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JPH03137483A - 空気分離装置 - Google Patents

空気分離装置

Info

Publication number
JPH03137483A
JPH03137483A JP27631189A JP27631189A JPH03137483A JP H03137483 A JPH03137483 A JP H03137483A JP 27631189 A JP27631189 A JP 27631189A JP 27631189 A JP27631189 A JP 27631189A JP H03137483 A JPH03137483 A JP H03137483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
amount
expansion turbine
raw material
compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27631189A
Other languages
English (en)
Inventor
Tamotsu Hashimoto
保 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP27631189A priority Critical patent/JPH03137483A/ja
Publication of JPH03137483A publication Critical patent/JPH03137483A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J3/04278—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using external refrigeration units, e.g. closed mechanical or regenerative refrigeration units
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    • F25J3/04333—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/04339—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of air
    • F25J3/04345—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using quasi-closed loop internal vapor compression refrigeration cycles, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of air and comprising a gas work expansion loop
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    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration

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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〕 本発明は所謂クロード式プロセスをとる空気分離装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
クロード式プロセスをとる従来の空気分離装置の構成と
作用を第２図によって説明する。
濾過器１で濾過された原料空気は、原料空気圧縮機２に
より所定圧力まで加圧され、吸着器３で水分および炭酸
ガス等の不要成分を除去された後、昇圧圧縮機４および
ブースタ５で二段に加圧されてコールドボックスＣに導
入される。６は原料空気予冷器、７はブースタアフタク
ーラーである。
このコールドボックスＣ内には、主熱交換器８と、ブー
スタ５の駆動源でもある膨張タービン９と、精留塔１０
とが設けられ、導入された原料空気が主熱交換器８およ
び膨張タービン９により寒冷を与えられて精留塔１０の
下塔（高圧塔）１０ａに導入される。なお、原料空気の
一部は、主熱交換器８から直接精留塔１０に送られる。
また、１１は主熱交換器８に導入された原料空気に外部
から寒冷を与える冷凍機である。
精留塔１０の下塔１０ａに導入された原料空気は、この
下塔１０ａおよび上塔（低圧塔）１０ｂでの気液接触に
よって液体製品（液体酸素、液体窒素）とガス製品（ガ
ス酸素、ガス窒素）とに分離され、コールドボックスＣ
外に取出される。また、低圧塔１０ｂからは不純ガス窒
素が取出され、再生ガス加熱器１２により加熱された後
、再生ガスとして吸着器３に戻される。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような空気分離装置においては、コールドボックス
Ｃに導入される原料空気の殆どが膨張タービン９に送ら
れ、精留操作に必要な寒冷がこの膨張タービン９によっ
て賄われる。また、精留塔１０に導入される空気量によ
って製品生産量が決定されることとなる。
この場合、従来装置によると、需要に応じて製品生産量
を減少させる減量運転時に、原料空気量を減少させると
、この減少分だけ膨張タービン９への導入空気量も減少
して寒冷発生量が低下する。
すなわち、原料空気量がたとえば１０％減少すれば寒冷
発生量も１０％減少する。
一方、この減量運転時にも、通常運転時と同じだけのコ
ールドボックスＣの断熱ロスがあるため、これに見合う
だけの寒冷量（通常、コールドボックスＣ全体に必要な
寒冷量のほぼ半分）を確保する必要がある。
この結果、原料空気量を一定量以下に減らすと寒冷不足
となり、精留操作不能となるため、減量運転が可能な範
囲が狭く限られていた。
そこで本発明は、減量運転時に、外部から導入される原
料空気の減少に対して膨張タービン流量の減少率を小さ
くして、寒冷の発生量を高め、これにより減量運転が可
能な範囲を広げることができる空気分離装置を提供する
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、原料空気を圧縮機によって加圧した後、コー
ルドボックス内に導入し、主熱交換器による冷却および
膨張タービンによる膨張を経て精留塔に供給するように
した空気分離装置において、上記膨張タービンから出た
原料空気を上記主熱交換器経由で上記圧縮機の吸込みラ
インに戻す空気戻しラインを設けてなるものである。
〔作用〕
この構成により、原料空気の一部が膨張タービン→主熱
交換器→圧縮機→主熱交換器→膨張タービンの経路で循
環し、外部からの導入空気量の大部分とこの循環空気量
の合計量が膨張タービンの流量となるため、減量運転時
に、導入原料空気量の減少に対して膨張タービン流量の
減少率が小さくなる。従って、導入空気量の減少の割に
膨張タービンによる寒冷発生量が多（なるため、寒冷不
足が生じにくくなり、その分、減量運転の可能な範囲が
広がることとなる。
〔実施例〕
本発明の実施例を第１図によって説明する。
第１図において、従来装置を示す第２図と同一部分には
同一符号を付して示している。
従来装置との相違点のみを説明すると、この実施例装置
では、膨張タービン９と精留塔１０とを結ぶ空気供給ラ
イン１３がら空気戻しライン１４を分岐させ、この空気
戻しライン１４を主熱交換器８経由で昇圧圧縮機４の吸
込みライン１５に接続している。
こうして、膨張タービン９から出た原料空気を、従来装
置では全量、精留塔１０に送っていたのに対し、この装
置では精留塔１０と昇圧圧縮機４の吸込み側とに振り分
けるように構成している。
この構成によると、原料空気の一部が、空気供給ライン
１３→空気戻しライン１４→吸込みライン１５の経路で
循環するため、膨張タービン９には、外部から連続して
取込まれる原料空気（以下、外部空気という）の大部分
とこの循環空気の合計量が導入される。
従って、製品の需要減に応じて原料空気取込み量（原料
空気圧縮機２の流量）を減少させる減量運転時に、外部
空気の減少分が循環空気で補われる形となって膨張ター
ビン９の流量減少率が小さく抑えられるため、同タービ
ン９による寒冷発生量が、外部空気量の減少の割には多
いものとなる。
このため、寒冷不足が生じる外部空気量の限界が従来装
置の場合よりも少なくなり（外部空気量が少なくなって
も寒冷不足が生じにくくなり）、その分、減量運転の幅
を広げることが可能となる。
なお、空気戻しライン１４を主熱交換器８に通している
ため、同ライン１４に導入される原料空気の寒冷を有効
利用しながら、同空気を、昇圧圧縮機４の吸込み温度で
ある常温まで昇温させることができる。また、循環空気
量は、昇圧圧縮機４の吸込み空気量を調節することによ
って任憇に調節することができるため、得ようとする製
品生産量に応じて寒冷発生量を調節することができる。
ところで、本発明は、主熱交換器８に対する外部寒冷源
として冷凍機１１の代わりに膨張タービンを用いるもの
、あるいはこのような外部寒冷源を用いないものにも適
用することができる。また、上記実施例では、膨張ター
ビン９のエネルギーを有効利用する意味でこれにブース
タ５を接続し、昇圧圧縮機４とこのブースタ５とで原料
空気を加圧する構成をとったが、ブースタ５を膨張ター
ビン９とは別の駆動源で駆動する構成としてもよい。
あるいは、このようにブースタ５と昇圧圧縮機４とによ
り二段に分けて圧縮するのではなく、この二段分の圧縮
比をもった一つの圧縮機によって一段で加圧する構成と
してもよい。
また、昇圧圧縮機４、ブースタ５およびブースタアフタ
クーラー７は、原料空気圧縮機１の直後に設置してもよ
い。この場合、原料空気圧縮機１と昇圧圧縮機４を連結
して一つの圧縮機としてもよい。
〔発明の効果〕
上記のように本発明によるときは、寒冷発生源である膨
張タービンから出た原料空気の一部を、空気戻しライン
によって圧縮機の吸込みラインに戻し、原料空気の一部
を膨張タービン−主熱交換器→圧縮機−主熱交換器−膨
張タービンの経路で循環させることによって、外部から
の導入空気量とこの循環空気量の合計量が膨張タービン
の流量となるように構成したから、減量運転時に、導入
空気量の減少に対して膨張タービン流量の減少率が小さ
くなる。従って、導入空気量の減少の割に膨張タービン
による寒冷発生量が多くなるため、寒冷不足が生じにく
くなり、その分、減量運転の可能な範囲が広がることと
なる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示すフローシート、第２図は
従来装置を示すフローシートである。 ３・・・吸着器、４・・・吸着器から出た原料空気を加
圧する昇圧圧縮機、５・・・同ブースタ、Ｃ・・・コー
ルドボックス、８・・・主熱交換器、９・・・膨張ター
ビン、１３・・・空気戻しライン、１５・・・圧縮機吸
込みライン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、原料空気を圧縮機によって加圧した後、コールドボ
    ックス内に導入し、主熱交換器による冷却および膨張タ
    ービンによる膨張を経て精留塔に供給するようにした空
    気分離装置において、上記膨張タービンから出た原料空
    気を上記主熱交換器経由で上記圧縮機の吸込みラインに
    戻す空気戻しラインを設けてなることを特徴とする空気
    分離装置。
JP27631189A 1989-10-23 1989-10-23 空気分離装置 Pending JPH03137483A (ja)

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JP27631189A JPH03137483A (ja) 1989-10-23 1989-10-23 空気分離装置

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JP27631189A JPH03137483A (ja) 1989-10-23 1989-10-23 空気分離装置

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JPH03137483A true JPH03137483A (ja) 1991-06-12

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ID=17567688

Family Applications (1)

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JP27631189A Pending JPH03137483A (ja) 1989-10-23 1989-10-23 空気分離装置

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JP (1) JPH03137483A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0579753A (ja) * 1991-03-11 1993-03-30 L'air Liquide 圧力下のガス状酸素の製造方法及び製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0579753A (ja) * 1991-03-11 1993-03-30 L'air Liquide 圧力下のガス状酸素の製造方法及び製造装置

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