JP4177507B2 - Method and apparatus for producing low purity oxygen - Google Patents
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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、低温で空気を蒸留分離して低純度酸素を製品として回収するプロセスであって、圧縮機を使用することなく比較的高圧力の製品低純度酸素を製造するための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、ガス化複合発電(IGCC)や、直接・溶融還元製鋼及びガラス溶融等で使用される。これらのアプリケーションでは、大量の酸素を消費することから、特に動力原単位が低いことが要求される。
【0003】
Camberleinらによる米国特許第5291737号明細書、Straubらによる米国特許第5454227号明細書には、動力原単位の低減を目的とした低純度酸素製造プロセスが記載されている。
【0004】
米国特許第5291737号明細書記載のプロセスでは、製品酸素より酸素純度の高い液化酸素を低圧蒸留塔から抜き出し、ポンプで圧縮した後、mixing column(ミキシング塔)で原料空気の一部と気液接触させることにより、原料空気と同程度の圧力の低純度酸素を製造するようにしている。
【0005】
しかし、このプロセスでは、全空気量の約30%の空気をミキシング塔に導入して液化酸素と気液接触させて液化させるため、高圧蒸留塔に供給する原料空気量が減少する。その結果、高圧塔の上昇ガスが少なくなり、主凝縮器で液化する量が減少するため、低圧蒸留塔における還流窒素量が減少してL/Vが低下し、精留効率が悪化して製品酸素の回収率が低下するとともに、得られる窒素の純度も低下してしまう。
【0006】
すなわち、このプロセスでは、製品酸素の圧縮動力は低減できるが、原料空気圧縮機の動力が増加する。さらに、このプロセスでは、得られる窒素の純度も低いため、ガス化複合発電(IGCC)のように、一定純度以上の窒素を製品として必要とする設備には不適当である。
【0007】
また、米国特許第5454227号明細書記載のプロセスでは、低圧蒸留塔底部から抜き出した液化酸素をポンプで圧縮してミキシング塔に供給し、原料空気の一部と気液接触させるようにしている。この空気には、膨張タービンで膨張させた空気と膨張バルブで減圧させた空気とを使用している。
【0008】
したがって、このプロセスにおいても、前記同様に、高圧蒸留塔に供給する原料空気が減少するため、低圧蒸留塔に供給する還流窒素が減少し、製品回収率が低下する。また、このプロセスでは、高圧に圧縮した原料空気の一部を膨張バルブで減圧してからミキシング塔に供給するようにしているため、減圧による動力のロスを生じる。
【0009】
そこで本発明は、比較的高圧力の低純度酸素を製造するプロセスにおいて、酸素回収率の向上や圧縮機に要する動力費の削減により原単位の低減が図れ、さらに、同時に得られる窒素の純度低下も防止す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。
【0010】
【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、高圧塔、低圧塔及びミキシング塔を有する三塔式蒸留設備に原料空気を導入して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、圧縮,精製,冷却した原料空気を前記高圧塔に導入して第一窒素留分と第一酸素富化液留分とに分離する第一蒸留工程と、該第一蒸留工程で分離した第一窒素留分と第一酸素富化液留分とを前記低圧塔に導入して第二窒素留分と第二酸素富化液留分とに分離する第二蒸留工程と、前記第一酸素富化液留分をドライタイプのリボイラ/コンデンサにて前記第一窒素留分の一部と熱交換して気化させた後に前記ミキシング塔の下部に上昇ガスとして導入するとともに、前記第二酸素富化液留分を昇圧した後に前記ミキシング塔の上部に還流液として導入し、低純度酸素留分と塔底液留分とに分離する第三蒸留工程と、該第三蒸留工程で分離した低純度酸素留分を製品として回収する製品回収工程とを含むことを特徴としている。
【0011】
さらに、本発明の低純度酸素の製造方法は、気化されてミキシング塔に導入される前記第一酸素富化液留分を高圧塔の塔底から少なくとも1理論段上から抜き出すこと、ミキシング塔に導入する前記第二酸素富化液留分を低圧塔の塔底から少なくとも1理論段上から抜き出すとともに、低圧塔の塔底部から高純度の酸素ガスを抜き出すことを特徴としている。さらに、前記ミキシング塔の塔底から抜き出した塔底液留分を該塔底液留分の酸素濃度に対応する位置で前記低圧塔に導入すること、前記ミキシング塔の中間部から液を抜き出し、該液の酸素濃度に対応する位置で前記低圧塔に導入することを特徴としている。
【0012】
また、本発明の低純度酸素の製造装置は、圧縮,精製,冷却されて導入される原料空気を蒸留して塔上部の第一窒素留分と塔下部の第一酸素富化液留分とに分離する高圧塔と、該高圧塔で分離した第一窒素留分と第一酸素富化液留分とを導入して蒸留することにより塔上部の第二窒素留分と塔下部の第二酸素富化液留分とに分離する低圧塔と、前記高圧塔から前記第一酸素富化液留分を抜き出す第一酸素富化液留分抜出経路と、該第一酸素富化液留分抜出経路に抜き出した第一酸素富化液留分を前記第一窒素留分の一部と熱交換して気化させるドライタイプのリボイラ/コンデンサと、前記低圧塔から前記第二酸素富化液留分を抜き出す第二酸素富化液留分抜出経路と、該第二酸素富化液留分抜出経路に抜き出した第二酸素富化液留分を昇圧する液ポンプと、前記リボイラ/コンデンサで気化した第一酸素富化留分及び前記液ポンプで昇圧された第二酸素富化液留分とを導入して蒸留することにより塔上部の低純度酸素留分と塔底部の塔底液留分とに分離するミキシング塔と、該ミキシング塔で分離した前記低純度酸素留分を製品として回収する製品回収経路とを備えたことを特徴としている。
【0013】
さらに、本発明の低純度酸素の製造装置は、前記第一酸素富化液留分抜出経路が高圧塔の塔底から少なくとも1理論段上に設けられていること、前記第二酸素富化液留分抜出経路が低圧塔の塔底から少なくとも1理論段上に設けられるとともに、最下段精留段の下に低圧塔底部に分離した高純度の酸素ガスを抜き出す高純度酸素抜出経路が設けられていることを特徴としている。
【0014】
また、前記ミキシング塔の塔底部に分離した塔底液留分を抜き出し、前記低圧塔の中部に還流液として導入する第一酸素還流経路を備えていること、前記ミキシング塔の中段から液を抜き出し、前記低圧塔の中部より下方の位置に還流液として導入する第二酸素還流経路を備えていることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一形態例を示す系統図である。この系統図に示す装置は、高圧塔1、低圧塔2及びミキシング塔3を有するとともに、空気を低温蒸留するための付帯設備である原料空気圧縮機4、前処理設備5、主熱交換器6、主凝縮器7、過冷器8、リボイラ/コンデンサ9等の各種機器、各種弁及び配管を備えた三塔式蒸留設備である。
【0016】
以下、低純度酸素を製造する手順に基づいて本形態例を説明する。まず、経路10から吸入された102000Nm3/hの原料空気は、原料空気圧縮4で6.0kg/cm2 abs.に圧縮され、アフタークーラー11で40℃に冷却された後、前処理設備5で二酸化炭素や水分等の不純物を除去されて精製される。この原料空気は、経路12から経路13と経路14とに分岐し、一方の経路13に分岐した原料空気は、空気予冷器15を通ってからブロワー16で更に圧縮され、アフタークーラー17及び空気予冷器15で冷却される。さらに、この原料空気は、経路18から主熱交換器6を通って中間温度に冷却された後、経路19を通って前記ブロワー16に直結した膨張タービン20に導入され、膨張してプラントに必要な寒冷を発生する。膨張して低圧状態となったこの原料空気は、経路21を通って低圧塔2の所定の位置に導入される。他方の経路14に分岐した原料空気は、主熱交換器6で露点温度付近まで冷却された後、経路22を通って高圧塔1の下部に導入される。
【0017】
高圧塔1では、塔内を上昇するガスと、塔頂部の主凝縮器7で凝縮して塔内を下降する液との気液接触によって第一蒸留工程が行われ、塔頂部の第一窒素留分と、塔底部の第一酸素富化液留分とに分離する。高圧塔1の頂部から経路23に抜き出された第一窒素留分、即ち窒素ガスは、その一部が経路24を通って主凝縮器7に導入され、後述する低圧塔底部の第二酸素富化液留分と熱交換することにより凝縮して液化窒素となり、経路25に導出し、その一部が経路26に分岐して高圧塔1の頂部に還流液として戻される。また、経路23から経路27に進んだ窒素ガスは、前記リボイラ/コンデンサ9で高圧塔底部からの第一酸素富化液留分と熱交換することにより凝縮して液化窒素となり、経路28に導出し、その一部が前記経路26から高圧塔1の還流液として戻される。
【0018】
還流液となる以外の液化窒素47000Nm3/hは、前記経路25,28から経路29に合流し、前記過冷器8で冷却された後、経路30を通り、膨張弁31で低圧塔2の圧力1.3kg/cm2 abs.に減圧された後、経路32を通って低圧塔2の頂部に還流液として導入される。
【0019】
一方、前記高圧塔1の底部に分離した酸素分約40%の第一酸素富化液留分は、経路33に抜き出されて経路34と経路35とに分岐する。経路34に分岐した23000Nm3/hの第一酸素富化液留分は、過冷器8で冷却された後、経路36を通り、膨張弁37で低圧塔2の圧力1.3kg/cm2 abs.に減圧され、経路38を通って低圧塔2の中上部に還流液として導入される。また、経路33から経路35に続く第一酸素富化液留分抜出経路に分岐した27400Nm3/hの第一酸素富化液留分は、膨張弁39で2.6kg/cm2 abs.に減圧された後、経路40を経て前記リボイラ/コンデンサ9に導入され、高圧塔頂部からの前記窒素ガスと熱交換することによりガス化し、経路41を通って前記ミキシング塔3の底部に上昇ガスとして導入される。
【0020】
なお、本形態例では、リボイラ/コンデンサ9として、液浸漬型ではなく、ドライ型のリボイラ/コンデンサを使用している。すなわち、液浸漬型の場合は、気化側の液体が液ヘッドによって過冷却状態となるため、この分、気化圧力を低くしなければならないが、ドライタイプの場合には、このようなことがないので、気化圧力を高めることができる。したがって、ミキシング塔3に導入する第一酸素富化液留分の気化圧力を高くすることができるので、ミキシング塔3の運転圧力を高めることができ、最終的にミキシング塔3から回収する製品低純度酸素ガスの圧力を高くすることができる。しかも、ドライタイプは、液浸漬型に比べて保有液量が少ないので、装置の起動時間を短縮できる効果もある。
【0021】
前記低圧塔2では、前記経路32,38からそれぞれ導入される還流液と、塔底部の主凝縮器7で気化した上昇ガスとの気液接触によって第二蒸留工程が行われ、塔頂部の第二窒素留分と、塔底部の第二酸素富化液留分とに分離する。
【0022】
塔頂部からは、第二窒素留分である窒素ガス79650Nm3/hが経路42に抜き出され、過冷器8での熱交換により昇温した後、経路43を通って主熱交換器6で原料空気と熱交換することにより常温まで昇温し、経路44から製品窒素として抜き出される。本形態例のプロセスでは、原料空気の全量を高圧塔1に導入していることから、低圧塔2の頂部還流液化窒素量を多くすることができるため、低圧塔頂部の窒素濃度は99.3%であり、製品窒素ガスとして十分に使用可能である。
【0023】
低圧塔2の底部の第二酸素富化液留分は、酸素濃度98%の液化酸素であり、66000Nm3/hが第二酸素富化液留分抜出経路である経路45に抜き出され、液ポンプ46で2.6kg/cm2 abs.に圧縮された後、経路47を通ってミキシング塔3の頂部に還流液として供給される。
【0024】
ミキシング塔3では、前記経路41から導入された上昇ガスと、上記経路47から導入された還流液とが気液接触することにより第三蒸留工程が行われ、塔頂部の低純度酸素留分と、塔底部の塔底液留分とに分離する。塔頂部の低純度酸素留分は、酸素濃度95%の低純度酸素であり、製品回収経路となる頂部の経路48から22350Nm3/hが抜き出され、主熱交換器6で常温まで昇温した後、経路49を通ってブロワー50で所定圧力に圧縮されて経路51から取り出される。
【0025】
ミキシング塔3の底部から第一酸素還流経路である経路52に抜き出された塔底液留分は、膨張弁53で低圧塔2の圧力に減圧された後、経路54を通り、塔底液留分の酸素濃度に対応した位置の低圧塔中部に導入される。また、ミキシング塔3の中間部からは、塔内を下降する液の一部が第二酸素還流経路である経路55に抜き出され、膨張弁56で低圧塔2の圧力に減圧された後、経路57を通り、該液の酸素濃度に対応した位置の低圧塔中部より下方に導入される。
【0026】
上述のように、高圧塔1から抜き出した第一酸素富化液留分を気化してミキシング塔3の上昇ガスとして用いることにより、原料空気のほとんどを高圧塔1に供給することができるので、低圧塔2の頂部還流液化窒素量を多くすることができる。これにより、低圧塔2のL/Vが改善されて精留効率が向上し、製品低純度酸素の回収率が増加するとともに、低圧塔2から抜き出す窒素の純度も向上させることができる。したがって、本形態例プロセスは、大量の低純度酸素と共に、一定純度以上の窒素ガスを大量に必要とするガス化複合発電にも好適に用いることができる。
【0027】
また、高圧塔1からミキシング塔3に供給する第一酸素富化液留分の気化を、高圧塔1から抜き出した第一窒素留分との熱交換で行うことにより、第一酸素富化液留分の気化を、他の加熱源を用意することなく効率よく行えるとともに、第一窒素留分を液化させて高圧塔1や低圧塔2の還流液として使用することができる。さらに、ミキシング塔3から抜き出した液を、低圧塔2の酸素濃度に対応した位置に供給することにより、低圧塔2の運転を乱すことなく安定した効率のよい蒸留操作を行うことができる。
【0028】
ここで、本形態例に示すプロセスと、従来例として前記米国特許第5291737号明細書記載のプロセスとにおいて、同条件の低純度酸素を製造する場合のシミュレーションを行った結果を表1に示す。なお、酸素製造原単位には、従来例と条件を合わせるため、酸素を68kg/cm2 abs.まで昇圧するためのブロワー50の動力も含めている。
【0029】
【表1】
【0030】
上記シミュレーションでは、全ての蒸留塔に棚段を使用した場合で計算を行ったが、高圧塔1,低圧塔2,ミキシング塔3の少なくとも1つに充填物を使用することにより、蒸留塔の圧力損失を少なくすることができるので、さらに酸素製造原単位を低減させることができる。
【0031】
また、本形態例では、高圧塔1の第一酸素富化液留分の一部をミキシング塔3に供給するようにしているが、リボイラ/コンデンサ9における炭化水素の濃縮を防止するため、図1に破線で示すように、高圧塔1の塔底から少なくとも1理論段上の精留段1aから経路35aを通して液を抜き出すようにしてもよい。
【0032】
また、図2に示すように、ミキシング塔3に還流液として導入する液も、低圧塔2の塔底から数段上の精留段2aに設けた経路45aで抜き出すとともに、最下段の精留段2bより下に設けた経路(高純度酸素抜出経路)58から主熱交換器6,経路59を通して、純度の高い酸素ガスを抜き出すこともできる。
【0033】
これにより、ミキシング塔3から抜き出す低純度の酸素と、低圧塔2から抜き出す高純度の酸素との純度の異なる2種類の製品酸素を得ることができるので、大量の低純度酸素と少量の高純度酸素とを必要とする設備、例えば、コレックス(COREX)製鋼法を基にした新しいグラスルーツ製鋼所等の用途に好適である。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的圧力が高い低純度酸素を効率よく製造でき、回収率の向上や圧縮機に要する動力費の削減により原単位の低減が図れる。さらに、比較的高純度の窒素も同時に製造することが可能であり、低純度の酸素と高純度の酸素とを同時に製造することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一形態例を示す系統図である。
【図2】 変形例を示す要部の系統図である。
【符号の説明】
1…高圧塔、2…低圧塔、3…ミキシング塔、4…原料空気圧縮機、5…前処理設備、6…主熱交換器、7…主凝縮器、8…過冷器、9…リボイラ/コンデンサ、15…空気予冷器、16…ブロワー、20…膨張タービン、31,37,39…膨張弁、50…ブロワー、53,56…膨張弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for producing low-purity oxygen, and more particularly, a process for recovering low-purity oxygen as a product by distilling and separating air at a low temperature, and using a relatively high pressure without using a compressor. The invention relates to a method and apparatus for producing low purity oxygen.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Low-purity oxygen is used in gasification combined power generation (IGCC), direct / melt reduction steelmaking, glass melting, and the like. In these applications, a large amount of oxygen is consumed, so that the power unit is particularly low.
[0003]
U.S. Pat. No. 5,291,737 by Camberlein et al. And U.S. Pat. No. 5,454,227 by Straub et al. Describe low purity oxygen production processes aimed at reducing power consumption.
[0004]
In the process described in US Pat. No. 5,291,737, liquefied oxygen having an oxygen purity higher than that of product oxygen is extracted from a low-pressure distillation column, compressed by a pump, and then mixed with a part of the raw material air in a gas-liquid contact with a mixing column. By doing so, low-purity oxygen having the same pressure as that of the raw air is produced.
[0005]
However, in this process, since about 30% of the total air amount is introduced into the mixing column and brought into gas-liquid contact with liquefied oxygen to be liquefied, the amount of raw material air supplied to the high-pressure distillation column is reduced. As a result, the rising gas in the high-pressure column is reduced, and the amount of liquefaction in the main condenser is reduced, so the amount of reflux nitrogen in the low-pressure distillation column is reduced, L / V is lowered, and the rectification efficiency is deteriorated. As the oxygen recovery rate decreases, the purity of the resulting nitrogen also decreases.
[0006]
That is, in this process, the compression power of product oxygen can be reduced, but the power of the raw air compressor is increased. Furthermore, since the purity of the obtained nitrogen is low in this process, it is not suitable for facilities that require nitrogen of a certain purity or higher as a product, such as gasification combined power generation (IGCC).
[0007]
Further, in the process described in US Pat. No. 5,454,227, liquefied oxygen extracted from the bottom of the low-pressure distillation column is compressed by a pump and supplied to the mixing column so as to be in gas-liquid contact with part of the raw air. As the air, air expanded by an expansion turbine and air decompressed by an expansion valve are used.
[0008]
Therefore, also in this process, since the raw material air supplied to the high-pressure distillation column is reduced as described above, the reflux nitrogen supplied to the low-pressure distillation column is reduced and the product recovery rate is lowered. Further, in this process, a part of the raw material air compressed to a high pressure is decompressed by an expansion valve and then supplied to the mixing tower. Therefore, power loss due to the decompression occurs.
[0009]
Accordingly, the present invention can reduce the basic unit in the process of producing low-purity oxygen at a relatively high pressure by improving the oxygen recovery rate and reducing the power cost required for the compressor, and further reducing the purity of the nitrogen obtained at the same time. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing low-purity oxygen that can be prevented.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the method for producing low-purity oxygen according to the present invention includes at least low-purity oxygen by introducing raw air into a three-column distillation facility having a high-pressure column, a low-pressure column, and a mixing column and performing low-temperature distillation. In the method for producing low-purity oxygen in which the product is separated and recovered as a product, the compressed, purified, and cooled raw material air is introduced into the high-pressure column to separate the first nitrogen fraction and the first oxygen-enriched liquid fraction. A first nitrogen fraction and a first oxygen-enriched liquid fraction separated in the distillation step, the first nitrogen-enriched liquid fraction, and the second nitrogen fraction and the second oxygen-enriched liquid fraction, A second distillation step that separates the first oxygen-enriched liquid fraction into a lower part of the mixing tower after the first oxygen-enriched liquid fraction is vaporized by heat exchange with a part of the first nitrogen fraction in a dry-type reboiler / condenser As a rising gas and the second oxygen-enriched liquid fraction And the third distillation step for separating into a low-purity oxygen fraction and a bottom-bottom liquid fraction and the low-purity oxygen fraction separated in the third distillation step. And a product recovery process for recovering the product as a product.
[0011]
Furthermore, the manufacturing method of the low-purity oxygen of the present invention, by extracting the first oxygen-enriched liquid fraction is vaporization is introduced into the mixing column at least 1 theoretical stage above the bottom of the high pressure column, a mixing column The second oxygen-enriched liquid fraction introduced into is extracted from the bottom of the low-pressure column from at least one theoretical plate, and high-purity oxygen gas is extracted from the bottom of the low-pressure column. Furthermore, introducing the bottom liquid fraction extracted from the bottom of the mixing tower into the low pressure column at a position corresponding to the oxygen concentration of the bottom liquid fraction, extracting the liquid from the middle part of the mixing tower, The liquid is introduced into the low-pressure column at a position corresponding to the oxygen concentration of the liquid.
[0012]
Further, the low purity oxygen production apparatus of the present invention comprises a first nitrogen fraction at the top of the tower and a first oxygen-enriched liquid fraction at the bottom of the tower by distilling the raw air introduced after being compressed, purified and cooled. A high-pressure column separated into a high-pressure column, a first nitrogen fraction and a first oxygen-enriched liquid fraction separated in the high-pressure column, and distillation to obtain a second nitrogen fraction at the top of the tower and a second nitrogen fraction at the bottom of the tower. A low-pressure column that separates into an oxygen-enriched liquid fraction, a first oxygen-enriched liquid fraction extraction path for extracting the first oxygen-enriched liquid fraction from the high-pressure column, and the first oxygen-enriched liquid fraction A dry-type reboiler / condenser that heats and vaporizes the first oxygen-enriched liquid fraction extracted into the fraction extraction path with a part of the first nitrogen fraction, and the second oxygen-enriched from the low-pressure column. The second oxygen-enriched liquid fraction extraction path for extracting the liquid fraction, and the pressure of the second oxygen-enriched liquid fraction extracted to the second oxygen-enriched liquid fraction extraction path Low purity oxygen at the top of the column by introducing and distilling a liquid pump, a first oxygen-enriched fraction vaporized by the reboiler / condenser and a second oxygen-enriched liquid fraction pressurized by the liquid pump. A mixing tower that separates into a fraction and a bottom liquid fraction at the bottom of the tower and a product recovery path that recovers the low-purity oxygen fraction separated in the mixing tower as a product are provided.
[0013]
Furthermore, the low-purity oxygen production apparatus of the present invention is characterized in that the first oxygen-enriched liquid fraction extraction path is provided at least one theoretical plate above the bottom of the high-pressure column, A liquid fraction extraction path is provided at least one theoretical stage above the bottom of the low-pressure column, and a high-purity oxygen extraction path for extracting high-purity oxygen gas separated at the bottom of the low-pressure column below the bottom rectification stage It is characterized by being provided.
[0014]
Also, a first oxygen reflux path is provided for extracting the bottom liquid fraction separated at the bottom of the mixing tower and introducing it into the middle of the low-pressure tower as a reflux liquid, and extracting the liquid from the middle stage of the mixing tower. It is characterized in that it comprises a second oxygen reflux path for introducing a reflux liquid to a position below the middle of the lower pressure column.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the present invention. The apparatus shown in this system diagram includes a high-pressure column 1, a low-
[0016]
Hereinafter, this embodiment will be described based on a procedure for producing low-purity oxygen. First, 102000 Nm 3 / h of raw material air sucked from the
[0017]
In the high-pressure tower 1, the first distillation step is performed by gas-liquid contact between the gas rising in the tower and the liquid condensed in the main condenser 7 at the top of the tower and descending in the tower, and the first nitrogen at the top of the tower. Separated into a fraction and a first oxygen-enriched liquid fraction at the bottom of the column. A part of the first nitrogen fraction extracted from the top of the high-pressure column 1 into the
[0018]
The liquefied nitrogen 47000 Nm 3 / h other than the reflux liquid merges from the
[0019]
On the other hand, the first oxygen-enriched liquid fraction having an oxygen content of about 40% separated at the bottom of the high-pressure column 1 is extracted into the
[0020]
In this embodiment, the reboiler /
[0021]
In the low-
[0022]
From the top of the column, nitrogen gas 79650 Nm 3 / h, which is the second nitrogen fraction, is extracted into the
[0023]
The second oxygen-enriched liquid fraction at the bottom of the low-
[0024]
In the mixing
[0025]
The bottom liquid fraction withdrawn from the bottom of the mixing
[0026]
As described above, most of the raw air can be supplied to the high pressure column 1 by vaporizing the first oxygen-enriched liquid fraction extracted from the high pressure column 1 and using it as the rising gas of the
[0027]
Further, the first oxygen-enriched liquid fraction supplied from the high-pressure tower 1 to the mixing
[0028]
Here, Table 1 shows the results of simulations for producing low-purity oxygen under the same conditions in the process shown in this embodiment and the process described in US Pat. No. 5,291,737 as the conventional example. In addition, in order to match the oxygen production basic unit with the conventional example, oxygen was supplied at 68 kg / cm 2 abs. The power of the
[0029]
[Table 1]
[0030]
In the above simulation, calculation was performed when plates were used for all distillation columns. However, by using a packing material for at least one of the high pressure column 1, the
[0031]
In the present embodiment, a part of the first oxygen-enriched liquid fraction of the high-pressure column 1 is supplied to the
[0032]
Further, as shown in FIG. 2, the liquid to be introduced into the mixing
[0033]
This makes it possible to obtain two types of product oxygen having different purity, that is, low-purity oxygen extracted from the
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, low-purity oxygen having a relatively high pressure can be efficiently produced, and the basic unit can be reduced by improving the recovery rate and reducing the power cost required for the compressor. Furthermore, relatively high-purity nitrogen can be produced at the same time, and low-purity oxygen and high-purity oxygen can be produced simultaneously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of a main part showing a modification.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High pressure column, 2 ... Low pressure column, 3 ... Mixing column, 4 ... Raw material air compressor, 5 ... Pretreatment equipment, 6 ... Main heat exchanger, 7 ... Main condenser, 8 ... Subcooler, 9 ... Reboiler / Condenser, 15 ... air precooler, 16 ... blower, 20 ... expansion turbine, 31, 37, 39 ... expansion valve, 50 ... blower, 53, 56 ... expansion valve
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