JPH1054656A - 空気液化分離装置及び方法 - Google Patents
空気液化分離装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置を一時的に停止させた後の再起動を容易
に短時間で行うことができる空気液化分離装置及び方法
を提供する。 【解決手段】 精留塔２１の精留部を上下方向に複数に
分割し、分割した各精留部Ｆ１〜Ｆ６の下方に、流下液
を受ける液受２５と、液受２５で受けた液を流下させる
液流下管２６と、該液流下管２６の液流れを制御するた
めの弁２７とからなる液流下手段を設け、運転停止時に
は、弁２７を閉じて各液流下手段に流下液を保持させ
る。
に短時間で行うことができる空気液化分離装置及び方法
を提供する。 【解決手段】 精留塔２１の精留部を上下方向に複数に
分割し、分割した各精留部Ｆ１〜Ｆ６の下方に、流下液
を受ける液受２５と、液受２５で受けた液を流下させる
液流下管２６と、該液流下管２６の液流れを制御するた
めの弁２７とからなる液流下手段を設け、運転停止時に
は、弁２７を閉じて各液流下手段に流下液を保持させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気液化分離装置
及び方法に関し、詳しくは、昼夜や週日等で酸素等の分
離製品ガスの需要が大幅に変動する産業分野、例えば、
金属溶融電気炉，製鉄・製鋼設備，酸素燃焼発電設備，
半導体製造設備等に製品ガスを供給する空気液化分離装
置及びその方法に関する。
及び方法に関し、詳しくは、昼夜や週日等で酸素等の分
離製品ガスの需要が大幅に変動する産業分野、例えば、
金属溶融電気炉，製鉄・製鋼設備，酸素燃焼発電設備，
半導体製造設備等に製品ガスを供給する空気液化分離装
置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】空気液
化分離装置を、製品ガスの需要変動が大きな設備用とし
て設置する場合、その製品ガスの需要変動には、空気液
化分離装置として減量運転幅が大きいものを設置し、需
要の無い、あるいは少ないときは減量運転を行って過剰
生産分は放出する方法や、製品ガスの需要の無いときに
は装置を停止し、運転を再開する際には、再起動に必要
な時間に応じて早期に再起動を行う方法や、製品ガスの
需要の少ないときには過剰分を液化して貯蔵し、製品ガ
スの需要が増大したときには貯蔵した液化ガスを気化し
て使用する方法等により対応してきた。
化分離装置を、製品ガスの需要変動が大きな設備用とし
て設置する場合、その製品ガスの需要変動には、空気液
化分離装置として減量運転幅が大きいものを設置し、需
要の無い、あるいは少ないときは減量運転を行って過剰
生産分は放出する方法や、製品ガスの需要の無いときに
は装置を停止し、運転を再開する際には、再起動に必要
な時間に応じて早期に再起動を行う方法や、製品ガスの
需要の少ないときには過剰分を液化して貯蔵し、製品ガ
スの需要が増大したときには貯蔵した液化ガスを気化し
て使用する方法等により対応してきた。
【０００３】しかし、過剰生産分の製品ガスを放出する
方法では、その放出分がロスとなり、また、再起動を早
めに行う方法は、再起動してから所定純度の製品ガスが
得られるまでに長時間を要するため、その間の動力がロ
スとなる。さらに、液化して貯蔵する方法の場合は、液
化器や貯槽等の設備が追加で必要となるという問題があ
り、いずれの場合も経済的な面で問題があった。
方法では、その放出分がロスとなり、また、再起動を早
めに行う方法は、再起動してから所定純度の製品ガスが
得られるまでに長時間を要するため、その間の動力がロ
スとなる。さらに、液化して貯蔵する方法の場合は、液
化器や貯槽等の設備が追加で必要となるという問題があ
り、いずれの場合も経済的な面で問題があった。
【０００４】これらの需要変動対応策の中で、製品ガス
の需要が無いときに装置を停止する方法は、その間の動
力費が不要であるから、比較的長期間にわたって製品需
要がなくなる場合や、小型で起動時間が比較的短い装置
には有効であるが、起動に長時間を要する大型の装置
や、短時間の需要変動の場合は、再起動に要する時間の
割合が多くなるため、大型装置にはほとんど採用される
ことがなかった。
の需要が無いときに装置を停止する方法は、その間の動
力費が不要であるから、比較的長期間にわたって製品需
要がなくなる場合や、小型で起動時間が比較的短い装置
には有効であるが、起動に長時間を要する大型の装置
や、短時間の需要変動の場合は、再起動に要する時間の
割合が多くなるため、大型装置にはほとんど採用される
ことがなかった。
【０００５】ここで、空気液化分離装置の起動時間が長
く掛かる理由を図９に基づいて説明する。図９は、複精
留塔を使用した一般的な空気液化分離装置の一例を示す
もので、まず、空気圧縮機１で所定圧力に圧縮された原
料空気は、アフタークーラー２を経て吸着設備３に導入
され、該吸着設備３で原料空気中に含まれる水分や炭酸
ガス等の不純物が吸着除去されて精製された後、主熱交
換器４に導入されて冷却される。
く掛かる理由を図９に基づいて説明する。図９は、複精
留塔を使用した一般的な空気液化分離装置の一例を示す
もので、まず、空気圧縮機１で所定圧力に圧縮された原
料空気は、アフタークーラー２を経て吸着設備３に導入
され、該吸着設備３で原料空気中に含まれる水分や炭酸
ガス等の不純物が吸着除去されて精製された後、主熱交
換器４に導入されて冷却される。
【０００６】主熱交換器４で導出される製品ガス等と熱
交換を行って液化点付近まで冷却された原料空気は、そ
の大部分が管５から複精留塔６の下部塔７の下部に導入
される。また、主熱交換器４の中部からは、中間温度ま
で冷却された原料空気の一部が管８に抜出され、膨張タ
ービン９で断熱膨張して寒冷を発生させた後、管１０を
経て複精留塔６の上部塔１１の中間部に導入される。
交換を行って液化点付近まで冷却された原料空気は、そ
の大部分が管５から複精留塔６の下部塔７の下部に導入
される。また、主熱交換器４の中部からは、中間温度ま
で冷却された原料空気の一部が管８に抜出され、膨張タ
ービン９で断熱膨張して寒冷を発生させた後、管１０を
経て複精留塔６の上部塔１１の中間部に導入される。
【０００７】前記下部塔７に導入された原料空気は、該
下部塔内での精留操作により塔上部の窒素ガスと塔底部
の酸素富化液化空気とに分離する。下部塔底部から管１
２に抜出された酸素富化液化空気は、過冷器１３，減圧
弁１４を経て上部塔１１の中上部に導入され、上部塔１
１の還流液となる。また、下部塔上部の窒素ガスは、主
凝縮蒸発器１５で凝縮液化して液化窒素となり、その一
部が管１６により下部塔頂部に導入されて下部塔７の還
流液となり、残りの液化窒素は、管１７から過冷器１
３，減圧弁１８を経て上部塔頂部に導入され、上部塔１
１の還流液となる。
下部塔内での精留操作により塔上部の窒素ガスと塔底部
の酸素富化液化空気とに分離する。下部塔底部から管１
２に抜出された酸素富化液化空気は、過冷器１３，減圧
弁１４を経て上部塔１１の中上部に導入され、上部塔１
１の還流液となる。また、下部塔上部の窒素ガスは、主
凝縮蒸発器１５で凝縮液化して液化窒素となり、その一
部が管１６により下部塔頂部に導入されて下部塔７の還
流液となり、残りの液化窒素は、管１７から過冷器１
３，減圧弁１８を経て上部塔頂部に導入され、上部塔１
１の還流液となる。
【０００８】前記管１０，１２，１７からそれぞれ導入
された原料空気，酸素富化液化空気及び液化窒素は、該
上部塔内での精留操作により塔上部の窒素ガスと塔底部
の液化酸素とに分離する。塔上部の窒素ガスは、管１９
から過冷器１３，主熱交換器４を経て導出される。塔底
部の液化酸素は、主凝縮蒸発器１５で前記下部塔上部の
窒素ガスと熱交換することにより蒸発気化して酸素ガス
となり、一部が上部塔内を上昇して上部塔１１の上昇ガ
スとなり、残部の酸素ガスは、管２０に抜出されて主熱
交換器４で常温に昇温して導出される。
された原料空気，酸素富化液化空気及び液化窒素は、該
上部塔内での精留操作により塔上部の窒素ガスと塔底部
の液化酸素とに分離する。塔上部の窒素ガスは、管１９
から過冷器１３，主熱交換器４を経て導出される。塔底
部の液化酸素は、主凝縮蒸発器１５で前記下部塔上部の
窒素ガスと熱交換することにより蒸発気化して酸素ガス
となり、一部が上部塔内を上昇して上部塔１１の上昇ガ
スとなり、残部の酸素ガスは、管２０に抜出されて主熱
交換器４で常温に昇温して導出される。
【０００９】このような空気液化分離装置の精留塔は、
内部に気液の接触を行うための精留部Ｆを有しており、
この精留部Ｆでは、上昇するガス（上昇ガス）と流下す
る液（還流液）と接触し、これによってガス成分の精留
が行われている。そして、運転中の精留塔内のガス及び
液の組成は、上下両塔共、塔上部が窒素成分に富み、塔
下部が酸素成分に富んだ状態になっている。
内部に気液の接触を行うための精留部Ｆを有しており、
この精留部Ｆでは、上昇するガス（上昇ガス）と流下す
る液（還流液）と接触し、これによってガス成分の精留
が行われている。そして、運転中の精留塔内のガス及び
液の組成は、上下両塔共、塔上部が窒素成分に富み、塔
下部が酸素成分に富んだ状態になっている。
【００１０】この状態で装置を停止させるために空気圧
縮機１を止めると、下部塔７においては、管５からの空
気の導入が止まるため、精留部Ｆを上昇するガスがなく
なるとともに、主凝縮蒸発器１５で凝縮して精留部Ｆに
還流していた液がなくなり、各精留部Ｆを流下しつつあ
った液は、重力によりそのまま下部塔底部まで流下して
しまう。また、上部塔１１では、下部塔７の停止により
主凝縮蒸発器１５での液化酸素の蒸発が止まるととも
に、減圧弁１４，１８が閉じられて還流液の導入が止ま
ることから、下部塔同様に、各精留部を流下中の液は塔
底部まで流下してしまう。すなわち、装置を停止させる
と、各精留塔の底部には、塔上部の窒素成分に富んだ液
と塔下部の酸素成分に富んだ液とが混合した状態で溜ま
ることになる。
縮機１を止めると、下部塔７においては、管５からの空
気の導入が止まるため、精留部Ｆを上昇するガスがなく
なるとともに、主凝縮蒸発器１５で凝縮して精留部Ｆに
還流していた液がなくなり、各精留部Ｆを流下しつつあ
った液は、重力によりそのまま下部塔底部まで流下して
しまう。また、上部塔１１では、下部塔７の停止により
主凝縮蒸発器１５での液化酸素の蒸発が止まるととも
に、減圧弁１４，１８が閉じられて還流液の導入が止ま
ることから、下部塔同様に、各精留部を流下中の液は塔
底部まで流下してしまう。すなわち、装置を停止させる
と、各精留塔の底部には、塔上部の窒素成分に富んだ液
と塔下部の酸素成分に富んだ液とが混合した状態で溜ま
ることになる。
【００１１】装置を再起動するために空気圧縮機１を起
動して原料空気の導入を開始すると、下部塔７に導入さ
れた原料空気は、下部塔内を上昇して主凝縮蒸発器１５
に入り、この主凝縮蒸発器１５部分に存在する上部塔底
部の液と熱交換を行い、液化して下部塔内を流下する。
これにより下部塔内の精留が始まるとともに、主凝縮蒸
発器１５で原料空気と熱交換して蒸発したガスが上部塔
内を上昇し、下部塔７から管１２，１７を経て上部塔１
１に流入した液との間での精留が始まる。
動して原料空気の導入を開始すると、下部塔７に導入さ
れた原料空気は、下部塔内を上昇して主凝縮蒸発器１５
に入り、この主凝縮蒸発器１５部分に存在する上部塔底
部の液と熱交換を行い、液化して下部塔内を流下する。
これにより下部塔内の精留が始まるとともに、主凝縮蒸
発器１５で原料空気と熱交換して蒸発したガスが上部塔
内を上昇し、下部塔７から管１２，１７を経て上部塔１
１に流入した液との間での精留が始まる。
【００１２】しかし、この再起動時は、装置停止時に各
精留部Ｆの液が全て塔底部まで流下して混合した状態に
なっており、精留塔全体の組成分布が解消されているの
で、各精留部Ｆの組成分布が再形成され、所定の組成の
上昇ガスと還流液とによる精留操作が始まるまで待たな
ければならなかった。例えば、上部塔底部の液は、装置
停止時に液化酸素と液化窒素との混合液になってしまう
ため、所定純度の酸素ガスを製品として採取するために
は、上部塔底部の液に含まれる窒素分が略完全に蒸発
し、流下する液中にも窒素分がほとんど含まれていない
状態になるまで待たなければならない。
精留部Ｆの液が全て塔底部まで流下して混合した状態に
なっており、精留塔全体の組成分布が解消されているの
で、各精留部Ｆの組成分布が再形成され、所定の組成の
上昇ガスと還流液とによる精留操作が始まるまで待たな
ければならなかった。例えば、上部塔底部の液は、装置
停止時に液化酸素と液化窒素との混合液になってしまう
ため、所定純度の酸素ガスを製品として採取するために
は、上部塔底部の液に含まれる窒素分が略完全に蒸発
し、流下する液中にも窒素分がほとんど含まれていない
状態になるまで待たなければならない。
【００１３】したがって、従来の空気液化分離装置で
は、装置を停止させると、精留塔の底部に組成が全く異
なる液が大量に流下して溜まるため、再起動の際には、
この大量の液を再度精留部に分布させ、かつ，組成分布
を再形成しなければならず、この操作に長い時間を要し
ていた。
は、装置を停止させると、精留塔の底部に組成が全く異
なる液が大量に流下して溜まるため、再起動の際には、
この大量の液を再度精留部に分布させ、かつ，組成分布
を再形成しなければならず、この操作に長い時間を要し
ていた。
【００１４】そこで本発明は、装置を一時的に停止させ
た後の再起動を容易に短時間で行うことができる空気液
化分離装置及び方法を提供することを目的としている。
た後の再起動を容易に短時間で行うことができる空気液
化分離装置及び方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の空気液化分離装置は、圧縮，精製，冷却し
た原料空気を深冷液化精留分離する精留塔を備えた空気
液化分離装置において、前記精留塔の精留部を上下方向
に複数に分割し、分割した各精留部の内の少なくとも１
箇所の精留部の下方に、流下液を下方の精留部に流下さ
せる液流下手段を設けるとともに、該液流下手段に、流
下液の流下を阻止して流下液を保持することのできる液
保持手段を設けたことを特徴としている。各精留部にお
ける精留手段は、その少なくとも一部が規則充填材であ
ることを特徴としている。
め、本発明の空気液化分離装置は、圧縮，精製，冷却し
た原料空気を深冷液化精留分離する精留塔を備えた空気
液化分離装置において、前記精留塔の精留部を上下方向
に複数に分割し、分割した各精留部の内の少なくとも１
箇所の精留部の下方に、流下液を下方の精留部に流下さ
せる液流下手段を設けるとともに、該液流下手段に、流
下液の流下を阻止して流下液を保持することのできる液
保持手段を設けたことを特徴としている。各精留部にお
ける精留手段は、その少なくとも一部が規則充填材であ
ることを特徴としている。
【００１６】また、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精留塔に導入して深冷液
化精留分離する空気液化分離方法において、前記精留塔
の精留部を上下方向に複数に分割し、運転時には、分割
した各精留部の内の少なくとも１箇所の精留部において
流下液を液流下手段を介して下方の精留部に流下させる
とともに、運転停止時には、各液流下手段で流下液の流
下を阻止して各液流下手段部分に流下液を保持すること
を特徴としている。
縮，精製，冷却した原料空気を精留塔に導入して深冷液
化精留分離する空気液化分離方法において、前記精留塔
の精留部を上下方向に複数に分割し、運転時には、分割
した各精留部の内の少なくとも１箇所の精留部において
流下液を液流下手段を介して下方の精留部に流下させる
とともに、運転停止時には、各液流下手段で流下液の流
下を阻止して各液流下手段部分に流下液を保持すること
を特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面を参照して
さらに詳細に説明する。まず、図１は、本発明の空気液
化分離装置の第１形態例を示している。なお、本形態例
における空気液化分離装置において、精留塔以外の構成
は前記図９に示した従来例装置と同一に構成することが
できるので、精留塔以外の部分の図示は省略する。ま
た、前記従来例装置における構成要素と同一の構成要素
には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
さらに詳細に説明する。まず、図１は、本発明の空気液
化分離装置の第１形態例を示している。なお、本形態例
における空気液化分離装置において、精留塔以外の構成
は前記図９に示した従来例装置と同一に構成することが
できるので、精留塔以外の部分の図示は省略する。ま
た、前記従来例装置における構成要素と同一の構成要素
には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００１８】本形態例に示す精留塔２１は、下部塔２
２，上部塔２３及び主凝縮蒸発器２４を有する複精留塔
であって、下部塔２２及び上部塔２３の内部には、上下
方向に分割された状態で６段階に精留部Ｆ１〜Ｆ６が設
けられている。各精留部Ｆ１〜Ｆ６の下方には、精留部
から流下する流下液（還流液）を受ける液受２５と、該
液受２５で受けた流下液を下方の精留部又は塔底に流下
させる液流下管２６と、該液流下管２６の液流れを制御
するための弁２７とからなる液流下手段が設けられてい
る。なお、上記各精留部Ｆ１〜Ｆ６における精留手段
は、その少なくとも一部が規則充填材で構成されている
ことが望ましい。規則充填材以外では、シーブトレイを
用いることが望ましいが、他の精留手段、例えば不規則
充填材を用いることもできる。
２，上部塔２３及び主凝縮蒸発器２４を有する複精留塔
であって、下部塔２２及び上部塔２３の内部には、上下
方向に分割された状態で６段階に精留部Ｆ１〜Ｆ６が設
けられている。各精留部Ｆ１〜Ｆ６の下方には、精留部
から流下する流下液（還流液）を受ける液受２５と、該
液受２５で受けた流下液を下方の精留部又は塔底に流下
させる液流下管２６と、該液流下管２６の液流れを制御
するための弁２７とからなる液流下手段が設けられてい
る。なお、上記各精留部Ｆ１〜Ｆ６における精留手段
は、その少なくとも一部が規則充填材で構成されている
ことが望ましい。規則充填材以外では、シーブトレイを
用いることが望ましいが、他の精留手段、例えば不規則
充填材を用いることもできる。
【００１９】上記液流下手段は、装置の通常の運転時に
は、上方の精留部から流下する流下液を下方の精留部に
流下させる機能を有するとともに、液保持手段としての
機能も有するもので、装置の一次停止時に弁２７を閉じ
ることにより、上方の精留部から流下した液を、弁２７
から液受２５にかけての間で保持することができるよう
に形成されている。
は、上方の精留部から流下する流下液を下方の精留部に
流下させる機能を有するとともに、液保持手段としての
機能も有するもので、装置の一次停止時に弁２７を閉じ
ることにより、上方の精留部から流下した液を、弁２７
から液受２５にかけての間で保持することができるよう
に形成されている。
【００２０】上記液流下手段を設ける位置は、精留塔の
構造等の条件によって任意に設定することができ、多く
分割するほど効果的ではあるが、設備が複雑になるの
で、通常は、気液の出入りのある部分、すなわち、上部
塔２３における原料空気導入管１０、酸素富化液化空気
導入管１２が接続されている位置や、段数の多い精留部
の中間、例えば、図に示すように、下部塔２２における
上部の精留部Ｆ５と下部の精留部Ｆ６との間、上部塔２
３における中段部の精留部Ｆ３と下部の精留部Ｆ４との
間等に設けるようにすればよい。
構造等の条件によって任意に設定することができ、多く
分割するほど効果的ではあるが、設備が複雑になるの
で、通常は、気液の出入りのある部分、すなわち、上部
塔２３における原料空気導入管１０、酸素富化液化空気
導入管１２が接続されている位置や、段数の多い精留部
の中間、例えば、図に示すように、下部塔２２における
上部の精留部Ｆ５と下部の精留部Ｆ６との間、上部塔２
３における中段部の精留部Ｆ３と下部の精留部Ｆ４との
間等に設けるようにすればよい。
【００２１】通常の運転時には、従来と同様に、管５か
ら下部塔２２の下部に導入された原料空気が、下部塔２
２及び上部塔２３でのそれぞれ精留操作により分離さ
れ、上部塔頂部の管１９から窒素ガスが、上部塔下部の
管２０から酸素ガスがそれぞれ導出される。このとき、
各精留部からの流下液は、液受２５，液流下管２６及び
弁２７を介して下方の精留部あるいは塔底に流下してい
る。
ら下部塔２２の下部に導入された原料空気が、下部塔２
２及び上部塔２３でのそれぞれ精留操作により分離さ
れ、上部塔頂部の管１９から窒素ガスが、上部塔下部の
管２０から酸素ガスがそれぞれ導出される。このとき、
各精留部からの流下液は、液受２５，液流下管２６及び
弁２７を介して下方の精留部あるいは塔底に流下してい
る。
【００２２】そして、装置の運転を一時的に停止すると
きに各液流下手段の弁２７を閉じると、重力で各精留部
から下方に流下する流下液は、各精留部Ｆ１〜Ｆ６の下
方にそれぞれ設けられた液受２５に受止められて弁２７
で下方への流下が阻止されることにより、弁２７から液
受２５にかけての間で保持されることになる。
きに各液流下手段の弁２７を閉じると、重力で各精留部
から下方に流下する流下液は、各精留部Ｆ１〜Ｆ６の下
方にそれぞれ設けられた液受２５に受止められて弁２７
で下方への流下が阻止されることにより、弁２７から液
受２５にかけての間で保持されることになる。
【００２３】この装置停止時おいて、例えば、上部塔２
３において、最上部の精留部Ｆ１の下方に設けた液流下
手段部分には、運転時の精留部Ｆ１における流下液組成
が、酸素１％〜３５％であったことから、酸素約１８％
の液が保持されることになる。同様に、精留部Ｆ２の下
方の液流下手段部分には酸素約４０％の液が、精留部Ｆ
３の下方の液流下手段部分には酸素約７０％の液が、精
留部Ｆ３の下方の液流下手段部分には酸素約９９％の液
が、それぞれ保持された状態になる。
３において、最上部の精留部Ｆ１の下方に設けた液流下
手段部分には、運転時の精留部Ｆ１における流下液組成
が、酸素１％〜３５％であったことから、酸素約１８％
の液が保持されることになる。同様に、精留部Ｆ２の下
方の液流下手段部分には酸素約４０％の液が、精留部Ｆ
３の下方の液流下手段部分には酸素約７０％の液が、精
留部Ｆ３の下方の液流下手段部分には酸素約９９％の液
が、それぞれ保持された状態になる。
【００２４】また、下部塔２２においても、上部側の精
留部Ｆ５の下方の液流下手段部分には酸素約５％の液
が、精留部Ｆ６の下方の液流下手段部分には酸素約２２
％の液が、それぞれ保持された状態になる。
留部Ｆ５の下方の液流下手段部分には酸素約５％の液
が、精留部Ｆ６の下方の液流下手段部分には酸素約２２
％の液が、それぞれ保持された状態になる。
【００２５】さらに、両塔２２，２３の底部に溜まって
いる液は、その上方の精留部Ｆ６，Ｆ４からの流下液が
それぞれ液流下手段部分に保持されて塔底に流下してこ
ないため、下部塔２２の底部には、運転時の組成と同じ
酸素３５％の酸素富加液化空気が保持され、上部塔２３
の底部、即ち主凝縮蒸発器２４部分には、運転時の組成
と同じ酸素９９．７％の液化酸素が保持された状態にな
る。
いる液は、その上方の精留部Ｆ６，Ｆ４からの流下液が
それぞれ液流下手段部分に保持されて塔底に流下してこ
ないため、下部塔２２の底部には、運転時の組成と同じ
酸素３５％の酸素富加液化空気が保持され、上部塔２３
の底部、即ち主凝縮蒸発器２４部分には、運転時の組成
と同じ酸素９９．７％の液化酸素が保持された状態にな
る。
【００２６】再起動時に、管５からの原料空気の導入を
開始するとともに、下部塔２２の精留部Ｆ５，Ｆ６の下
方の液流下手段の弁２７をそれぞれ開くと、精留部Ｆ６
での精留が直ちに始まり、下部塔頂部から酸素約２％の
窒素ガスが主凝縮蒸発器２４に導入され、上部塔底部の
液化酸素を蒸発させるとともに自身は液化し、一部が管
１６から下部塔２２に戻されて下部塔２２の還流液とな
り、残部が管１７を経て上部塔２３に還流液として導入
される。
開始するとともに、下部塔２２の精留部Ｆ５，Ｆ６の下
方の液流下手段の弁２７をそれぞれ開くと、精留部Ｆ６
での精留が直ちに始まり、下部塔頂部から酸素約２％の
窒素ガスが主凝縮蒸発器２４に導入され、上部塔底部の
液化酸素を蒸発させるとともに自身は液化し、一部が管
１６から下部塔２２に戻されて下部塔２２の還流液とな
り、残部が管１７を経て上部塔２３に還流液として導入
される。
【００２７】上部塔２３では、管１２及び管１７から導
入される還流液と、各液流下手段の弁２７を開くことに
より下方の精留部に流下した液とが、主凝縮蒸発器２４
で蒸発した酸素ガス（上昇ガス）と接触して精留が始ま
る。
入される還流液と、各液流下手段の弁２７を開くことに
より下方の精留部に流下した液とが、主凝縮蒸発器２４
で蒸発した酸素ガス（上昇ガス）と接触して精留が始ま
る。
【００２８】そして、このとき、上部塔最下部の精留部
Ｆ４の下方に設けた液流下手段の弁２７は、精留部Ｆ４
での精留により酸素約９０％の液が流下するようになっ
てから開くことにより、主凝縮蒸発器２４部分に溜まる
液化酸素の濃度変化を少なくすることができる。
Ｆ４の下方に設けた液流下手段の弁２７は、精留部Ｆ４
での精留により酸素約９０％の液が流下するようになっ
てから開くことにより、主凝縮蒸発器２４部分に溜まる
液化酸素の濃度変化を少なくすることができる。
【００２９】特に、起動当初は、精留部Ｆ４からの液の
流下が始まるまでは、主凝縮蒸発器２４で規定純度の酸
素ガスが気化することから、各弁を開くタイミングや管
２０からの酸素ガスの抜出し量等を調整することによ
り、起動直後から所定純度の酸素ガスを導出して供給す
ることも可能と考えられる。さらに、装置を停止させる
前に、酸素ガスの採取量を減らして酸素濃度を上げ、上
部塔内の組成分布を酸素濃縮状態にしておくことによ
り、上部塔下方の精留部Ｆ３，Ｆ４の下方で保持される
液の酸素濃度を高くすることができ、再起動時の酸素ガ
ス濃度を、より早く回復することができる。
流下が始まるまでは、主凝縮蒸発器２４で規定純度の酸
素ガスが気化することから、各弁を開くタイミングや管
２０からの酸素ガスの抜出し量等を調整することによ
り、起動直後から所定純度の酸素ガスを導出して供給す
ることも可能と考えられる。さらに、装置を停止させる
前に、酸素ガスの採取量を減らして酸素濃度を上げ、上
部塔内の組成分布を酸素濃縮状態にしておくことによ
り、上部塔下方の精留部Ｆ３，Ｆ４の下方で保持される
液の酸素濃度を高くすることができ、再起動時の酸素ガ
ス濃度を、より早く回復することができる。
【００３０】本形態例において、各精留塔の最下段の精
留部Ｆ４，Ｆ６からの流下液を止める弁２７は、これを
省略しても相当の効果は得られ、必ずしも全ての精留部
に弁２７を設けずとも効果を得ることができる。
留部Ｆ４，Ｆ６からの流下液を止める弁２７は、これを
省略しても相当の効果は得られ、必ずしも全ての精留部
に弁２７を設けずとも効果を得ることができる。
【００３１】図２は、精留部の形式が充填式の精留塔を
示すものであって、図２（Ａ）は、従来の充填式精留部
における精留部間の構成を示し、図２（Ｂ）は、精留部
間に設けられる本発明の液流下手段の一例を示してい
る。
示すものであって、図２（Ａ）は、従来の充填式精留部
における精留部間の構成を示し、図２（Ｂ）は、精留部
間に設けられる本発明の液流下手段の一例を示してい
る。
【００３２】まず、図２（Ａ）に示す従来の充填式の精
留塔３１において、上方の充填式精留部３２と下方の充
填式精留部３３との間には、上方の充填式精留部３２か
ら流下する流下液を集めるコレクター３４と、集合配管
３５と、下方の充填式精留部３３に液を分散するデスト
リビューター３６とが設けられている。したがって、充
填式精留部３２から流下した液は、コレクター３４から
集合配管３５に合流した後、デストリビューター３６か
ら充填式精留部３３に分散流下する。
留塔３１において、上方の充填式精留部３２と下方の充
填式精留部３３との間には、上方の充填式精留部３２か
ら流下する流下液を集めるコレクター３４と、集合配管
３５と、下方の充填式精留部３３に液を分散するデスト
リビューター３６とが設けられている。したがって、充
填式精留部３２から流下した液は、コレクター３４から
集合配管３５に合流した後、デストリビューター３６か
ら充填式精留部３３に分散流下する。
【００３３】図２（Ｂ）に示す液流下手段は、集合配管
３５に弁３７を設けるとともに、コレクター３４の液溜
まりを、装置停止時に上方の充填式精留部３２から流下
する流下液を保持できる大きさに形成したものである。
３５に弁３７を設けるとともに、コレクター３４の液溜
まりを、装置停止時に上方の充填式精留部３２から流下
する流下液を保持できる大きさに形成したものである。
【００３４】また、図３は、図２（Ｂ）に示す液流下手
段と同様の構成において、精留塔３１の外部に、液保持
手段となる容器３８を設け、その下部を前記集合配管３
５に連通させるとともに、その上部を充填式精留部３２
の下方の塔内に連通させたものである。このように、容
器３８を設けることにより、精留塔３１の高さを抑えな
がら大量の流下液を保持することが可能となる。
段と同様の構成において、精留塔３１の外部に、液保持
手段となる容器３８を設け、その下部を前記集合配管３
５に連通させるとともに、その上部を充填式精留部３２
の下方の塔内に連通させたものである。このように、容
器３８を設けることにより、精留塔３１の高さを抑えな
がら大量の流下液を保持することが可能となる。
【００３５】図４は、精留部の形式が棚段式の精留塔を
示すものであって、図４（Ａ）は、従来の棚段式精留部
における精留部間の構成を示し、図４（Ｂ）は、精留部
間に設けられる本発明の液流下手段の一例を示してい
る。
示すものであって、図４（Ａ）は、従来の棚段式精留部
における精留部間の構成を示し、図４（Ｂ）は、精留部
間に設けられる本発明の液流下手段の一例を示してい
る。
【００３６】まず、図４（Ａ）に示す従来の棚段式の精
留塔４１において、流下液は、各精留棚４２に設けられ
た落口４３から下方の精留棚４２に順次流下するように
形成されている。そして、図４（Ｂ）に示す液流下手段
は、それぞれ複数の精留棚４２からなる上方の精留部４
４と下方の精留部４５との間に位置する落口４６を流下
液の保持に必要な大きさに形成するとともに、該落口４
６と下方の精留棚４２とを、弁４７を有する管４８で接
続したものである。したがって、装置停止時に弁４７を
閉じることにより、落口４６から管４８にかけての部分
で流下液を保持することができる。
留塔４１において、流下液は、各精留棚４２に設けられ
た落口４３から下方の精留棚４２に順次流下するように
形成されている。そして、図４（Ｂ）に示す液流下手段
は、それぞれ複数の精留棚４２からなる上方の精留部４
４と下方の精留部４５との間に位置する落口４６を流下
液の保持に必要な大きさに形成するとともに、該落口４
６と下方の精留棚４２とを、弁４７を有する管４８で接
続したものである。したがって、装置停止時に弁４７を
閉じることにより、落口４６から管４８にかけての部分
で流下液を保持することができる。
【００３７】また、図５は、図４（Ｂ）に示す液流下手
段と同様の構成において、精留塔４１の外部に、液保持
手段となる容器４９を設け、その下部を前記管４８に連
通させるとともに、その上部を塔内に連通させたもので
ある。このように、容器４９を設けることにより、前記
同様に大量の流下液を保持することが可能となる。
段と同様の構成において、精留塔４１の外部に、液保持
手段となる容器４９を設け、その下部を前記管４８に連
通させるとともに、その上部を塔内に連通させたもので
ある。このように、容器４９を設けることにより、前記
同様に大量の流下液を保持することが可能となる。
【００３８】図６は、本発明の空気液化分離装置の第２
形態例を示すもので、複精留塔の下部塔５１と上部塔５
２とを別置きとした例を示している。この場合、上部塔
最下部の精留部Ｆ４と主凝縮蒸発器５３とは、流下液が
流れる液流下管５４と、上昇ガスが流れるガス上昇管５
５とを介して接続されており、液流下管５４には、停止
時に流下液を保持するための弁５６が設けられている。
このように形成することにより、精留部Ｆ４の下方の液
保持手段となる塔底部の貯液容積を十分に大きくするこ
とができるので、起動直後からの酸素ガスの採取に最適
な構造となる。前記図１に示した精留塔における構成要
素と同一の構成要素には同一符号を付して、その詳細な
説明は省略する。
形態例を示すもので、複精留塔の下部塔５１と上部塔５
２とを別置きとした例を示している。この場合、上部塔
最下部の精留部Ｆ４と主凝縮蒸発器５３とは、流下液が
流れる液流下管５４と、上昇ガスが流れるガス上昇管５
５とを介して接続されており、液流下管５４には、停止
時に流下液を保持するための弁５６が設けられている。
このように形成することにより、精留部Ｆ４の下方の液
保持手段となる塔底部の貯液容積を十分に大きくするこ
とができるので、起動直後からの酸素ガスの採取に最適
な構造となる。前記図１に示した精留塔における構成要
素と同一の構成要素には同一符号を付して、その詳細な
説明は省略する。
【００３９】図７は、本発明の空気液化分離装置の第３
形態例を示すもので、粗アルゴン塔６１を備えた空気液
化分離装置の例を示すものである。なお、前記図１に示
した精留塔における主要な構成要素と同一の構成要素に
は同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
形態例を示すもので、粗アルゴン塔６１を備えた空気液
化分離装置の例を示すものである。なお、前記図１に示
した精留塔における主要な構成要素と同一の構成要素に
は同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４０】粗アルゴン塔６１は、前記上部塔２３の下
部の精留部Ｆ３と精留部Ｆ４との間から管６２を介して
導入されるアルゴン原料ガスを精留して塔上部の管６３
から粗アルゴンを導出するものである。この粗アルゴン
塔６１の塔内の精留部は、上方の精留部Ｆ７と下方の精
留部Ｆ８とに分割されており、両精留部Ｆ７，Ｆ８の下
方には、前記同様の液受６４、液流下管６５及び弁６６
からなる液流下手段がそれぞれ設けられている。
部の精留部Ｆ３と精留部Ｆ４との間から管６２を介して
導入されるアルゴン原料ガスを精留して塔上部の管６３
から粗アルゴンを導出するものである。この粗アルゴン
塔６１の塔内の精留部は、上方の精留部Ｆ７と下方の精
留部Ｆ８とに分割されており、両精留部Ｆ７，Ｆ８の下
方には、前記同様の液受６４、液流下管６５及び弁６６
からなる液流下手段がそれぞれ設けられている。
【００４１】この液流下手段も、装置停止時に弁６６を
閉じることにより、弁６６の一次側に適当な組成の液を
保持することができるので、装置の再起動時に管６２か
らのガスの導入が始まると同時に弁６６を開くことによ
り、各精留部Ｆ７，Ｆ８で通常の運転時に近い状態での
精留を開始することができ、所定濃度の粗アルゴンの導
出を短時間で開始することができる。
閉じることにより、弁６６の一次側に適当な組成の液を
保持することができるので、装置の再起動時に管６２か
らのガスの導入が始まると同時に弁６６を開くことによ
り、各精留部Ｆ７，Ｆ８で通常の運転時に近い状態での
精留を開始することができ、所定濃度の粗アルゴンの導
出を短時間で開始することができる。
【００４２】図中、符号６７は、下部塔２２の底部から
導出した酸素富化液化空気と粗アルゴン塔６１の上部の
粗アルゴンガスとを熱交換させ、酸素富化液化空気を気
化させるとともに、粗アルゴンを液化させて粗アルゴン
塔６１の還流液を得るための凝縮器である。
導出した酸素富化液化空気と粗アルゴン塔６１の上部の
粗アルゴンガスとを熱交換させ、酸素富化液化空気を気
化させるとともに、粗アルゴンを液化させて粗アルゴン
塔６１の還流液を得るための凝縮器である。
【００４３】図８は、本発明の空気液化分離装置の第４
形態例を示すもので、本発明を単精留塔を備えた空気液
化分離装置に適用した例を示すものである。この空気液
化分離装置は、空気圧縮機７１で圧縮した空気を、アフ
タークーラー７２を経て吸着設備７３で精製した後、主
熱交換器７４で冷却して単精留塔７５に導入し、この単
精留塔７５での精留により、塔上部の窒素ガスと塔底部
の酸素富化液化空気とに分離し、塔上部から管７６，管
７７を介して窒素ガスを得るものである。
形態例を示すもので、本発明を単精留塔を備えた空気液
化分離装置に適用した例を示すものである。この空気液
化分離装置は、空気圧縮機７１で圧縮した空気を、アフ
タークーラー７２を経て吸着設備７３で精製した後、主
熱交換器７４で冷却して単精留塔７５に導入し、この単
精留塔７５での精留により、塔上部の窒素ガスと塔底部
の酸素富化液化空気とに分離し、塔上部から管７６，管
７７を介して窒素ガスを得るものである。
【００４４】塔底部から管７８に導出された酸素富化液
化空気は、減圧弁７９を経て凝縮器８０に導入され、こ
こで塔上部から管７６，管８１を介して凝縮器８０に導
入される窒素ガスを液化して還流液を生成し、自身は気
化して酸素富化空気となり管８２に導出する。この酸素
富化空気は、主熱交換器７４で中間温度まで昇温後、膨
張タービン８３から再び主熱交換器７４を経て導出され
る。
化空気は、減圧弁７９を経て凝縮器８０に導入され、こ
こで塔上部から管７６，管８１を介して凝縮器８０に導
入される窒素ガスを液化して還流液を生成し、自身は気
化して酸素富化空気となり管８２に導出する。この酸素
富化空気は、主熱交換器７４で中間温度まで昇温後、膨
張タービン８３から再び主熱交換器７４を経て導出され
る。
【００４５】このような単精留塔７５においても、塔内
の精留部を上方の精留部Ｆ９と下方の精留部Ｆ１０とに
分割し、両精留部Ｆ９，Ｆ１０の下方に、前記同様の液
受８４、液流下管８５及び弁８６からなる液流下手段を
設けることにより、前記同様の理由から、再起動に要す
る時間を大幅に短縮することができる。
の精留部を上方の精留部Ｆ９と下方の精留部Ｆ１０とに
分割し、両精留部Ｆ９，Ｆ１０の下方に、前記同様の液
受８４、液流下管８５及び弁８６からなる液流下手段を
設けることにより、前記同様の理由から、再起動に要す
る時間を大幅に短縮することができる。
【００４６】なお、本発明は、精留塔内の濃度分布を、
停止時において大まかに分割して保持することを特徴と
しており、この点から、必ずしも流下液の全量を流下阻
止することに限定されるものではない。
停止時において大まかに分割して保持することを特徴と
しており、この点から、必ずしも流下液の全量を流下阻
止することに限定されるものではない。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
再起動に要する時間を大幅に短縮して動力ロスを減らす
ことができるだけでなく、従来は停止させることができ
なっかたような短時間の需要減少時でも装置を停止する
ことができるので、停止の機会を増やすことが可能とな
り、分離製品ガスの需要変動の大きい設備に最適であ
り、さらに、動力や人件費を節約できるとともに、停止
の機会を利用して小さなメンテナンスを行うこともでき
る。
再起動に要する時間を大幅に短縮して動力ロスを減らす
ことができるだけでなく、従来は停止させることができ
なっかたような短時間の需要減少時でも装置を停止する
ことができるので、停止の機会を増やすことが可能とな
り、分離製品ガスの需要変動の大きい設備に最適であ
り、さらに、動力や人件費を節約できるとともに、停止
の機会を利用して小さなメンテナンスを行うこともでき
る。
【図１】 本発明の空気液化分離装置の第１形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図２】 充填式精留部における精留部間の一形態例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図３】 同じく他の形態例を示す説明図である。
【図４】 棚段式精留部における精留部間の一形態例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図５】 同じく他の形態例を示す説明図である。
【図６】 本発明の空気液化分離装置の第２形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図７】 本発明の空気液化分離装置の第３形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図８】 本発明の空気液化分離装置の第３形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図９】 従来の空気液化分離装置の一例を示す系統図
である。
である。
２１…精留塔、２２…下部塔、２３…上部塔、２４…主
凝縮蒸発器、２５…液受、２６…液流下管、２７…弁、
３１…充填式の精留塔、３２，３３…充填式精留部、３
４…コレクター、３５…集合配管、３６…デストリビュ
ーター、３７…弁、３８…容器、４１…棚段式の精留
塔、４２…精留棚、４３…落口、４４，４５…精留部、
４６…落口、４７…弁、４８…管、４９…容器、５１…
下部塔、５２…上部塔、５３…主凝縮蒸発器、５４…液
流下管、５５…ガス上昇管、５６…弁、６１…粗アルゴ
ン塔、６２，６３…管、６４…液受、６５…液流下管、
６６…弁、６７…凝縮器、７１…空気圧縮機、７２…ア
フタークーラー、７３…吸着設備、７４…主熱交換器、
７５…単精留塔、７６，７７，７８…管、７９…減圧
弁、８０…凝縮器、８１，８２…管、８３…膨張タービ
ン、８４…液受、８５…液流下管、８６…弁、Ｆ１〜Ｆ
１０…精留部
凝縮蒸発器、２５…液受、２６…液流下管、２７…弁、
３１…充填式の精留塔、３２，３３…充填式精留部、３
４…コレクター、３５…集合配管、３６…デストリビュ
ーター、３７…弁、３８…容器、４１…棚段式の精留
塔、４２…精留棚、４３…落口、４４，４５…精留部、
４６…落口、４７…弁、４８…管、４９…容器、５１…
下部塔、５２…上部塔、５３…主凝縮蒸発器、５４…液
流下管、５５…ガス上昇管、５６…弁、６１…粗アルゴ
ン塔、６２，６３…管、６４…液受、６５…液流下管、
６６…弁、６７…凝縮器、７１…空気圧縮機、７２…ア
フタークーラー、７３…吸着設備、７４…主熱交換器、
７５…単精留塔、７６，７７，７８…管、７９…減圧
弁、８０…凝縮器、８１，８２…管、８３…膨張タービ
ン、８４…液受、８５…液流下管、８６…弁、Ｆ１〜Ｆ
１０…精留部
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮，精製，冷却した原料空気を深冷液
化精留分離する精留塔を備えた空気液化分離装置におい
て、前記精留塔の精留部を上下方向に複数に分割し、分
割した各精留部の内の少なくとも１箇所の精留部の下方
に、流下液を下方の精留部に流下させる液流下手段を設
けるとともに、該液流下手段に、流下液の流下を阻止し
て流下液を保持することのできる液保持手段を設けたこ
とを特徴とする空気液化分離装置。 - 【請求項２】 圧縮，精製，冷却した原料空気を精留塔
に導入して深冷液化精留分離する空気液化分離方法にお
いて、前記精留塔の精留部を上下方向に複数に分割し、
運転時には、分割した各精留部の内の少なくとも１箇所
の精留部において流下液を液流下手段を介して下方の精
留部に流下させるとともに、運転停止時には、各液流下
手段で流下液の流下を阻止して各液流下手段部分に流下
液を保持することを特徴とする空気液化分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8212599A JPH1054656A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 空気液化分離装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8212599A JPH1054656A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 空気液化分離装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054656A true JPH1054656A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16625369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8212599A Pending JPH1054656A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 空気液化分離装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1054656A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2503270A1 (de) * | 2011-03-22 | 2012-09-26 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Sauerstoffprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft |
| EP3604994A1 (fr) * | 2018-08-01 | 2020-02-05 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procédé et appareil de production d'argon par distillation cryogénique de l'air |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP8212599A patent/JPH1054656A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2503270A1 (de) * | 2011-03-22 | 2012-09-26 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Sauerstoffprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft |
| EP3604994A1 (fr) * | 2018-08-01 | 2020-02-05 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procédé et appareil de production d'argon par distillation cryogénique de l'air |
| FR3084736A1 (fr) * | 2018-08-01 | 2020-02-07 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede et appareil de production d'argon par distillation cryogenique de l'air |
| US11441840B2 (en) | 2018-08-01 | 2022-09-13 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and plant for the production of argon by cryogenic distillation of air |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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