| 【発明の名称】 |
低温精留法による空気分離プロセス及び空気分離プラント |
| 【発明者】 |
【氏名】ジャン・イブ・レーマン
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| 【要約】 |
【課題】空気分離プロセスにおいて、安全性を改善するとともに、相分離器のサイズを小さくする。
【解決手段】低圧精留塔１２の塔底部から抜き出された液体の流れ３３は、ポンプ３４で昇圧された後（流れ３５）、主熱交換器９に導入され、その中で部分的に気化される。この部分的に気化された流れ３９は、次いで、相分離器３７へ導入される。相分離器３７から出た気体の流れ４０は、主熱交換器９の中で加温された後、製品として回収される。相分離器３７から出た液体３６は、二つの流れに分割され、その第一の部分５１は、主熱交換器９の手前で、低圧精留塔１２から来る前記液体３５の流れに合流される。その第二の部分５２は、この合流するポイントの手前で、製品としてまたはパージの目的で、抜き出される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ガス製品を生産するために、精留法を用いて空気を分離する空気分離プロセスであって、下記特徴を備える：（ｉ） 空気は、主熱交換器（９）の中で冷却された後、低温精留装置（１１，１２）に導入される；
（ｉｉ） 次いで、空気は、前記低温精留装置の中で分離され、酸素富化流体と窒素富化流体が形成され、それらの少なくとも一方は液体である；
（ｉｉｉ） この液体の流れ（３３，３５）は、前記主熱交換器に導入され、その中で部分的に気化される；
（ｉｖ） この様にして部分的に気化された流れ（３９）は、相分離器（３７）に導入される；
（ｖ） 気体の流れ（４０）が前記相分離器から抜き出され、熱交換器の中で加温される；
（ｖｉ） 前記相分離器において分離された液体が二つ流れに分割され、その内の第一の流れ（５１）は再び前記主熱交換器へ送り返され、第二の流れ（５２）は抜き出される；
（ｖｉｉ） 上記のステップ（ｉｉｉ）において、前記低温精留装置から出た前記液体の流れは、直接または昇圧された後に前記主熱交換器へ送られ、前記相分離器に導入される前には必ず前記主熱交換器の中を通る。
【請求項２】 精留対象の空気の全てが、前記主熱交換器（９）に導入され、この同じ主前記熱交換器の中で、前記液体の流れが部分的に気化されるとともに、前記相分離器（３７）から抜き出された前記気体の流れ（４０）が加温されることを特徴とする請求項１に記載の空気分離プロセス。
【請求項３】 前記相分離器（３７）から出た前記第一の流れ（５１）は、前記第二の流れ（５２）が抜き出されるポイントの下流側で、前記低温精留装置から前記主熱交換器へ向かう前記液体の流れに合流されることを特徴とする請求項１または２に記載の空気分離プロセス。
【請求項４】 前記ステップ（ｖｉ）において、抜き出される前記第二の流れ（５２）は液体製品であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の空気分離プロセス。
【請求項５】 （ｉ） 少なくとも一つの精留塔（１１，１２）を備えた空気分離装置と；
（ｉｉ） 主熱交換器（９）と；
（ｉｉｉ） 空気を冷却するために空気を前記主熱交換器へ送る手段、及び、前記主熱交換器内で冷却された空気を前記空気分離装置の精留塔（１１）へ送る手段と；
（ｉｖ） 前記空気分離装置の精留塔から、液体（３３）を抜き出す手段と；
（ｖ） この液体（３３）を前記主熱交換器（９）へ送る手段と；
（ｖｉ） 相分離器（３７）と；
（ｖｉｉ） 前記主熱交換器の中で部分的に気化した液体（３９）を、前記主熱交換器から前記相分離器へ送る手段と；
（ｖｉｉｉ） 前記相分離器で分離された気体（４０）を、前記相分離器から熱交換器へ送る手段と；
（ｉｘ） 前記相分離器で分離された液体を二つの流れに分離し、その内の第一の流れ（５１）を前記相分離器から前記主熱交換器へ送る手段、及び、その内の第二の流れ（５２）を抜き出す手段と；を備えた空気分離プラントであって、前記液体（３３）を前記空気分離装置から前記主熱交換器（９）へ送る前記手段は、前記相分離器（３７）に直接には接続されていないことを特徴とする空気分離プラント。
【請求項６】 精留対象の空気の全てを前記主熱交換器へ送る手段を、更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の空気分離プラント。
【請求項７】 前記相分離器から出た前記第一の液体の流れを、前記主熱交換器の上流側、且つ、前記第二の流れを抜き出す前記手段の下流側で、前記空気分離装置から出た前記液体の流れに合流させる手段を、更に備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の空気分離プラント。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温精留法に基づく空気分離プロセス及び同プラントに係る。本発明は、特に、低温精留塔から出た液体の流れ（特に、少なくとも８５モル％の酸素を含む液体）が、昇圧され、精留対象の空気の流れとの間の熱交換によって気化される方式の空気分離プロセス及び同プラントに係る。
【０００２】
【従来の技術】米国特許公報ＵＳ−Ａ−５，９０１，５７８号には、次の様な空気分離プロセスが記載されている。液体酸素の流れは、ポンプによって相分離器へ送られ、次いで、相分離器から熱交換器へ送られ、そこで、部分的に気化された後、再び相分離器へ送り返される。相分離器で分離された気体は、熱交換器の中で加温された後、製品として回収される。液体酸素の流れは、前記ポンプと前記相分離器の間から抜き出され、製品として回収される。
【０００３】欧州特許公開公報ＥＰ−Ａ−０，４６４，６３０号には、次の様な空気分離プロセスが記載されている。液体酸素の流れは、ポンプによって相分離器へ送られ、次いで、相分離器から第一の熱交換器へ送られ、そこで、部分的に気化された後再び、相分離器へ送り返される。相分離器で分離された気体は、第二の熱交換器の中で加温された後、製品として回収される。液体酸素の流れは、前記相分離器と前記第一の熱交換器の間から抜き出され、製品として回収される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な空気分離プロセスにおいて安全性を改善し、且つ、相分離器のサイズを小さくすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の空気分離プロセスは、ガス製品を生産するために、精留法を用いて空気を分離するプロセスであって、下記特徴を備える：（ｉ） 空気は、主熱交換器の中で冷却された後、低温精留装置に導入される；
（ｉｉ） 次いで、空気は、前記低温精留装置の中で分離され、酸素富化流体と窒素富化流体が形成され、それらの少なくとも一方は液体である；
（ｉｉｉ） この液体の流れは、前記主熱交換器に導入され、その中で部分的に気化される；
（ｉｖ） この様にして部分的に気化された流れは、相分離器に導入される；
（ｖ） 気体の流れが前記相分離器から抜き出され、熱交換器の中で加温される；
（ｖｉ） 前記相分離器において分離された液体が二つ流れに分割され、その内の第一の流れは再び前記主熱交換器へ送り返され、第二の流れは抜き出される；
（ｖｉｉ） 上記のステップ（ｉｉｉ）において、前記低温精留装置から出た前記液体の流れは、直接または昇圧された後に前記主熱交換器へ送られ、前記相分離器に導入される前には必ず前記主熱交換器の中を通る。
【０００６】好ましくは、精留対象の空気の全てが、前記主熱交換器に導入され、この同じ主前記熱交換器の中で、前記液体が部分的に気化されるとともに、前記相分離器から抜き出された前記気体の流れが加温される。
【０００７】好ましくは、前記相分離器から出た前記第一液体の流れは、前記第二の流れが抜き出されるポイントの下流側で、前記低温精留装置から前記主熱交換器へ向かう前記液体の流れに合流される。
【０００８】例えば、前記ステップ（ｖｉ）において、抜き出される前記液体（３６）は液体製品である。
【０００９】また、本発明の空気分離プラントは、（ｉ） 少なくとも一つの精留塔を備えた空気分離装置と；
（ｉｉ） 主熱交換器と；
（ｉｉｉ） 空気を冷却するために空気を前記主熱交換器へ送る手段、及び、前記主熱交換器内で冷却された空気を前記空気分離装置の精留塔へ送る手段と；
（ｉｖ） 前記空気分離装置の精留塔から、液体を抜き出す手段と；
（ｖ） この液体を前記主熱交換器へ送る手段と；
（ｖｉ） 相分離器と；
（ｖｉｉ） 前記主熱交換器の中で部分的に気化した液体を、前記主熱交換器から前記相分離器へ送る手段と；
（ｖｉｉｉ） 前記相分離器で分離された気体を、前記相分離器から熱交換器へ送る手段と；
（ｉｘ） 前記相分離器で分離された液体を二つの流れに分離し、その内の第一の流れを前記相分離器から前記主熱交換器へ送る手段、及び、その内の第二の流れを抜き出す手段と；を備えた空気分離プラントであって、前記液体を前記空気分離装置から前記主熱交換器へ送る前記手段は、前記相分離器に直接には接続されていないことを特徴とする。
【００１０】好ましくは、本発明の空気分離プラントは、精留対象の空気の全てを前記主熱交換器へ送る手段を、更に備える。
【００１１】好ましくは、本発明の空気分離プラントは、前記相分離器から出た前記第一の液体の流れを、前記主熱交換器の上流側、且つ、前記第二の流れを抜き出す前記手段の下流側で、前記空気分離装置から出た前記液体の流れに合流させる手段を、更に備える。
【００１２】以上の様に、本発明の空気分離プロセスによれば、気化対象の液体の全てを、熱交換器に導入する前に、空気分離装置から相分離器へ送る必要がない。
【００１３】相分離器が、空気分離装置から来る液体の流れを受け入れずに、主熱交換器から来る部分的に気化された流れのみを受け入れるので、そのサイズを小さくし、その製作コストを吹き下げることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】図１に、本発明に基づく空気分離プラントの概略構成図を示す原料の空気１は、コンプレッサ２で昇圧され、クーラ４で冷却された後、吸着ベッド６で精製される。次いで、空気は、三つの流れに分割される。その内の一つの流れ８は、主熱交換器９を通って、複式精留塔の中圧塔１１へ送られる（流れ１０）。
【００１６】他の一つの流れ１３は、スーパーチャージャー１４で昇圧された後、主熱交換器９の中で冷却される。この流れ（流れ１５）は、次いで、ブローイングタービン１６（ blowing turbine ）で膨張された後、複式精留塔の低圧塔１２へ送られる（流れ１７）。なお、このブローイング・タービン１６の代わりに、他の冷却手段、例えばクロード・タービン（ Claude turbine ）や冷却液（ liquid assist ）を使用することもできる。
【００１７】残りの一つの流れ１８は、スーパーチャージャー１９で高い圧力まで昇圧された後、主熱交換器９の中で冷却され、液体の状態で複式精留塔の中圧塔１１へ送られる（流れ２０）。
【００１８】酸素富化液体の流れ及び窒素富化液体の流れ２１は、中圧塔１１から、サブクール・ステップを通って、低圧塔１２へ送られる（流れ２２）。
【００１９】低圧塔１２の塔底部から抜き出された液体の流れ３３には、少なくとも８５モル％（好ましくは、９５〜９９．９モル％）の酸素が含まれている。この液体の流れ３３は、ポンプ３４において、圧力１バールから１０バール程度（１００〜１０００ｋＰａ）まで昇圧された後、主熱交換器９へ送られ（流れ３５）、その中で部分的に気化される。この部分的に気化された流れ３９は、相分離器３７へ送られる。
【００２０】相分離器３７から出た気体の流れ４０は、再び主熱交換器９へ送られ、その中で室温まで加温された後、製品として回収される（流れ４１）。
【００２１】相分離器３７において分離された液体３６は、二つ流れに分割される。その内の第一の流れ５１は、ポンプ３４から送られる昇圧された液体の流れ３５に合流された後、再び主熱交換器９へ送り返される。
【００２２】第二の流れ５２は、第一の流れ５１が前記昇圧された液体の流れ３５に合流されるポイントの上流側で、連続的にまたは断続的に、抜き出される。この第二の流れ５２は、液体の製品として回収されるか、あるいは、相分離器３７内での炭化水素または酸化窒素の濃縮を防止するパージの目的で抜き出される。
【００２３】先に挙げた米国特許公報ＵＳ−Ａ−５，９０１，５７８号に記載されているプロセスでは、全ての液体が精留塔から相分離器へ送られ、且つ、相分離器の上流側で液体の流れが抜き出される、従って、爆発の危険が大きい。
【００２４】なお、相分離器３７を、主熱交換器の中に組み込むこともできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１０３６５７２
【氏名又は名称】レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
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| 【出願日】 |
平成１２年１１月１日（２０００．１１．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１９４０５６（Ｐ２００１−１９４０５６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月１７日（２００１．７．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３３４５３６（Ｐ２０００−３３４５３６） |
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