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JPH02247485A - 精溜によって空気を分解する方法及び装置 - Google Patents

精溜によって空気を分解する方法及び装置

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Publication number
JPH02247485A
JPH02247485A JP2042308A JP4230890A JPH02247485A JP H02247485 A JPH02247485 A JP H02247485A JP 2042308 A JP2042308 A JP 2042308A JP 4230890 A JP4230890 A JP 4230890A JP H02247485 A JPH02247485 A JP H02247485A
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JP
Japan
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argon
pressure stage
intermediate pressure
conduit
oxygen
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
JP2042308A
Other languages
English (en)
Inventor
Dietrich Rottmann
ディートリッヒ・ロットマン
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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
Priority claimed from DE19893905521 external-priority patent/DE3905521A1/de
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of JPH02247485A publication Critical patent/JPH02247485A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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］ 本発明の対象は、空気を圧縮し、予備浄化し、冷却し、
２段精溜塔の高圧段で窒素に富んだ成分及び酸素に富ん
だ液体に予備分解し、これらの両方の成分を少なくとも
一部分前記蒸発塔の中間圧力段に導入するようになされ
て酸素及び窒素に分解し、又前記中間圧力段からアルゴ
ン含有酸素流を取出し、原料アルゴン精溜塔に導入する
ようになされている精溜による空気の分解方法及び更に
この方法を実施する装置に関する。
［従来の技術］ 空気の分解に関連して原料アルゴンが収得されるような
方法はＤＢ−ＯＳ　３４３６８９７によって公知である
。
従来利用されていた方法にて通常行われるように、前記
公開された方法に於ては、アルゴン含有酸素成分が中間
圧力段から取出される時の圧力で原料アルゴンの精溜が
行われるのである。液体酸素は原料アルゴン精溜塔から
殆ど同じ位置で中間圧力段に戻されるのである。
このような方法は、中間圧力段、従って原料アルゴン精
溜が実質的に大気圧にて行われる場合には好都合である
。しかし、多くの場合、例えば石炭ガス化設備に於て、
又は石油ガスの収得又は天然ガスの収得の場合の窒素の
吹込みの為のように、中間圧力段で発生される酸素及び
／又は窒素が高圧状態で必要とされるのである。その場
合高圧窒素の収得及び高圧酸素の収得の為には、無圧力
で収得される製品を引続いて圧縮するよりも中間圧力段
を大体２．０乃至８．０バールのような高圧で駆動する
ことが経済的に更に有利である。
しかし、公知の方法では原料アルゴン精溜も又高圧で駆
動されなければならないから、不利な点もある。何故な
らばこのような前提に於ては比較的僅かなアルゴンの利
得しか得られないからである。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、冒頭に述べたような種類の方法及び装
置を、高圧窒素の発生及び高圧酸素の発生及び又アルゴ
ンの利得が経済的に有利に行われ得るように改善するこ
とである。
［課題を解決する為の手段及び作用］ 上述の目的は、原料アルゴンの精溜が中間圧力段の圧力
よりも低い圧力で駆動されるようになすことによって解
決されるのである。
これによって、原料アルゴンの精溜の際の圧力の比率が
中間圧力段の圧力に関連されなくなり、従って１．１乃
至２．０バール、望ましくは１．３乃至１．５バールの
アルゴンの収得に最良の値に保持さ得るようになされる
のである。これにも拘わらず中間圧力段は高圧の酸素及
び窒素を更に供給出来るのである。
本発明による方法に於ては、アルゴン含有酸素流を原料
アルゴン精溜塔に導入する前に仕事を行って膨張させる
場合に有利であることが判っている。膨張の際に回収さ
れるエネルギーは他の処理流の圧縮に利用出来る。更に
、仕事を行う膨張の際に空気の分解に必要とされる特に
多くの寒冷が発生されるのである。このようにして、外
部で発生される寒冷が少なくとも一部分不要になる。
この場合、アルゴン含有酸素流を仕事を行う膨張の前に
加熱するのが有利である。このことは他の処理流、特に
分解される空気との熱交換にて行われることが出来る。
原料アルゴン精溜で一般に液状で生ずる残余成分は実質
的に酸素より成っている。この成分を廃棄するのは不経
済であるから、本発明の更に他の特徴によって、原料ア
ルゴン精溜塔からの液状成分を中間圧力段に戻すのであ
るが、その際に中間圧力段に導入する前に中間圧力段の
圧力まで圧縮することが提案される。
原料アルゴン精溜塔の頭部からのガス状の成分を高圧段
からの蒸発する酸素に富んだ液体と直接熱交換させるこ
とによって凝縮させる場合に有利であることが判ってい
る。このようにして、処理によって生ずる寒冷が原料ア
ルゴン精溜の為の戻し流の形成に活用され、この範囲へ
の外部の寒冷の投入を不要とすることが出来る。
この場合に発生される蒸発する酸素に富んだ成分が有利
に中間圧力段に戻されるのである。
蒸発された酸素に富んだ成分は中間圧力段に導入される
前に圧縮されなければならない。この為に、本発明によ
る方法の更に他の構成により、アルゴンに富んだ酸素流
の仕事を行う膨張の際に得られる仕事量を少な（とも一
部分蒸発された酸素に富んだ成分の圧縮に利用するよう
になされるのである。
更に、蒸発された酸素に富んだ成分を圧縮の後で冷却す
るのが有利である。
本発明は又更に、特許請求の範囲第１０乃至１２項に記
載された方法を実施する装置を提供するものである。
［実施例］ 本発明による方法の実施例を概略的に示す図面を参照し
、本発明及び本発明の更に他の詳細事項が以下に詳述さ
れる。
導管ｌを経て、圧縮され、予備浄化された空気が導入さ
れて、熱交換器３６内で生成物流との直接の熱交換によ
って冷却され、２段精溜塔２の高圧段３に供給される。
この高圧段３（駆動圧力；６乃至２０バール、望ましく
は８乃至１７バール）は中間圧力段４　（駆動圧力１．
５乃至１０バール、望ましい２．０乃至８．０バール）
と共通の凝縮器／蒸発器１３を介して熱交換関係に連結
されている。導入された空気は高圧段３内で窒素及び酸
素に富んだ成分に分解される。この酸素に富んだ成分は
導管６を経て液状で排出され、熱交換器３２内で過冷却
されて一部分導管１０を経て絞られて中間圧力段４に導
入される。高圧段３の頭部からの窒素は導管５を経て同
様に液状で排出され、熱交換器３２内で過冷却されて一
部分導管８を経て液状生成物として排出される。高圧段
３からのこの窒素の残りの部分は導管９を経て戻し流と
して中間圧力段４に供給される。
中間圧力段４の生成物として液状の酸素（導管１４）、
ガス状の純窒素（導管１５）及び不純の窒素（導管１６
）が取出されて熱交換器３６内で加熱されるが、窒素流
は附加的に熱交換器３２を通されて加熱されるようにな
っている。
上述にて説明された流れの他に更に中間圧力段４からは
アルゴン含有酸素流が導管１７を経て取出されて、熱交
換器３６内で加熱され、１．１乃至２．０バール、望ま
しくは１．３乃至１．５バールの圧力で駆動される原料
アルゴン精溜塔２０に導入される。原料アルゴン精溜塔
２０の底部に生ずる残余成分は導管２２を経て排出され
て本発明によりポンプ２３によって中間圧力段４に戻す
為の必要な圧力に圧縮される。更に、アルゴンに富んだ
酸素流（１７）は原料アルゴン精溜塔２０に導入される
前に膨張タービン１８にて仕事を行って膨張され、一方
では前記アルゴンに富んだ酸素流を原料アルゴン精溜塔
２０内の低圧になし、他方では処理の為の寒冷を発生さ
せるのである。
原料アルゴン精溜塔２０の頭部に生ずるガス状の原料ア
ルゴンは導管３３を経て凝縮器３５内に導入され、一部
分液化され、一部分導管３４を経て戻し流として原料ア
ルゴン精溜塔２０に戻され、残りの部分は導管２１を経
て中間生成物として排出されて熱交換器３６内で加熱さ
れる。
凝縮器３５は、高圧段からの酸素に富んだ成分（導管６
）の、導管１１を経て導かれて熱交換器２４内で過冷却
されて導管２５を経て凝縮器３５に導かれる部分によっ
て冷却される。原料アルゴン精溜塔２０の頭部ガスとの
間接的な熱交換によって蒸発された部分は導管２６を経
て排出され、熱交換器２４及び３６内で加熱される。
この流れの中に含まれる酸素を廃棄するのは経済的に不
具合であるから、この実施例の方法に於てはこの流れが
中間圧力段４に戻されるのである。その為に必要な圧力
を得る為に、酸素に富んだ流れが２つの圧縮機段２７及
び２９にて圧縮され、夫々引続いて冷却（水冷却器２８
及び３０）される。引続いて、酸素に富んだ流れは導管
３１を経て熱交換器３６を流過され、こ−で再度冷却さ
れて引続いて中間圧力段４に供給される。その場合、ア
ルゴンに富んだ酸素成分（導管１７）の膨張によって得
られる仕事量を圧縮機２９の駆動に利用するのが好都合
である。
高圧段３内に供給する前に、導管１内の空気の一部分が
中間圧力段４の底部からの酸素との熱交換にて凝縮され
ることが出来る。その為に中間圧力段の底部からの液体
はポンプによって高圧になされて、熱交換の際に一部分
蒸発されることが出来る。次に一部分凝縮された空気は
図示された第１の供給位置（導管１）の上方で高圧段３
に導入される。この処理の部分は図面には示されていな
いが、与えられた精溜圧力にて経済的に好都合に行われ
ることが出来る。
アルゴンの経済的な利得を得る為に、少な（とも９９．
５％の純度を有する生成酸素（導管１４）を製造し、ア
ルゴンに富んだ酸素流（導管１７）内のアルゴンを充分
に豊富にすることが必要である。その為に、中間圧力段
４内が５バールの圧力の場合、通常の方法に於ては５．
８６の空気因子（Ｌｕｆｔｆａｋｔｏｒ）即ち分離器に
供給される空気量と分離によって発生される酸素量との
間の比率が必要である。本発明による方法に於ては、こ
の空気因子は５．４５まで減小される。これによって７
．０％のエネルギーの節約を得ることが出来るのである
。
［発明の効果１ 本発明は上述のように構成されているから、原料アルゴ
ンの精溜を中間圧力段の圧力よりも低い圧力で行うよう
になすことによって高圧窒素の発生及び高圧酸素の発生
及びアルゴンの利得を経済的に有利に行い得る優れた方
法及び装置が提供されるのである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明による方法の実施例を概略的に示す回
路図。 ２・・・・・・２段精溜塔 ３・・・・・・高圧段 ４・・・・・・中間圧力段 １３・・・・・・凝縮器／蒸発器 １８・・・・・・膨張タービン ２０・・・・・・原料アルゴン精溜塔 ２３・・・・・・ポンプ ２４．３２．３６・・・熱交換器 ２７．２９・・・圧縮機 ３５・・・・・・凝縮器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、空気（１）を圧縮し、予備浄化し、冷却（３６）し
    、２段精溜塔（２）の高圧段（３）で窒素に富んだ成分
    （５）及び酸素に富んだ液体（６）に予備分解し、これ
    らの両方の成分（５、６）を少なくとも一部分前記精溜
    塔（２）の中間圧力段（４）に導入するようになされて
    いて、前記中間圧力段（４）からアルゴン含有酸素流（
    １７）を取出して原料アルゴン精溜塔（２０）に導入す
    るようになされている精溜により空気を分解する方法に
    於て、前記原料アルゴン精溜塔（２０）を前記中間圧力
    段（４）の圧力よりも低い圧力で駆動することを特徴と
    する空気の分解方法。 ２、前記アルゴン含有酸素流（１７）を前記原料アルゴ
    ン精溜塔（２０）に導入する前に仕事を行わせて膨張（
    １８）させることを特徴とする請求項１に記載された方
    法。 ３、前記アルゴン含有酸素流（１７）を前記仕事を行う
    膨張（１８）の前に加熱することを特徴とする請求項２
    に記載された方法。 ４、前記原料アルゴン精溜塔（２０）からの液状成分（
    ２２）を前記中間圧力段（４）に戻すに際し、前記中間
    圧力段（４）に導入する前に前記中間圧力段（４）の圧
    力に圧縮することを特徴とする請求項１乃至３の何れか
    に記載された方法。 ５、前記原料アルゴン精溜塔（２０）の頭部からのガス
    状成分（３３）を前記高圧段（３）からの蒸発する酸素
    に富んだ液体（２５）と直接熱交換（３５）させて凝縮
    させることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載
    された方法。 ６、前記蒸発された酸素に富んだ成分（２６）を前記中
    間圧力段（４）に戻すことを特徴とする請求項５に記載
    された方法。 ７、前記蒸発された酸素に富んだ成分（２６）を前記中
    間圧力段（４）に導入する前に圧縮（２７、２９）させ
    ることを特徴とする請求項６に記載された方法。 ８、前記アルゴン含有酸素流（１７）の前記仕事を行う
    膨張（１８）によって得られる仕事量を少なくとも一部
    分前記蒸発された酸素に富んだ成分（２６）の圧縮（２
    ９）に充当することを特徴とする請求項２乃至７の何れ
    かに記載された方法。 ９、蒸発された酸素に富んだ成分（３１）を圧縮（２７
    、２９）の後で冷却（３６）することを特徴とする請求
    項７又は８に記載された方法。 １０、高圧段（３）及び中間圧力段（４）より成る二重
    精溜塔（２）と、原料アルゴン精溜塔（２０）と、前記
    中間圧力段（４）及び前記原料アルゴン精溜塔（２０）
    の間の第１の連結導管（１７、１９）及び第２の連結導
    管（２２）とを有する請求項１乃至９に記載された方法
    を実施する装置に於て、前記第１の連結導管（１７、１
    ９）に膨張装置（１８）が組込まれていることを特徴と
    する装置。 １１、前記第２の連結導管（２２）にポンプ（２３）が
    組込まれていることを特徴とする請求項１０に記載され
    た装置。 １２、第１のガス導管（３３）及び第１の液体導管（３
    ４）を介して前記原料アルゴン精溜塔（２０）に連結さ
    れ、又第２の液体導管（２５）を介して前記高圧段（３
    ）に連結される熱交換器（３５）と、前記熱交換器（３
    ５）を前記中間圧力段（４）に連結する第２のガス導管
    （２６、３１）と、前記第２のガス導管（２６、３１）
    内に配置される圧縮機（２７、２９）とを有することを
    特徴とする請求項１０又は１１に記載された装置１３、
    前記膨張装置（１８）として膨張タービンが使用され、
    これが機械的に前記第２のガス導管内にある圧縮機（２
    ９）に連結されていることを特徴とする請求項１２に記
    載された装置。
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