JPS5844190B2 - クウキノ エキカブンリホウホウ - Google Patents

クウキノ エキカブンリホウホウ

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JPS5844190B2
JPS5844190B2 JP13114575A JP13114575A JPS5844190B2 JP S5844190 B2 JPS5844190 B2 JP S5844190B2 JP 13114575 A JP13114575 A JP 13114575A JP 13114575 A JP13114575 A JP 13114575A JP S5844190 B2 JPS5844190 B2 JP S5844190B2
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JP
Japan
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air
heat exchanger
nitrogen gas
regenerative heat
pipe
Prior art date
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JP13114575A
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JPS5254679A (en
Inventor
英武 岡田
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Japan Oxygen Co Ltd
Original Assignee
Japan Oxygen Co Ltd
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Publication date
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  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気を液化精溜することによって酸素、窒素等
に分離する方法に係るもので空気を分離するために必要
な圧縮動力の低減化を図ることを目的としたものである
空気を液化精溜することによって例えば高純度の酸素ガ
スを得る場合その製造コストは原料空気を分離するに必
要な圧力まで圧縮するための動力費が大部分を占めるこ
とはよく知られている。
従って原料空気の圧縮圧力を比較的低く押えることがで
きれば原単位の低下をもたらすことになるが従来の方法
ではブ般に高純度の酸素ガス量の約5倍の原料空気を少
く共約5 kg /cMの圧力に圧縮する必要があり、
例えば酸素10000 N m”/ h以上生産する空
気分離装置では酸素1立方米を製造するために必要な動
力は0.45〜0.47 ffiであるのが普通である
このような意味から原料空気中の不純物を公知の蓄冷器
又はリパーシング熱交換器等の再生式熱交換器を利用す
ることによって除去すると共に液化天然ガス(LNG)
の寒冷を利用して清潔分離された窒素ガスを低温圧縮す
ることにより原料空気の圧縮圧を低減させる方法が提案
された←特願昭50−65928号)。
この方法によると低温圧縮に必要な原料空気中の不純物
除去を化学的、物理的な吸着、吸収によらず公知の蓄冷
器又はリパーシング熱交換器によって可能なこと及び消
費動力を通常の方法に比し5〜20%低下させることが
できる等の利点がある。
しかし該方法によると原料空気中の不純物(水及び炭酸
ガス)を再生式熱交換器によって除去する関係上原料空
気の圧縮圧は不純物を再気化できる圧力が必要である。
即ち原料空気の圧縮圧は不純物殊に炭酸ガスの再気化が
可能な圧力が限度でこれ以下に低減することはできない
これを更に詳しく説明すると上記した如く原料空気中の
不純物を再生式熱交換器において除去するには該器中に
析出した不純物が浄化用のガス中に再気化する必要があ
るがそれが可能な条件はである。
■およびVt−・・・・・・−原料空気量および浄化用
ガス量(N m”/ h ) PおよびP’−・・・・・・・・原料空気圧力および浄
化用ガス圧力(ata ) Pcおよびp c/−・・・・・・・原料空気および浄
化用ガス温度に相当する不純物の蒸気圧(ata )い
まVおよびV′ の比がブ定の条件を考えるとP′は通
常大気圧に近い圧力であるから原料空気圧力Pを下げる
とpcとPC′は接近し原料空気と浄化用ガスとの温度
差をより小さくする必要がある。
即ち原料空気の圧力が下がると不純物を完全に再気化す
るための各温度域における原料空気と浄化用ガスとの間
に許容される最大温度差(限界温度差)は小さくなり成
る限度以下になると再生式熱交換器の伝熱面積が極めて
大きくなるので実用的ではない。
次に除去すべき不純物としては水と炭酸ガスがあるが比
較的高い温度域では水の、又低い温度域では炭酸ガスの
再気化条件が問題とされる。
第1図は水と炭酸ガスのパージ条件を原料空気温度と、
原料空気と浄化用ガスとの温度差によって示したもので
あるが、該図に示される条件によると不純物濃度をi
ppmまで下げるに必要な温度は水(A&B)の場合が
一70℃、炭酸ガス(A)は−165℃であり、その際
の限界温度差は各々3.5℃と1.8℃である。
即ち水よりも炭酸ガスについてより小さな限界温度差が
要求されるが、このように原料空気の圧力を下げた場合
には炭酸ガスを再気化させるための限界温度差が小さく
なり再生式熱交換器における温流体と冷流体間の温度差
を小さく保つ必要があるため必要伝熱面積を大きくせね
ばならない不都合がある。
従って原料空気の圧力を下げることは動力費節減の利益
を生むが上記不都合による設備費上昇を招き得策ではな
い。
本発明はこれを低温度で炭酸ガスの一部を吸着除去する
ことにより前記した小さな限界温度差の制約を解除し第
1図のB線に示す如く水の場合と同程度の限界温度差が
得られるようにすることによって原料空気の圧縮圧を水
の再気化が可能な限度まで下げることができるようにし
たものである。
又これと共に複清潔塔上部塔の液体酸素を蒸化するため
に必要な窒素圧力(通常5〜6 ata )を下部塔よ
り分離された窒素ガスをLNGの寒冷を利用することに
よって低温圧縮して得ることにより更に動力費の低減を
図ったものである。
以下実施の一例を第2図によって説明すると、30℃の
大気圧の原料空気1000 ONm”/hが管1より圧
縮機2に導入され、2.5ataまで圧縮された後水洗
塔4において管5より導入され管6より導出する水と向
流接触により30℃まで冷却される。
次いで管7より切換弁8の一方8aを通りリパーシング
熱交換器に導入される該熱交換器は温ブロック9と冷ブ
ロック10とに構成され、夫々互いに切換えられる通路
9a、9bと10a。
10b及び切換えられない独立通路9cと10c及び1
0dがあると共に9aと10aが原料空気の流れる温期
であると9bと10bには分離低温ガスが流れる冷期に
なるよう切換え使用される。
切換弁8aよりリパーシング熱交換器の温ブロック9内
の通路9aに導入された原料空気は一130℃まで冷却
されると共に含有水分を伝熱面に凝縮又は固化析出して
管11に導出した後2つに分岐し、1つの流れ4000
Nm/hは逆止弁12゜管13及び切換弁14の一方
14aを経て吸着器15に導入される。
吸着器15は互いに切換え再生して使用される複数基よ
りなり、その一方15aに導入された原料空気は含有す
る炭酸ガスを吸着除去されて導出し切換弁16a、管1
7を経た後更に2分される。
その1つ3700 N m/hは一120℃程度である
ため弁18より前記リバーシング熱交換器冷ブロック1
0の通路10dに導入されて一178℃まで冷却された
後管19より管20に流れ、再生式熱交換器のヒートバ
ランスを保つために分岐した残り30ONm/hは弁2
1を経て管20で合流する。
管11aで2分された残り600ONm/hの原料空気
は冷ブロック100通路10aを流れて180℃まで冷
却されると共に含有炭酸ガスを固化析出せしめた後管2
2a、逆止弁23a、管24、弁25を経て前記管20
を流れる原料空気と合流し1000 ONm/hとなっ
て管26より下部塔27に導入される。
下部塔27に導入された原料空気は清潔作用によりその
頂部より窒素ガス10500 Nm”/hが管28を介
して取出され、これは熱交換器29で一152℃に加温
された後管30を経て圧縮機31に導入され2.2at
aより6 ataまで圧縮される。
次いで管32より熱交換器33に導入され、管34より
導入されて管35より導出するLNGによって一150
℃まで冷却された後前記熱交換器29に導入される。
熱交換器29においては、下部塔27よりの分離窒素と
熱交換して一177℃まで冷却されて一部液化状態とな
り管31を介して中圧窒素室38に5.8ataの圧力
で導入され凝縮器39において液体酸素により冷却され
て液化する。
液化された窒素は管40より導出された後2分し、この
うち550ONm’/hは弁41より下部塔27に還流
液として導入され、残りの5000 Nrrt/ hは
管42より過冷器43に至り184℃まで冷却された後
、弁44で膨張して管45より上部塔46の頂部へ還流
液として導入される。
前記下部塔27における清潔によりその下部に溜った酸
素リッチの液体空気5000 N m/hは管47より
取出され弁48において膨張した後、管49より上部塔
46の中間段に導入される。
上部塔46は圧力]、、 3 ataで清潔が行なわれ
、頂部に窒素が下部に酸素が分離されるが管50より取
出された圧力1.2ata1−193℃の窒素ガス80
0ONm”/hは過冷器43に至り上部塔46の還流液
を過冷却して一180℃まで加温された後管51より逆
止弁23b、管22bを経てリバ・−シング熱交換器の
冷ブロック10内通路10bに導入される。
冷ブロック100通路10bは前周期に原料空気が流れ
、その伝熱面に炭酸ガスが析出固化しており、通路10
bを流れる低温窒素ガスはこの炭酸ガスを同伴すると共
に一134℃まで加温されて管11bより導出し、次い
で温ブロック90通路9bに導入される。
温ブロック9の通路9bでは前周期に固化析出した水を
気化同伴し乍ら流れ27℃まで加温された後、切換弁5
2b、管53より取出される。
次に上部塔46下部に分離され管54より導出された2
00 ONm’/hの酸素ガスがリバーシング熱交換
器の冷ブロック10内の通路10cを流れて一134℃
まで加温された後管11cより温ブロック90通路9c
を流れる。
通路9cを流れた酸素ガスは27℃まで加温されて管5
5より採取される。
本発明は、以上の如く蓄冷器又はリパーシング熱交換器
等再生式熱交換器における炭酸ガスの再気化限界温度差
を原料空気の一部を低温吸着器に流して大きくすること
により、再生式熱交換器の伝熱面積を極端に大きくせず
に原料空気圧力を下げることができる。
これはLNGの寒冷を有効に利用した窒素の低温圧縮を
図ることによる電力消費節減と相まって空気分離に必要
な電力消費量の大巾な低減化をもたらす。
次表は通常の全低圧空気分離方法と本発明方法との電力
消費量を比較したもので約24%の節減化が期待できる
なお、以上の実施例においてはりパージング熱交換器を
使用した場合について説明したが、これは蓄冷器を用い
た場合も同様である。
又低温吸着器へ流す原料空気量を全空気量の30%とし
たが、これに限らず可変であり、適宜設定し得ることは
説明する迄もない。
【図面の簡単な説明】
第1図は水と炭酸ガスのパージ条件を原料空気温度と、
原料空気と浄化用ガスとの温度差によって示した線図、
第2図は本発明方法の一実施例を示す系統図である。 1は圧縮機、4は水洗塔、8は切替弁、9はすパージン
グ熱交換器の温ブロック、10は同じ<冷ブロック、1
4は切替弁、15は吸着器、16は切替弁、21は下部
塔、29.33は熱交換器、38は中圧窒素室、 である。 43は適冷器、 46は上部塔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 圧縮した原料空気を再生式熱交換器において冷却し
    、且つ含有不純物を除去した後清潔する空気の液化分離
    方法において、空気を前記再生式熱交換器において含有
    水分を除去できる圧力まで圧縮した後該器の湿部に導入
    し炭酸ガスの析出点よりも高い温度まで冷却して水分を
    除去する工程、該工程を経た原料空気を分岐し一部を低
    温吸着器により又残部を再生式熱交換器の冷部の一通路
    に導入して炭酸ガスを除去すると共に低温吸着器を導出
    した原料空気を更に分岐し一部を再生式熱交換器の冷部
    の他の通路に導入して冷却する工程、前工程において清
    浄化した原料空気を合流せしめて下部塔に供給し予備清
    潔せしめ、得られた分離窒素ガスを昇圧窒素ガスと熱交
    換せしめた後低温圧縮して昇圧し、次いで他の冷媒によ
    り冷却し、且つ前記分離窒素ガスにより冷却して上部塔
    の凝縮部へ導入する工程、該凝縮部に導入された窒素ガ
    スを液体酸素の加熱源とし、自身は液化した抜弁を介し
    て前記下部塔及び上部塔へ還流液として送入すると共に
    下部塔より上部塔へ供給された液体空気を清潔する工程
    からなることを特徴とする空気の液化分離方法。
JP13114575A 1975-10-31 1975-10-31 クウキノ エキカブンリホウホウ Expired JPS5844190B2 (ja)

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JPS5254679A JPS5254679A (en) 1977-05-04
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JPS58150788A (ja) * 1982-03-03 1983-09-07 日本酸素株式会社 空気利用装置の水、炭酸ガスの分離除去方法
JPS5962241U (ja) * 1982-10-19 1984-04-24 ヤンマー農機株式会社 コンバインのエンジン部における騒音防止装置
JPS59202381A (ja) * 1983-04-30 1984-11-16 大同酸素株式会社 アルゴン回収方法
JPS59202380A (ja) * 1983-04-30 1984-11-16 大同酸素株式会社 アルゴン回収方法

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