JPH11118352A - 低純度酸素の製造方法及び装置 - Google Patents
低純度酸素の製造方法及び装置Info
- Publication number
- JPH11118352A JPH11118352A JP9280399A JP28039997A JPH11118352A JP H11118352 A JPH11118352 A JP H11118352A JP 9280399 A JP9280399 A JP 9280399A JP 28039997 A JP28039997 A JP 28039997A JP H11118352 A JPH11118352 A JP H11118352A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- low
- air
- raw
- raw material
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/04351—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
- F25J3/04018—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of main feed air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04048—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams
- F25J3/0406—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of cold gaseous streams, e.g. intermediate or oxygen enriched (waste) streams of nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
- F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04109—Arrangements of compressors and /or their drivers
- F25J3/04115—Arrangements of compressors and /or their drivers characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
- F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
- F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
- F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
- F25J3/0423—Subcooling of liquid process streams
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
- F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
- F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
- F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
- F25J3/04303—Lachmann expansion, i.e. expanded into oxygen producing or low pressure column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04406—Processes 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
- F25J3/04412—Processes 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes 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
- F25J3/04—Processes 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
- F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
- F25J3/04593—The air gas consuming unit is also fed by an air stream
- F25J3/04606—Partially integrated air feed compression, i.e. independent MAC for the air fractionation unit plus additional air feed from the air gas consuming unit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
- F25J2200/52—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the high pressure column of a double pressure main column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
- F25J2240/10—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream the fluid being air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電設備から受給する圧縮空気の圧力を有効
に利用して製品低純度酸素ガスの回収率の向上や電力原
単位の低減を図る。 【解決手段】 発電設備Gから高圧の圧縮空気を受給し
て複式蒸留塔13に導入し、低温蒸留して低純度酸素を
製造するにあたり、前記圧縮空気を膨張させる工程で発
生した膨張仕事を大気を圧縮する空気圧縮機1の動力や
製品ガスを圧縮する動力あるいは還流液を得るための循
環系統の窒素圧縮機の動力として利用する。
に利用して製品低純度酸素ガスの回収率の向上や電力原
単位の低減を図る。 【解決手段】 発電設備Gから高圧の圧縮空気を受給し
て複式蒸留塔13に導入し、低温蒸留して低純度酸素を
製造するにあたり、前記圧縮空気を膨張させる工程で発
生した膨張仕事を大気を圧縮する空気圧縮機1の動力や
製品ガスを圧縮する動力あるいは還流液を得るための循
環系統の窒素圧縮機の動力として利用する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低純度酸素の製造
方法及び装置に関し、詳しくは、発電設備からの圧縮空
気を原料空気として用い、精製,冷却した原料空気を複
式蒸留塔に導入して比較的高圧下で蒸留分離することに
より、主として低純度酸素(99%O2以下)を製品と
して回収する低純度酸素の製造方法及び装置に関する。
方法及び装置に関し、詳しくは、発電設備からの圧縮空
気を原料空気として用い、精製,冷却した原料空気を複
式蒸留塔に導入して比較的高圧下で蒸留分離することに
より、主として低純度酸素(99%O2以下)を製品と
して回収する低純度酸素の製造方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】低純度
酸素は、近年、石炭ガス化複合発電設備や重質残渣ガス
化発電設備において利用されるようになり、今後、更に
需要が見込まれている。これらの設備においては、大量
の酸素を消費することから、特に酸素の製造コストを低
減することが望まれている。
酸素は、近年、石炭ガス化複合発電設備や重質残渣ガス
化発電設備において利用されるようになり、今後、更に
需要が見込まれている。これらの設備においては、大量
の酸素を消費することから、特に酸素の製造コストを低
減することが望まれている。
【0003】これらの発電設備においては、低純度酸素
の製造コストを低減するため、低純度酸素を製造する低
温空気蒸留装置に導入する原料空気の一部又は全部とし
て、発電設備の燃焼ガスタービンに接続された空気圧縮
機からの圧縮空気を用いる方法が提案されている。この
とき、発電設備から供給される圧縮空気は、一般的な低
温空気蒸留装置に用いられる原料空気と比較して圧力が
高いので、この比較的高い圧力を有効に利用する必要が
ある。
の製造コストを低減するため、低純度酸素を製造する低
温空気蒸留装置に導入する原料空気の一部又は全部とし
て、発電設備の燃焼ガスタービンに接続された空気圧縮
機からの圧縮空気を用いる方法が提案されている。この
とき、発電設備から供給される圧縮空気は、一般的な低
温空気蒸留装置に用いられる原料空気と比較して圧力が
高いので、この比較的高い圧力を有効に利用する必要が
ある。
【0004】この圧力の高い圧縮空気を有効利用する方
法として、通常の低温空気蒸留装置よりも高い圧力で蒸
留分離を行い、低純度酸素ガス等の製品ガスを高圧で回
収することにより、従来行われていた製品ガスの再圧縮
をすることなく、低温空気蒸留装置から回収される圧力
で製品ガスを直接消費設備に送給する方法や、この圧縮
空気の一部を更に昇圧し、製品酸素を液状で圧縮する液
化酸素ポンプの導出液を気化させる熱源として用いる方
法等が提案されている。
法として、通常の低温空気蒸留装置よりも高い圧力で蒸
留分離を行い、低純度酸素ガス等の製品ガスを高圧で回
収することにより、従来行われていた製品ガスの再圧縮
をすることなく、低温空気蒸留装置から回収される圧力
で製品ガスを直接消費設備に送給する方法や、この圧縮
空気の一部を更に昇圧し、製品酸素を液状で圧縮する液
化酸素ポンプの導出液を気化させる熱源として用いる方
法等が提案されている。
【0005】ここで、前記発電設備で発生する圧縮空気
の圧力は、例えば、燃焼器で燃焼させた1300℃の燃
焼ガスを燃焼ガスタービンに導入して発電する方法の場
合、燃焼ガスタービンと同軸上に連結された空気圧縮機
の吐出圧力は約15kg/cm2Gとなる。また、燃焼
ガスを1500℃で燃焼ガスタービンに導入する方法も
検討されているが、この場合の圧縮空気の圧力は、約3
0kg/cm2Gと更に高圧となる。これらの圧力は、
通常の低温空気蒸留装置に用いられている原料空気の圧
力(約5〜6kg/cm2G)に比較してかなり高いも
のである。
の圧力は、例えば、燃焼器で燃焼させた1300℃の燃
焼ガスを燃焼ガスタービンに導入して発電する方法の場
合、燃焼ガスタービンと同軸上に連結された空気圧縮機
の吐出圧力は約15kg/cm2Gとなる。また、燃焼
ガスを1500℃で燃焼ガスタービンに導入する方法も
検討されているが、この場合の圧縮空気の圧力は、約3
0kg/cm2Gと更に高圧となる。これらの圧力は、
通常の低温空気蒸留装置に用いられている原料空気の圧
力(約5〜6kg/cm2G)に比較してかなり高いも
のである。
【0006】このような高圧(約15kg/cm2G以
上)の空気を低温空気蒸留塔に導入して蒸留を行う場
合、通常の低圧蒸留法に比較して酸素に対する窒素の比
揮発度の値が小さくなるため、酸素と窒素との分離効果
が低下し、高圧塔から抜き出される液化窒素流量が減少
することになり、低圧塔上部における還流液が不足する
ことになる。また、低圧塔の操作圧力も、高圧塔の操作
圧力に応じて高く(約5kg/cm2G)なり、同様に
酸素と窒素との分離効果が低下するため、製品回収率が
極端に低下し、回収率の低下に伴って原単位が大幅に悪
化することになる。
上)の空気を低温空気蒸留塔に導入して蒸留を行う場
合、通常の低圧蒸留法に比較して酸素に対する窒素の比
揮発度の値が小さくなるため、酸素と窒素との分離効果
が低下し、高圧塔から抜き出される液化窒素流量が減少
することになり、低圧塔上部における還流液が不足する
ことになる。また、低圧塔の操作圧力も、高圧塔の操作
圧力に応じて高く(約5kg/cm2G)なり、同様に
酸素と窒素との分離効果が低下するため、製品回収率が
極端に低下し、回収率の低下に伴って原単位が大幅に悪
化することになる。
【0007】したがって、高圧下で蒸留する方法(高圧
蒸留)において、製品回収率を確保するためには、低圧
下で蒸留する方法(低圧蒸留)に比較して蒸留塔上部に
おける下降液(還流液)と上昇ガスとの比(以下、L/
V比と言う)を増加させる必要があるが、従来のプロセ
スではL/V比を十分に増加させることができず、製品
回収率の向上や電力原単位の改善を十分には達成できな
かった。
蒸留)において、製品回収率を確保するためには、低圧
下で蒸留する方法(低圧蒸留)に比較して蒸留塔上部に
おける下降液(還流液)と上昇ガスとの比(以下、L/
V比と言う)を増加させる必要があるが、従来のプロセ
スではL/V比を十分に増加させることができず、製品
回収率の向上や電力原単位の改善を十分には達成できな
かった。
【0008】そこで本発明は、発電設備からの高圧の圧
縮空気が有する圧力エネルギーを有効に利用して低純度
酸素ガスを比較的高圧で効率よく回収することができ、
製品回収率の向上や電力原単位の低減を図ることができ
る低純度酸素の製造方法及び装置を提供することを目的
としている。
縮空気が有する圧力エネルギーを有効に利用して低純度
酸素ガスを比較的高圧で効率よく回収することができ、
製品回収率の向上や電力原単位の低減を図ることができ
る低純度酸素の製造方法及び装置を提供することを目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の低純度酸素の製造方法は、第1の構成とし
て、原料空気を高圧塔及び低圧塔を有する複式蒸留設備
で低温蒸留することにより、少なくとも低純度酸素を製
品として分離回収する低純度酸素の製造方法において、
大気を前記高圧塔の操作圧力に対応した圧力に圧縮する
空気圧縮工程と、前記高圧塔の操作圧力より高い圧力の
圧縮空気を発電設備から受給して前記高圧塔の操作圧力
に対応した圧力に膨張させる第一膨張工程と、前記空気
圧縮工程を経た大気と前記第一膨張工程を経た圧縮空気
とを混合して原料空気とする原料空気混合工程と、前記
原料空気混合工程を経た原料空気を予冷する工程と、予
冷した原料空気から水分や二酸化炭素等の不純物を除去
して精製する工程と、精製した原料空気を第一原料空気
と第二原料空気とに分岐する工程と、分岐した前記第一
原料空気を低温蒸留で得られた流体との熱交換により冷
却した後、高圧原料空気として前記高圧塔に導入する工
程と、分岐した前記第二原料空気を昇圧し、次いで低温
蒸留で得られた流体との熱交換により冷却した後、前記
低圧塔の操作圧力まで膨張させる第二膨張工程と、該第
二膨張工程を経た第二原料空気を低圧原料空気として前
記低圧塔に導入する工程と、前記高圧原料空気及び低圧
原料空気を低温蒸留することにより酸素と窒素とに分離
する工程と、前記低圧塔で分離した酸素及び窒素を低圧
塔から抜き出して原料空気との熱交換により昇温した
後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスとして回収する
製品回収工程とを含むとともに、前記第一膨張工程で発
生した膨張仕事を、前記発電設備から受給する圧縮空気
以外の流体を圧縮する動力の少なくとも一部として利用
することを特徴としている。
め、本発明の低純度酸素の製造方法は、第1の構成とし
て、原料空気を高圧塔及び低圧塔を有する複式蒸留設備
で低温蒸留することにより、少なくとも低純度酸素を製
品として分離回収する低純度酸素の製造方法において、
大気を前記高圧塔の操作圧力に対応した圧力に圧縮する
空気圧縮工程と、前記高圧塔の操作圧力より高い圧力の
圧縮空気を発電設備から受給して前記高圧塔の操作圧力
に対応した圧力に膨張させる第一膨張工程と、前記空気
圧縮工程を経た大気と前記第一膨張工程を経た圧縮空気
とを混合して原料空気とする原料空気混合工程と、前記
原料空気混合工程を経た原料空気を予冷する工程と、予
冷した原料空気から水分や二酸化炭素等の不純物を除去
して精製する工程と、精製した原料空気を第一原料空気
と第二原料空気とに分岐する工程と、分岐した前記第一
原料空気を低温蒸留で得られた流体との熱交換により冷
却した後、高圧原料空気として前記高圧塔に導入する工
程と、分岐した前記第二原料空気を昇圧し、次いで低温
蒸留で得られた流体との熱交換により冷却した後、前記
低圧塔の操作圧力まで膨張させる第二膨張工程と、該第
二膨張工程を経た第二原料空気を低圧原料空気として前
記低圧塔に導入する工程と、前記高圧原料空気及び低圧
原料空気を低温蒸留することにより酸素と窒素とに分離
する工程と、前記低圧塔で分離した酸素及び窒素を低圧
塔から抜き出して原料空気との熱交換により昇温した
後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスとして回収する
製品回収工程とを含むとともに、前記第一膨張工程で発
生した膨張仕事を、前記発電設備から受給する圧縮空気
以外の流体を圧縮する動力の少なくとも一部として利用
することを特徴としている。
【0010】さらに、上述の第1の構成において、前記
第一膨張工程で発生した膨張仕事を、前記空気圧縮工程
の動力、あるいは、前記製品回収工程の製品ガスを圧縮
する動力として利用することを特徴としている。
第一膨張工程で発生した膨張仕事を、前記空気圧縮工程
の動力、あるいは、前記製品回収工程の製品ガスを圧縮
する動力として利用することを特徴としている。
【0011】また、本発明方法の第2の構成は、原料空
気を高圧塔及び低圧塔を有する複式蒸留設備で低温蒸留
することにより、少なくとも低純度酸素を製品として分
離回収する低純度酸素の製造方法において、前記高圧塔
の操作圧力より高い圧力の圧縮空気を発電設備から受給
して原料空気の少なくとも一部とする工程と、原料空気
を予冷する工程と、予冷した原料空気から水分や二酸化
炭素等の不純物を除去して精製する工程と、精製した原
料空気を第一原料空気と第二原料空気とに分岐する工程
と、分岐した前記第一原料空気を前記高圧塔の操作圧力
まで膨張させて前記高圧塔に導入する工程と、分岐した
前記第二原料空気を低温蒸留で得られた流体との熱交換
により冷却した後、前記高圧塔の操作圧力まで減圧して
前記高圧塔に導入する工程と、導入された原料空気を複
式蒸留塔で低温蒸留することにより酸素と窒素とに分離
する工程と、前記複式蒸留塔で分離した酸素及び窒素を
抜き出して原料空気との熱交換により昇温した後、少な
くとも前記酸素を製品酸素ガスとして回収する製品回収
工程とを含むとともに、前記第一原料空気の膨張工程で
発生した膨張仕事を、前記発電設備から受給する圧縮空
気以外の流体を圧縮する動力の少なくとも一部として利
用することを特徴としている。
気を高圧塔及び低圧塔を有する複式蒸留設備で低温蒸留
することにより、少なくとも低純度酸素を製品として分
離回収する低純度酸素の製造方法において、前記高圧塔
の操作圧力より高い圧力の圧縮空気を発電設備から受給
して原料空気の少なくとも一部とする工程と、原料空気
を予冷する工程と、予冷した原料空気から水分や二酸化
炭素等の不純物を除去して精製する工程と、精製した原
料空気を第一原料空気と第二原料空気とに分岐する工程
と、分岐した前記第一原料空気を前記高圧塔の操作圧力
まで膨張させて前記高圧塔に導入する工程と、分岐した
前記第二原料空気を低温蒸留で得られた流体との熱交換
により冷却した後、前記高圧塔の操作圧力まで減圧して
前記高圧塔に導入する工程と、導入された原料空気を複
式蒸留塔で低温蒸留することにより酸素と窒素とに分離
する工程と、前記複式蒸留塔で分離した酸素及び窒素を
抜き出して原料空気との熱交換により昇温した後、少な
くとも前記酸素を製品酸素ガスとして回収する製品回収
工程とを含むとともに、前記第一原料空気の膨張工程で
発生した膨張仕事を、前記発電設備から受給する圧縮空
気以外の流体を圧縮する動力の少なくとも一部として利
用することを特徴としている。
【0012】さらに、上述の第2の構成において、前記
製品酸素ガスの回収工程が、前記低圧塔底部の液化酸素
を抜き出して圧縮した後、前記原料空気との熱交換によ
って気化させることにより行うことを特徴とし、また、
前記原料空気を第一原料空気と第二原料空気とに分岐す
る工程を、前記低温蒸留で得られた流体との熱交換によ
り冷却する工程の途中で行うことを特徴としている。加
えて、前記第一原料空気を膨張させる際に発生する膨張
仕事を、前記製品回収工程において低圧塔から抜き出し
た製品ガスを圧縮する動力として利用することを特徴と
している。さらに、前記高圧塔から抜き出した高圧窒素
ガス及び前記低圧塔から抜き出した低圧窒素ガスの少な
くとも一方の窒素ガスを昇圧した後、低温蒸留で得られ
た流体との熱交換により冷却し、次いで前記高圧塔の塔
底液との熱交換により液化し、前記高圧塔及び前記低圧
塔の少なくともいずれか一方に導入することを特徴と
し、この窒素ガスを昇圧する動力として、前記第一原料
空気を膨張させる際に発生する膨張仕事を利用すること
を特徴としている。
製品酸素ガスの回収工程が、前記低圧塔底部の液化酸素
を抜き出して圧縮した後、前記原料空気との熱交換によ
って気化させることにより行うことを特徴とし、また、
前記原料空気を第一原料空気と第二原料空気とに分岐す
る工程を、前記低温蒸留で得られた流体との熱交換によ
り冷却する工程の途中で行うことを特徴としている。加
えて、前記第一原料空気を膨張させる際に発生する膨張
仕事を、前記製品回収工程において低圧塔から抜き出し
た製品ガスを圧縮する動力として利用することを特徴と
している。さらに、前記高圧塔から抜き出した高圧窒素
ガス及び前記低圧塔から抜き出した低圧窒素ガスの少な
くとも一方の窒素ガスを昇圧した後、低温蒸留で得られ
た流体との熱交換により冷却し、次いで前記高圧塔の塔
底液との熱交換により液化し、前記高圧塔及び前記低圧
塔の少なくともいずれか一方に導入することを特徴と
し、この窒素ガスを昇圧する動力として、前記第一原料
空気を膨張させる際に発生する膨張仕事を利用すること
を特徴としている。
【0013】また、本発明の低純度酸素の製造装置は、
第1の構成として、原料空気を高圧塔及び低圧塔を有す
る複式蒸留設備で低温蒸留することにより、少なくとも
低純度酸素を製品として分離回収する低純度酸素の製造
装置において、大気を前記高圧塔の操作圧力に対応した
圧力に圧縮する空気圧縮機と、前記高圧塔の操作圧力よ
り高い圧力の圧縮空気を発電設備から受給して前記高圧
塔の操作圧力に対応した圧力に膨張させる動力回収ター
ビンと、前記空気圧縮機で圧縮した原料空気と前記動力
回収タービンで膨張させた圧縮空気とを混合して原料空
気とする混合経路と、前記混合経路を導出した原料空気
を予冷する予冷設備と、予冷した原料空気から水分や二
酸化炭素等の不純物を除去して精製する精製設備と、精
製した原料空気を第一原料空気と第二原料空気とに分岐
する分岐経路と、分岐した第一原料空気を低温蒸留で得
られた流体と熱交換させる主熱交換器と、該主熱交換器
を導出した第一原料空気を前記高圧塔に導入する高圧原
料空気導入経路と、前記分岐経路で分岐した第二原料空
気を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機を導出した前記第二
原料空気を前記主熱交換器で冷却した後に導入して膨張
させる寒冷発生タービンと、該寒冷発生タービンを導出
した第二原料空気を前記低圧塔に導入する低圧原料空気
導入経路と、前記高圧原料空気導入経路及び前記低圧原
料空気導入経路から導入された原料空気を低温蒸留する
ことにより酸素と窒素とに分離する高圧塔,主凝縮器及
び低圧塔からなる複式蒸留塔と、該複式蒸留塔の低圧塔
で分離した酸素及び窒素を抜き出して前記主熱交換器に
より昇温した後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスと
して回収する製品回収経路とを備えるとともに、前記動
力回収タービンが、前記発電設備から受給する圧縮空気
以外の流体を圧縮する圧縮機に同軸上に連結して設けら
れていることを特徴としている。
第1の構成として、原料空気を高圧塔及び低圧塔を有す
る複式蒸留設備で低温蒸留することにより、少なくとも
低純度酸素を製品として分離回収する低純度酸素の製造
装置において、大気を前記高圧塔の操作圧力に対応した
圧力に圧縮する空気圧縮機と、前記高圧塔の操作圧力よ
り高い圧力の圧縮空気を発電設備から受給して前記高圧
塔の操作圧力に対応した圧力に膨張させる動力回収ター
ビンと、前記空気圧縮機で圧縮した原料空気と前記動力
回収タービンで膨張させた圧縮空気とを混合して原料空
気とする混合経路と、前記混合経路を導出した原料空気
を予冷する予冷設備と、予冷した原料空気から水分や二
酸化炭素等の不純物を除去して精製する精製設備と、精
製した原料空気を第一原料空気と第二原料空気とに分岐
する分岐経路と、分岐した第一原料空気を低温蒸留で得
られた流体と熱交換させる主熱交換器と、該主熱交換器
を導出した第一原料空気を前記高圧塔に導入する高圧原
料空気導入経路と、前記分岐経路で分岐した第二原料空
気を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機を導出した前記第二
原料空気を前記主熱交換器で冷却した後に導入して膨張
させる寒冷発生タービンと、該寒冷発生タービンを導出
した第二原料空気を前記低圧塔に導入する低圧原料空気
導入経路と、前記高圧原料空気導入経路及び前記低圧原
料空気導入経路から導入された原料空気を低温蒸留する
ことにより酸素と窒素とに分離する高圧塔,主凝縮器及
び低圧塔からなる複式蒸留塔と、該複式蒸留塔の低圧塔
で分離した酸素及び窒素を抜き出して前記主熱交換器に
より昇温した後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスと
して回収する製品回収経路とを備えるとともに、前記動
力回収タービンが、前記発電設備から受給する圧縮空気
以外の流体を圧縮する圧縮機に同軸上に連結して設けら
れていることを特徴としている。
【0014】また、本発明装置の第2の構成は、原料空
気を高圧塔及び低圧塔を有する複式蒸留設備で低温蒸留
することにより、少なくとも低純度酸素を製品として分
離回収する低純度酸素の製造装置において、発電設備か
ら前記高圧塔の操作圧力より高い圧力の圧縮空気を原料
空気の少なくとも一部として受給する圧縮空気需給経路
と、原料空気を予冷する予冷設備と、予冷設備を導出し
た原料空気から水分や二酸化炭素等の不純物を除去して
精製する精製設備と、精製設備を導出した原料空気を第
一原料空気と第二原料空気とに分岐する分岐経路と、分
岐した第一原料空気を前記高圧塔の操作圧力まで膨張さ
せる動力回収タービンと、該動力回収タービンを導出し
た第一原料空気を前記高圧塔に導入する第一原料空気導
入経路と、前記分岐経路で分岐した第二原料空気を低温
蒸留で得られた流体との熱交換により冷却する主熱交換
器と、該主熱交換器を導出した第二原料空気を減圧弁を
介して減圧した後に前記高圧塔に導入する第二原料空気
導入経路と、前記第一原料空気導入経路及び前記第二原
料空気導入経路から導入された原料空気を低温蒸留する
ことにより酸素と窒素とに分離する高圧塔,主凝縮器及
び低圧塔からなる複式蒸留塔と、該複式蒸留塔で分離し
た酸素及び窒素を抜き出して前記主熱交換器により昇温
した後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスとして回収
する製品回収経路とを備えるとともに、前記動力回収タ
ービンが、前記圧縮空気需給経路を介して受給する発電
設備からの圧縮空気以外の流体を圧縮する圧縮機と同軸
上に連結して設けられていることを特徴としている。
気を高圧塔及び低圧塔を有する複式蒸留設備で低温蒸留
することにより、少なくとも低純度酸素を製品として分
離回収する低純度酸素の製造装置において、発電設備か
ら前記高圧塔の操作圧力より高い圧力の圧縮空気を原料
空気の少なくとも一部として受給する圧縮空気需給経路
と、原料空気を予冷する予冷設備と、予冷設備を導出し
た原料空気から水分や二酸化炭素等の不純物を除去して
精製する精製設備と、精製設備を導出した原料空気を第
一原料空気と第二原料空気とに分岐する分岐経路と、分
岐した第一原料空気を前記高圧塔の操作圧力まで膨張さ
せる動力回収タービンと、該動力回収タービンを導出し
た第一原料空気を前記高圧塔に導入する第一原料空気導
入経路と、前記分岐経路で分岐した第二原料空気を低温
蒸留で得られた流体との熱交換により冷却する主熱交換
器と、該主熱交換器を導出した第二原料空気を減圧弁を
介して減圧した後に前記高圧塔に導入する第二原料空気
導入経路と、前記第一原料空気導入経路及び前記第二原
料空気導入経路から導入された原料空気を低温蒸留する
ことにより酸素と窒素とに分離する高圧塔,主凝縮器及
び低圧塔からなる複式蒸留塔と、該複式蒸留塔で分離し
た酸素及び窒素を抜き出して前記主熱交換器により昇温
した後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスとして回収
する製品回収経路とを備えるとともに、前記動力回収タ
ービンが、前記圧縮空気需給経路を介して受給する発電
設備からの圧縮空気以外の流体を圧縮する圧縮機と同軸
上に連結して設けられていることを特徴としている。
【0015】さらに、上述の第2の構成において、前記
第一原料空気と第二原料空気とに分岐する分岐経路が前
記主熱交換器内に設けられ、前記動力回収タービンが低
温の原料空気を導入する低温仕様のタービンであるこ
と、この低温仕様の動力回収タービンと同軸上に、低温
流体を圧縮する低温仕様の圧縮機を連結したことを特徴
としている。また、前記高圧塔の上部から高圧窒素ガス
を抜き出す経路と、該経路に抜き出した高圧窒素ガスを
昇圧する高圧循環昇圧機と、該高圧循環昇圧機で昇圧し
た昇圧窒素ガスを前記高圧塔の塔底液と熱交換させて液
化するコンデンサ/リボイラと、該コンデンサ/リボイ
ラで液化した液化窒素を前記高圧塔に導入する経路とか
らなる高圧窒素循環系統、あるいは、前記低圧塔の上部
から低圧窒素ガスを抜き出す経路と、該経路に抜き出し
た低圧窒素ガスを昇圧する低圧循環昇圧機と、該低圧循
環昇圧機で昇圧した昇圧窒素ガスを前記高圧塔の塔底液
と熱交換させて液化する窒素凝縮器と、該窒素凝縮器で
液化した液化窒素を前記低圧塔に導入する経路とからな
る低圧窒素循環系統を備えたことを特徴としている。さ
らに、本発明装置においては、前記低圧塔及び高圧塔の
少なくともいずれか一方が、充填式蒸留塔であることを
特徴としている。
第一原料空気と第二原料空気とに分岐する分岐経路が前
記主熱交換器内に設けられ、前記動力回収タービンが低
温の原料空気を導入する低温仕様のタービンであるこ
と、この低温仕様の動力回収タービンと同軸上に、低温
流体を圧縮する低温仕様の圧縮機を連結したことを特徴
としている。また、前記高圧塔の上部から高圧窒素ガス
を抜き出す経路と、該経路に抜き出した高圧窒素ガスを
昇圧する高圧循環昇圧機と、該高圧循環昇圧機で昇圧し
た昇圧窒素ガスを前記高圧塔の塔底液と熱交換させて液
化するコンデンサ/リボイラと、該コンデンサ/リボイ
ラで液化した液化窒素を前記高圧塔に導入する経路とか
らなる高圧窒素循環系統、あるいは、前記低圧塔の上部
から低圧窒素ガスを抜き出す経路と、該経路に抜き出し
た低圧窒素ガスを昇圧する低圧循環昇圧機と、該低圧循
環昇圧機で昇圧した昇圧窒素ガスを前記高圧塔の塔底液
と熱交換させて液化する窒素凝縮器と、該窒素凝縮器で
液化した液化窒素を前記低圧塔に導入する経路とからな
る低圧窒素循環系統を備えたことを特徴としている。さ
らに、本発明装置においては、前記低圧塔及び高圧塔の
少なくともいずれか一方が、充填式蒸留塔であることを
特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の低純度酸素製造
装置の第1形態例を示す系統図である。この低純度酸素
製造装置Sは、主要な構成機器として、原料空気の一部
となる大気Aを圧縮する空気圧縮機1と、発電設備Gか
ら受給した圧縮空気を膨張させる動力回収タービン2
と、前記空気圧縮機1及び前記動力回収タービン2を導
出した両空気が合流した原料空気を予冷する予冷設備3
と、予冷後の原料空気中に含まれている水分や二酸化炭
素等の不純物を除去して精製する精製設備4と、精製し
た原料空気を低温蒸留で得られた流体で冷却する主熱交
換器5と、前記精製設備4を導出した原料空気の一部を
昇圧する昇圧機6と、該昇圧機6で昇圧した原料空気
(昇圧空気)を冷却する冷却器7と、該冷却器7を導出
した昇圧空気と昇圧機6に導入する原料空気とを熱交換
させる空気予冷器8と、該空気予冷器8を導出した昇圧
空気を断熱膨張させる寒冷発生タービン9と、原料空気
を低温蒸留により酸素と窒素とに分離する高圧塔10,
主凝縮器11,低圧塔12からなる複式蒸留塔13と、
前記低圧塔12に導入する還流液を冷却する過冷器1
4,15とを備えている。そして、これらの構成機器の
内、低温となる機器は、保冷槽に収納されて低温蒸留設
備Cを構成している。また、空気圧縮機1と動力回収タ
ービン2、昇圧機6と寒冷発生タービン9は、それぞれ
同軸上に連結して設けられている。
装置の第1形態例を示す系統図である。この低純度酸素
製造装置Sは、主要な構成機器として、原料空気の一部
となる大気Aを圧縮する空気圧縮機1と、発電設備Gか
ら受給した圧縮空気を膨張させる動力回収タービン2
と、前記空気圧縮機1及び前記動力回収タービン2を導
出した両空気が合流した原料空気を予冷する予冷設備3
と、予冷後の原料空気中に含まれている水分や二酸化炭
素等の不純物を除去して精製する精製設備4と、精製し
た原料空気を低温蒸留で得られた流体で冷却する主熱交
換器5と、前記精製設備4を導出した原料空気の一部を
昇圧する昇圧機6と、該昇圧機6で昇圧した原料空気
(昇圧空気)を冷却する冷却器7と、該冷却器7を導出
した昇圧空気と昇圧機6に導入する原料空気とを熱交換
させる空気予冷器8と、該空気予冷器8を導出した昇圧
空気を断熱膨張させる寒冷発生タービン9と、原料空気
を低温蒸留により酸素と窒素とに分離する高圧塔10,
主凝縮器11,低圧塔12からなる複式蒸留塔13と、
前記低圧塔12に導入する還流液を冷却する過冷器1
4,15とを備えている。そして、これらの構成機器の
内、低温となる機器は、保冷槽に収納されて低温蒸留設
備Cを構成している。また、空気圧縮機1と動力回収タ
ービン2、昇圧機6と寒冷発生タービン9は、それぞれ
同軸上に連結して設けられている。
【0017】次に、このように構成された低純度酸素製
造装置Sに、前記空気圧縮機1と前記発電設備Gから略
等量の原料空気(大気と圧縮空気)を供給し、製品の低
純度酸素ガスを製造するプロセスに基づいて本発明方法
を説明する。
造装置Sに、前記空気圧縮機1と前記発電設備Gから略
等量の原料空気(大気と圧縮空気)を供給し、製品の低
純度酸素ガスを製造するプロセスに基づいて本発明方法
を説明する。
【0018】大気から取り入れられた50900Nm3
/hの原料空気が、空気圧縮機1で12.5kgf/c
m2abs.に圧縮されて経路20に導出するととも
に、発電設備Gから経路21を通って導入される30.
5kgf/cm2abs.,51700Nm3/hの圧
縮空気は、動力回収タービン2に導入され、該動力回収
タービン2で空気圧縮機1の吐出圧力と同じ圧力の1
2.5kgf/cm2abs.に膨張して経路22に導
出する。両経路20,22に導出した原料空気は、混合
経路23で合流し、102600Nm3/hの原料空気
となって予冷設備3に導入される。
/hの原料空気が、空気圧縮機1で12.5kgf/c
m2abs.に圧縮されて経路20に導出するととも
に、発電設備Gから経路21を通って導入される30.
5kgf/cm2abs.,51700Nm3/hの圧
縮空気は、動力回収タービン2に導入され、該動力回収
タービン2で空気圧縮機1の吐出圧力と同じ圧力の1
2.5kgf/cm2abs.に膨張して経路22に導
出する。両経路20,22に導出した原料空気は、混合
経路23で合流し、102600Nm3/hの原料空気
となって予冷設備3に導入される。
【0019】予冷設備3で所要の温度に冷却された原料
空気は、精製設備4で含有する水分や二酸化炭素等の不
純物が吸着除去されて精製された後、経路24を通って
分岐経路25で経路26の第一原料空気と経路27の第
二原料空気とに分岐する。経路26に分岐した9980
0Nm3/hの第一原料空気は、主熱交換器5に導入さ
れ、複式蒸留塔13から導出される低温流体と熱交換し
て略露点温度に冷却された後、高圧原料空気として高圧
原料空気導入経路28から高圧塔10の下部に導入され
る。
空気は、精製設備4で含有する水分や二酸化炭素等の不
純物が吸着除去されて精製された後、経路24を通って
分岐経路25で経路26の第一原料空気と経路27の第
二原料空気とに分岐する。経路26に分岐した9980
0Nm3/hの第一原料空気は、主熱交換器5に導入さ
れ、複式蒸留塔13から導出される低温流体と熱交換し
て略露点温度に冷却された後、高圧原料空気として高圧
原料空気導入経路28から高圧塔10の下部に導入され
る。
【0020】一方、前記経路27に分岐した2800N
m3/hの第二原料空気は、空気予冷器8,経路29を
通って昇圧機6に導入され、該昇圧機6で19kgf/
cm2abs.に昇圧された後、冷却器7,空気予冷器
8を通って17℃に冷却され、次いで経路30,前記主
熱交換器5を通り、さらに冷却されて経路31から前記
寒冷発生タービン9に導入される。該寒冷発生タービン
9に導入された第二原料空気は、3.8kgf/cm2
abs.に断熱膨張して寒冷を発生し、低圧原料空気と
なり、低圧原料空気導入経路32を経て低圧塔12の中
部に導入される。
m3/hの第二原料空気は、空気予冷器8,経路29を
通って昇圧機6に導入され、該昇圧機6で19kgf/
cm2abs.に昇圧された後、冷却器7,空気予冷器
8を通って17℃に冷却され、次いで経路30,前記主
熱交換器5を通り、さらに冷却されて経路31から前記
寒冷発生タービン9に導入される。該寒冷発生タービン
9に導入された第二原料空気は、3.8kgf/cm2
abs.に断熱膨張して寒冷を発生し、低圧原料空気と
なり、低圧原料空気導入経路32を経て低圧塔12の中
部に導入される。
【0021】高圧塔10に導入された高圧原料空気は、
塔内を上昇し、塔内を流下する下降液と気液接触するこ
とにより、塔上部の窒素ガスと塔底部の酸素富化液化空
気とに分離される。塔底部の経路33から抜き出された
酸素富化液化空気は、過冷器14で低温窒素と熱交換し
て過冷状態に冷却され、経路34を通って減圧弁35で
3.8kgf/cm2abs.に減圧された後、経路3
6から低圧塔12の中部に還流液として導入される。
塔内を上昇し、塔内を流下する下降液と気液接触するこ
とにより、塔上部の窒素ガスと塔底部の酸素富化液化空
気とに分離される。塔底部の経路33から抜き出された
酸素富化液化空気は、過冷器14で低温窒素と熱交換し
て過冷状態に冷却され、経路34を通って減圧弁35で
3.8kgf/cm2abs.に減圧された後、経路3
6から低圧塔12の中部に還流液として導入される。
【0022】一方、高圧塔10の上部に分離した窒素ガ
スは、経路37から前記主凝縮器11に導入され、低圧
塔12の塔底の液化酸素と熱交換し、該液化酸素を気化
して低圧塔12の上昇ガスを生成するとともに、自身は
液化して経路38に導出し、大部分は還流液として高圧
塔10の頂部に戻される。経路38から分岐して経路3
9に抜き出された残りの液化窒素42000Nm3/h
は、前記過冷器15で低温窒素と熱交換して過冷状態に
冷却され、経路40を通って減圧弁41で3.7kgf
/cm2abs.に減圧された後、経路42から低圧塔
12の上部に還流液として導入される。
スは、経路37から前記主凝縮器11に導入され、低圧
塔12の塔底の液化酸素と熱交換し、該液化酸素を気化
して低圧塔12の上昇ガスを生成するとともに、自身は
液化して経路38に導出し、大部分は還流液として高圧
塔10の頂部に戻される。経路38から分岐して経路3
9に抜き出された残りの液化窒素42000Nm3/h
は、前記過冷器15で低温窒素と熱交換して過冷状態に
冷却され、経路40を通って減圧弁41で3.7kgf
/cm2abs.に減圧された後、経路42から低圧塔
12の上部に還流液として導入される。
【0023】低圧塔12では、前記経路36,42から
供給される還流液と、前記主凝縮器11で気化した酸素
ガス及び前記経路32から供給される低圧原料空気から
なる上昇ガスとが気液接触してさらに蒸留が行われ、塔
下部に酸素が、塔上部に窒素がそれぞれ分離する。
供給される還流液と、前記主凝縮器11で気化した酸素
ガス及び前記経路32から供給される低圧原料空気から
なる上昇ガスとが気液接触してさらに蒸留が行われ、塔
下部に酸素が、塔上部に窒素がそれぞれ分離する。
【0024】低圧塔12の下部に分離した酸素の内、2
2300Nm3/hの酸素ガスは、製品酸素回収経路を
構成する経路43から抜き出され、主熱交換器5で原料
空気を冷却することにより昇温し、圧力3.7kgf/
cm2abs.,温度13℃で経路44から純度95%
の製品酸素ガスGOとして導出される。
2300Nm3/hの酸素ガスは、製品酸素回収経路を
構成する経路43から抜き出され、主熱交換器5で原料
空気を冷却することにより昇温し、圧力3.7kgf/
cm2abs.,温度13℃で経路44から純度95%
の製品酸素ガスGOとして導出される。
【0025】また、低圧塔12の頂部に分離された窒素
ガス80300Nm3/hは、製品窒素回収経路を構成
する経路45から抜き出され、過冷器15で前記高圧塔
10上部からの還流液化窒素を、さらに経路46を通っ
て過冷器14で高圧塔10底部からの酸素富化液化空気
を順次冷却することにより温度を高め、さらに経路47
を通り、主熱交換器5で前記原料空気を冷却することに
より昇温し、圧力3.6kgf/cm2abs.,温度
13℃で経路48から製品窒素ガスGNとして導出され
る。
ガス80300Nm3/hは、製品窒素回収経路を構成
する経路45から抜き出され、過冷器15で前記高圧塔
10上部からの還流液化窒素を、さらに経路46を通っ
て過冷器14で高圧塔10底部からの酸素富化液化空気
を順次冷却することにより温度を高め、さらに経路47
を通り、主熱交換器5で前記原料空気を冷却することに
より昇温し、圧力3.6kgf/cm2abs.,温度
13℃で経路48から製品窒素ガスGNとして導出され
る。
【0026】本形態例における酸素回収率(原料空気中
の酸素量に対する製品酸素中の純酸素換算量の比)は9
8.5%となり、空気圧縮機1で圧縮する原料空気(大
気A)を、大気圧から12.5kgf/cm2abs.
まで圧縮するために必要な動力の約15%を、動力回収
タービン2で発生する膨張仕事で補うことができた。
の酸素量に対する製品酸素中の純酸素換算量の比)は9
8.5%となり、空気圧縮機1で圧縮する原料空気(大
気A)を、大気圧から12.5kgf/cm2abs.
まで圧縮するために必要な動力の約15%を、動力回収
タービン2で発生する膨張仕事で補うことができた。
【0027】本形態例に示すように、発電設備Gから受
給した原料空気の一部としての圧縮空気を、動力回収タ
ービン2で、複式蒸留塔13における酸素と窒素との分
離が効率的に行える圧力まで膨張させ、該膨張により発
生する膨張仕事を、残部の原料空気(大気A)の圧縮動
力として利用することにより、製品酸素の収率を低下さ
せることなく、圧縮動力を低減することができる。した
がって、動力原単位を改善することができる。
給した原料空気の一部としての圧縮空気を、動力回収タ
ービン2で、複式蒸留塔13における酸素と窒素との分
離が効率的に行える圧力まで膨張させ、該膨張により発
生する膨張仕事を、残部の原料空気(大気A)の圧縮動
力として利用することにより、製品酸素の収率を低下さ
せることなく、圧縮動力を低減することができる。した
がって、動力原単位を改善することができる。
【0028】また、本形態例では、発電設備Gから受給
した圧縮空気の膨張仕事を、残部の原料空気の圧縮動力
として利用した場合を示したが、この膨張仕事を、製品
酸素ガスを回収する経路44の製品酸素ガス及び製品窒
素ガスを回収する経路48の製品窒素ガスの一方あるい
は双方を圧縮するための動力として利用することもでき
る。
した圧縮空気の膨張仕事を、残部の原料空気の圧縮動力
として利用した場合を示したが、この膨張仕事を、製品
酸素ガスを回収する経路44の製品酸素ガス及び製品窒
素ガスを回収する経路48の製品窒素ガスの一方あるい
は双方を圧縮するための動力として利用することもでき
る。
【0029】さらに、高圧塔10及び低圧塔12のいず
れか一方又は双方の気液接触手段として、シーブトレイ
よりも圧力損失の小さい充填物を用いた充填式蒸留塔を
使用することにより、複式蒸留塔13に供給される原料
空気の圧力が同じ場合、シーブトレイを用いた場合より
もさらに高い圧力で製品を抜き出すことができ、製品ガ
スを圧縮するための動力を低減することができる。
れか一方又は双方の気液接触手段として、シーブトレイ
よりも圧力損失の小さい充填物を用いた充填式蒸留塔を
使用することにより、複式蒸留塔13に供給される原料
空気の圧力が同じ場合、シーブトレイを用いた場合より
もさらに高い圧力で製品を抜き出すことができ、製品ガ
スを圧縮するための動力を低減することができる。
【0030】図2は、本発明の第2形態例を示す系統図
である。なお、前記第1形態例の低純度酸素製造装置に
おける構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符
号を付して詳細な説明は省略する。
である。なお、前記第1形態例の低純度酸素製造装置に
おける構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符
号を付して詳細な説明は省略する。
【0031】この低純度酸素製造装置は、発電設備Gか
ら受給する圧縮空気と、空気圧縮機51で圧縮空気と同
じ圧力に圧縮した大気とからなる原料空気を、主熱交換
器5で中間温度まで冷却した後、その一部を低温仕様の
動力回収タービン52で低温状態で膨張させ、該膨張に
よる膨張仕事を、複式蒸留塔13の高圧塔10から経路
37に導出して経路53に分岐した高圧窒素ガスの一部
を昇圧する高圧循環窒素昇圧機54の動力に利用し、該
高圧循環窒素昇圧機54で昇圧された窒素ガスを、高圧
塔10の底部に設けたコンデンサ/リボイラ55で塔底
液と熱交換させることにより液化した後、減圧弁56を
介して高圧塔10の上部に還流液として導入するように
形成したものである。さらに、本形態例では、ガス製品
に加えて、液製品(液化酸素)も回収できるようにして
いる。
ら受給する圧縮空気と、空気圧縮機51で圧縮空気と同
じ圧力に圧縮した大気とからなる原料空気を、主熱交換
器5で中間温度まで冷却した後、その一部を低温仕様の
動力回収タービン52で低温状態で膨張させ、該膨張に
よる膨張仕事を、複式蒸留塔13の高圧塔10から経路
37に導出して経路53に分岐した高圧窒素ガスの一部
を昇圧する高圧循環窒素昇圧機54の動力に利用し、該
高圧循環窒素昇圧機54で昇圧された窒素ガスを、高圧
塔10の底部に設けたコンデンサ/リボイラ55で塔底
液と熱交換させることにより液化した後、減圧弁56を
介して高圧塔10の上部に還流液として導入するように
形成したものである。さらに、本形態例では、ガス製品
に加えて、液製品(液化酸素)も回収できるようにして
いる。
【0032】すなわち、動力回収タービン52は、主熱
交換器5の中部から分岐導出した低温の原料空気を、高
圧塔10の操作圧力まで膨張させるものであり、該膨張
による膨張仕事を、同軸上に連結して設けた高圧循環窒
素昇圧機54の圧縮動力に利用している。
交換器5の中部から分岐導出した低温の原料空気を、高
圧塔10の操作圧力まで膨張させるものであり、該膨張
による膨張仕事を、同軸上に連結して設けた高圧循環窒
素昇圧機54の圧縮動力に利用している。
【0033】次に、このように構成された低純度酸素製
造設備Sに、空気圧縮機51と発電設備Gとから略等量
の原料空気を供給し、製品の低純度酸素を製造するプロ
セスに基づいて本発明方法を説明する。
造設備Sに、空気圧縮機51と発電設備Gとから略等量
の原料空気を供給し、製品の低純度酸素を製造するプロ
セスに基づいて本発明方法を説明する。
【0034】大気Aから取り入れられた51000Nm
3/hの原料空気は、空気圧縮機51で、発電設備Gか
ら経路21を経て受給する圧縮空気と同じ圧力の30.
5kgf/cm2abs.に圧縮されて経路20に導出
し、経路21からの51700Nm3/h,30.5k
gf/cm2abs.の圧縮空気と混合経路23で合流
し、102700Nm3/hの原料空気となる。この高
圧の原料空気は、予冷設備3で冷却され、精製設備4で
精製された後、経路24を通って主熱交換器5に導かれ
る。
3/hの原料空気は、空気圧縮機51で、発電設備Gか
ら経路21を経て受給する圧縮空気と同じ圧力の30.
5kgf/cm2abs.に圧縮されて経路20に導出
し、経路21からの51700Nm3/h,30.5k
gf/cm2abs.の圧縮空気と混合経路23で合流
し、102700Nm3/hの原料空気となる。この高
圧の原料空気は、予冷設備3で冷却され、精製設備4で
精製された後、経路24を通って主熱交換器5に導かれ
る。
【0035】主熱交換器5に導入された原料空気は、そ
の冷却途中において、主熱交換器5の中間部に設けられ
た分岐経路57で、経路58の第一原料空気と経路59
の第二原料空気とに分岐し、一方の経路58に分岐した
66100Nm3/hの第一原料空気は、動力回収ター
ビン52で15kgf/cm2abs.に膨張した後、
第一原料空気導入経路60から高圧塔10に導入され
る。また、他方の経路59に分岐した残りの36600
Nm3/hの第二原料空気は、主熱交換器5の原料空気
通路をそのまま通ってさらに冷却され、全量液化して第
二原料空気導入経路61に導出し、減圧弁62で15k
gf/cm2abs.に減圧した後、経路63から高圧
塔10に導入される。
の冷却途中において、主熱交換器5の中間部に設けられ
た分岐経路57で、経路58の第一原料空気と経路59
の第二原料空気とに分岐し、一方の経路58に分岐した
66100Nm3/hの第一原料空気は、動力回収ター
ビン52で15kgf/cm2abs.に膨張した後、
第一原料空気導入経路60から高圧塔10に導入され
る。また、他方の経路59に分岐した残りの36600
Nm3/hの第二原料空気は、主熱交換器5の原料空気
通路をそのまま通ってさらに冷却され、全量液化して第
二原料空気導入経路61に導出し、減圧弁62で15k
gf/cm2abs.に減圧した後、経路63から高圧
塔10に導入される。
【0036】高圧塔10の塔底から経路33に導出され
た酸素富化液化空気は、前記同様に、過冷器14で過冷
却され、経路34,減圧弁35,経路36を経て低圧塔
12の中部に還流液として導入される。一方、高圧塔1
0の上部に分離した窒素ガスは、経路37に導出されて
経路37aと前記経路53とに分岐し、経路37aに分
岐した窒素ガスは、前記同様に、主凝縮器11で液化さ
れて経路38に導出し、その大部分は還流液として高圧
塔10の頂部に戻される。経路38から経路39に分岐
した残りの液化窒素50500Nm3/hは、過冷器1
5で過冷却された後、低圧塔12に向かう経路40と、
液化窒素取出経路64とに分岐し、経路40に分岐した
49100Nm3/hの液化窒素は、減圧弁41,経路
42を通り、還流液として低圧塔12の頂部に導入され
る。また、液化窒素取出経路64に分岐した1400N
m3/hの液化窒素LNは、低温蒸留設備Cの寒冷調節
のために系外に取り出される。
た酸素富化液化空気は、前記同様に、過冷器14で過冷
却され、経路34,減圧弁35,経路36を経て低圧塔
12の中部に還流液として導入される。一方、高圧塔1
0の上部に分離した窒素ガスは、経路37に導出されて
経路37aと前記経路53とに分岐し、経路37aに分
岐した窒素ガスは、前記同様に、主凝縮器11で液化さ
れて経路38に導出し、その大部分は還流液として高圧
塔10の頂部に戻される。経路38から経路39に分岐
した残りの液化窒素50500Nm3/hは、過冷器1
5で過冷却された後、低圧塔12に向かう経路40と、
液化窒素取出経路64とに分岐し、経路40に分岐した
49100Nm3/hの液化窒素は、減圧弁41,経路
42を通り、還流液として低圧塔12の頂部に導入され
る。また、液化窒素取出経路64に分岐した1400N
m3/hの液化窒素LNは、低温蒸留設備Cの寒冷調節
のために系外に取り出される。
【0037】一方、前記高圧塔10から経路37に抜き
出されて経路53に分岐した61600Nm3/hの窒
素ガスは、前記高圧循環窒素昇圧機54に導かれ、高圧
塔10の塔底液との熱交換によって液化可能な圧力の2
3kgf/cm2abs.に昇圧される。昇圧後の窒素
ガスは、経路65により主熱交換器5に導入されて冷却
され、経路66を経て高圧塔底部のコンデンサ/リボイ
ラ55に導かれる。このコンデンサ/リボイラ55で
は、昇圧した窒素ガスと高圧塔10の塔底の酸素富化液
化空気とが熱交換することにより、酸素富化液化空気が
気化するとともに窒素ガスが全量液化し、気化した酸素
富化空気は高圧塔10を上昇し、液化した窒素は、経路
67に導出されて前記減圧弁56で減圧された後、経路
68を通って高圧塔10の頂部に還流液として導入され
る。
出されて経路53に分岐した61600Nm3/hの窒
素ガスは、前記高圧循環窒素昇圧機54に導かれ、高圧
塔10の塔底液との熱交換によって液化可能な圧力の2
3kgf/cm2abs.に昇圧される。昇圧後の窒素
ガスは、経路65により主熱交換器5に導入されて冷却
され、経路66を経て高圧塔底部のコンデンサ/リボイ
ラ55に導かれる。このコンデンサ/リボイラ55で
は、昇圧した窒素ガスと高圧塔10の塔底の酸素富化液
化空気とが熱交換することにより、酸素富化液化空気が
気化するとともに窒素ガスが全量液化し、気化した酸素
富化空気は高圧塔10を上昇し、液化した窒素は、経路
67に導出されて前記減圧弁56で減圧された後、経路
68を通って高圧塔10の頂部に還流液として導入され
る。
【0038】低圧塔12の底部に分離した酸素の内、2
2300Nm3/hの液化酸素は、製品酸素回収経路を
形成する経路69に抜き出され、液化酸素ポンプ70で
14kgf/cm2abs.に圧縮された後、経路71
を通って主熱交換器5に導かれ、前記原料空気を冷却す
ることにより気化・昇温し、圧力14kgf/cm2a
bs.,温度13℃,純度95%の製品酸素ガスGOと
して経路72から導出される。
2300Nm3/hの液化酸素は、製品酸素回収経路を
形成する経路69に抜き出され、液化酸素ポンプ70で
14kgf/cm2abs.に圧縮された後、経路71
を通って主熱交換器5に導かれ、前記原料空気を冷却す
ることにより気化・昇温し、圧力14kgf/cm2a
bs.,温度13℃,純度95%の製品酸素ガスGOと
して経路72から導出される。
【0039】一方、低圧塔12の頂部に分離した790
00Nm3/hの窒素ガスは、製品窒素回収経路を構成
する経路45に抜き出された後、前記同様に、過冷器1
5,経路46,過冷器14,経路47を通り、主熱交換
器5で昇温し、圧力4.7kgf/cm2abs.,温
度13℃の製品窒素ガスGNとして経路48から導出さ
れる。
00Nm3/hの窒素ガスは、製品窒素回収経路を構成
する経路45に抜き出された後、前記同様に、過冷器1
5,経路46,過冷器14,経路47を通り、主熱交換
器5で昇温し、圧力4.7kgf/cm2abs.,温
度13℃の製品窒素ガスGNとして経路48から導出さ
れる。
【0040】本形態例では、低温蒸留に必要な原料空気
として、大気から導入して空気圧縮機51で圧縮した原
料空気と、発電設備Gから受給する圧縮空気を略等量で
混合した場合を示したが、空気圧縮機51を設けず、発
電設備Gから受給する圧縮空気を、低温蒸留設備Cに必
要な原料空気の全量とすることができる。
として、大気から導入して空気圧縮機51で圧縮した原
料空気と、発電設備Gから受給する圧縮空気を略等量で
混合した場合を示したが、空気圧縮機51を設けず、発
電設備Gから受給する圧縮空気を、低温蒸留設備Cに必
要な原料空気の全量とすることができる。
【0041】このように、本発明によれば、高圧の原料
空気が低温蒸留設備Cに直接供給されるため、供給され
る原料空気が低温蒸留設備Cに持ち込むエンタルピーよ
りも、蒸留によって得られる製品が低温蒸留設備Cから
持ち出すエンタルピーの方が大きくなる。このため、寒
冷発生タービンが不要となり、液製品を回収することが
できる。なお、本形態例では寒冷調節のために液化窒素
を製品として抜き出す場合を示したが、液化窒素に代え
て、又は液化窒素と同時に、製品液化酸素LOを、破線
で示す経路73から抜き出すこともできる。また、液製
品を抜き出さず、主熱交換器5の温端温度差を調節する
ことによって寒冷を調節することもできる。この場合に
は、主熱交換器5のサイズを小さくすることが可能とな
る。
空気が低温蒸留設備Cに直接供給されるため、供給され
る原料空気が低温蒸留設備Cに持ち込むエンタルピーよ
りも、蒸留によって得られる製品が低温蒸留設備Cから
持ち出すエンタルピーの方が大きくなる。このため、寒
冷発生タービンが不要となり、液製品を回収することが
できる。なお、本形態例では寒冷調節のために液化窒素
を製品として抜き出す場合を示したが、液化窒素に代え
て、又は液化窒素と同時に、製品液化酸素LOを、破線
で示す経路73から抜き出すこともできる。また、液製
品を抜き出さず、主熱交換器5の温端温度差を調節する
ことによって寒冷を調節することもできる。この場合に
は、主熱交換器5のサイズを小さくすることが可能とな
る。
【0042】また、本形態例では、動力回収タービン5
2で発生した高圧の原料空気の膨張による膨張仕事を、
高圧循環窒素昇圧機54における窒素ガスの昇圧動力と
して利用しているため、この膨張仕事は、高圧循環窒素
昇圧機54での高圧循環窒素ガスの昇圧動力と、該昇圧
により発生する熱とに変換されている。このとき発生す
る昇圧熱は、系外に取り出されないため、動力回収ター
ビン52は、実質的に寒冷を発生せず、動力回収として
の機能を果たしている。
2で発生した高圧の原料空気の膨張による膨張仕事を、
高圧循環窒素昇圧機54における窒素ガスの昇圧動力と
して利用しているため、この膨張仕事は、高圧循環窒素
昇圧機54での高圧循環窒素ガスの昇圧動力と、該昇圧
により発生する熱とに変換されている。このとき発生す
る昇圧熱は、系外に取り出されないため、動力回収ター
ビン52は、実質的に寒冷を発生せず、動力回収として
の機能を果たしている。
【0043】さらに、上述のように、高圧塔10の頂部
に分離した高圧窒素ガスの一部を、主凝縮器11に導入
することなく分岐させて昇圧し、昇圧した窒素ガスをコ
ンデンサ/リボイラ55で液化した後、高圧塔10の頂
部に還流液として導入するようにしたから、高圧塔10
のL/V比が改善されるとともに、これにより主凝縮器
11で液化して経路39に分岐する低圧塔12への還流
液化窒素の量も増加することができるので、低圧塔12
の上部における下降液量を増大することができ、複式蒸
留塔13の操作圧力が高いにも拘わらず、製品酸素の回
収率を98.5%にすることができる。
に分離した高圧窒素ガスの一部を、主凝縮器11に導入
することなく分岐させて昇圧し、昇圧した窒素ガスをコ
ンデンサ/リボイラ55で液化した後、高圧塔10の頂
部に還流液として導入するようにしたから、高圧塔10
のL/V比が改善されるとともに、これにより主凝縮器
11で液化して経路39に分岐する低圧塔12への還流
液化窒素の量も増加することができるので、低圧塔12
の上部における下降液量を増大することができ、複式蒸
留塔13の操作圧力が高いにも拘わらず、製品酸素の回
収率を98.5%にすることができる。
【0044】さらに、本形態例では、低圧塔12から液
化酸素を取り出す製品酸素回収経路に液化酸素ポンプ7
0を設けた場合を示したが、液化酸素ポンプ70を設け
ずに、低圧塔12から直接製品酸素ガスを抜き出すこと
もできる。また、高圧塔10から抜き出した窒素ガスの
一部を、破線で示す経路74に分岐して主熱交換器5で
昇温し、経路75から高圧製品窒素ガスMNとして採取
することができる。
化酸素を取り出す製品酸素回収経路に液化酸素ポンプ7
0を設けた場合を示したが、液化酸素ポンプ70を設け
ずに、低圧塔12から直接製品酸素ガスを抜き出すこと
もできる。また、高圧塔10から抜き出した窒素ガスの
一部を、破線で示す経路74に分岐して主熱交換器5で
昇温し、経路75から高圧製品窒素ガスMNとして採取
することができる。
【0045】また、動力回収タービン52は、主熱交換
器5で冷却途中の低温の第一原料空気を、高圧循環窒素
昇圧機54は、高圧塔10からの低温の窒素ガスをそれ
ぞれ導入し、低温状態で膨張又は圧縮する低温仕様の機
器であり、このように低温で膨張又は圧縮する場合は、
それを常温で行う場合に比較して機器を小型化すること
ができる。
器5で冷却途中の低温の第一原料空気を、高圧循環窒素
昇圧機54は、高圧塔10からの低温の窒素ガスをそれ
ぞれ導入し、低温状態で膨張又は圧縮する低温仕様の機
器であり、このように低温で膨張又は圧縮する場合は、
それを常温で行う場合に比較して機器を小型化すること
ができる。
【0046】なお、動力回収タービン52に導入する第
一原料空気は、精製設備4を導出してから主熱交換器5
の冷端までの間の任意の位置で分岐導出することが可能
であり、例えば、精製設備4から主熱交換器5への間の
経路24に分岐経路を設け、常温付近の温度の第一原料
空気を動力回収タービン52に導入することができる。
また、動力回収タービン52で発生する膨張仕事も、低
温仕様の高圧循環窒素昇圧機54の圧縮動力に利用する
以外に、動力回収タービン52の仕様温度に合わせて、
常温付近で運転される高圧循環窒素昇圧機や、低温又は
常温の製品を圧縮する製品ガス圧縮機や、液製品を圧縮
する液化酸素ポンプ等の圧縮動力としても利用すること
ができる。
一原料空気は、精製設備4を導出してから主熱交換器5
の冷端までの間の任意の位置で分岐導出することが可能
であり、例えば、精製設備4から主熱交換器5への間の
経路24に分岐経路を設け、常温付近の温度の第一原料
空気を動力回収タービン52に導入することができる。
また、動力回収タービン52で発生する膨張仕事も、低
温仕様の高圧循環窒素昇圧機54の圧縮動力に利用する
以外に、動力回収タービン52の仕様温度に合わせて、
常温付近で運転される高圧循環窒素昇圧機や、低温又は
常温の製品を圧縮する製品ガス圧縮機や、液製品を圧縮
する液化酸素ポンプ等の圧縮動力としても利用すること
ができる。
【0047】図3は、本発明の第3形態例を示す系統図
であり、前記第1,2形態例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いる。本形態例は、前記
第2形態例に示す高圧窒素循環系統に代えて、低圧塔1
2から導出した低圧の窒素ガスの一部を昇圧・液化して
低圧塔12に循環させる低圧窒素循環系統を設けた例を
示している。
であり、前記第1,2形態例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いる。本形態例は、前記
第2形態例に示す高圧窒素循環系統に代えて、低圧塔1
2から導出した低圧の窒素ガスの一部を昇圧・液化して
低圧塔12に循環させる低圧窒素循環系統を設けた例を
示している。
【0048】すなわち、低圧塔12の頂部から経路45
に抜き出され、過冷器15,経路46,過冷器14,経
路47を通って主熱交換器5に向かう低圧窒素ガスの一
部を経路80に分岐し、分岐した低圧窒素を、動力回収
タービン52での圧縮空気の膨張仕事を利用した低圧循
環窒素昇圧機81で昇圧し、昇圧した窒素ガスを、経路
82,主熱交換器5,経路83,過冷器14,経路8
4,過冷器15を通して順次冷却し、さらに窒素凝縮器
85で減圧弁35aを導出した高圧塔10の塔底液(酸
素富化液化空気)と熱交換させることにより液化した
後、減圧弁86で減圧して経路87,42を介して低圧
塔12に循環させる低圧窒素循環系統を設けたものであ
る。
に抜き出され、過冷器15,経路46,過冷器14,経
路47を通って主熱交換器5に向かう低圧窒素ガスの一
部を経路80に分岐し、分岐した低圧窒素を、動力回収
タービン52での圧縮空気の膨張仕事を利用した低圧循
環窒素昇圧機81で昇圧し、昇圧した窒素ガスを、経路
82,主熱交換器5,経路83,過冷器14,経路8
4,過冷器15を通して順次冷却し、さらに窒素凝縮器
85で減圧弁35aを導出した高圧塔10の塔底液(酸
素富化液化空気)と熱交換させることにより液化した
後、減圧弁86で減圧して経路87,42を介して低圧
塔12に循環させる低圧窒素循環系統を設けたものであ
る。
【0049】前記動力回収タービン52は、前記第2形
態例と同様に、主熱交換器5の中部で経路58に分岐し
た低温で高圧の第一原料空気を高圧塔10の操作圧力ま
で膨張させるものであり、該膨張による膨張仕事は、同
軸上に連結して設けられた低圧循環窒素昇圧機81の圧
縮動力に利用されている。また、低圧循環窒素昇圧機8
1は、低圧塔12から抜き出した低圧の窒素ガスを、窒
素凝縮器85において、高圧塔10の底部から抜き出さ
れて減圧した後の塔底液と熱交換することにより液化す
る圧力まで昇圧するもので、昇圧された窒素ガスは、窒
素凝縮器85で液化された後、低圧塔12の操作圧力ま
で減圧され、還流液として低圧塔12の上部に循環導入
される。
態例と同様に、主熱交換器5の中部で経路58に分岐し
た低温で高圧の第一原料空気を高圧塔10の操作圧力ま
で膨張させるものであり、該膨張による膨張仕事は、同
軸上に連結して設けられた低圧循環窒素昇圧機81の圧
縮動力に利用されている。また、低圧循環窒素昇圧機8
1は、低圧塔12から抜き出した低圧の窒素ガスを、窒
素凝縮器85において、高圧塔10の底部から抜き出さ
れて減圧した後の塔底液と熱交換することにより液化す
る圧力まで昇圧するもので、昇圧された窒素ガスは、窒
素凝縮器85で液化された後、低圧塔12の操作圧力ま
で減圧され、還流液として低圧塔12の上部に循環導入
される。
【0050】次に、このように構成された低純度酸素製
造設備Sに、前記空気圧縮機51と前記発電設備Gから
略等量の原料空気を供給し、製品の低純度酸素を製造す
るプロセスに基づいて本発明方法を説明する。
造設備Sに、前記空気圧縮機51と前記発電設備Gから
略等量の原料空気を供給し、製品の低純度酸素を製造す
るプロセスに基づいて本発明方法を説明する。
【0051】大気から取り入れられた51000Nm3
/hの原料空気は、空気圧縮機51で、発電設備Gから
経路21を介して受給する圧縮空気と同じ圧力の30.
5kgf/cm2abs.に圧縮されて経路20に導出
し、経路21から受給する発電設備Gからの51700
Nm3/h,30.5kgf/cm2abs.の圧縮空
気と混合経路23で合流することによって102700
Nm3/hの原料空気となり、予冷設備3で冷却され、
次いで精製設備4で水分や二酸化炭素等が除去されて主
熱交換器5に導かれる。
/hの原料空気は、空気圧縮機51で、発電設備Gから
経路21を介して受給する圧縮空気と同じ圧力の30.
5kgf/cm2abs.に圧縮されて経路20に導出
し、経路21から受給する発電設備Gからの51700
Nm3/h,30.5kgf/cm2abs.の圧縮空
気と混合経路23で合流することによって102700
Nm3/hの原料空気となり、予冷設備3で冷却され、
次いで精製設備4で水分や二酸化炭素等が除去されて主
熱交換器5に導かれる。
【0052】主熱交換器5に導入された原料空気は、そ
の冷却途中の分岐経路57で、経路58の第一原料空気
と、経路59の第二原料空気とに分岐する。経路58に
分岐した56500Nm3/hの第一原料空気は、動力
回収タービン52で15kgf/cm2abs.に膨張
した後、第一原料空気導入経路60から高圧塔10の下
部に導入される。また、経路59に分岐した46200
Nm3/hの第二原料空気は、そのまま主熱交換器5で
冷却されて液化し、第二原料空気導入経路61に導出し
て減圧弁62で減圧された後、経路63から高圧塔10
の下部に導入される。
の冷却途中の分岐経路57で、経路58の第一原料空気
と、経路59の第二原料空気とに分岐する。経路58に
分岐した56500Nm3/hの第一原料空気は、動力
回収タービン52で15kgf/cm2abs.に膨張
した後、第一原料空気導入経路60から高圧塔10の下
部に導入される。また、経路59に分岐した46200
Nm3/hの第二原料空気は、そのまま主熱交換器5で
冷却されて液化し、第二原料空気導入経路61に導出し
て減圧弁62で減圧された後、経路63から高圧塔10
の下部に導入される。
【0053】高圧塔10の塔底から経路33に導出され
た酸素富化液化空気は、過冷器14で過冷却されて経路
34に導出され、減圧弁35aで減圧された後に、前記
窒素凝縮器85に導入される。この窒素凝縮器85で前
記低圧窒素循環系統を流れる昇圧窒素ガスと熱交換した
酸素富化液化空気は、経路36aを通って低圧塔12の
中部に還流液として導入される。
た酸素富化液化空気は、過冷器14で過冷却されて経路
34に導出され、減圧弁35aで減圧された後に、前記
窒素凝縮器85に導入される。この窒素凝縮器85で前
記低圧窒素循環系統を流れる昇圧窒素ガスと熱交換した
酸素富化液化空気は、経路36aを通って低圧塔12の
中部に還流液として導入される。
【0054】高圧塔10の上部から経路37に導出され
た窒素ガスは、主凝縮器11で液化されて経路38に導
出し、その大部分が還流液として高圧塔10の頂部に戻
される。一部の液化窒素32800Nm3/hは、経路
39に分岐して過冷器15で過冷却された後、一部の液
化窒素(LN)1300Nm3/hが経路64に分岐し
て寒冷調節のために系外に取り出され、経路40に分岐
した残りの31500Nm3/hの液化窒素は、減圧弁
41で4.9kgf/cm2abs.に減圧された後、
経路42を通り、還流液として低圧塔12の頂部に導入
される。
た窒素ガスは、主凝縮器11で液化されて経路38に導
出し、その大部分が還流液として高圧塔10の頂部に戻
される。一部の液化窒素32800Nm3/hは、経路
39に分岐して過冷器15で過冷却された後、一部の液
化窒素(LN)1300Nm3/hが経路64に分岐し
て寒冷調節のために系外に取り出され、経路40に分岐
した残りの31500Nm3/hの液化窒素は、減圧弁
41で4.9kgf/cm2abs.に減圧された後、
経路42を通り、還流液として低圧塔12の頂部に導入
される。
【0055】低圧塔12の底部から経路69に抜き出さ
れた22300Nm3/hの液化酸素は、液化酸素ポン
プ70によって14kgf/cm2abs.に圧縮さ
れ、経路71から主熱交換器5に導入されて気化・昇温
し、圧力14kgf/cm2abs.,温度13℃,純
度95%の製品酸素ガスGOとして経路72から導出さ
れる。
れた22300Nm3/hの液化酸素は、液化酸素ポン
プ70によって14kgf/cm2abs.に圧縮さ
れ、経路71から主熱交換器5に導入されて気化・昇温
し、圧力14kgf/cm2abs.,温度13℃,純
度95%の製品酸素ガスGOとして経路72から導出さ
れる。
【0056】そして、低圧塔12の頂部に分離して経路
45に抜き出された120400Nm3/hの窒素ガス
は、過冷器15,経路46,過冷器14を経て経路47
に至り、ここで、製品窒素ガスGNとして回収される経
路47aと、前記低圧窒素循環系統に向かう経路80と
に分岐する。経路47aに分岐した79100Nm3/
hの窒素ガスは、主熱交換器5で昇温し、圧力4.7k
gf/cm2abs.,温度13℃の製品窒素ガスGN
として経路48から導出される。
45に抜き出された120400Nm3/hの窒素ガス
は、過冷器15,経路46,過冷器14を経て経路47
に至り、ここで、製品窒素ガスGNとして回収される経
路47aと、前記低圧窒素循環系統に向かう経路80と
に分岐する。経路47aに分岐した79100Nm3/
hの窒素ガスは、主熱交換器5で昇温し、圧力4.7k
gf/cm2abs.,温度13℃の製品窒素ガスGN
として経路48から導出される。
【0057】一方、経路80に分岐した41000Nm
3/hの窒素ガスは、低圧循環窒素昇圧機81に導か
れ、窒素凝縮器85で液化可能な圧力である7.5kg
f/cm2abs.に昇圧される。昇圧後の窒素ガス
は、経路82から主熱交換器5に導入されて冷却され、
続いて経路83,過冷器14,経路84,過冷器15を
通って更に冷却され、経路88から前記窒素凝縮器85
に導入される。この窒素凝縮器85に導入された昇圧窒
素ガスは、前記高圧塔10の塔底からの酸素富化液化空
気と熱交換することによって全量液化し、経路89に導
出して減圧弁86で減圧された後、経路87を通り、前
記高圧塔上部からの還流液化窒素が流れる経路42に合
流し、還流液として低圧塔12の頂部に導入される。
3/hの窒素ガスは、低圧循環窒素昇圧機81に導か
れ、窒素凝縮器85で液化可能な圧力である7.5kg
f/cm2abs.に昇圧される。昇圧後の窒素ガス
は、経路82から主熱交換器5に導入されて冷却され、
続いて経路83,過冷器14,経路84,過冷器15を
通って更に冷却され、経路88から前記窒素凝縮器85
に導入される。この窒素凝縮器85に導入された昇圧窒
素ガスは、前記高圧塔10の塔底からの酸素富化液化空
気と熱交換することによって全量液化し、経路89に導
出して減圧弁86で減圧された後、経路87を通り、前
記高圧塔上部からの還流液化窒素が流れる経路42に合
流し、還流液として低圧塔12の頂部に導入される。
【0058】上述のように、低圧塔12から抜き出した
低圧窒素ガスを昇圧し、昇圧した窒素ガスを窒素凝縮器
85で液化した後、低圧塔12の頂部に還流液として導
入するようにしたから、低圧塔12の上部のL/V比が
改善され、複式蒸留塔13の操作圧力が高いにも拘わら
ず、製品酸素の回収率を98.5%に向上させることが
できる。
低圧窒素ガスを昇圧し、昇圧した窒素ガスを窒素凝縮器
85で液化した後、低圧塔12の頂部に還流液として導
入するようにしたから、低圧塔12の上部のL/V比が
改善され、複式蒸留塔13の操作圧力が高いにも拘わら
ず、製品酸素の回収率を98.5%に向上させることが
できる。
【0059】本形態例においても、前記図2で示した第
2形態例と同様に、発電設備Gから受給する圧縮空気を
低温蒸留に必要な原料空気の全量とすることができる。
また、製品としては、高圧塔10から経路37に抜き出
した窒素ガスの一部を、経路90,主熱交換器5及び経
路91を介して高圧製品窒素ガスMNとして採取するこ
ともでき、寒冷発生タービンが不要で、液製品を回収で
きることから、低圧塔12の下部から経路69に抜き出
した液化酸素の一部を、経路73から製品液化酸素LO
として回収することもできる。逆に、このように液製品
を回収することに代えて、前述のように、主熱交換器5
の温端温度差を調節することにより寒冷を調節し、主熱
交換器5の小型化を図るようにしてもよい。さらに、製
品酸素ガスを回収するにあたっては、液化酸素ポンプ7
0を設けずに、低圧塔12から直接製品酸素ガスを抜き
出すようにしてもよい。
2形態例と同様に、発電設備Gから受給する圧縮空気を
低温蒸留に必要な原料空気の全量とすることができる。
また、製品としては、高圧塔10から経路37に抜き出
した窒素ガスの一部を、経路90,主熱交換器5及び経
路91を介して高圧製品窒素ガスMNとして採取するこ
ともでき、寒冷発生タービンが不要で、液製品を回収で
きることから、低圧塔12の下部から経路69に抜き出
した液化酸素の一部を、経路73から製品液化酸素LO
として回収することもできる。逆に、このように液製品
を回収することに代えて、前述のように、主熱交換器5
の温端温度差を調節することにより寒冷を調節し、主熱
交換器5の小型化を図るようにしてもよい。さらに、製
品酸素ガスを回収するにあたっては、液化酸素ポンプ7
0を設けずに、低圧塔12から直接製品酸素ガスを抜き
出すようにしてもよい。
【0060】また、動力回収タービン52で発生する膨
張仕事は、種々の流体の圧縮動力として利用することが
でき、蒸留塔として充填式蒸留塔を使用することによ
り、製品の回収圧力を高められることなどは、前記各形
態例と同じであり、同様な作用効果が得られる。
張仕事は、種々の流体の圧縮動力として利用することが
でき、蒸留塔として充填式蒸留塔を使用することによ
り、製品の回収圧力を高められることなどは、前記各形
態例と同じであり、同様な作用効果が得られる。
【0061】なお、各形態例において、窒素ガスが不要
の場合は、製品として回収せずに大気に放出してもよ
く、他の用途、例えば予冷設備用の冷却源等として用い
てもよい。また、窒素ガスの一部は、精製設備の再生用
としても用いられる。さらに、第2,第3形態例におい
て、各循環系統から低圧塔又は高圧塔に還流液として循
環導入される液化窒素の一部を他の塔の還流液として用
いることも可能であり、一部を系外に抜き出すことも可
能である。また、両循環系統を併設することもできる。
の場合は、製品として回収せずに大気に放出してもよ
く、他の用途、例えば予冷設備用の冷却源等として用い
てもよい。また、窒素ガスの一部は、精製設備の再生用
としても用いられる。さらに、第2,第3形態例におい
て、各循環系統から低圧塔又は高圧塔に還流液として循
環導入される液化窒素の一部を他の塔の還流液として用
いることも可能であり、一部を系外に抜き出すことも可
能である。また、両循環系統を併設することもできる。
【0062】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発電設備から受給する圧縮空気の圧力を有効に利用する
ことができ、製品低純度酸素ガスの回収率の向上や電力
原単位の低減を図ることができる。
発電設備から受給する圧縮空気の圧力を有効に利用する
ことができ、製品低純度酸素ガスの回収率の向上や電力
原単位の低減を図ることができる。
【図1】 本発明の低純度酸素製造装置の第1形態例を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図2】 本発明の低純度酸素製造装置の第2形態例を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図3】 本発明の低純度酸素製造装置の第3形態例を
示す系統図である。
示す系統図である。
1…空気圧縮機、2…動力回収タービン、3…予冷設
備、4…精製設備、5…主熱交換器、6…昇圧機、7…
冷却器、8…空気予冷器、9…寒冷発生タービン、10
…高圧塔、11…主凝縮器、12…低圧塔、13…複式
蒸留塔、14,15…過冷器、23…混合経路、25…
分岐経路、28…高圧原料空気導入経路、32…低圧原
料空気導入経路、35…減圧弁、41…減圧弁、51…
空気圧縮機、52…動力回収タービン、54…高圧循環
窒素昇圧機、55…コンデンサ/リボイラ、56…減圧
弁、57…分岐経路、60…第一原料空気導入経路、6
1…第二原料空気導入経路、62…減圧弁、64…液化
窒素取出経路、70…液化酸素ポンプ、81…低圧循環
窒素昇圧機、85…窒素凝縮器、86…減圧弁、A…大
気、C…低温蒸留設備、G…発電設備、S…低純度酸素
製造装置、GN…製品窒素ガス、GO…製品酸素ガス、
LN…液化窒素、LO…製品液化酸素、MN…高圧製品
窒素ガス
備、4…精製設備、5…主熱交換器、6…昇圧機、7…
冷却器、8…空気予冷器、9…寒冷発生タービン、10
…高圧塔、11…主凝縮器、12…低圧塔、13…複式
蒸留塔、14,15…過冷器、23…混合経路、25…
分岐経路、28…高圧原料空気導入経路、32…低圧原
料空気導入経路、35…減圧弁、41…減圧弁、51…
空気圧縮機、52…動力回収タービン、54…高圧循環
窒素昇圧機、55…コンデンサ/リボイラ、56…減圧
弁、57…分岐経路、60…第一原料空気導入経路、6
1…第二原料空気導入経路、62…減圧弁、64…液化
窒素取出経路、70…液化酸素ポンプ、81…低圧循環
窒素昇圧機、85…窒素凝縮器、86…減圧弁、A…大
気、C…低温蒸留設備、G…発電設備、S…低純度酸素
製造装置、GN…製品窒素ガス、GO…製品酸素ガス、
LN…液化窒素、LO…製品液化酸素、MN…高圧製品
窒素ガス
Claims (16)
- 【請求項1】 原料空気を高圧塔及び低圧塔を有する複
式蒸留設備で低温蒸留することにより、少なくとも低純
度酸素を製品として分離回収する低純度酸素の製造方法
において、大気を前記高圧塔の操作圧力に対応した圧力
に圧縮する空気圧縮工程と、前記高圧塔の操作圧力より
高い圧力の圧縮空気を発電設備から受給して前記高圧塔
の操作圧力に対応した圧力に膨張させる第一膨張工程
と、前記空気圧縮工程を経た大気と前記第一膨張工程を
経た圧縮空気とを混合して原料空気とする原料空気混合
工程と、前記原料空気混合工程を経た原料空気を予冷す
る工程と、予冷した原料空気から水分や二酸化炭素等の
不純物を除去して精製する工程と、精製した原料空気を
第一原料空気と第二原料空気とに分岐する工程と、分岐
した前記第一原料空気を低温蒸留で得られた流体との熱
交換により冷却した後、高圧原料空気として前記高圧塔
に導入する工程と、分岐した前記第二原料空気を昇圧
し、次いで低温蒸留で得られた流体との熱交換により冷
却した後、前記低圧塔の操作圧力まで膨張させる第二膨
張工程と、該第二膨張工程を経た第二原料空気を低圧原
料空気として前記低圧塔に導入する工程と、前記高圧原
料空気及び低圧原料空気を低温蒸留することにより酸素
と窒素とに分離する工程と、前記低圧塔で分離した酸素
及び窒素を低圧塔から抜き出して原料空気との熱交換に
より昇温した後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスと
して回収する製品回収工程とを含むとともに、前記第一
膨張工程で発生した膨張仕事を、前記発電設備から受給
する圧縮空気以外の流体を圧縮する動力の少なくとも一
部として利用することを特徴とする低純度酸素の製造方
法。 - 【請求項2】 前記第一膨張工程で発生した膨張仕事
を、前記空気圧縮工程の動力として利用することを特徴
とする請求項1記載の低純度酸素の製造方法。 - 【請求項3】 前記第一膨張工程で発生した膨張仕事
を、前記製品回収工程の製品ガスを圧縮する動力として
利用することを特徴とする請求項1記載の低純度酸素の
製造方法。 - 【請求項4】 原料空気を高圧塔及び低圧塔を有する複
式蒸留設備で低温蒸留することにより、少なくとも低純
度酸素を製品として分離回収する低純度酸素の製造方法
において、前記高圧塔の操作圧力より高い圧力の圧縮空
気を発電設備から受給して原料空気の少なくとも一部と
する工程と、原料空気を予冷する工程と、予冷した原料
空気から水分や二酸化炭素等の不純物を除去して精製す
る工程と、精製した原料空気を第一原料空気と第二原料
空気とに分岐する工程と、分岐した前記第一原料空気を
前記高圧塔の操作圧力まで膨張させて前記高圧塔に導入
する工程と、分岐した前記第二原料空気を低温蒸留で得
られた流体との熱交換により冷却した後、前記高圧塔の
操作圧力まで減圧して前記高圧塔に導入する工程と、導
入された原料空気を複式蒸留塔で低温蒸留することによ
り酸素と窒素とに分離する工程と、前記複式蒸留塔で分
離した酸素及び窒素を抜き出して原料空気との熱交換に
より昇温した後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスと
して回収する製品回収工程とを含むとともに、前記第一
原料空気の膨張工程で発生した膨張仕事を、前記発電設
備から受給する圧縮空気以外の流体を圧縮する動力の少
なくとも一部として利用することを特徴とする低純度酸
素の製造方法。 - 【請求項5】 前記製品酸素ガスの回収工程は、前記低
圧塔底部の液化酸素を抜き出して圧縮した後、前記原料
空気との熱交換によって気化させることにより行うこと
を特徴とする請求項4記載の低純度酸素の製造方法。 - 【請求項6】 前記原料空気を第一原料空気と第二原料
空気とに分岐する工程を、前記低温蒸留で得られた流体
との熱交換により冷却する工程の途中で行うことを特徴
とする請求項4記載の低純度酸素の製造方法。 - 【請求項7】 前記第一原料空気を膨張させる際に発生
する膨張仕事を、前記製品回収工程において低圧塔から
抜き出した製品ガスを圧縮する動力として利用すること
を特徴とする請求項4記載の低純度酸素の製造方法。 - 【請求項8】 前記高圧塔から抜き出した高圧窒素ガス
及び前記低圧塔から抜き出した低圧窒素ガスの少なくと
も一方の窒素ガスを昇圧した後、低温蒸留で得られた流
体との熱交換により冷却し、次いで前記高圧塔の塔底液
との熱交換により液化し、前記高圧塔及び前記低圧塔の
少なくともいずれか一方に導入することを特徴とする請
求項4記載の低純度酸素の製造方法。 - 【請求項9】 前記第一原料空気を膨張させる際に発生
する膨張仕事を、前記窒素ガスを昇圧する動力として利
用することを特徴とする請求項8記載の低純度酸素の製
造方法。 - 【請求項10】 原料空気を高圧塔及び低圧塔を有する
複式蒸留設備で低温蒸留することにより、少なくとも低
純度酸素を製品として分離回収する低純度酸素の製造装
置において、大気を前記高圧塔の操作圧力に対応した圧
力に圧縮する空気圧縮機と、前記高圧塔の操作圧力より
高い圧力の圧縮空気を発電設備から受給して前記高圧塔
の操作圧力に対応した圧力に膨張させる動力回収タービ
ンと、前記空気圧縮機で圧縮した原料空気と前記動力回
収タービンで膨張させた圧縮空気とを混合して原料空気
とする混合経路と、前記混合経路を導出した原料空気を
予冷する予冷設備と、予冷した原料空気から水分や二酸
化炭素等の不純物を除去して精製する精製設備と、精製
した原料空気を第一原料空気と第二原料空気とに分岐す
る分岐経路と、分岐した第一原料空気を低温蒸留で得ら
れた流体と熱交換させる主熱交換器と、該主熱交換器を
導出した第一原料空気を前記高圧塔に導入する高圧原料
空気導入経路と、前記分岐経路で分岐した第二原料空気
を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機を導出した前記第二原
料空気を前記主熱交換器で冷却した後に導入して膨張さ
せる寒冷発生タービンと、該寒冷発生タービンを導出し
た第二原料空気を前記低圧塔に導入する低圧原料空気導
入経路と、前記高圧原料空気導入経路及び前記低圧原料
空気導入経路から導入された原料空気を低温蒸留するこ
とにより酸素と窒素とに分離する高圧塔,主凝縮器及び
低圧塔からなる複式蒸留塔と、該複式蒸留塔の低圧塔で
分離した酸素及び窒素を抜き出して前記主熱交換器によ
り昇温した後、少なくとも前記酸素を製品酸素ガスとし
て回収する製品回収経路とを備えるとともに、前記動力
回収タービンが、前記発電設備から受給する圧縮空気以
外の流体を圧縮する圧縮機に同軸上に連結して設けられ
ていることを特徴とする低純度酸素の製造装置。 - 【請求項11】 原料空気を高圧塔及び低圧塔を有する
複式蒸留設備で低温蒸留することにより、少なくとも低
純度酸素を製品として分離回収する低純度酸素の製造装
置において、発電設備から前記高圧塔の操作圧力より高
い圧力の圧縮空気を原料空気の少なくとも一部として受
給する圧縮空気需給経路と、原料空気を予冷する予冷設
備と、予冷設備を導出した原料空気から水分や二酸化炭
素等の不純物を除去して精製する精製設備と、精製設備
を導出した原料空気を第一原料空気と第二原料空気とに
分岐する分岐経路と、分岐した第一原料空気を前記高圧
塔の操作圧力まで膨張させる動力回収タービンと、該動
力回収タービンを導出した第一原料空気を前記高圧塔に
導入する第一原料空気導入経路と、前記分岐経路で分岐
した第二原料空気を低温蒸留で得られた流体との熱交換
により冷却する主熱交換器と、該主熱交換器を導出した
第二原料空気を減圧弁を介して減圧した後に前記高圧塔
に導入する第二原料空気導入経路と、前記第一原料空気
導入経路及び前記第二原料空気導入経路から導入された
原料空気を低温蒸留することにより酸素と窒素とに分離
する高圧塔,主凝縮器及び低圧塔からなる複式蒸留塔
と、該複式蒸留塔で分離した酸素及び窒素を抜き出して
前記主熱交換器により昇温した後、少なくとも前記酸素
を製品酸素ガスとして回収する製品回収経路とを備える
とともに、前記動力回収タービンが、前記圧縮空気需給
経路を介して受給する発電設備からの圧縮空気以外の流
体を圧縮する圧縮機と同軸上に連結して設けられている
ことを特徴とする低純度酸素の製造装置。 - 【請求項12】 前記第一原料空気と第二原料空気とに
分岐する分岐経路が前記主熱交換器内に設けられ、前記
動力回収タービンが低温の原料空気を導入する低温仕様
のタービンであることを特徴とする請求項11記載の低
純度酸素の製造装置。 - 【請求項13】 前記低温仕様の動力回収タービンと同
軸上に、低温流体を圧縮する低温仕様の圧縮機を連結し
たことを特徴とする請求項12記載の低純度酸素の製造
装置。 - 【請求項14】 前記高圧塔の上部から高圧窒素ガスを
抜き出す経路と、該経路に抜き出した高圧窒素ガスを昇
圧する高圧循環昇圧機と、該高圧循環昇圧機で昇圧した
昇圧窒素ガスを前記高圧塔の塔底液と熱交換させて液化
するコンデンサ/リボイラと、該コンデンサ/リボイラ
で液化した液化窒素を前記高圧塔に導入する経路とから
なる高圧窒素循環系統を備えたことを特徴とする請求項
11記載の低純度酸素の製造装置。 - 【請求項15】 前記低圧塔の上部から低圧窒素ガスを
抜き出す経路と、該経路に抜き出した低圧窒素ガスを昇
圧する低圧循環昇圧機と、該低圧循環昇圧機で昇圧した
昇圧窒素ガスを前記高圧塔の塔底液と熱交換させて液化
する窒素凝縮器と、該窒素凝縮器で液化した液化窒素を
前記低圧塔に導入する経路とからなる低圧窒素循環系統
を備えたことを特徴とする請求項11記載の低純度酸素
の製造装置。 - 【請求項16】 前記低圧塔及び高圧塔の少なくともい
ずれか一方が、充填式蒸留塔であることを特徴とする請
求項10又は11記載の低純度酸素の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9280399A JPH11118352A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 低純度酸素の製造方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9280399A JPH11118352A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 低純度酸素の製造方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11118352A true JPH11118352A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17624494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9280399A Pending JPH11118352A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 低純度酸素の製造方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11118352A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010056560A1 (de) | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Drucksauerstoff und Druckstickstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft |
-
1997
- 1997-10-14 JP JP9280399A patent/JPH11118352A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010056560A1 (de) | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Drucksauerstoff und Druckstickstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft |
WO2012019753A3 (de) * | 2010-08-13 | 2013-01-24 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von drucksauerstoff und druckstickstoff durch tieftemperaturzerlegung von luft |
CN103069238A (zh) * | 2010-08-13 | 2013-04-24 | 林德股份公司 | 通过空气的低温分离获得压缩氧和压缩氮的方法和装置 |
US9733014B2 (en) | 2010-08-13 | 2017-08-15 | Linde Aktiengesellschaft | Method and device for obtaining compressed oxygen and compressed nitrogen by the low-temperature separation of air |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS581350B2 (ja) | 気体酸素製造法及び該製造法実施用低温プラント | |
CN106595221B (zh) | 制氧***和制氧方法 | |
CN110307694B (zh) | 氮制造方法和氮制造装置 | |
JP2875206B2 (ja) | 高純度窒素製造装置及び方法 | |
JPH11351738A (ja) | 高純度酸素製造方法及び装置 | |
US6178774B1 (en) | Process and plant for the combined production of an ammonia synthesis mixture and carbon monoxide | |
US6173585B1 (en) | Process for the production of carbon monoxide | |
JPH02230079A (ja) | 空気の分離による酸素製造法 | |
JPH08254389A (ja) | 深冷蒸留によるガス混合物の分離方法 | |
JP6092804B2 (ja) | 空気液化分離方法及び装置 | |
JP3737611B2 (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
JPH0933166A (ja) | 超高純度窒素製造方法及び装置 | |
JP2006329615A (ja) | 低温蒸留により空気を分離するための方法および装置 | |
JP3748677B2 (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
JP4447501B2 (ja) | 空気液化分離方法及び装置 | |
JPH11118352A (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
JPH11132652A (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
JP3737612B2 (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
JP4447502B2 (ja) | 空気液化分離方法及び装置 | |
JP4177507B2 (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
JPH05306885A (ja) | 加圧式空気分離装置 | |
JP3703943B2 (ja) | 低純度酸素の製造方法及び装置 | |
JPH0413630B2 (ja) | ||
JP2007510879A (ja) | 低温蒸留により空気を分離するための方法および装置 | |
JPH06194036A (ja) | 低沸点不純物を含むガスの液化方法及び装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120616 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130616 |
|
FPAY | Renewal fee payment |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140616 Year of fee payment: 14 |