JP3538338B2 - 酸素ガスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気を深冷分離し
て得られた液状酸素を昇圧した後、加熱蒸発させてガス
状の高圧酸素を得る酸素ガスの製造方法に関する。
て得られた液状酸素を昇圧した後、加熱蒸発させてガス
状の高圧酸素を得る酸素ガスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】製鉄業において製鋼用転炉に高圧酸素を
供給して酸化精錬する工程や、化学工業においてエチレ
ンを酸化してエチレンオキシドを合成する工程や、石炭
や石油残さを燃料とする火力発電において燃料を部分酸
化させる工程等で、ガス状の高圧酸素が大量に利用され
ており、近年、このような酸素の需要が増加する傾向に
ある。
供給して酸化精錬する工程や、化学工業においてエチレ
ンを酸化してエチレンオキシドを合成する工程や、石炭
や石油残さを燃料とする火力発電において燃料を部分酸
化させる工程等で、ガス状の高圧酸素が大量に利用され
ており、近年、このような酸素の需要が増加する傾向に
ある。
【０００３】工業的に大量の酸素を製造する方法として
は、空気を低温で精留操作することにより酸素を分離す
る深冷分離法が一般的である。この深冷分離法とは、原
料空気の主成分である窒素と酸素とで沸点が異なること
を利用して窒素と酸素とを分離する方法であり、具体的
には、液体状態の原料空気を精留塔に供給し、この精留
塔内で酸素より揮発度の高い窒素を気化させることによ
り、高濃度の液体酸素を得ようとするものである。
は、空気を低温で精留操作することにより酸素を分離す
る深冷分離法が一般的である。この深冷分離法とは、原
料空気の主成分である窒素と酸素とで沸点が異なること
を利用して窒素と酸素とを分離する方法であり、具体的
には、液体状態の原料空気を精留塔に供給し、この精留
塔内で酸素より揮発度の高い窒素を気化させることによ
り、高濃度の液体酸素を得ようとするものである。
【０００４】この深冷分離法において、高圧のガス状酸
素を得る方法としては、精留塔から抜き出した液体酸素
を、液体状態のままポンプで加圧してから熱交換器で加
熱して蒸発させる方法が提案されている。この方法によ
ると、気体状態の酸素を圧縮して高圧化させるよりもは
るかに圧縮コストを低減できる利点がある。
素を得る方法としては、精留塔から抜き出した液体酸素
を、液体状態のままポンプで加圧してから熱交換器で加
熱して蒸発させる方法が提案されている。この方法によ
ると、気体状態の酸素を圧縮して高圧化させるよりもは
るかに圧縮コストを低減できる利点がある。
【０００５】ところで、原料空気中には、空気の主要成
分である窒素、酸素およびアルゴンに加えて、メタン、
エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレ
ン、ブタン、ブテン、ペンタンなどに代表される炭化水
素、さらに、二酸化炭素や窒素酸化物等の不純物が微量
ながら存在する。
分である窒素、酸素およびアルゴンに加えて、メタン、
エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレ
ン、ブタン、ブテン、ペンタンなどに代表される炭化水
素、さらに、二酸化炭素や窒素酸化物等の不純物が微量
ながら存在する。
【０００６】このような不純物は、一般に、窒素および
酸素より沸点が高く、揮発度が低いため、重質不純物と
称されており、上記精留塔における精留過程において、
このような重質不純物は、窒素より揮発度の低い液体酸
素側に溶け込むこととなる。そして、このような重質不
純物は、一般に、酸素よりもさらに沸点が高く、揮発度
が低いため、この液体酸素が熱交換器内で蒸発するにつ
れ、液体酸素中で濃縮されて、液体酸素に対する飽和溶
解度を超えると固相または液相として熱交換器内の酸素
流路に析出してしまうことがある。こうして重質不純物
が析出すれば、酸素との反応が起こりやすくなるととも
に、熱交換器内の酸素流路が塞がれ、熱交換器の性能低
下、ひいては装置全体の性能低下を引き起こしてしまう
という問題を生じる。
酸素より沸点が高く、揮発度が低いため、重質不純物と
称されており、上記精留塔における精留過程において、
このような重質不純物は、窒素より揮発度の低い液体酸
素側に溶け込むこととなる。そして、このような重質不
純物は、一般に、酸素よりもさらに沸点が高く、揮発度
が低いため、この液体酸素が熱交換器内で蒸発するにつ
れ、液体酸素中で濃縮されて、液体酸素に対する飽和溶
解度を超えると固相または液相として熱交換器内の酸素
流路に析出してしまうことがある。こうして重質不純物
が析出すれば、酸素との反応が起こりやすくなるととも
に、熱交換器内の酸素流路が塞がれ、熱交換器の性能低
下、ひいては装置全体の性能低下を引き起こしてしまう
という問題を生じる。
【０００７】そこで、このような問題を回避する手段と
して、従来、以下の方法が提案されている。
して、従来、以下の方法が提案されている。
【０００８】 特開平７−１７４４６０号では、量的
に主要な液体酸素を、低圧蒸留塔の最底部より一段上の
重質不純物濃度が比較的低い液相から抜き出すことによ
って上記問題を回避する方法が開示されている。さら
に、この方法では、蒸留塔内に重質不純物が蓄積するこ
とを回避するため、最も重質不純物が蓄積する低圧蒸留
塔の最底部からも少量の液体酸素を抜き出すとともに、
こうして抜き出された液体酸素は、最終的な供給圧力以
上に昇圧して酸素の沸点温度を高めてから熱交換器に送
り込むことで、この液体酸素中に含まれる重質不純物の
蒸気圧を高めて熱交換器内における重質不純物の気化促
進を図り、熱交換器内で重質不純物が蓄積することを回
避するようになっている。
に主要な液体酸素を、低圧蒸留塔の最底部より一段上の
重質不純物濃度が比較的低い液相から抜き出すことによ
って上記問題を回避する方法が開示されている。さら
に、この方法では、蒸留塔内に重質不純物が蓄積するこ
とを回避するため、最も重質不純物が蓄積する低圧蒸留
塔の最底部からも少量の液体酸素を抜き出すとともに、
こうして抜き出された液体酸素は、最終的な供給圧力以
上に昇圧して酸素の沸点温度を高めてから熱交換器に送
り込むことで、この液体酸素中に含まれる重質不純物の
蒸気圧を高めて熱交換器内における重質不純物の気化促
進を図り、熱交換器内で重質不純物が蓄積することを回
避するようになっている。
【０００９】 特開平８−６１８４３号では、重質不
純物を除去するリサイクルフローを備えることで上記問
題を回避する方法が開示されている。このリサイクルフ
ローとは、重質不純物が濃縮される高圧精留塔の底部か
ら酸素濃度が４０％程度に高められた液体を抜き出し、
これを重質不純物が気化するに十分な圧力まで加圧して
からメイン熱交換器で加熱蒸発させた後、これを減圧し
て原料空気と合流させる流れであり、こうして原料空気
と合流した流れは予備精製ユニットに送られて重質不純
物成分が除去されるようになっている。
純物を除去するリサイクルフローを備えることで上記問
題を回避する方法が開示されている。このリサイクルフ
ローとは、重質不純物が濃縮される高圧精留塔の底部か
ら酸素濃度が４０％程度に高められた液体を抜き出し、
これを重質不純物が気化するに十分な圧力まで加圧して
からメイン熱交換器で加熱蒸発させた後、これを減圧し
て原料空気と合流させる流れであり、こうして原料空気
と合流した流れは予備精製ユニットに送られて重質不純
物成分が除去されるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
，の方法では、以下のような問題点があった。
，の方法では、以下のような問題点があった。
【００１１】すなわち、上記の方法では、低圧蒸留塔
の最底部より一段上から抜き出された液体酸素にも低濃
度ながら重質不純物が混在しているため、重質不純物析
出の根本的解決策となっておらず、例えば１年間にわた
るの長期の連続運転を行えば、この重質不純物が熱交換
器内で濃縮されて析出しうる。また、酸素流路が２系列
となるため、高価な液体酸素ポンプをはじめとする機器
コスト、管理運用コストがかさみ、全体のプロセスが複
雑になる。
の最底部より一段上から抜き出された液体酸素にも低濃
度ながら重質不純物が混在しているため、重質不純物析
出の根本的解決策となっておらず、例えば１年間にわた
るの長期の連続運転を行えば、この重質不純物が熱交換
器内で濃縮されて析出しうる。また、酸素流路が２系列
となるため、高価な液体酸素ポンプをはじめとする機器
コスト、管理運用コストがかさみ、全体のプロセスが複
雑になる。
【００１２】一方、上記の方法でも、リサイクルフロ
ーのために、液体酸素ポンプ等の機器を余分に必要とす
るため、機器コストがかさむとともに、システムが複雑
化する点からも管理・運用コストがかかり好ましい解決
策とはいえない。
ーのために、液体酸素ポンプ等の機器を余分に必要とす
るため、機器コストがかさむとともに、システムが複雑
化する点からも管理・運用コストがかかり好ましい解決
策とはいえない。
【００１３】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、深冷分離法によるガス状酸素の製造方法におい
て、熱交換器の酸素流路中における重質不純物の析出を
防止しながら、低コストでガス状酸素を製造する方法を
提供することを目的とする。
であり、深冷分離法によるガス状酸素の製造方法におい
て、熱交換器の酸素流路中における重質不純物の析出を
防止しながら、低コストでガス状酸素を製造する方法を
提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、原料空気を精
留することによって分離精製された液体酸素を、所定の
供給圧力に昇圧し、さらに熱交換器内で蒸発させて酸素
ガスを製造するにあたり、種々の条件の下で後述する実
験を重ねた結果、この熱交換器の酸素流路中における気
液界面近傍の酸素ガスの線速度を、以下の条件を満たす
速度に高めることによって上記課題を解決しうることを
見いだし、発明の完成に至ったものである。
留することによって分離精製された液体酸素を、所定の
供給圧力に昇圧し、さらに熱交換器内で蒸発させて酸素
ガスを製造するにあたり、種々の条件の下で後述する実
験を重ねた結果、この熱交換器の酸素流路中における気
液界面近傍の酸素ガスの線速度を、以下の条件を満たす
速度に高めることによって上記課題を解決しうることを
見いだし、発明の完成に至ったものである。
【００１５】すなわち、本発明にかかるガス状酸素の製
造方法は、原料空気を精留することによって分離精製さ
れた液体酸素を、所定の供給圧力に昇圧し、さらに熱交
換器で蒸発させて酸素ガスを製造する方法であって、前
記供給圧力に応じて算出される所定直径の酸素液滴の終
末速度に対し、前記熱交換器の酸素流路中における気液
界面近傍の酸素ガスを、この終末速度以上の線速度で流
通させることを特徴とするものである（請求項１）。
造方法は、原料空気を精留することによって分離精製さ
れた液体酸素を、所定の供給圧力に昇圧し、さらに熱交
換器で蒸発させて酸素ガスを製造する方法であって、前
記供給圧力に応じて算出される所定直径の酸素液滴の終
末速度に対し、前記熱交換器の酸素流路中における気液
界面近傍の酸素ガスを、この終末速度以上の線速度で流
通させることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１６】具体的には、前記供給圧力に応じて次式
（１）により算出される直径Ｄp＝２００μｍの酸素液
滴の終末速度ｕに対し、前記熱交換器の酸素流路中にお
ける気液界面近傍の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上の
線速度で流通させることにより、酸素流路中における重
質不純物の蓄積・析出を防止することができる（請求項
２）。
（１）により算出される直径Ｄp＝２００μｍの酸素液
滴の終末速度ｕに対し、前記熱交換器の酸素流路中にお
ける気液界面近傍の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上の
線速度で流通させることにより、酸素流路中における重
質不純物の蓄積・析出を防止することができる（請求項
２）。
【００１７】
【数３】
【００１８】ただし、
ｕ ：酸素流路中における気液界面近傍の酸素ガスの線
速度 ｇ ：重力加速度 ρL ：供給圧力における飽和液体酸素の密度 ρG ：供給圧力における飽和気体酸素の密度 μ ：供給圧力における飽和気体酸素の粘度 Ｄp ：酸素液滴の直径 なお、上式（１）は、レイノルズ数Ｒｅが２＜Ｒｅ＜５
００のアレンの抵抗法則に従う領域における微小液滴の
終末速度の算出式である。
速度 ｇ ：重力加速度 ρL ：供給圧力における飽和液体酸素の密度 ρG ：供給圧力における飽和気体酸素の密度 μ ：供給圧力における飽和気体酸素の粘度 Ｄp ：酸素液滴の直径 なお、上式（１）は、レイノルズ数Ｒｅが２＜Ｒｅ＜５
００のアレンの抵抗法則に従う領域における微小液滴の
終末速度の算出式である。
【００１９】さらに、原料空気に含有される重質不純物
の量や種類によっては、前記供給圧力に応じて次式
（２）により算出される直径Ｄp＝５００μｍの酸素液
滴の終末速度ｕに対して、前記熱交換器の酸素流路中に
おける気液界面近傍の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上
の線速度で流通させることが望ましい（請求項３）。
の量や種類によっては、前記供給圧力に応じて次式
（２）により算出される直径Ｄp＝５００μｍの酸素液
滴の終末速度ｕに対して、前記熱交換器の酸素流路中に
おける気液界面近傍の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上
の線速度で流通させることが望ましい（請求項３）。
【００２０】
【数４】
【００２１】ただし、
ｕ ：酸素流路中における気液界面近傍の酸素ガスの線
速度 ｇ ：重力加速度 ρL ：供給圧力における飽和液体酸素の密度 ρG ：供給圧力における飽和気体酸素の密度 Ｄp ：酸素液滴の直径 なお、上式（２）は、レイノルズ数Ｒｅが５００＜Ｒｅ
＜１００，０００のニュートンの抵抗法則に従う領域に
おける微小液滴の終末速度の算出式である。
速度 ｇ ：重力加速度 ρL ：供給圧力における飽和液体酸素の密度 ρG ：供給圧力における飽和気体酸素の密度 Ｄp ：酸素液滴の直径 なお、上式（２）は、レイノルズ数Ｒｅが５００＜Ｒｅ
＜１００，０００のニュートンの抵抗法則に従う領域に
おける微小液滴の終末速度の算出式である。
【００２２】さらにまた、原料空気に含有される重質不
純物量が多いときや特に揮発度の低い不純物が原料空気
に含まれる場合には、前記供給圧力に応じて上式（２）
により算出される直径Ｄp＝１ｍｍの酸素液滴の終末速
度ｕに対し、前記熱交換器の酸素流路中における気液界
面近傍の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上の線速度で流
通させることが望ましい（請求項４）。
純物量が多いときや特に揮発度の低い不純物が原料空気
に含まれる場合には、前記供給圧力に応じて上式（２）
により算出される直径Ｄp＝１ｍｍの酸素液滴の終末速
度ｕに対し、前記熱交換器の酸素流路中における気液界
面近傍の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上の線速度で流
通させることが望ましい（請求項４）。
【００２３】以上のように、熱交換器の酸素流路の気液
界面近傍において、所定直径の酸素液滴終末速度以上の
線速度で酸素ガスを流通させることにより、重質不純物
の蓄積・析出を防止して上記課題を解決できるのは、次
のような作用によるものと推察される。
界面近傍において、所定直径の酸素液滴終末速度以上の
線速度で酸素ガスを流通させることにより、重質不純物
の蓄積・析出を防止して上記課題を解決できるのは、次
のような作用によるものと推察される。
【００２４】すなわち、熱交換器の酸素流路において
は、液体酸素から酸素ガスが蒸発する際、この蒸発に伴
って蒸発面（気液界面）が乱れて微小な酸素液滴が形成
されるが、この酸素液滴は熱交換器内の液体酸素とほぼ
同濃度の重質不純物を含有していると考えられる。この
ような微小な酸素液滴は、周囲の酸素ガスに対し、最終
的には、上式（１）または（２）によって算出される終
末速度で落下することとなるが、逆に周囲の酸素ガスが
この終末速度以上の線速度で上昇しているならば、この
微小な酸素液滴は落下することなく、ガス流に同伴され
て上昇することとなる。こうしてガス流に同伴される酸
素液滴は、この上昇の過程で周囲から熱を奪って蒸発
し、最終的にはこの酸素液滴に含まれていた重質不純物
は全て蒸発・気化することとなる。
は、液体酸素から酸素ガスが蒸発する際、この蒸発に伴
って蒸発面（気液界面）が乱れて微小な酸素液滴が形成
されるが、この酸素液滴は熱交換器内の液体酸素とほぼ
同濃度の重質不純物を含有していると考えられる。この
ような微小な酸素液滴は、周囲の酸素ガスに対し、最終
的には、上式（１）または（２）によって算出される終
末速度で落下することとなるが、逆に周囲の酸素ガスが
この終末速度以上の線速度で上昇しているならば、この
微小な酸素液滴は落下することなく、ガス流に同伴され
て上昇することとなる。こうしてガス流に同伴される酸
素液滴は、この上昇の過程で周囲から熱を奪って蒸発
し、最終的にはこの酸素液滴に含まれていた重質不純物
は全て蒸発・気化することとなる。
【００２５】このようにして酸素液滴がガス流に同伴さ
れることにより、この酸素液滴中に含まれる重質不純物
がいわば強制的に蒸発・気化される機構は、重質不純物
の成分固有の蒸気圧に基づく液相から気相への移動と比
較してはるかに効率的なものであるといえる。
れることにより、この酸素液滴中に含まれる重質不純物
がいわば強制的に蒸発・気化される機構は、重質不純物
の成分固有の蒸気圧に基づく液相から気相への移動と比
較してはるかに効率的なものであるといえる。
【００２６】したがって、このような方法および装置に
よれば、熱交換器の酸素流路中における重質不純物の蒸
発・気化を促進することができるため、上記リサイクル
フローのような重質不純物の析出を防止するための特別
な機構によらず、機器コスト、管理運用コスト等を抑え
ながら、液体酸素中に重質不純物が濃縮されることを抑
えて酸素流路中に析出することを防止することができ
る。
よれば、熱交換器の酸素流路中における重質不純物の蒸
発・気化を促進することができるため、上記リサイクル
フローのような重質不純物の析出を防止するための特別
な機構によらず、機器コスト、管理運用コスト等を抑え
ながら、液体酸素中に重質不純物が濃縮されることを抑
えて酸素流路中に析出することを防止することができ
る。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１に、本発明にかかる酸素ガス
の製造方法を実施するための装置（空気分離装置）の一
例を示す。なお、この装置は、一例であって、製品とな
る酸素の製造量、純度および空気中の希ガスの回収を行
うかどうか等の求められる仕様によって様々な構成を採
用しうるものである。
の製造方法を実施するための装置（空気分離装置）の一
例を示す。なお、この装置は、一例であって、製品とな
る酸素の製造量、純度および空気中の希ガスの回収を行
うかどうか等の求められる仕様によって様々な構成を採
用しうるものである。
【００２８】以下、この図１を参照しながら、本装置に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２９】原料空気１は、エアフィルター２を通っ
て、空気中の粗大なダスト等が取り除かれたのち、空気
圧縮機３に導かれて圧縮される（圧縮工程）。
て、空気中の粗大なダスト等が取り除かれたのち、空気
圧縮機３に導かれて圧縮される（圧縮工程）。
【００３０】こうして圧縮された原料空気は水洗冷却塔
４に導かれ、圧縮熱が除去される（冷却工程）。この水
洗冷却塔４における冷却工程は、冷却水８により行われ
る。この水洗冷却塔４に供給される冷却水８のうち、一
部は、一旦蒸発冷却塔５に送られ、後述する低圧精留塔
２１で精製分離された低温の窒素ガスによってさらに冷
却された後、冷却水ポンプ７によって水洗冷却塔４に送
られるようになっており、残りの冷却水は、水ポンプ６
によって直接水洗冷却塔４に送られるようになってい
る。なお、１０は蒸発冷却塔５から窒素ガスを排出する
ためのラインであり、９は水洗冷却塔４から冷却水を排
出するためのラインである。
４に導かれ、圧縮熱が除去される（冷却工程）。この水
洗冷却塔４における冷却工程は、冷却水８により行われ
る。この水洗冷却塔４に供給される冷却水８のうち、一
部は、一旦蒸発冷却塔５に送られ、後述する低圧精留塔
２１で精製分離された低温の窒素ガスによってさらに冷
却された後、冷却水ポンプ７によって水洗冷却塔４に送
られるようになっており、残りの冷却水は、水ポンプ６
によって直接水洗冷却塔４に送られるようになってい
る。なお、１０は蒸発冷却塔５から窒素ガスを排出する
ためのラインであり、９は水洗冷却塔４から冷却水を排
出するためのラインである。
【００３１】水洗冷却塔４で冷却された原料空気２６
は、モレキュラーシーブ吸着ユニット１１に送られて重
質不純物の大部分が除去される（精製工程）。このユニ
ット１１は二塔式となっており、一方の塔で原料空気の
重質不純物等を吸着する吸着処理を行っている間に、他
方の塔では吸着した重質不純物等を取り除く脱着処理を
行って塔を再生するようになっている。この脱着処理
は、後述する低圧精留塔２１で精製分離され、ヒーター
１４で加温された廃窒素ガスを流通させることにより行
われる。なお、１２は２つの塔で吸着処理と脱着処理と
を切り替えるための弁であり、１０は脱着処理に用いら
れた廃窒素ガスを排出するためのラインである。
は、モレキュラーシーブ吸着ユニット１１に送られて重
質不純物の大部分が除去される（精製工程）。このユニ
ット１１は二塔式となっており、一方の塔で原料空気の
重質不純物等を吸着する吸着処理を行っている間に、他
方の塔では吸着した重質不純物等を取り除く脱着処理を
行って塔を再生するようになっている。この脱着処理
は、後述する低圧精留塔２１で精製分離され、ヒーター
１４で加温された廃窒素ガスを流通させることにより行
われる。なお、１２は２つの塔で吸着処理と脱着処理と
を切り替えるための弁であり、１０は脱着処理に用いら
れた廃窒素ガスを排出するためのラインである。
【００３２】モレキュラーシーブ吸着ユニット１１にお
ける精製工程を出た原料空気１３は、２系列に分岐され
てから、低圧精留塔２１および高圧精留塔２２にそれぞ
れ供給される。具体的には、２系列に分岐した一方の原
料空気は、主熱交換器１７に送られて冷却液化された
後、高圧精留塔２２に供給されるとともに、他方の原料
空気は、膨張タービン１９で圧縮され、主熱交換器１７
で冷却された後、膨張タービン１９で膨張されてから、
低圧精留塔２１に送られる。
ける精製工程を出た原料空気１３は、２系列に分岐され
てから、低圧精留塔２１および高圧精留塔２２にそれぞ
れ供給される。具体的には、２系列に分岐した一方の原
料空気は、主熱交換器１７に送られて冷却液化された
後、高圧精留塔２２に供給されるとともに、他方の原料
空気は、膨張タービン１９で圧縮され、主熱交換器１７
で冷却された後、膨張タービン１９で膨張されてから、
低圧精留塔２１に送られる。
【００３３】高圧精留塔２２は原料空気の粗留を行うも
のである。
のである。
【００３４】この高圧精留塔２２ではその塔頂部で高純
度の窒素ガスが得られるが、この窒素ガスは低圧精留塔
２１内に設けられた主凝縮器２３に送られ、周囲に熱を
放出して凝縮された後、液体窒素として高圧精留塔２２
に環流されるようになっている。すなわち、この主凝縮
器２３は低圧精留塔２１の再沸器も兼ねており、この主
凝縮器２３によって、高圧精留塔２２は低圧精留塔２１
と熱交換関係を有している。こうして主凝縮器２３から
環流された液体窒素は、その一部が抜き出されて過冷却
器２０に送られて過冷却され、減圧弁１８で減圧された
後、還流液として低圧精留塔２１の塔頂部に送られるよ
うになっている。
度の窒素ガスが得られるが、この窒素ガスは低圧精留塔
２１内に設けられた主凝縮器２３に送られ、周囲に熱を
放出して凝縮された後、液体窒素として高圧精留塔２２
に環流されるようになっている。すなわち、この主凝縮
器２３は低圧精留塔２１の再沸器も兼ねており、この主
凝縮器２３によって、高圧精留塔２２は低圧精留塔２１
と熱交換関係を有している。こうして主凝縮器２３から
環流された液体窒素は、その一部が抜き出されて過冷却
器２０に送られて過冷却され、減圧弁１８で減圧された
後、還流液として低圧精留塔２１の塔頂部に送られるよ
うになっている。
【００３５】また、高圧精留塔２２の塔底部では、空気
よりも窒素濃度が低下した混合物が得られるが、この混
合物は高圧精留塔２２から抜き出され、過冷却器２０で
過冷却され、減圧弁１８で減圧された後、低圧精留塔２
１に送られるようになっている。
よりも窒素濃度が低下した混合物が得られるが、この混
合物は高圧精留塔２２から抜き出され、過冷却器２０で
過冷却され、減圧弁１８で減圧された後、低圧精留塔２
１に送られるようになっている。
【００３６】一方、低圧精留塔２１は、原料空気の精留
を行うものである。
を行うものである。
【００３７】この低圧精留塔２１の塔頂部では、製品窒
素ガスとなる高純度の窒素ガスが得られる。この高純度
の窒素ガス２４は、低圧精留塔２１から抜き出され、過
冷却器２０および主熱交換器１７で熱交換されて暖めら
れた後、製品窒素ガス１６として排出される。
素ガスとなる高純度の窒素ガスが得られる。この高純度
の窒素ガス２４は、低圧精留塔２１から抜き出され、過
冷却器２０および主熱交換器１７で熱交換されて暖めら
れた後、製品窒素ガス１６として排出される。
【００３８】また、この低圧精留塔２１の塔頂部近傍か
らは、上述したモレキュラーシーブ吸着ユニット１１お
よび蒸発冷却塔５に供給するための廃窒素ガスも抜き出
されるようになっている。
らは、上述したモレキュラーシーブ吸着ユニット１１お
よび蒸発冷却塔５に供給するための廃窒素ガスも抜き出
されるようになっている。
【００３９】そして、この低圧精留塔２１の塔底部で
は、後に製品酸素ガスとなる高純度の液体酸素が得られ
る。この液体酸素には、原料空気中に含有され、上記精
製工程において除去しきれなかった重質不純物が含まれ
ている。本発明は、この重質不純物を含む液体酸素か
ら、所望の供給圧力のガス状酸素を製造する工程に特徴
を有するものである。
は、後に製品酸素ガスとなる高純度の液体酸素が得られ
る。この液体酸素には、原料空気中に含有され、上記精
製工程において除去しきれなかった重質不純物が含まれ
ている。本発明は、この重質不純物を含む液体酸素か
ら、所望の供給圧力のガス状酸素を製造する工程に特徴
を有するものである。
【００４０】すなわち、本発明にかかるこの実施形態で
は、低圧精留塔２１の塔底部から抜き出された液体酸素
２５は、液体酸素ポンプ（加圧手段）２７によって所定
の供給圧力まで昇圧されてから主熱交換器１７に送ら
れ、この主熱交換器１７の酸素流路内において加熱昇温
されて蒸発し、製品酸素ガス１５となるが、この酸素流
路中における気液界面近傍の酸素ガスの線速度が、供給
圧力に応じて決定される所定直径の酸素液滴の終末速度
以上となるようになっている。
は、低圧精留塔２１の塔底部から抜き出された液体酸素
２５は、液体酸素ポンプ（加圧手段）２７によって所定
の供給圧力まで昇圧されてから主熱交換器１７に送ら
れ、この主熱交換器１７の酸素流路内において加熱昇温
されて蒸発し、製品酸素ガス１５となるが、この酸素流
路中における気液界面近傍の酸素ガスの線速度が、供給
圧力に応じて決定される所定直径の酸素液滴の終末速度
以上となるようになっている。
【００４１】図２に、主熱交換器１７の構成の一例を示
す。
す。
【００４２】この主熱交換器１７は、公知構造のプレー
トフィン熱交換器である。具体的には、この主熱交換器
１７は、複数枚の隔壁１７２…間に波形に形成されたプ
レートフィン１７１…が配設されて構成されてなり、図
１に示すように、冷却液化される原料空気１３のライン
や、上述した加熱気化される液体酸素２５から製品酸素
ガス１５への略鉛直上方に向かうライン（酸素流路）が
内包されている。
トフィン熱交換器である。具体的には、この主熱交換器
１７は、複数枚の隔壁１７２…間に波形に形成されたプ
レートフィン１７１…が配設されて構成されてなり、図
１に示すように、冷却液化される原料空気１３のライン
や、上述した加熱気化される液体酸素２５から製品酸素
ガス１５への略鉛直上方に向かうライン（酸素流路）が
内包されている。
【００４３】この主熱交換器１７の酸素流路内の気液界
面近傍で気化する製品酸素ガス１５の線速度を上述した
所定速度以上に設定するための、構成上の具体的な方策
としては、この製品酸素ガス１５が流通する流路の断面
積、この流路に対する熱交換効率、供給する液体酸素流
量等を適切に設定する方法を挙げることができる。
面近傍で気化する製品酸素ガス１５の線速度を上述した
所定速度以上に設定するための、構成上の具体的な方策
としては、この製品酸素ガス１５が流通する流路の断面
積、この流路に対する熱交換効率、供給する液体酸素流
量等を適切に設定する方法を挙げることができる。
【００４４】
【実施例】次に、このような主熱交換器１７における重
質不純物の蓄積、析出を防止するに必要な熱交換器１７
の酸素流路中における気液界面近傍の酸素ガスの線速度
について、種々の条件のもとで行った検証実験の結果か
ら検討する。
質不純物の蓄積、析出を防止するに必要な熱交換器１７
の酸素流路中における気液界面近傍の酸素ガスの線速度
について、種々の条件のもとで行った検証実験の結果か
ら検討する。
【００４５】図３は、この検証実験のための実験装置の
概略図である。この実験では、ポンプ５２で所定の供給
圧力に加圧された液体酸素５１に対し、意図的に重質不
純物成分となる炭化水素ガス５３を混入して、これをア
ルミフィン型熱交換器５９に導いて蒸発・気化させるよ
うになっている。そして、このアルミフィン型熱交換器
５９に供給される前の液体酸素６１およびアルミフィン
型熱交換器５９から排出された酸素ガス６２をサンプル
として取り出し、これらサンプル中の重質不純物濃度を
検出した。５４〜５８は弁である。
概略図である。この実験では、ポンプ５２で所定の供給
圧力に加圧された液体酸素５１に対し、意図的に重質不
純物成分となる炭化水素ガス５３を混入して、これをア
ルミフィン型熱交換器５９に導いて蒸発・気化させるよ
うになっている。そして、このアルミフィン型熱交換器
５９に供給される前の液体酸素６１およびアルミフィン
型熱交換器５９から排出された酸素ガス６２をサンプル
として取り出し、これらサンプル中の重質不純物濃度を
検出した。５４〜５８は弁である。
【００４６】実施例１
まず、典型的な濃度の重質不純物が含まれる原料空気を
用いて酸素ガスを製造する場合について検討する。
用いて酸素ガスを製造する場合について検討する。
【００４７】この重質不純物の典型的な濃度とは、表１
に示すとおりである。原料空気は精留される前に、通
常、モレキュラーシーブ吸着ユニット等による吸着工程
で精製されるが、この吸着工程による重質不純物の除去
率は、成分によって異なる。重質不純物各成分の透過率
および吸着工程後の原料空気中における重質不純物濃度
を表１に示す。こうして精製された原料空気は精留塔で
精留されるが、この精留工程において、重質不純物は沸
点の高い酸素側に溶け込む。原料空気に占める酸素の割
合は約２０％であるから、精留工程を経て、原料空気に
含まれていた重質不純物が全て溶け込んだ液体酸素中の
重質不純物濃度は、約５倍に濃縮される。熱交換器に送
られる液体酸素には、こうして濃縮された重質不純物が
溶け込んでいることとなる。この重質不純物濃度を表１
の最下段に示す。
に示すとおりである。原料空気は精留される前に、通
常、モレキュラーシーブ吸着ユニット等による吸着工程
で精製されるが、この吸着工程による重質不純物の除去
率は、成分によって異なる。重質不純物各成分の透過率
および吸着工程後の原料空気中における重質不純物濃度
を表１に示す。こうして精製された原料空気は精留塔で
精留されるが、この精留工程において、重質不純物は沸
点の高い酸素側に溶け込む。原料空気に占める酸素の割
合は約２０％であるから、精留工程を経て、原料空気に
含まれていた重質不純物が全て溶け込んだ液体酸素中の
重質不純物濃度は、約５倍に濃縮される。熱交換器に送
られる液体酸素には、こうして濃縮された重質不純物が
溶け込んでいることとなる。この重質不純物濃度を表１
の最下段に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】この表１最下段の濃度の重質不純物が溶け
込んだ液体酸素を上記実験装置において生成し、この液
体酸素を熱交換器内で蒸発・気化させて酸素ガスを得
て、このとき、熱交換器内で重質不純物の蓄積、析出が
生じるか否かを実験した。
込んだ液体酸素を上記実験装置において生成し、この液
体酸素を熱交換器内で蒸発・気化させて酸素ガスを得
て、このとき、熱交換器内で重質不純物の蓄積、析出が
生じるか否かを実験した。
【００５０】具体的には、供給圧力として、０．３ＭＰ
ａ，０．５ＭＰａ，１ＭＰａ，２ＭＰａおよび４ＭＰａ
の５つの圧力を設定し、熱交換器内で蒸発・気化する酸
素ガスが、各圧力において、上式（１）によって算出さ
れる直径１００μｍの酸素液滴の終末速度または直径２
００μｍの酸素液滴の終末速度に相当する線速度で流通
させて、熱交換器に供給される液体酸素中の重質不純物
濃度と熱交換器から排出される酸素ガス中の重質不純物
濃度とを比較した。
ａ，０．５ＭＰａ，１ＭＰａ，２ＭＰａおよび４ＭＰａ
の５つの圧力を設定し、熱交換器内で蒸発・気化する酸
素ガスが、各圧力において、上式（１）によって算出さ
れる直径１００μｍの酸素液滴の終末速度または直径２
００μｍの酸素液滴の終末速度に相当する線速度で流通
させて、熱交換器に供給される液体酸素中の重質不純物
濃度と熱交換器から排出される酸素ガス中の重質不純物
濃度とを比較した。
【００５１】直径１００μｍ液滴終末速度の場合の結果
を表２に、直径２００μｍ液滴終末速度の場合の結果を
表３にそれぞれ示す。
を表２に、直径２００μｍ液滴終末速度の場合の結果を
表３にそれぞれ示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】表２に示すように、熱交換器内の酸素ガス
を直径１００μｍの酸素液滴の終末速度に相当する線速
度で流通させた場合、供給圧力が１ＭＰａ以下のとき
に、ブタンとペンタンが熱交換器内に蓄積し、飽和溶解
度を上回って析出した。
を直径１００μｍの酸素液滴の終末速度に相当する線速
度で流通させた場合、供給圧力が１ＭＰａ以下のとき
に、ブタンとペンタンが熱交換器内に蓄積し、飽和溶解
度を上回って析出した。
【００５５】これは、熱交換器内における酸素ガスの線
速度が小さいために飛沫同伴による重質不純物成分の気
相への移動促進効果が十分に得られず、重質不純物の気
相への移動は各成分の蒸気圧に大きな影響を受けること
となり、蒸気圧の低いブタンやペンタンの蒸発・気化が
進まず、析出したものと考えられる。
速度が小さいために飛沫同伴による重質不純物成分の気
相への移動促進効果が十分に得られず、重質不純物の気
相への移動は各成分の蒸気圧に大きな影響を受けること
となり、蒸気圧の低いブタンやペンタンの蒸発・気化が
進まず、析出したものと考えられる。
【００５６】一方、表３に示すように、熱交換器内の酸
素ガスを直径２００μｍの酸素液滴の終末速度に相当す
る線速度で流通させた場合には、一定時間経過後に、熱
交換器内の液体酸素中の各重質不純物の濃度が液体酸素
に対する飽和溶解度よりも低い濃度のまま、熱交換器に
流入する液体酸素中の炭化水素濃度と流出するガス酸素
中の各重質不純物濃度が一致して定常状態に到達し、い
ずれの重質不純物成分も熱交換器内の液体酸素中で析出
することがなかった。
素ガスを直径２００μｍの酸素液滴の終末速度に相当す
る線速度で流通させた場合には、一定時間経過後に、熱
交換器内の液体酸素中の各重質不純物の濃度が液体酸素
に対する飽和溶解度よりも低い濃度のまま、熱交換器に
流入する液体酸素中の炭化水素濃度と流出するガス酸素
中の各重質不純物濃度が一致して定常状態に到達し、い
ずれの重質不純物成分も熱交換器内の液体酸素中で析出
することがなかった。
【００５７】これは、酸素ガスの線速度が十分に大きい
ことにより、上述した飛沫同伴による重質不純物成分の
気相への移動促進効果が現れ、重質不純物の気相への移
動が促進されたためであると考えられる。
ことにより、上述した飛沫同伴による重質不純物成分の
気相への移動促進効果が現れ、重質不純物の気相への移
動が促進されたためであると考えられる。
【００５８】以上の検証実験の結果かから、重質不純物
が表１に示す通常の濃度で含有される原料空気に対して
は、直径２００μｍの酸素液滴の終末速度に相当する線
速度以上の線速度で運転することにより、熱交換器内で
の重質不純物の蓄積、析出を防止できることが確認でき
た。
が表１に示す通常の濃度で含有される原料空気に対して
は、直径２００μｍの酸素液滴の終末速度に相当する線
速度以上の線速度で運転することにより、熱交換器内で
の重質不純物の蓄積、析出を防止できることが確認でき
た。
【００５９】実施例２
次に、工業地帯等において時々観測される高濃度の重質
不純物成分が含まれる原料空気を用いて酸素ガスを製造
する場合について検討する。
不純物成分が含まれる原料空気を用いて酸素ガスを製造
する場合について検討する。
【００６０】このときの重質不純物の濃度とは、表４に
示すとおりである。このような濃度の重質不純物が含ま
れる原料空気から分離精製される液体酸素中に含まれる
重質不純物濃度は、上述した実施例１と同様の手順で算
出される。熱交換器に送られる液体酸素中の重質不純物
濃度を、表４の最下段に示す。
示すとおりである。このような濃度の重質不純物が含ま
れる原料空気から分離精製される液体酸素中に含まれる
重質不純物濃度は、上述した実施例１と同様の手順で算
出される。熱交換器に送られる液体酸素中の重質不純物
濃度を、表４の最下段に示す。
【００６１】このように、原料空気中の重質不純物濃度
が高くなると、熱交換器に流入する液体酸素中の濃度も
それにつれて高くなり、熱交換器内でより蓄積されやす
くなる。
が高くなると、熱交換器に流入する液体酸素中の濃度も
それにつれて高くなり、熱交換器内でより蓄積されやす
くなる。
【００６２】
【表４】
【００６３】上述した実施例１と同様に、この表４最下
段の濃度の重質不純物が溶け込んだ液体酸素を上記実験
装置において生成し、この液体酸素を熱交換器内で蒸発
・気化させて酸素ガスを得て、このとき、熱交換器内で
重質不純物の蓄積、析出が生じるか否かを実験した。
段の濃度の重質不純物が溶け込んだ液体酸素を上記実験
装置において生成し、この液体酸素を熱交換器内で蒸発
・気化させて酸素ガスを得て、このとき、熱交換器内で
重質不純物の蓄積、析出が生じるか否かを実験した。
【００６４】具体的には、供給圧力として、０．３ＭＰ
ａ，０．５ＭＰａ，１ＭＰａ，２ＭＰａおよび４ＭＰａ
の５つの圧力を設定し、熱交換器内で蒸発・気化する酸
素ガスを、各圧力において、上式（１）によって算出さ
れる直径２００μｍの酸素液滴の終末速度、上式（２）
によって算出される直径５００μｍの酸素液滴の終末速
度に相当する線速度、さらに、上式（２）によって算出
される直径１ｍｍの酸素液滴の終末速度に相当する線速
度で流通させて、熱交換器に供給される液体酸素中の重
質不純物濃度と熱交換器から排出される酸素ガス中の重
質不純物濃度とを比較した。
ａ，０．５ＭＰａ，１ＭＰａ，２ＭＰａおよび４ＭＰａ
の５つの圧力を設定し、熱交換器内で蒸発・気化する酸
素ガスを、各圧力において、上式（１）によって算出さ
れる直径２００μｍの酸素液滴の終末速度、上式（２）
によって算出される直径５００μｍの酸素液滴の終末速
度に相当する線速度、さらに、上式（２）によって算出
される直径１ｍｍの酸素液滴の終末速度に相当する線速
度で流通させて、熱交換器に供給される液体酸素中の重
質不純物濃度と熱交換器から排出される酸素ガス中の重
質不純物濃度とを比較した。
【００６５】直径２００μｍ液滴終末速度の場合の結果
を表５に、直径５００μｍ液滴終末速度の場合の結果を
表６に、直径１ｍｍの液滴の終末速度の場合の結果を表
７にそれぞれ示す。
を表５に、直径５００μｍ液滴終末速度の場合の結果を
表６に、直径１ｍｍの液滴の終末速度の場合の結果を表
７にそれぞれ示す。
【００６６】
【表５】
【００６７】
【表６】
【００６８】
【表７】
【００６９】表５に示すように、熱交換器内の酸素ガス
を直径２００μｍの酸素液滴の終末速度に相当する線速
度で流通させた場合、供給圧力が２ＭＰａ以下のとき
に、ペンタンが熱交換器内に蓄積し、飽和溶解度を上回
って析出した。
を直径２００μｍの酸素液滴の終末速度に相当する線速
度で流通させた場合、供給圧力が２ＭＰａ以下のとき
に、ペンタンが熱交換器内に蓄積し、飽和溶解度を上回
って析出した。
【００７０】これは、熱交換器内における酸素ガスの線
速度が小さいために飛沫同伴による重質不純物成分の気
相への移動促進効果が十分に得られず、重質不純物の気
相への移動は各成分の蒸気圧に大きな影響を受けること
となり、蒸気圧の低いペンタンの蒸発・気化が進まず、
析出したものと考えられる。
速度が小さいために飛沫同伴による重質不純物成分の気
相への移動促進効果が十分に得られず、重質不純物の気
相への移動は各成分の蒸気圧に大きな影響を受けること
となり、蒸気圧の低いペンタンの蒸発・気化が進まず、
析出したものと考えられる。
【００７１】これに対し、表６に示すように、熱交換器
内の酸素ガスを直径５００μｍの酸素液滴の終末速度に
相当する速度で流通させた場合、０．３ＭＰａという低
い供給圧力を設定したときにペンタンが析出した例を除
き、熱交換器内において重質不純物は析出しなかった。
内の酸素ガスを直径５００μｍの酸素液滴の終末速度に
相当する速度で流通させた場合、０．３ＭＰａという低
い供給圧力を設定したときにペンタンが析出した例を除
き、熱交換器内において重質不純物は析出しなかった。
【００７２】さらに、表７に示すように、熱交換器内の
酸素ガスを直径１ｍｍの酸素液滴の終末速度に相当する
速度で流通させた場合には、一定時間経過後に、熱交換
器内の液体酸素中の各重質不純物の濃度が液体酸素に対
する飽和溶解度よりも低い濃度のまま、熱交換器に流入
する液体酸素中の炭化水素濃度と流出するガス酸素中の
各炭化水素濃度が一致して定常状態に到達し、いずれの
重質不純物成分も熱交換器内の液体酸素中で析出するこ
とがなかった。
酸素ガスを直径１ｍｍの酸素液滴の終末速度に相当する
速度で流通させた場合には、一定時間経過後に、熱交換
器内の液体酸素中の各重質不純物の濃度が液体酸素に対
する飽和溶解度よりも低い濃度のまま、熱交換器に流入
する液体酸素中の炭化水素濃度と流出するガス酸素中の
各炭化水素濃度が一致して定常状態に到達し、いずれの
重質不純物成分も熱交換器内の液体酸素中で析出するこ
とがなかった。
【００７３】これは、酸素ガスの線速度が十分に大きい
ことにより、上述した飛沫同伴による重質不純物成分の
気相への移動促進効果が現れたためであると考えられ
る。
ことにより、上述した飛沫同伴による重質不純物成分の
気相への移動促進効果が現れたためであると考えられ
る。
【００７４】以上の検証実験の結果から、工業地帯等を
想定した高濃度の重質不純物が含まれる表４に示す原料
空気に対しては、直径５００μｍの酸素液滴の終末速度
以上、望ましくは直径１ｍｍの酸素液滴の終末速度に相
当する線速度以上の線速度で運転することにより、熱交
換器内での重質不純物の蓄積、析出を防止できることが
確認できた。
想定した高濃度の重質不純物が含まれる表４に示す原料
空気に対しては、直径５００μｍの酸素液滴の終末速度
以上、望ましくは直径１ｍｍの酸素液滴の終末速度に相
当する線速度以上の線速度で運転することにより、熱交
換器内での重質不純物の蓄積、析出を防止できることが
確認できた。
【００７５】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
たが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではな
く、次のように構成してもよい。
たが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではな
く、次のように構成してもよい。
【００７６】（１）上記実施形態においては、原料空気
を深冷分離して酸素ガスを得るためのプラント構成の一
例を挙げたが、本発明は、上記構成のプラントに限定さ
れるものではなく、精留塔で分離された液体酸素から酸
素ガスを製造するプラントであれば、任意の公知のプラ
ントに適用することができる。
を深冷分離して酸素ガスを得るためのプラント構成の一
例を挙げたが、本発明は、上記構成のプラントに限定さ
れるものではなく、精留塔で分離された液体酸素から酸
素ガスを製造するプラントであれば、任意の公知のプラ
ントに適用することができる。
【００７７】（２）上記実施形態においては、液体酸素
を蒸発・気化させる熱交換器としてプレートフィン熱交
換器を用いたが、本発明はこのプレートフィン型熱交換
器に限らず、任意の公知の熱交換器を採用することがで
きる。
を蒸発・気化させる熱交換器としてプレートフィン熱交
換器を用いたが、本発明はこのプレートフィン型熱交換
器に限らず、任意の公知の熱交換器を採用することがで
きる。
【００７８】
【発明の効果】以上のように、本発明にかかる酸素ガス
の製造方法によれば、熱交換器の酸素流路中における気
液界面近傍の酸素ガスの線速度を、所定の直径の酸素液
滴の終末速度以上で流通させることにより、液体酸素中
に含有される重質不純物の液相から気相への移動を促進
することができるため、上記リサイクルフローのような
重質不純物の析出を防止するための特別な機構によら
ず、機器コスト、管理運用コスト等を抑えながら、液体
酸素中に重質不純物が濃縮されることを抑えて酸素流路
内における重質不純物の析出を防止することができる。
の製造方法によれば、熱交換器の酸素流路中における気
液界面近傍の酸素ガスの線速度を、所定の直径の酸素液
滴の終末速度以上で流通させることにより、液体酸素中
に含有される重質不純物の液相から気相への移動を促進
することができるため、上記リサイクルフローのような
重質不純物の析出を防止するための特別な機構によら
ず、機器コスト、管理運用コスト等を抑えながら、液体
酸素中に重質不純物が濃縮されることを抑えて酸素流路
内における重質不純物の析出を防止することができる。
【図１】本発明にかかる酸素ガスの製造装置の一実施形
態を示す概略図である。
態を示す概略図である。
【図２】熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図３】実施例における実験装置の概略図である。
１７ 熱交換器
２１ 低圧精留塔
２２ 高圧精留塔
２５ 液体酸素ライン
２７ 液体酸素ポンプ（加圧手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−132458（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−79775（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F25J 1/00 - 5/00
Claims (4)
- 【請求項１】 原料空気を精留することによって分離精
製された液体酸素を、所定の供給圧力に昇圧し、さらに
熱交換器で蒸発させて酸素ガスを製造する方法であっ
て、 前記供給圧力に応じて算出される所定直径の酸素液滴の
終末速度に対し、前記熱交換器の酸素流路中における気
液界面近傍の酸素ガスを、この終末速度以上の線速度で
流通させることを特徴とする酸素ガスの製造方法。 - 【請求項２】 前記供給圧力に応じて次式（１）により
算出される直径Ｄp＝２００μｍの酸素液滴の終末速度
ｕに対し、前記熱交換器の酸素流路中における気液界面
近傍の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上の線速度で流通
させる請求項１記載の酸素ガスの製造方法。 【数１】 ただし、 ｕ ：酸素流路中における気液界面近傍の酸素ガスの線
速度 ｇ ：重力加速度 ρL ：供給圧力における飽和液体酸素の密度 ρG ：供給圧力における飽和気体酸素の密度 μ ：供給圧力における飽和気体酸素の粘度 Ｄp ：酸素液滴の直径 - 【請求項３】 前記供給圧力に応じて次式（２）により
算出される直径Ｄp＝５００μｍの酸素液滴の終末速度
ｕに対し、前記熱交換器の酸素流路における気液界面近
傍の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上の線速度で流通さ
せる請求項１記載の酸素ガスの製造方法。 【数２】 ただし、 ｕ ：酸素流路中における気液界面近傍の酸素ガスの線
速度 ｇ ：重力加速度 ρL ：供給圧力における飽和液体酸素の密度 ρG ：供給圧力における飽和気体酸素の密度 Ｄp ：酸素液滴の直径 - 【請求項４】 前記供給圧力に応じて上式（２）により
算出される直径Ｄp＝１ｍｍの酸素液滴の終末速度ｕに
対し、前記熱交換器の酸素流路中における気液界面近傍
の酸素ガスを、この終末速度ｕ以上の線速度で流通させ
る請求項１記載の酸素ガスの製造方法。
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| CN00107530A CN1125306C (zh) | 1999-05-21 | 2000-05-17 | 制造氧气的方法 |
| KR1020000026753A KR100352513B1 (ko) | 1999-05-21 | 2000-05-18 | 산소 기체의 제조 방법 |
| DE10024708A DE10024708B4 (de) | 1999-05-21 | 2000-05-18 | Verfahren zur Herstellung von Sauerstoffgas |
| FR0006378A FR2793701B1 (fr) | 1999-05-21 | 2000-05-18 | Procede de production d'oxygene gazeux |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| US5379599A (en) * | 1993-08-23 | 1995-01-10 | The Boc Group, Inc. | Pumped liquid oxygen method and apparatus |
| US5355681A (en) * | 1993-09-23 | 1994-10-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Air separation schemes for oxygen and nitrogen coproduction as gas and/or liquid products |
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