JPH11311481A - 極低温蒸留による空気分離方法及び装置 - Google Patents

極低温蒸留による空気分離方法及び装置

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JPH11311481A
JPH11311481A JP11089210A JP8921099A JPH11311481A JP H11311481 A JPH11311481 A JP H11311481A JP 11089210 A JP11089210 A JP 11089210A JP 8921099 A JP8921099 A JP 8921099A JP H11311481 A JPH11311481 A JP H11311481A
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air
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主熱交換器の熱交換図の隔たりをできるだけ
除くことにより、空気分離方法の特定のエネルギーを低
減する。 【解決手段】 第１の空気の流れを、第２の空気の流れ
と混合して第３の流れ（１０５）を形成する前に、第１
のタービン（Ｄ１）内で膨張する。第３の流れの少なく
とも一部を第２のタービン（Ｄ２）に送り、その後二段
塔に送る。第１のタービンで膨張された流れは、第２の
タービンで膨張された流れよりも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極低温蒸留により
空気を分離する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】二段空気分離塔から液体を製造するため
に、空気を膨張するための直列接続された２つのタービ
ンを使用することが知られている。
【０００３】米国特許出願３，９０５，２０１号には、
空気を膨張するための直列接続された２つのタービンを
使用し、液体窒素及び液体酸素を製造する空気分離方法
が述べられており、第２のタービンは、空気を膨張し、
その後、雰囲気に排出するか、あるいは低圧塔に送る。
【０００４】欧州特許出願０，４２０，７２５号には、
クロード（Ｃｌａｕｄｅ）タービンが中圧塔に使用する
ための空気、及び膨張の前に加温され、雰囲気中に排出
されるかあるいは低圧塔に送られる空気を作るシステム
が述べられている。
【０００５】欧州特許出願０，５４２，５３９号には、
直列接続された２つのエアタービンを用いる空気分離方
法が述べられており、２番目は、ブローイングタービン
である。
【０００６】また、第１のタービンの出口温度は、第２
のタービンの入り口温度である。
【０００７】欧州特許０，６４１，９８３号は、直列接
続された空気分離方法を述べており、第２のタービンか
らの空気は第２のタービンに送られる前に加温される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、主熱
交換器の熱交換図の隔たりをできるだけ除くことによ
り、空気分離方法の特定のエネルギーを低減することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、極低温
分離により空気を分離する方法が提供され、ここでは、
第１の空気の流れが冷却され、少なくとも第１の冷却さ
れた流れの一部が第１のタービンで膨張され、第１のタ
ービンで膨張された流れは第２の空気の流れと混合され
て第３の流れを形成し、第３の流れの少なくとも一部が
第２のタービンで膨張され、第２のタービン中で膨張さ
れた流れの少なくとも一部が二段塔の精留塔に導入さ
れ、二段塔内の空気が、酸素に富む及び窒素に富む流れ
と、最終生成物として製造される液状の流れとに分離さ
れる。
【００１０】本発明の他の観点によれば、 −第１のタービン中で膨張される流れを第２のタービン
中で膨張される前に冷却し、 −第１のタービン中で膨張される流れは、第２のタービ
ン中で膨張される流れよりも小さく、 −第２のタービン中で膨張される流れの少なくとも一部
を中圧塔あるいは低圧塔に導入し、 −第１のタービンに使用するための流れは、少なくとも
１５バールの圧力であり、 −第２の空気の流れは少なくとも６バールの圧力であ
り、 −第２のタービン内で膨張される流れは少なくとも７０
％の空気からなり、 −第２のタービンの出口での圧力は、中圧塔における圧
力のわずかに上であり、 −第１及び第２のタービンの入り口温度は、主交換器の
中間温度であり、 −第１の流れの一部及び／または第３の空気の流れの一
部を、さらに主交換器で冷却し、冷却端で液化し、 −主交換器内で、少なくとも１つの任意の加圧された流
れを気化し、 −二段塔の低圧塔からの流体の流れをアルゴン塔に供給
し、アルゴン流れをアルゴン塔から抜き取り、 −第２のタービンによって膨張された流れを二相流体と
して残す。
【００１１】本発明のもう１つの観点によれば、極低温
蒸留によって空気を分離する装置が提供され、この装置
は、 −主熱交換器、 −二段空気蒸留塔 −第１のタービンに空気の流れを送る手段、 −第１のタービン中で膨張された空気を第２の空気の流
れと混合することにより第３の空気の流れを形成する手
段、 −第３の空気の流れの少なくとも一部を第２のタービン
に送る手段、 −第２のタービン中で膨張された第２の空気を二段塔に
送る手段、及び −二段塔からの液体生成物を抜き取る手段を含む。
【００１２】本発明の他の観点によれば、第３の流れの
一部を第２のタービンに送る前に、第３の空気の流れを
冷却する手段を含む装置が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１において、空気の３５％を、
３０バール以上のどのような場合でも、中圧塔の圧力よ
り高い圧力で、熱交換器２００に入れる。第１の流れ１
００を−１０℃に冷却し、１５％の空気が存在する流れ
１０２と、２０％の空気が存在する流れ１０１とに分離
する。流れ１０２を熱交換器で冷却し、冷却端から出
す。
【００１４】流れ１０１を、熱交換器に送り戻して３０
バールで第２の流れ１０４（６５％の空気）と混合する
よりも前に、タービンＤ１中で３０バールまで及び５０
度で膨張する。混合された流れは、第３の流れ１０５を
形成し、２つの流れ１０６、１０７に分離する前に、−
１００℃に冷却する。流れ１０６（７０％の空気）を、
中圧塔に注入する前に、中圧塔における圧力まで膨張さ
せる。タービンＤ２をでる流れは、任意に、二相流れで
ある。流れ１０７（１５％の空気）熱交換器２００内で
冷却し続ける。
【００１５】二段塔４００からの液体酸素３００の流れ
をポンプによって加圧し、及び熱交換器２００内で気化
する。あるいは、この流れを異なる圧力で、いくつかの
液体流れ、または液体窒素の流れまたは液体アルゴンの
流れに置き換えることができる。
【００１６】液体酸素１１０及び／または液体窒素１１
１を二段塔４００から抜き取る。
【００１７】任意に、低圧塔は、アルゴン塔４０５に供
給する。
【００１８】タービンＤ１，Ｄ２を、任意に、エアコン
プレッサに結びつけることができる。
【００１９】塔４０３を圧力下ですなわち１．５バール
以上で運転することができる。
【００２０】塔４０１、４０３、及び４０５は、トレー
またはパッキングを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる方法を表す図。
【図２】欧州特許出願０，４２０，７２５号にかかる方
法の熱交換図。
【図３】本発明にかかる方法の熱交換図。
【符号の説明】
１００…第１の流れ １０４…第２の流れ １０５…第３の流れ １０１，１０２，１０３，１０６，１０７…流れ １１０，３００…液体酸素 １１１…液体窒素 ２００…熱交換器 ４００…二段塔 ４０１、４０３、４０５…塔

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気を極低温蒸留によって分離する方法
    であって、第１の流れ（１００）を冷却し、冷却された
    第１の流れの少なくとも一部（１０１）を第１のタービ
    ン内で膨張させ、第１のタービン（Ｄ１）内で膨張され
    た流れを第２の空気の流れ（１０４）と混合して第３の
    流れ（１０５）を形成し、第３の流れの少なくとも一部
    （１０６）を第２のタービン（Ｄ２）内で膨張し、第２
    のタービン内で膨張された流れの少なくとも一部を、二
    段塔４００の精留塔に導入し、二段塔内の空気を、酸素
    に富む及び窒素に富む流体と、最終生成物としての液状
    の流体に分離することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記第３の流れ（１０５）を前記第２の
    タービン（Ｄ２）内で膨張する前に、前記第３の流れ
    （１０５）を冷却する工程をさらに含む請求項１に記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 前記第１のタービン内で膨張された前記
    流れ（１０１）は、前記第２のタービン内で膨張された
    前記流れ（１０６）よりも小さい請求項１または２に記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第２のタービン（Ｄ２）内で膨張さ
    れた流れの少なくとも１部を前記中圧塔内に導入する請
    求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第１のタービン（Ｄ１）のための流
    れ（１０１）は、前記中圧塔における圧力よりも著しく
    高い圧力である請求項１ないし４のいずれか１項に記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 前記第２のタービンの出口での圧力は、
    前記中圧塔における圧力よりもわずかに高い請求項１な
    いし５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２のタービン（Ｄ１，Ｄ
    ２）の入り口温度は、前記主熱交換器の中間温度である
    請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記第１の流れの一部（１０２）及び／
    または前記第３の流れの一部（１０７）を前記主熱交換
    器内でさらに冷却し、冷却端で液化する請求項１ないし
    ７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記熱交換器内で、任意に加圧された液
    体流れの少なくとも１つを気化する請求項１ないし８の
    いずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記二段塔の低圧塔から流体の流れを
    アルゴン塔（４０５）に供給し、アルゴン流れをアルゴ
    ン塔で抜き取る請求項１ないし９のいずれか１項に記載
    の方法。
  11. 【請求項１１】 極低温蒸留により空気を分離する装置
    であって、 −主熱交換器（２００）、 −二段空気−蒸留塔 −空気流れを第１のタービン（Ｄ１）内に送る手段（１
    ００，１０１）、 −前記第１のタービン内で膨張された空気を、第２の空
    気流れ（１０４）と混合して、第３の空気流れ（１０
    ５）を形成する手段、 −前記第３の流れの少なくとも一部を第２のタービン
    （Ｄ２）に送る手段（１０３，１０５，１０６）、 −前記第２のタービン内で膨張された空気を二段塔に送
    る手段（１０３，１０５，１０６）、及び −前記二段塔（４００）から液体生成物を抜き取る手段
    を含む装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１のタービン（Ｄ１）からの空
    気を前記第２のタービン（Ｄ２）に送る前に冷却する手
    段をさらに含む請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記二段塔からくる流体をアルゴン塔
    （４０５）に供給する請求項１１または１２に記載の装
    置。
JP11089210A 1998-03-31 1999-03-30 極低温蒸留による空気分離方法及び装置 Pending JPH11311481A (ja)

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FR9803988A FR2776760B1 (fr) 1998-03-31 1998-03-31 Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6351341B1 (en) 1993-12-31 2002-02-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for providing axial control outside impact resistance of a hard disk drive to maintain a constant flying height of a head by control of a suspension
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