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JPH02275282A - 空気液化分離方法 - Google Patents

空気液化分離方法

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JPH02275282A
JPH02275282A JP1096813A JP9681389A JPH02275282A JP H02275282 A JPH02275282 A JP H02275282A JP 1096813 A JP1096813 A JP 1096813A JP 9681389 A JP9681389 A JP 9681389A JP H02275282 A JPH02275282 A JP H02275282A
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booster
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expansion turbine
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Osamu Utada
宇多田　修
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Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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    • F25J2245/40—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being air

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気波化分離方法に関し、特にガス状製品と
液状製品とを併産するのに適した空気波化分離方法に関
する。
〔従来の技術〕
原料空気を圧縮、精製した後に液化点付近まで冷却し、
精留塔に導入して液化精留分離し、窒素や酸素等を得る
空気波化分離方法が知られている。
この空気波化分離方法で液状の製品、例えば液化酸素を
得る場合には、プロセス成立上の必要寒冷を供給するた
めに系内に膨脹タービンを配している。
第２図は、ガス状の酸素（酸素ガス）と液状の酸素（液
化酸素）とを併産する従来の空気波化分離方法の一例を
示すもので、上記膨脹タービンを原料空気導入系に設け
たものである。
原料空気圧縮機１て圧縮された原料空気Ａは、冷却器２
で常温に冷却され、切替え使用される吸着器３．３の一
方で水分や炭酸ガス等の不純物を除去された後に、主熱
交換器４に導入される。この原料空気Ａの大部分は、該
主熱交換器４で後述の製品酸素ガスＧＯや排ガスＷによ
り液化点付近まで冷却された後に減圧弁５で下部塔圧力
に減圧されて複精留塔６の下部塔７に導入される。原料
空気Ａの一部Ａｔは、中間温度まで冷却された状態で主
熱交換器４の中部から導出され、膨脹タービン８に導入
されて下部塔圧力まで膨脹し、寒冷を発生して前記下部
塔７に導入される大部分の原料空気Ａと略同じ温度に降
温した後に、原料空気Ａと合流して下部塔７に導入され
る。
下部塔７に導入された原料空気Ａは、請合分離されて下
部塔７下部の液化空気ＬＡと下部塔７上部の窒素ガスＧ
Ｎとに分離する。下部塔７下部の液化空気ＬＡは、下部
塔７底部から導出され、適冷器９を経て上部塔１０の中
部に導入される。また下部塔７上部の窒素ガスＧＮは、
主凝縮蒸発器１１で凝縮液化され、下部塔７の還流液に
なるとともに、その一部が適冷器９を経て上部塔１０の
上部に導入される。
上部塔１０内での精留分離操作により、その底部に分離
した液化酸素ＬＯは、一部が導管１２を経て製品液化酸
素ＬＯとして採取され、残部が主凝縮蒸発器１１で蒸発
気化して上部塔１０の上昇ガスになるとともに、その一
部が製品酸素ガスＧＯとして導管１３から採取され、主
熱交換器４を経て導出される。また上部塔１０上部に分
離した窒素ガスＧＮは、頂部の導管１４から導出され、
適冷″ａ９．主熱交換器４を経て排ガスＷとして排出さ
れる。
通常、このような空気波化分離方法においては、製品酸
素ガスＧＯと製品液化酸素ＬＯの量に応じて膨脹タービ
ン８のガス流量、即ち寒冷発生量を設定し、略一定の割
合でガス状製品を液状製品とを得ており、ガス状製品と
液状製品との割合を変える場合には、膨脹タービン８に
導入する原料空気量を弁５等により調整して膨脹タービ
ン８における寒冷発生量を増減させていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述のごとく原料空気導入系に膨脹ター
ビンを配したものでは、膨脹タービンに導入する原料空
気の圧力を原料空気圧縮機で得ているために１．゛膨張
タービンに導入しない分の原料空気も高い圧力に圧縮し
なければならず、原料空気圧縮機の動力消費量が多くな
り、得られる製品の動力原単位を悪化させていた。
また、ガス状製品と液状製品との割合の調整幅にも限度
があり、大幅な需要変動には対処することができなかっ
た。
そこで、本発明は、製品の動力原単位を低減するととも
に、ガス状製品と液状製品との採取割合を容易に、かつ
大幅に調整することのできる空気波化分離方法を提供す
ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記した目的を達成するために本発明は、原料空気を圧
縮し、吸着によって不純物を除去した後、主熱交換器で
冷却し、複精留塔に導入して液化精留分離し、ガス状及
び／又は液状の製品を得る方法において、吸着器を導出
した原料空気を２分し、その一方を主熱交換器に導入し
て液化点付近まで、又は一部液化するまで冷却後、複精
留塔の下部塔に導入するとともに、他方をガス状製品採
取量及び液状製品採取量に応じて複数段もしくは複数基
からなる昇圧機の任意の数を選択して導入昇圧後、主熱
交換器に導入して中間温度まで冷却して導出し、膨脹タ
ービンに導入して降圧、膨脹させた後に複精留塔に導入
することを特徴とする空気波化分離方法を提供するもの
である。
〔作　用〕
上述のごとく、複数段もしくは複数基からなる昇圧機の
任意の数を選択して原料空気の一部を昇圧することによ
り、膨脹タービンに導入する原料ガス量及び圧力を容易
に、かつ大幅に変更することができ、膨脹タービンにお
ける寒冷量を大幅に増減させることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を第１図に示す一実施例に基づいてさらに
詳細に説明する。尚、以下の説明において前記第２図に
示した従来例と同一要素のものには同一符号を付して詳
細な説明を省略する。
原料空気圧縮機１で所定の圧力まで圧縮され、吸着器３
で精製された原料空気Ａは、吸着器３を導出した後に導
管２０．２１に２分される。一方の大部分の原料空気Ａ
ｍは、導管２０を経て主熱交換器４に導入され、製品酸
素ガスＧｏ及び排ガスＷにより液化点付近まで、又は一
部液化されるまで冷却されて複精留塔６の下部塔７に導
入される。
他方の一部の原料空気Ａｔは、導管２１を経て第−昇圧
機２２．第二昇圧機２３．及び第三昇圧機２４を直列に
備えた昇圧回路２５に導入される。
これらの各昇圧機２２，２３．２４には、その二次側に
それぞれアフタークーラー２２　ａ、　　２３　ａ。
２４ａが配設されており、さらに第−昇圧機２２及び第
二昇圧機２３のアフタークーラー２２ａ。
２３Ｈの導出側には弁２２ｂ、２３ｂを有するバイパス
管２２ｃ、２３ｃが接続されている。
この昇圧回路２５は、ガス状製品（酸素ガスＧＯ）採取
量及び液状製品（液化酸素ＬＯ）採取量に応じて制御さ
れるもので、例えば、製品酸素ガスＧｏを多く採取する
場合には、第二昇圧機２３に付属する弁２３ｂを開き、
第−昇圧機２２に付属する弁２２ｂを閉じて第三昇圧機
２４のみを作動させて原料空気Ａｔを昇圧して主熱交換
器４に導入し、中間温度まで冷却して膨脹タービン８に
導入する。
また、寒冷量を多く必要とする製品液化酸素ＬＯを多く
採取する場合には、全昇圧機２２，２３゜２４を作動さ
せるとともに、第−昇圧機２２及び第二昇圧機２３に付
属する弁２２ｂ、２３ｂを閉じて原料空気Ａｔを三段階
に圧縮して高圧とし、導管２４ｃから主熱交換器４に導
入し、中間温度まで冷却して膨脹タービン８に導入する
。
さらに第二昇圧機２３及び第三昇圧機２４を作動させて
第−昇圧機２２を不作動とすれば、膨脹タービン８に導
入する原料空気Ａｔの圧力を上記両圧力の中間圧力とす
ることができる。
次表は、本実施例における運転モードを示すもので、製
品液化酸素ＬＯを大量に得るための液製品採取モード、
製品液化酸素ＬＯを少量として製品酸素ガスＧＯを主に
得るガス製品採取モード、及びその中間のモードにおけ
る各部の原料空気（Ａ、Ａｍ、Ａｔ）の流量と圧力、及
び採取される製品（ＬＯ，Ｇｏ）Ｍｋを示すものである
。
このように、製品酸素ガスＧｏの採取量及び製品液化酸
素ＬＯの採取量に応じて、昇圧機の数を選択して原料空
気Ａｔを昇圧することにより、膨脹タービン８に導入す
る原料空気Ａｔの圧力、即ちその量を変えることができ
、操作条件に合った寒冷量を得ることができる。
また、膨脹タービン８に導入する原料空気Ａｔに必要な
圧力を昇圧機で得ているので、原料空気圧縮ａｌｌにお
ける原料空気への圧縮圧力を下部塔７の精留操作に必要
な圧力にすることができるから、原料空気Ａの全てを膨
脹タービン８に必要な圧力まで圧縮する必要がなくなり
、原料空気圧縮機１の所要動力を大幅に低減す、ること
かできる。
このとき、前記昇圧回路２５においては、全原料空気Ａ
を分岐した一部の原料空気Ａｔを昇圧するだけであるか
ら、流量が少ないことに加えて圧縮率が小さいので、そ
の所要動力も僅かであり、上記原料空気圧縮機１の大幅
な動力費低減により、得られる製品の動力原単位を低減
することができる。
特に、前記各昇圧機の内、常時作動状態に設定する昇圧
機、すなわち上記実施例に置いては第三昇圧機２４を膨
脹タービン制動ブロワ−１あるいは原料空気圧縮機１と
のコンバイン型とすることにより、該昇圧機の動力費を
不要としたり、あるいはごく僅かなものにすることがで
きる。
尚、上記実施例では、昇圧機を３台配置し、第三昇圧機
２４を常時作動の昇圧機とした例で説明したが、２台の
昇圧機でも十分な作用を発揮することができ、導管の配
置や昇圧機の種類により、常時作動の昇圧機を前段とす
ることも可能である。
さらに、多段式圧縮機を用いて、該多段式圧縮機の後段
あるいは前段を任意に切離したり、中…工部から中間圧
力の原料空気Ａｔを取出したりすることにより、上記実
施例同様に、膨脹タービン８に導入する原料空気Ａｔの
圧力及び流量の調節を行うことが可能である。
また、本実施例に示すように、膨脹タービン８で膨脹し
た後の原料空気Ａｔを操作圧力の低い上部塔１０に導入
することにより、膨脹タービン８における原料空気Ａｔ
の膨張率を大きくとれ、寒冷量をより多くすることがで
きるが、従来と同様に下部塔７の操作圧力まで膨脹させ
て下部塔７に導入しても、必要な寒冷量を得ることは容
易である。
さらに、本発明方法で得られる液状製品としては、上記
酸素の他、窒素やアルゴン等、従来から液状で採取され
ているもの全てを含むことができ、ガス状製品と液状製
品の種類の組合せは任意に選定することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、原料空気の一部をガス
状製品採取量及び液状製品採取量に応じて複数段もしく
は複数基からなる昇圧機の任意の数を選択して昇圧後、
中間温度まで冷却して膨脹タービンに導入するから、製
品の採取状態により膨脹タービンの吸入側圧力、即ち吸
入量が変化し、操作状態に合った最適な寒冷量を得るこ
とができる。また複数の昇圧機を選択して昇圧するから
、膨脹タービンの吸入側圧力及び流量を大きく変えるこ
とができるので、膨脹タービンにおける発生寒冷量を大
幅に変化させることができ、ガス状製品と液状製品との
採取割合の大幅な増減が可能となる。さらに、原料空気
全量を膨脹タービンの吸入圧力に合せて圧縮する必要が
ないので、原料空気圧縮機の動力費を大幅に低減させる
ことができる。
特に、常時作動状態に設定する昇圧機を膨脹タービン制
動ブロワ−あるいは原料空気圧縮機とのコンバイン型と
することにより、該昇圧機の動力費を不要としたり、あ
るいはごく住かなものにできるので、採取する製品の動
力原単位をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は従来
例を示す系統図である。 １・・・原料空気圧縮機　　３・・・吸若器　　４・・
・主熱交換器　　６・・・複精留塔　　８・・・膨脹タ
ービン２２・・・第−昇圧機　　２３・・・第二昇圧機
　　２４・・・第三昇圧機　　Ａ・・・原料空気　　Ｇ
Ｏ・・・製品酸素ガス ＬＯ・・・製品液化酸素 特 許 出 願 人 日 本 酸 素 株 式

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、原料空気を圧縮し、吸着によって不純物を除去した
    後、主熱交換器で冷却し、複精留塔に導入して液化精留
    分離し、ガス状及び／又は液状の製品を得る方法におい
    て、吸着器を導出した原料空気を２分し、その一方を主
    熱交換器に導入して液化点付近まで、又は一部液化する
    まで冷却後、複精留塔の下部塔に導入するとともに、他
    方をガス状製品採取量及び液状製品採取量に応じて複数
    段もしくは複数基からなる昇圧機の任意の数を選択して
    導入昇圧後、主熱交換器に導入して中間温度まで冷却し
    て導出し、膨脹タービンに導入して降圧、膨脹させた後
    に複精留塔に導入することを特徴とする空気液化分離方
    法。 ２、前記複数基の昇圧機の内、任意の１基が膨脹タービ
    ン制動ブロワーであることを特徴とする請求項１記載の
    空気液化分離方法。 ３、前記複数基の昇圧機の内、任意数の昇圧機が原料空
    気圧縮機とのコンバイン型であることを特徴とする請求
    項１記載の空気波化分離方法。
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