JPS6131394B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6131394B2 JPS6131394B2 JP2689380A JP2689380A JPS6131394B2 JP S6131394 B2 JPS6131394 B2 JP S6131394B2 JP 2689380 A JP2689380 A JP 2689380A JP 2689380 A JP2689380 A JP 2689380A JP S6131394 B2 JPS6131394 B2 JP S6131394B2
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- air
- column
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- nitrogen
- valve
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- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 18
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
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Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
本発明は、LNG（液化天然ガス）の冷熱を利
用した空気液化分離装置に関するものである。 本発明は、多量に供給されるLNGの冷熱を利
用し、原料空気を冷却せしめ、これによつて電力
消費量の節減を図る空気分離装置において、装置
の運転開始を極めて効率化すると共に、LNG熱
交換で即時大量に与えられる寒冷を下部精留塔に
与え、更にその寒冷を可及的速かに、上部精留塔
に移すことができるような空気液化装置を提供す
ることを目的とする。 以下、本発明の一実施例を図面にもとづき説明
する。第１図において、１はエアーフイルタ、２
は空気圧縮機、３は空気水洗塔である。４はいわ
ゆるリバーシング熱交換器であつて、並列した３
つの流路４１，４２，４３に分けられ、流路４
１，４２を原料空気が往復流動し、流路４３を冷
媒窒素が流通する。５は下部精留塔、６は上部精
留塔、７は窒素圧縮機、８はLNG熱交換器、９
はフラシユドラム、１０は起動弁、１１は第１切
換弁、１２は液ブロー弁、１３は第２切換弁、１
４は原料空気入口弁、１５ａ，１５ｂは液体空気
膨張弁、１５ｃ，１５ｄは液体窒素膨張弁であ
る。 また前記上部精留塔６の下部には低温空気排出
弁１６が設けられる。即ち、第２図に示すごと
く、上部精留塔６の内部下部には凝縮器６１が設
けられる。そして該凝縮器６１より間隙６３を存
して上方には多数のバツフルを含んだ精留段部６
２が設けられている。しかして本発明にかかる排
出弁１６は、前記間隙６３内で凝縮器６１の上面
附近の高さにおける塔側壁に開口連通して設けら
れている。排出弁１６は、例えば６インチ以上の
大口径のものが採用される。 以上において空気液化方法を説明する。原料空
気は空気圧縮機２によつて圧縮され、第１切換弁
１１を経てリバーシング熱交換器４に入る。リバ
ーシング熱交換器４内では通路４１を通り、第２
切換弁１３ａと１３ｃを通り、起動弁１０を通
り、第２切換弁１３ｂと１３ｄを経て、通路４２
を通り、第１切換弁１１を経て装置外へ出る。こ
のとき、液ブロー弁１２、入口弁１４、排出弁１
６は閉状態であるので、前記空気は上部精留塔６
へは閉状態であるので、前記空気は上部精留塔６
へは入らない。そしてリバーシング熱交換器４に
入る空気は、一定時間後、切換弁１１の作動によ
り、通路４２から入つて、第２切換弁１３ｂと１
３ｄを通り、起動弁１０を経て、第２切換弁１３
ａと１３ｃに至り、通路４１を通つて、第１切換
弁１１に至り、以下同様にして一定時間毎に通路
４１と４２とを互換して流れる。 他方、循環冷媒窒素は、窒素圧縮器７から
LNG熱交換器８、フラツシユドラム９を経て下
部精留塔５に至り、そこからリバーシング熱交換
器４の流路４３を通つて原料空気を冷却し、そし
て再び窒素圧縮器７に戻る。このようにして、装
置内は窒素ガスで置換されて窒素の循環系が構成
される。 ここで、この循環窒素ガスはLNGと熱交換す
ることによつて低温となり、下部精留塔５、およ
びリバーシング熱交換器４を冷却する。 このようにして、LNGと循環窒素ガスの量を
増して、徐々に装置の冷却を進めて行くが、リバ
ーシング熱交換器４の冷端が冷えて行く段階を次
の４工程に区分して運転管理をする。即ち、−60
℃までの冷却を第１冷却工程、−130℃までの冷却
を第２冷却工程、−160℃までの冷却を第３冷却工
程、−172℃までの冷却を第４冷却工程と称する
と、第１冷却工程終了の時点では、原料空気は、
含有水分をリバーシング熱交換器の通路４１を構
成するフインに氷結付着し、起動弁１０を通ると
きには殆んど水分が除去され、通路４１を通り、
低温から常温まで温度を回復し装置外へ出る。第
２冷却工程では、原料空気中に含まれるCO2の析
出を生じない温度域であるため、空気排出弁１６
を大気開放して、起動弁１０を通る低温空気を上
部精留塔６の頂部から塔内に導入して冷却を行な
う。次の第３冷却工程では、原料空気中に含まれ
るCO2の析出を生じる可能性があるため、空気排
出弁１６を閉鎖して上部精留塔６へ原料空気の導
入を停止し、上部精留塔６の冷却を中断する。更
に次の第４冷却工程では、原料空気は含有する
CO2を析出し、リバーシング熱交換器４のフイン
に付着し、起動弁１０を通るときには殆んどCO2
が除去されている。したがつて、空気排出弁１６
を開放して上部精留塔６の冷却を再開する。 次にリバーシング熱交換器４の冷端が−172℃
に達したなら、入口弁１４を開いて空気を下部精
留塔５に入れる。他方、LNG熱交換器８により
冷却した窒素ガスを膨張弁１５ｄを通してフラツ
シユドラム９で発生した液体窒素を膨張弁１５ｃ
を経て下部精留塔５の上部より入れ精留を開始す
る。やがて、下部精留塔５の底部および精留段に
液体空気が溜まる。この液体空気を膨張弁１５
ａ，１５ｂで減圧した後、上部精留塔６の上部お
よび中部に供給し、上部精留塔６の精留段が完全
に冷却された後、排出弁１６を閉め、上部精留塔
６の精留を開始する。この時点で起動弁１０も全
閉とされる。かくして、下部精留塔５の頂部より
製品である液化窒素が、また上部精留塔６の底部
より製品である液化酸素が得られ、各々、液化窒
素タンクＮおよび液体酸素タンクＯに貯留され
る。また、上部精留塔６の頂部よりは、廃窒素と
称される酸素３〜４％を含む空気が放出され、第
２切換弁１３を経てリバーシング熱交換器４で原
料空気と熱交換し、大気温近くまで昇温されて、
第１切換弁１１を経て装置外へ送り出される。リ
バーシング熱交換器４では、廃窒素と原料空気の
通路４１，４２は一定時間毎に交互に切り換えら
れる。 下記に運転の一例を述べる。冷却開始より製品
取出しまでの時間は第１表に示す。
用した空気液化分離装置に関するものである。 本発明は、多量に供給されるLNGの冷熱を利
用し、原料空気を冷却せしめ、これによつて電力
消費量の節減を図る空気分離装置において、装置
の運転開始を極めて効率化すると共に、LNG熱
交換で即時大量に与えられる寒冷を下部精留塔に
与え、更にその寒冷を可及的速かに、上部精留塔
に移すことができるような空気液化装置を提供す
ることを目的とする。 以下、本発明の一実施例を図面にもとづき説明
する。第１図において、１はエアーフイルタ、２
は空気圧縮機、３は空気水洗塔である。４はいわ
ゆるリバーシング熱交換器であつて、並列した３
つの流路４１，４２，４３に分けられ、流路４
１，４２を原料空気が往復流動し、流路４３を冷
媒窒素が流通する。５は下部精留塔、６は上部精
留塔、７は窒素圧縮機、８はLNG熱交換器、９
はフラシユドラム、１０は起動弁、１１は第１切
換弁、１２は液ブロー弁、１３は第２切換弁、１
４は原料空気入口弁、１５ａ，１５ｂは液体空気
膨張弁、１５ｃ，１５ｄは液体窒素膨張弁であ
る。 また前記上部精留塔６の下部には低温空気排出
弁１６が設けられる。即ち、第２図に示すごと
く、上部精留塔６の内部下部には凝縮器６１が設
けられる。そして該凝縮器６１より間隙６３を存
して上方には多数のバツフルを含んだ精留段部６
２が設けられている。しかして本発明にかかる排
出弁１６は、前記間隙６３内で凝縮器６１の上面
附近の高さにおける塔側壁に開口連通して設けら
れている。排出弁１６は、例えば６インチ以上の
大口径のものが採用される。 以上において空気液化方法を説明する。原料空
気は空気圧縮機２によつて圧縮され、第１切換弁
１１を経てリバーシング熱交換器４に入る。リバ
ーシング熱交換器４内では通路４１を通り、第２
切換弁１３ａと１３ｃを通り、起動弁１０を通
り、第２切換弁１３ｂと１３ｄを経て、通路４２
を通り、第１切換弁１１を経て装置外へ出る。こ
のとき、液ブロー弁１２、入口弁１４、排出弁１
６は閉状態であるので、前記空気は上部精留塔６
へは閉状態であるので、前記空気は上部精留塔６
へは入らない。そしてリバーシング熱交換器４に
入る空気は、一定時間後、切換弁１１の作動によ
り、通路４２から入つて、第２切換弁１３ｂと１
３ｄを通り、起動弁１０を経て、第２切換弁１３
ａと１３ｃに至り、通路４１を通つて、第１切換
弁１１に至り、以下同様にして一定時間毎に通路
４１と４２とを互換して流れる。 他方、循環冷媒窒素は、窒素圧縮器７から
LNG熱交換器８、フラツシユドラム９を経て下
部精留塔５に至り、そこからリバーシング熱交換
器４の流路４３を通つて原料空気を冷却し、そし
て再び窒素圧縮器７に戻る。このようにして、装
置内は窒素ガスで置換されて窒素の循環系が構成
される。 ここで、この循環窒素ガスはLNGと熱交換す
ることによつて低温となり、下部精留塔５、およ
びリバーシング熱交換器４を冷却する。 このようにして、LNGと循環窒素ガスの量を
増して、徐々に装置の冷却を進めて行くが、リバ
ーシング熱交換器４の冷端が冷えて行く段階を次
の４工程に区分して運転管理をする。即ち、−60
℃までの冷却を第１冷却工程、−130℃までの冷却
を第２冷却工程、−160℃までの冷却を第３冷却工
程、−172℃までの冷却を第４冷却工程と称する
と、第１冷却工程終了の時点では、原料空気は、
含有水分をリバーシング熱交換器の通路４１を構
成するフインに氷結付着し、起動弁１０を通ると
きには殆んど水分が除去され、通路４１を通り、
低温から常温まで温度を回復し装置外へ出る。第
２冷却工程では、原料空気中に含まれるCO2の析
出を生じない温度域であるため、空気排出弁１６
を大気開放して、起動弁１０を通る低温空気を上
部精留塔６の頂部から塔内に導入して冷却を行な
う。次の第３冷却工程では、原料空気中に含まれ
るCO2の析出を生じる可能性があるため、空気排
出弁１６を閉鎖して上部精留塔６へ原料空気の導
入を停止し、上部精留塔６の冷却を中断する。更
に次の第４冷却工程では、原料空気は含有する
CO2を析出し、リバーシング熱交換器４のフイン
に付着し、起動弁１０を通るときには殆んどCO2
が除去されている。したがつて、空気排出弁１６
を開放して上部精留塔６の冷却を再開する。 次にリバーシング熱交換器４の冷端が−172℃
に達したなら、入口弁１４を開いて空気を下部精
留塔５に入れる。他方、LNG熱交換器８により
冷却した窒素ガスを膨張弁１５ｄを通してフラツ
シユドラム９で発生した液体窒素を膨張弁１５ｃ
を経て下部精留塔５の上部より入れ精留を開始す
る。やがて、下部精留塔５の底部および精留段に
液体空気が溜まる。この液体空気を膨張弁１５
ａ，１５ｂで減圧した後、上部精留塔６の上部お
よび中部に供給し、上部精留塔６の精留段が完全
に冷却された後、排出弁１６を閉め、上部精留塔
６の精留を開始する。この時点で起動弁１０も全
閉とされる。かくして、下部精留塔５の頂部より
製品である液化窒素が、また上部精留塔６の底部
より製品である液化酸素が得られ、各々、液化窒
素タンクＮおよび液体酸素タンクＯに貯留され
る。また、上部精留塔６の頂部よりは、廃窒素と
称される酸素３〜４％を含む空気が放出され、第
２切換弁１３を経てリバーシング熱交換器４で原
料空気と熱交換し、大気温近くまで昇温されて、
第１切換弁１１を経て装置外へ送り出される。リ
バーシング熱交換器４では、廃窒素と原料空気の
通路４１，４２は一定時間毎に交互に切り換えら
れる。 下記に運転の一例を述べる。冷却開始より製品
取出しまでの時間は第１表に示す。
【表】
ここでＡは液ブロー弁１２を通つて、Ｂは排出
弁１６を通つて、各々、原料空気を上部精留塔６
から排出した場合を示す。Ａの場合は、液ブロー
ラインの圧損等により排出原料空気が流れにく
く、冷却開始より製品抜出しまで長時間を要する
が、Ｂの場合は、圧損が少なく、大量の空気が排
出され、したがつて極めて短時間で、精留が開始
されることとなつた。 以上のごとく本発明では、空気液化にLNGの
冷熱を利用する空気分離装置の内、運転開始に当
り、上部精留塔の冷却を行なうのに、空気熱交換
器の冷端温度より４段階に分け、第２と第４工程
において低温原料空気を大量に上部精留塔内に導
入して、上部精留塔の下部に設けた排出弁より大
気放出するようにした。この様に、LNGの冷熱
を利用して、同量の寒冷を短時間で作り出せる空
気分離装置では、本発明にかかる排出弁を設ける
ことが有効である。したがつて、運転開始から製
品液化窒素および酸素が生成されるまでの時間が
大幅に短縮されることとなつた。
弁１６を通つて、各々、原料空気を上部精留塔６
から排出した場合を示す。Ａの場合は、液ブロー
ラインの圧損等により排出原料空気が流れにく
く、冷却開始より製品抜出しまで長時間を要する
が、Ｂの場合は、圧損が少なく、大量の空気が排
出され、したがつて極めて短時間で、精留が開始
されることとなつた。 以上のごとく本発明では、空気液化にLNGの
冷熱を利用する空気分離装置の内、運転開始に当
り、上部精留塔の冷却を行なうのに、空気熱交換
器の冷端温度より４段階に分け、第２と第４工程
において低温原料空気を大量に上部精留塔内に導
入して、上部精留塔の下部に設けた排出弁より大
気放出するようにした。この様に、LNGの冷熱
を利用して、同量の寒冷を短時間で作り出せる空
気分離装置では、本発明にかかる排出弁を設ける
ことが有効である。したがつて、運転開始から製
品液化窒素および酸素が生成されるまでの時間が
大幅に短縮されることとなつた。
第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２
図は上部精留塔の要部拡大縦断面図である。 ２……空気圧縮機、４……リバーシング熱交換
器、５……下部精留塔、６……上部精留塔、７…
…窒素圧縮機、８……LNG熱交換器、９……フ
ラツシユドラム、１０……起動弁、１１……第１
切換弁、１２……液ブロー弁、１３……第２切換
弁、１４……原料空気入口弁、１６……原料空気
排出弁。
図は上部精留塔の要部拡大縦断面図である。 ２……空気圧縮機、４……リバーシング熱交換
器、５……下部精留塔、６……上部精留塔、７…
…窒素圧縮機、８……LNG熱交換器、９……フ
ラツシユドラム、１０……起動弁、１１……第１
切換弁、１２……液ブロー弁、１３……第２切換
弁、１４……原料空気入口弁、１６……原料空気
排出弁。
Claims (1)
- １ 循環冷媒窒素系の窒素を窒素圧縮機により圧
縮し、これをLNG熱交換器を通して冷熱利用
LNGにより冷却し、次いで断熱膨張させて部分
的に液化させ、これを下部精留塔内に導入して原
料空気を冷却し、その後該塔より抽出して空気熱
交換器を通過させ、そこで原料空気を予冷し、そ
の後再び前記窒素圧縮機に戻すサイクルを作るこ
とにより寒冷を付与し、原料空気は、空気圧縮機
により圧縮して前記空気熱交換器を通過させて予
冷し、これを前記下部精留塔内に導入して冷却
し、更に上部精留塔内に導入して精留し、前記下
部精留塔より製品液化窒素を、また前記上部精留
塔より製品液化酸素を取出すようにした空気液化
分離装置において、前記空気熱交換器で冷却され
て前記上部精留塔上部に導入された大量の空気を
塔内下部へ通過させるような大口径排出弁が前記
上部精留塔の下部に設けられたことを特徴とする
空気液化分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2689380A JPS56124881A (en) | 1980-03-03 | 1980-03-03 | Air liquefied separator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2689380A JPS56124881A (en) | 1980-03-03 | 1980-03-03 | Air liquefied separator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56124881A JPS56124881A (en) | 1981-09-30 |
| JPS6131394B2 true JPS6131394B2 (ja) | 1986-07-19 |
Family
ID=12205920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2689380A Granted JPS56124881A (en) | 1980-03-03 | 1980-03-03 | Air liquefied separator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56124881A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194272A (ja) * | 1984-03-13 | 1985-10-02 | 日本酸素株式会社 | 液化天然ガスの寒冷を利用した空気分離装置の起動方法 |
-
1980
- 1980-03-03 JP JP2689380A patent/JPS56124881A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56124881A (en) | 1981-09-30 |
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