)、上記混合気体はこの切換式
熱交換器4b内で上記液体窒素および戻りの低温ヘリウ
ムガスと熱交換し、さらに温度降下してその中のフレオ
ンガスが切換式熱交換器4b内の伝熱面上に凍結する。
上記工程により、添加されたフレオンガスはほぼ完全に
凝縮分離除去され、混合気体は高純度の被加圧ヘリウム
ガスとなる(プロセスP4 )。このガスは膨張タービ
ン6および膨張弁9を通ってさらに低温となり、一部が
ヘリウム液分離器7で液化される(プロセスP5 )。
凝縮分離除去され、混合気体は高純度の被加圧ヘリウム
ガスとなる(プロセスP4 )。このガスは膨張タービ
ン6および膨張弁9を通ってさらに低温となり、一部が
ヘリウム液分離器7で液化される(プロセスP5 )。
残りのヘリウムガスは、熱交換器8を通って切換式熱交
換器4bに給送され、この切換式熱交換器4bに給送さ
れる上記混合気体と熱交換し、さらに熱交換器5内で熱
交換され温度上昇した状態で上記混合器1に逆送される
(破線23a参照)。
換器4bに給送され、この切換式熱交換器4bに給送さ
れる上記混合気体と熱交換し、さらに熱交換器5内で熱
交換され温度上昇した状態で上記混合器1に逆送される
(破線23a参照)。
一方、この第2図(a)の状態から同図(b)の状態に
切換えられると、同図実線21bに示されるように、混
合気体は熱交換器5から切換弁11bを通って切換式熱
交換器4bに給送され、この切換式熱交換器4b内にお
いて上記第2図(a)の状態で凝固したフレオンと熱交
換してフレオンを融解させる。さらに、この混合気体は
切換式熱交換器4aに給送され、切換弁12aがら供給
される液体窒素(−点鎖線22b)および戻りのヘリウ
ムガスとの熱交換によりフレオンガスが凍結分離される
。そして、上記と同様の工程で一部のヘリウムが液化さ
れた後、切換式熱交換器4aおよび熱交換器5を通って
混合器1に逆送される(破線23b)。
切換えられると、同図実線21bに示されるように、混
合気体は熱交換器5から切換弁11bを通って切換式熱
交換器4bに給送され、この切換式熱交換器4b内にお
いて上記第2図(a)の状態で凝固したフレオンと熱交
換してフレオンを融解させる。さらに、この混合気体は
切換式熱交換器4aに給送され、切換弁12aがら供給
される液体窒素(−点鎖線22b)および戻りのヘリウ
ムガスとの熱交換によりフレオンガスが凍結分離される
。そして、上記と同様の工程で一部のヘリウムが液化さ
れた後、切換式熱交換器4aおよび熱交換器5を通って
混合器1に逆送される(破線23b)。
以上のように、この圧縮方法は、低分子のヘリ、ラムガ
スに高分子のフレオンガスを添加することにより、全体
の平均密度を上げて遠心分離を容易にし、かつ、その後
に両気体の飽和温度差を利用してフレオンガスを液化分
離するものであり、これによって高圧、高純度のヘリウ
ムガスを得ることができる。また、上記のような再生式
熱交換を行うことにより、導入ガスによってフレオンの
寒冷を効率良く除去できるとともに、同混合気体を有効
に冷却することができ、高い熱効率によって純度の高い
ヘリウムガスを生成することができる。
スに高分子のフレオンガスを添加することにより、全体
の平均密度を上げて遠心分離を容易にし、かつ、その後
に両気体の飽和温度差を利用してフレオンガスを液化分
離するものであり、これによって高圧、高純度のヘリウ
ムガスを得ることができる。また、上記のような再生式
熱交換を行うことにより、導入ガスによってフレオンの
寒冷を効率良く除去できるとともに、同混合気体を有効
に冷却することができ、高い熱効率によって純度の高い
ヘリウムガスを生成することができる。
第1表は、上記第2図(a>のA−D地点における気体
の温度、圧力、およびヘリウム純度を示したものである
が、この表から分かるように、切換式熱交換器4a、4
bを通過した地点(B地点)では、極めて高い純度(フ
レオン1 ppm以下)のヘリウムガスが得られている
。
の温度、圧力、およびヘリウム純度を示したものである
が、この表から分かるように、切換式熱交換器4a、4
bを通過した地点(B地点)では、極めて高い純度(フ
レオン1 ppm以下)のヘリウムガスが得られている
。
なお、本発明方法は、上記ヘリウムの他例えば水素等、
低分子および低密度の気体の圧縮に優れた効果を発揮す
る。また、本発明方法では冷却手段を問わず、例えば上
記装置では水冷却器3によって混合気体の予備冷却を行
っているが、直接熱交換器によって混合気体を本冷却し
てもよい。
低分子および低密度の気体の圧縮に優れた効果を発揮す
る。また、本発明方法では冷却手段を問わず、例えば上
記装置では水冷却器3によって混合気体の予備冷却を行
っているが、直接熱交換器によって混合気体を本冷却し
てもよい。
第1表
〔発明の効果〕
以上のように本発明は、低分子気体に高沸点の高分子気
体を添加して遠心圧縮し、この混合気体を冷却して上記
高分子気体を凝縮分離するようにしたものであるので、
大量の低分子気体を遠心圧縮機を用いて容易に高圧圧縮
することができるとともに、その添加後は両気体の飽和
温度差を利用した高分子気体の冷却分離により高純度の
被加圧低分子気体を得ることができる効果がある。
体を添加して遠心圧縮し、この混合気体を冷却して上記
高分子気体を凝縮分離するようにしたものであるので、
大量の低分子気体を遠心圧縮機を用いて容易に高圧圧縮
することができるとともに、その添加後は両気体の飽和
温度差を利用した高分子気体の冷却分離により高純度の
被加圧低分子気体を得ることができる効果がある。
第1図は、本発明方法を実施するためのヘリウム液化装
置の全体図、第2図(a)(b)は同装置において再生
式熱交換が行われる部分の構成図、第3図は本発明方法
によるヘリウム液化の工程を示す流れ図である。 1・・・混合器、2・・・遠心圧縮機、3・・・水冷却
器、4a、4b・・・切換式熱交換器。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所代 理 人
弁理士 小谷 悦司第 2 (a) 逢 奪 頷 (b) 榎。 、今 虱 床
置の全体図、第2図(a)(b)は同装置において再生
式熱交換が行われる部分の構成図、第3図は本発明方法
によるヘリウム液化の工程を示す流れ図である。 1・・・混合器、2・・・遠心圧縮機、3・・・水冷却
器、4a、4b・・・切換式熱交換器。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼所代 理 人
弁理士 小谷 悦司第 2 (a) 逢 奪 頷 (b) 榎。 、今 虱 床
Claims (1)
- 1、低分子気体に該低分子気体よりも沸点の高い高分子
気体を添加混合して両者を遠心圧縮し、次いでこの混合
気体を冷却して上記高分子気体を凝縮分離することを特
徴とする低分子気体の圧縮方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63225737A JPH0668432B2 (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 低分子気体の圧縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63225737A JPH0668432B2 (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 低分子気体の圧縮方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0275882A true JPH0275882A (ja) | 1990-03-15 |
JPH0668432B2 JPH0668432B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=16834043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63225737A Expired - Lifetime JPH0668432B2 (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 低分子気体の圧縮方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0668432B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021014086A1 (fr) | 2019-07-24 | 2021-01-28 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Appareil de compression et de separation et procede de compression |
FR3108390A1 (fr) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Installation et procédé de réfrigération d’hydrogène |
US11453950B1 (en) | 2021-03-15 | 2022-09-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for dosing hydrogen in a centrifugal compression system |
US11773873B2 (en) | 2021-03-15 | 2023-10-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for compressing hydrogen gas in a centrifugal compressor |
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---|---|---|---|---|
US3992167A (en) * | 1975-04-02 | 1976-11-16 | Union Carbide Corporation | Low temperature refrigeration process for helium or hydrogen mixtures using mixed refrigerant |
JPS5825954A (ja) * | 1981-08-10 | 1983-02-16 | 出光興産株式会社 | 三層積層構造物 |
-
1988
- 1988-09-08 JP JP63225737A patent/JPH0668432B2/ja not_active Expired - Lifetime
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FR3099151A1 (fr) * | 2019-07-24 | 2021-01-29 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Appareil de compression et de separation et procede de compression |
CN114207370A (zh) * | 2019-07-24 | 2022-03-18 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 压缩和分离设备以及压缩方法 |
CN114207370B (zh) * | 2019-07-24 | 2023-10-27 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 压缩和分离设备以及压缩方法 |
FR3108390A1 (fr) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Installation et procédé de réfrigération d’hydrogène |
WO2021190892A1 (fr) * | 2020-03-23 | 2021-09-30 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Installation et procédé de réfrigération d'hydrogène |
US11453950B1 (en) | 2021-03-15 | 2022-09-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for dosing hydrogen in a centrifugal compression system |
US11773873B2 (en) | 2021-03-15 | 2023-10-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for compressing hydrogen gas in a centrifugal compressor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0668432B2 (ja) | 1994-08-31 |
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