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JPH07151459A - 空気から圧力下の少なくとも一つのガスを製造する方法及び設備 - Google Patents

空気から圧力下の少なくとも一つのガスを製造する方法及び設備

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Publication number
JPH07151459A
JPH07151459A JP6196772A JP19677294A JPH07151459A JP H07151459 A JPH07151459 A JP H07151459A JP 6196772 A JP6196772 A JP 6196772A JP 19677294 A JP19677294 A JP 19677294A JP H07151459 A JPH07151459 A JP H07151459A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
air
rectification column
heat exchange
turbine
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
JP6196772A
Other languages
English (en)
Inventor
Norbert Rieth
リート・ノルベル
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.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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 Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of JPH07151459A publication Critical patent/JPH07151459A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】圧力下のガス状酸素及び／又はガス状窒素の与
えられた製造能力について、エネルギー効率に関し経済
的なやり方で、液体の製造を減少できるようにする。 【構成】全流入空気は高圧にもたらされ、次いで中間温
度に冷却される。この温度で、空気の一部分は、（４
で）中圧に仕事膨張され、残部は液化される。低圧精留
塔（１３）は、ほぼ絶対圧力１．７〜７バールの圧力で
作動され、廃ガスは、大気温度に再加熱された後で第２
タービン（９）で膨張され、さらに（７で）圧縮空気と
の熱交換によって加熱される。圧力下の不純酸素、及び
同時に少なくとも一つの液体製品の製造に利用。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、 −空気が、主空気圧縮機、いわゆる低圧で作動する低圧
精留塔及びいわゆる中圧で作動する中圧精留塔を有する
複式精留塔、処理空気を冷却するのに役立つ熱交換ライ
ンを有する設備において精留され、 −精留される全空気が、実質的に中圧より高い少なくと
も一つの高い空気圧力に圧縮され、 −圧縮された空気が中間温度に冷却され、その一部分
が、中圧精留塔内に導入される前にタービンで中圧に膨
張され、 −膨張されなかった空気が、液化され、次いで膨張後に
複式精留塔内に導入され、 −複式精留塔から取り出された少なくとも一つの液体製
品が製造圧力にもたらされ、前記液体製品が空気との熱
交換によって気化される種類の、圧力下のガス状酸素及
び／又はガス状窒素の製造方法に関する。本明細書にお
いて問題とする圧力は絶対圧力である。さらに“液化”
という表現は、超臨界圧力の場合の擬液化を含む広い意
味に理解されねばならない。
【０００２】
【従来の技術】上記種類の方法は、フランス国特許公開
第２６７４０１１号に記載された。この方法では、圧力
下のガスの製造は、あらゆる産業上の利用を望まれてい
ない液体の製造を伴うことは避けられない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、圧力
下のガス状酸素及び／又はガス状窒素の与えられた製造
能力について、エネルギー効率に関して経済的なやり方
で、液体の製造を減少できることである。本発明はま
た、このような方法を実施するのに適した設備も目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明の方法
は、前記した種類の方法において、 −低圧精留塔が圧力下に作動され、 −低圧精留塔の頂部からの廃ガスが、熱交換ラインの温
端部まで再加熱された後に第２タービンで膨張されるこ
とを特徴としている。
【０００５】他の特徴によれば、 −廃ガスがその膨張前に、主圧縮機の中間段からの空気
との熱交換によってさらに加熱され、 −膨張された廃ガスが、主圧縮機の最終段からの空気
を、前記空気の水及び二酸化炭素の除去精製前に冷却す
るのに使用され、 −低圧精留塔が約１．７〜５バールで作動され、中圧精
留塔が約６．５〜１６バールの対応圧力で作動され、 −液体製品が不純酸素であり、貯槽に送られる純度のよ
り高い酸素も製造される。
【０００６】この方法を実施する設備は、いわゆる低圧
で作動し、頂部に廃ガスを製造する低圧精留塔、及びい
わゆる中圧で作動する中圧精留塔を有する複式精留塔、
実質的に中圧より高い少なくとも一つの圧力に精留され
る全空気をもたらし、主圧縮機を含む圧縮手段、複式精
留塔から取り出し、精留からの少なくとも一つの液体製
品を昇圧する手段、空気と前記液体製品とを熱交換関係
に配置する熱交換ライン、入口が熱交換ラインの中間点
に接続され、出口が中圧精留塔に接続される、前記空気
の一部分の膨張用タービンを有する種類の設備におい
て、設備が第２膨張タービンを有し、前記第２タービン
の入口が、熱交換ラインの廃ガス再加熱通路の出口であ
る熱交換ラインの温端部に接続されることを特徴として
いる。本発明の一実施例が、添付の図面について以下に
述べられるであろう。
【０００７】
【実施例】図１に示された設備は、約１０〜１００バー
ルの圧力下のガス状酸素、液体酸素及び液体窒素を製造
するのに適している。この設備は主として、少なくとも
一つの中圧段１Ａと一つの高圧段１Ｂを有する主空気圧
縮機１、吸着による精製装置２、それぞれのロータが同
一の軸に取り付けられたブロワー３とタービン４を含む
ブロワー−タービン集合体、空冷又は水冷冷却器５、熱
交換ライン６、第１補助熱交換器７と第２補助熱交換器
８、交流電源１０によって制動される第２膨張タービン
９、中圧精留塔１２の頂部の窒素と低圧精留塔１３の底
部の液体酸素を熱交換関係に配置する蒸発凝縮器１４に
よって接続された、中圧精留塔１２と低圧精留塔１３を
含む複式精留塔１１、液体酸素ポンプ１５、大気圧での
液体酸素貯槽１６、大気圧での液体窒素貯槽１７、相分
離器１８、及び過冷却器１９を有する。
【０００８】作動中、低圧精留塔１３は、約１．７〜５
バールの圧力下にあり、中圧精留塔１２は、約６．５〜
１６バールの対応圧力下にある。精留される全空気は、
主空気圧縮機の中圧段１Ａで圧縮され、第１補助熱交換
器７で冷却され、高圧段１Ｂで再び圧縮され、＋５〜１
５℃に冷却されて、精製装置２で水及びＣＯ２を除去精
製され、ブロワー３でさらに高圧に圧縮される。冷却器
５での予冷、熱交換ライン６での中間温度Ｔ１への部分
冷却後、高圧下の空気の一部分は、熱交換ラインで冷却
を続けて液化され、次いで二つの分流に分けられる。各
分流は、それぞれ膨張弁２０、２１で膨張され、次いで
中圧精留塔１２、低圧精留塔１３内にそれぞれ導入され
る。
【０００９】温度Ｔ１で、高圧下の空気の残部は熱交換
ラインから取り出され、タービン４で中間圧力に仕事膨
張され、中圧精留塔１２の底部に導入される。従来のや
り方で、中圧精留塔１２の底部から取り出された“リッ
チ液体”（酸素で富化された空気）、及びこの中圧精留
塔の上部から取り出された“プアー液体”（純窒素に近
い）は、過冷却器１９での過冷却、及び膨張弁２２、２
３でのそれぞれ膨張後、低圧精留塔１３の中間高さ及び
頂部にそれぞれ導入される。
【００１０】液体酸素は、低圧精留塔１３の底部から取
り出される。液体酸素の一分流は、過冷却器１９での過
冷却、膨張弁２４での大気圧への膨張後、貯槽１６内に
直接送られ、一方その残部は、ポンプ１５によって所望
の高い製造圧力にもたらされて、次いで管路２５を経て
取り出される前に、熱交換ライン内で気化され再加熱さ
れる。
【００１１】さらに、中圧精留塔１２の頂部から取り出
された中圧下の液体窒素は、過冷却器１９で過冷却さ
れ、膨張弁２６で大気圧に膨張されて、相分離器１８内
に導入される。液相は貯槽１７に送られ、一方気相は、
低圧精留塔１３の頂部の不純窒素と合流され、次いで混
合物は過冷却器１９、次いで熱交換ライン６で再加熱さ
れる。
【００１２】こうして大気温度に再加熱された廃ガス
は、第１補助熱交換器７でさらに加熱され、次いで第２
タービン９で大気圧に膨張され、膨張されたガスは第２
補助熱交換器８で再加熱される。次いで設備から排出さ
れる前に、このガスは、精製装置２の吸着剤を再生する
のに用いることができる。与えられた純度をもった高圧
ガス状酸素も、製造の低減された比エネルギー、酸素分
離能力に対する液体の低減された製造比率、及び増大さ
れた抽出量で製造できる。
【００１３】低圧精留塔１３の圧力下での作動は、結果
として酸素製品の純度の低下をもたらす。したがって、
高圧ガス状酸素及び貯槽１６内に貯蔵された液体酸素
は、典型的にはほぼ９５％の純度を有する。しかしなが
ら、一方では貯槽１６内の貯蔵の方へ、他方ではポンプ
１５の方へ向けられた液体酸素取り出し点の間に数段の
精留板を設け、これにより、例えば酸素の２０％を、よ
り純度の高い、典型的には純度９９．５％の液体酸素の
形状で製造することが可能である。
【００１４】本発明は、ポンプ（図示せず）によって所
望の高圧にもたらされ、次いで熱交換ライン内で気化さ
れる高圧下のガス状窒素の、並びに／若しくは数種類の
高い空気圧力の使用による、数種類の圧力下の酸素及び
／又は窒素の製造にも利用できる。さらに、液体の気化
は、酸素の気化温度以下の空気の液化屈曲点での空気の
液化と組み合わされないやり方で、又はこの液化と両立
するやり方で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による設備のフフローシート。
【符号の説明】
１ 主空気圧縮機 １Ａ 主空気圧縮機１の中間（中圧）段 １Ｂ 同最終（高圧）段 ２ 吸着式精製装置 ３ ブロワー ４ タービン ５ 冷却器 ６ 熱交換ライン ７ 第１補助熱交換器 ８ 第２補助熱交換器 ９ 第２タービン １０ 交流電源 １１ 複式精留塔 １２ 中圧精留塔 １３ 低圧精留塔 １４ 蒸発凝縮器 １５ 液体酸素ポンプ １６ 液体酸素貯槽 １７ 液体窒素貯槽 １８ 相分離器 １９ 過冷却器 ２０、２１、２２、２３、２４ 膨張弁

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 −空気が、主空気圧縮機（１）、いわゆ
    る低圧で作動する低圧精留塔（１３）及びいわゆる中圧
    で作動する中圧精留塔（１２）を有する複式精留塔（１
    １）、処理空気を冷却するのに役立つ熱交換ライン
    （６）を有する設備において精留され、 −精留される全空気が、実質的に中圧より高い少なくと
    も一つの高い空気圧力に（１、３において）圧縮され、 −圧縮された空気が中間温度に冷却され、その一部分
    が、中圧精留塔（１２）内に導入される前にタービン
    （４）で中圧に膨張され、 −膨張されなかった空気が液化され、次いで（２０、２
    １で）膨張後に複式精留塔内に導入され、 −複式精留塔から取り出された少なくとも一つの液体製
    品が（１５において）製造圧力にもたらされ、前記液体
    製品が空気との熱交換によって気化される種類の、圧力
    下のガス状酸素及び／又はガス状窒素の製造方法におい
    て、 −低圧精留塔（１３）が圧力下に作動され、 −低圧精留塔の頂部からの廃ガスが、熱交換ライン
    （６）の温端部まで再加熱された後に第２タービン
    （９）で膨張されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 廃ガスがその膨張前に、主圧縮機（１）
    の中間段（１Ａ）からの空気との（７における）熱交換
    によってさらに加熱されることを特徴とする請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 膨張された廃ガスが、主圧縮機（１）の
    最終段（１Ｂ）からの空気を、前記空気の水及び二酸化
    炭素の除去精製前に（８において）冷却するのに使用さ
    れることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 低圧精留塔（１３）が約１．７〜５バー
    ルで作動され、中圧精留塔（１２）が約６．５〜１６バ
    ールの対応圧力で作動されることを特徴とする請求項１
    から３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記液体製品が不純酸素であること、及
    び貯槽（１６）に送られる純度のより高い酸素も製造さ
    れることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 いわゆる低圧で作動し、頂部に廃ガスを
    製造する低圧精留塔（１３）、及びいわゆる中圧で作動
    する中圧精留塔（１２）を有する複式精留塔（１１）、
    実質的に中圧より高い少なくとも一つの圧力に精留され
    る全空気をもたらし、主圧縮機（１）を含む圧縮手段
    （１、３）、複式精留塔から取り出し、精留からの少な
    くとも一つの液体製品を昇圧する手段（１５）、空気と
    前記液体製品を熱交換関係に配置する熱交換ライン
    （６）、入口が熱交換ラインの中間点に接続され、出口
    が中圧精留塔（１２）に接続される、前記空気の膨張用
    タービン（４）を有する種類の、圧力下のガス状酸素及
    び／又はガス状窒素の製造設備において、設備が第２膨
    張タービン（９）を有し、前記第２タービンの入口が、
    熱交換ライン（６）の廃ガス再加熱通路の出口である熱
    交換ラインの温端部に接続されることを特徴とする設
    備。
  7. 【請求項７】 設備が、前記出口と第２タービン（９）
    の間を流れるガスと主圧縮機（１）の第１段からの空気
    を熱交換関係に配置する熱交換器（７）を有することを
    特徴とする請求項６記載の設備。
  8. 【請求項８】 設備が、第２タービン（９）からのガス
    と主圧縮機（１）の最終段（１Ｂ）からの空気を熱交換
    関係に配置する第２熱交換器（８）を有することを特徴
    とする請求項６又は７記載の設備。
  9. 【請求項９】 低圧精留塔（１３）が、貯蔵されるため
    の液体酸素の下部取り出し口と、ポンプ（１５）の入口
    に接続された液体酸素取り出し口の間に精留区画を有す
    ることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記
    載の設備。
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