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JP2873382B2 - 空気液化分離装置及びその液化ガス注入方法 - Google Patents
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JP2873382B2 - 空気液化分離装置及びその液化ガス注入方法 - Google Patents

空気液化分離装置及びその液化ガス注入方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気液化分離装置及び液化ガス注入方法に関
し、特に空気液化分離装置本体部に寒冷補給用として液
化ガスを注入する装置及びその方法に関する。
〔従来の技術〕
第２図は、単精留塔を用いて窒素ガスとともに液化窒
素の採取を行う従来の空気液化分離装置の要部を示して
いる。
この空気液化分離装置１は、前処理工程（図示せず）
で圧縮，精製，冷却された原料空気Ａを液化精留分離す
る精留塔２と、該精留塔２内で分離した窒素ガスGNを凝
縮液化させる凝縮器３と、該凝縮器３で液化した液化窒
素LNを受入れるための低圧貯槽4a及び液化窒素注入用の
高圧貯槽4bからなる一対の貯槽と、これらを結ぶ各種導
管及び各種弁とから構成されている。
通常の液化窒素採取運転時には、精留塔２上部に分離
して導管５から導出された窒素ガスGNは、製品窒素ガス
PNとして導管６から採取される以外の窒素ガスGNが導管
７から凝縮器３に導入され、精留塔２の底部から導管８
に導出されて弁９で減圧した液化空気LAにより凝縮して
液化窒素LNとなる。凝縮器３から凝縮器出口導管10に導
出された液化窒素LNの内、還流液として還流液導入導管
11から精留塔２の上部に戻される以外の液化窒素LNは、
液化窒素採取系統の弁12,導管13,導管14a,弁15aを介し
て、該液化窒素LNの有する圧力で液化窒素受入れ用の低
圧貯槽4aに取出される。
一方、精留塔２の底部に分離する酸素成分が富化され
た液化空気LAは、前述のごとく導管8,弁９を経て凝縮器
３に導入され、気化して排ガスＷとなり導管16から排出
される。
また、起動時，再起動時，タービン停止運転時等、液
化窒素LNを注入する場合には、液化窒素注入用の高圧貯
槽4bから、該貯槽4b内の液化窒素LNの圧力で、弁15b,導
管14b,導管13,弁12,還流液導入導管11を介して精留塔２
内に注入する。
上述のごとく、液化ガス（液化窒素）の生産採取（取
出し）と、装置運転に必要な寒冷源としての液化ガスの
装置外部よりの補給（注入）という２つの機能を持つ従
来の空気液化分離装置においては、液化ガスの取出し部
と液化ガスの注入部を同一点（還流液導入導管との分岐
点）とし、又装置外部に１基又は２基の液化ガス貯槽を
設けて装置への液化ガスの注入及び装置から貯槽への液
の取出しを行っている。
上述のごとく、液化ガスを注入する時と取出す時で
は、液化ガスの流れる方向を逆転させる必要が生ずる
が、一般に、これを液化ガスの圧力で行うために、貯槽
として高圧及び低圧の２基を設けて、高圧貯槽を液化ガ
ス注入用とし、低圧貯槽を液化ガス取出し用としてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
このように貯槽を２基設けて一方を注入用、他方を取
出し用としたものでは、貯槽が２基必要となること、及
び注入，取出し各々で貯槽の切替えが必要となる等、設
備が複雑となる不都合があった。また、液化ガスの貯槽
を１基だけとして液化ガスの注入，取出しを行うことも
できるが、貯槽を１基とした場合には、貯槽内の圧力を
注入，取出しに応じて上昇，下降させる必要があるため
液化ガスの無駄が生ずることや、昇圧，降圧に時間を要
し、的確な注入，取出しの切替えができない等の不都合
があった。
そこで本発明は、１基の貯槽だけでも液化ガスの取出
し及び注入が行え、しかも切替え操作も容易な液化ガス
の注入手段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〕
上記目的を達成するために、本発明の空気液化分離装
置は、空気液化分離装置の液化ガス採取貯留系統と、該
系統よりも低い圧力を有する寒冷補給部との間に、液化
ガス採取貯留系統内に貯留されている液化ガスを寒冷補
給部に注入する液化ガス注入経路を設けたことを特徴と
している。
また、本発明の液化ガス注入方法は、空気液化分離装
置の液化ガス採取貯留系統から、該系統よりも低い圧力
を有する寒冷補給部に、液化ガス採取貯留系統内に貯留
されている液化ガスを注入することを特徴としている。
〔作用〕
上記のごとく構成することにより、液化ガスの採取時
には、製出される液化ガス自身の圧力で貯留できるとと
もに、注入時には、貯留されている液化ガスの圧力を利
用して注入操作を行うことができる。即ち、貯槽内の圧
力を略一定に保ったまま液化ガスの採取及び注入を行う
ことが可能となる。
〔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。
第１図は、前記第２図に示した空気液化分離装置と略
同じ構成の空気液化分離装置に本発明を適用したもの
で、単精留塔を用いて窒素ガスとともに液化窒素の採取
を行う空気液化分離装置の要部を示している。
この空気液化分離装置20は、前記従来例と同様に、原
料空気Ａを液化精留分離する精留塔21と、該精留塔21内
で分離した窒素ガスGNを凝縮液化させる凝縮器22と、該
凝縮器22で液化した液化窒素LNを受入れるとともに、液
化窒素LNの注入源ともなる液化窒素貯槽23と、これらを
結ぶ各種導管及び各種弁とから構成されている。
上記凝縮器22には、従来と同様に、精留塔21上部の窒
素ガスGNがガス入口導管24から導入されるとともに、精
留塔21下部の液化空気LAが減圧弁25で減圧された後に液
入口導管26から導入され、両者の熱交換により窒素ガス
GNが凝縮液化して液化窒素LNとなり凝縮器出口導管27か
ら導出され、一部が後述の液化窒素採取貯留系統30を経
て液化窒素貯槽23に貯留され、大部分が還流液導入導管
28を介して精留塔21上部に還流液として導入されるとと
もに、液化空気LAは気化して排出導管29から排ガスＷと
して導出される。
上記凝縮器22で液化した液化窒素LNを採取する液化窒
素採取貯留系統30は、凝縮器出口導管27から還流液導入
導管28に至る系統から、液化窒素取出し用調節弁31を介
して分岐する液化窒素取出し用導管32と、液化窒素取出
し用導管32から液化窒素取出し／注入用調節弁33を介し
て連設された液化窒素取出し／注入用導管34と、前記取
出し注入弁33の液化窒素取出し用導管32側から液化窒素
注入用調節弁35介して分岐し、前記凝縮器22の液入口導
管26の減圧弁25の下流側に接続する液注入用導管36とか
ら構成されている。
このように構成された空気液化分離装置20の各主要導
管部の圧力は、周知のごとく、 凝縮器出口導管27 ＞液化窒素取出し用導管32 ＞液化窒素取出し／注入用導管34 ＞凝縮器22の液入口導管26 となっている。
従って、通常の液化窒素採取運転の際には、従来と同
様に、凝縮器22で液化した液化窒素LNの一部が液化窒素
取出し用調節弁31及び／又は液化窒素取出し／注入用調
節弁33により流量を制御され、その圧力差により凝縮器
出口導管27から液化窒素取出し用導管32,液化窒素取出
し／注入用導管34を経て液化窒素貯槽23に採取される。
このとき、液注入用導管36の液化窒素注入用調節弁35は
閉じられている。
そして空気液化分離装置20に寒冷を補給するために液
化窒素LNを注入するときには、液化窒素取出し用調節弁
31を閉じて液化窒素注入用調節弁35を開き、液化窒素取
出し／注入用調節弁33及び／又は液化窒素注入用調節弁
35で液化窒素LNの流量を調節することにより、各導管内
の圧力差で液化窒素LNが液化窒素貯槽23から凝縮器22の
液入口導管26に導入される。これにより、凝縮器22の液
化空気室内に液化窒素LNが注入されて寒冷の補給が行わ
れ、凝縮器22で所定量の窒素ガスGNを液化させて、必要
な量の精留塔還流液を得ることができる。
従って、液化窒素貯槽の圧力を上下させたり、圧力の
異なる複数の液化窒素貯槽を設けることなく、小数の弁
の開閉のみで液化窒素LNの取出し／注入を行うことがで
き、しかも的確なタイミングで必要十分な量の寒冷補給
を無駄なく行うことができる。
さらに、空気液化分離装置20の運転開始（立ち上げ）
時には、凝縮器22から導出される液化窒素LNが所定の純
度に達するまである程度の時間を必要とし、この間は凝
縮器出口導管27の中の液化窒素は系外にパージしていた
が、本発明によれば、液化窒素取出し用調節弁31及び液
化窒素注入用調節弁35を開き、液化窒素取出し／注入用
調節弁33を閉じることにより、この間の不純窒素を凝縮
器出口導管27から液注入用導管36,液入口導管26を介し
て凝縮器22の液化空気室に導入することができ、不純窒
素の持つ寒冷を有効に利用することができる。これによ
り、装置立ち上げ時の熱損失を低減でき、立ち上げ時間
の短縮も図ることができる。
また、注入される液化窒素LNは、通常凝縮器22に導入
される液化空気LAより圧力が高いので、これに膨張ター
ビンを適宜組合せることにより、さらに効率のよい寒冷
補給を行うことができる。
尚、上記実施例は、精留塔として単精留塔を用いた窒
素採取用の空気液化分離装置であるが、本発明は、複精
留塔を用いた空気液化分離装置にも適用することが可能
である。即ち、上記同様に凝縮器出口導管から液化窒素
取出し用導管，液化窒素取出し／注入用導管を介して液
化窒素貯槽を接続するとともに、前記同様の液注入用導
管を、下部塔（高圧塔）底部から導出され、減圧弁で減
圧されて上部塔（低圧塔）に導入される液化空気導管の
減圧弁の下流側に接続すればよい。
このように、液化ガスを採取貯留する系統と、この系
統よりも低い圧力で運転され、かつ寒冷の補給を行える
部分とを接続し、必要な部分に弁を設けて液化ガスの流
れ方向及び量を制御するだけで液化ガスの貯留と注入を
容易に切替えることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、複数の液化ガ
ス貯槽を設置する必要が無いので空気液化分離装置の設
置スペースの縮小とともに設備費の低減を図ることがで
きる。また従来の１基の液化ガス貯槽内の圧力を上下さ
せて液化ガスの取出し／注入を行うものに比べると、圧
力の上下に伴う液化ガスの損失が無くなるとともに、取
出し／注入の切り替え時間の短縮による的確な操作が可
能となる。
さらに、液化ガスの取出し／注入の切り替えが小数の
弁の開閉操作だけなので、小型のコンピュータによる自
動制御や遠隔操作が可能となり、多数の空気液化分離装
置を設置した場合にも集中管理を行うことができる。従
って、全自動運転が可能となり、特に自動起動，自動純
度向上運転が可能となる。
加えて装置の立ち上げ時の寒冷も有効に利用すること
が可能となるので、装置立ち上げ時の熱損失を低減で
き、立ち上げ時間の短縮による動力費の節減も図ること
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空気液化分離装置の要
部の系統図、第２図は従来例を示す系統図である。 20…空気液化分離装置、21…精留塔、22…凝縮器、23…
液化窒素貯槽、24…ガス入口導管、25…減圧弁、26…液
入口導管、27…凝縮器出口導管、30…液化窒素採取貯留
系統、31…液化窒素取出し用調節弁、32…液化窒素取出
し用導管、33…液化窒素取出し／注入用調節弁、34…液
化窒素取出し／注入用導管、35…液化窒素注入用調節
弁、36…液注入用導管、Ａ…原料空気、GN…窒素ガス、
LA…液化空気、LN…液化窒素

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】原料空気を圧縮，精製，冷却して精留塔に
    導入し、液化精留分離を行い少なくとも液化ガスを採取
    して貯留する液化ガス採取貯留系統を有する空気液化分
    離装置において、該空気液化分離装置の前記液化ガス採
    取貯留系統と、該系統よりも低い圧力を有する寒冷補給
    部との間に、液化ガス採取貯留系統内に貯留されている
    液化ガスを寒冷補給部に注入する液化ガス注入経路を設
    けたことを特徴とする空気液化分離装置。
  2. 【請求項２】前記寒冷補給部が、前記精留塔底部から導
    出して減圧した後に、凝縮器又は上部塔に導入される液
    化空気の系統であることを特徴とする請求項１記載の空
    気液化分離装置。
  3. 【請求項３】原料空気を圧縮，精製，冷却して精留塔に
    導入し、液化精留分離を行い少なくとも液化ガスを採取
    して貯留する液化ガス採取貯留系統を有する空気液化分
    離装置における液化ガス注入方法において、該空気液化
    分離装置の前記液化ガス採取貯留系統から、該系統より
    も低い圧力を有する寒冷補給部に、液化ガス採取貯留系
    統内に貯留されている液化ガスを注入することを特徴と
    する空気液化分離装置における液化ガス注入方法。
  4. 【請求項４】前記寒冷補給部が、前記精留塔底部から導
    出して減圧した後に、凝縮器又は上部塔に導入される液
    化空気の系統であることを特徴とする請求項３記載の空
    気液化分離装置における液化ガス注入方法。
JP1324726A 1989-12-13 1989-12-13 空気液化分離装置及びその液化ガス注入方法 Expired - Lifetime JP2873382B2 (ja)

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