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技術 空気精留のような低温処理装置

出願人 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
発明者 グルニエ,モーリス
出願日 1993年9月13日 (27年3ヶ月経過) 出願番号 1993-226876
公開日 1994年7月15日 (26年5ヶ月経過) 公開番号 1994-194035
状態 特許登録済
技術分野 深冷分離
主要キーワード 低温部品 液体窒素用 固体断熱材 真空ケーシング 低圧窒素 閉込める ガス洗浄設備 低圧処理
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この項目の情報は公開日時点(1994年7月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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目的

コストが実質的に低下したにもかかわらず、その性能が、設備全体真空断熱した場合と近い、低温処理設備断熱技術を提供する。

構成

この設備では、処理塔(1)は、真空ケーシング(15)によって断熱され、一方、熱交換系(2)は、粒子状材料のような固体断熱材を収容する、大気圧コールドボックス(19)によって断熱される。

概要

背景

空気精留設備超低温での運転は、主として熱交換系精留塔、及び弁、場合によっては液体酸素用、又は液体窒素用ポンプ及び/又は膨張タービンのようないろいろな“低温付属品である低温部品断熱する必要がある。実際に、設備全体真空での断熱は、熱的にもっとも高性能な技術からは遠いものである。不幸にもその費用は高く、その使用の可能性は、次の理由から限られている。

(1)作業員の接近の可能性の理由については、前記の低温付属品セットは真空ケーシングの外に配置され、このことは、このケーシングに多数の管路入口/出口を設けなければならないということである。
(2)円筒形の真空ケーシングは、その中にしばしば非常に高い精留塔、及び1基又は数基のろう付プレート式平行六面体熱交換器を設置するのにあまり適していない。その結果、そのケーシングを容易に輸送できる設備の大きさが制限されることとなる。

これらの理由のために、真空断熱は、小さい寸法、すなわちほぼ数千m3/hの空気流量を処理する設備に、特に精留塔内に比較的コストの高い外部からの低温液体噴射して寒冷を保持する設備(いわゆる“がぶ飲み”設備)に限定されてきた。

概要

コストが実質的に低下したにもかかわらず、その性能が、設備全体を真空断熱した場合と近い、低温処理設備の断熱技術を提供する。

この設備では、処理塔(1)は、真空ケーシング(15)によって断熱され、一方、熱交換系(2)は、粒子状材料のような固体断熱材を収容する、大気圧コールドボックス(19)によって断熱される。

目的

本発明は、性能が、実質的にコスト低下したにもかかわらず、設備全体の真空断熱に接近し、比較的大きな寸法であっても容易に輸送できる設備に使用可能な、低温処理設備用の断熱技術を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

低温処理(1)、及び該処理塔内への導入前に少なくとも1種類の処理すべき流体を冷却するための熱交換系(2)を有する種類の低温処理、特に空気精留設備において、処理塔(1)が主真空ケーシング(15)によって断熱され、一方熱交換系(2)が、固体、特に粒状の断熱材を収容する大気圧での主コールドボックス(19)によって断熱されることを特徴とする低温処理設備。

請求項2

弁(8)及び場合によってはポンプ(9、10)及び/又は膨張タービン(11、12)のような、設備の低温付属品セットが、固体、特に粒状の断熱材によって大気圧で断熱されることを特徴とする請求項1記載の低温処理設備。

請求項3

前記低温付属品セット(8〜12)が、主コールドボックス(19)に接続された補助コールドボックス内に再編成されることを特徴とする請求項2記載の低温処理設備。

請求項4

補助コールドボックスがまた、操作モジュールを構成するような、設備の高温付属品も備えていることを特徴とする請求項3記載の低温処理設備。

請求項5

主コールドボックス(19)を主真空ケーシング(15)に接続する管路(21)セットを収容した、断熱された連絡コールドボックス(20)を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の低温処理設備。

請求項6

連絡コールドボックス(20)が大気圧であって、固体、特に粒状の断熱材を収容することを特徴とする請求項5記載の低温処理設備。

請求項7

設備が、主真空ケーシング(15)内に空気精留用複式精留塔、及び真空断熱された不純アルゴン製造塔を有することを特徴とする空気精留用の、請求項1から6のいずれか1項に記載の低温処理設備。

請求項8

不純アルゴン製造塔が、主真空ケーシング(15)に接続された補助真空ケーシング内に収容されることを特徴とする請求項7記載の低温処理設備。

請求項9

不純アルゴン製造塔が、主真空ケーシング(15)内に収容されることを特徴とする請求項7記載の低温処理設備。

請求項10

特に複式精留塔によって構成された精留塔が、その全高さにわたって一定の外径を有することを特徴とする空気精留用の、請求項1から9のいずれか1項に記載の低温処理設備。

技術分野

0001

本発明は、低温処理(1)、及び該処理塔内への導入前に少なくとも1種類の処理すべき流体を冷却するための熱交換系(2)を有する種類の低温処理、特に空気精留設備に関する。

背景技術

0002

空気精留設備の超低温での運転は、主として熱交換系、精留塔、及び弁、場合によっては液体酸素用、又は液体窒素用ポンプ及び/又は膨張タービンのようないろいろな“低温付属品である低温部品断熱する必要がある。実際に、設備全体真空での断熱は、熱的にもっとも高性能な技術からは遠いものである。不幸にもその費用は高く、その使用の可能性は、次の理由から限られている。

0003

(1)作業員の接近の可能性の理由については、前記の低温付属品セットは真空ケーシングの外に配置され、このことは、このケーシングに多数の管路入口/出口を設けなければならないということである。
(2)円筒形の真空ケーシングは、その中にしばしば非常に高い精留塔、及び1基又は数基のろう付プレート式平行六面体熱交換器を設置するのにあまり適していない。その結果、そのケーシングを容易に輸送できる設備の大きさが制限されることとなる。

0004

これらの理由のために、真空断熱は、小さい寸法、すなわちほぼ数千m3/hの空気流量を処理する設備に、特に精留塔内に比較的コストの高い外部からの低温液体噴射して寒冷を保持する設備(いわゆる“がぶ飲み”設備)に限定されてきた。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は、性能が、実質的にコスト低下したにもかかわらず、設備全体の真空断熱に接近し、比較的大きな寸法であっても容易に輸送できる設備に使用可能な、低温処理設備用の断熱技術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

0006

この目的のため本発明は、前記種類の空気処理設備において、処理塔が主真空ケーシングによって断熱され、一方熱交換系が、固体、特に粒状の断熱材を収容する大気圧での主コールドボックスによって断熱されることを特徴としている。

0007

他の特徴によれば、
−弁、及び場合によってはポンプ及び/又は膨張タービンのような、設備の低温付属品セットが、固体、特に粒状の断熱材によって大気圧で断熱される。

0008

−前記低温付属品セットが、主コールドボックスに接続された補助コールドボックス内に再編成される。
−補助コールドボックスがまた、操作モジュールを構成するような、設備の高温付属品も備えている。
−設備が、主コールドボックスを主真空ケーシングに接続する管路セットを収容した、断熱された連絡コールドボックスを有する。

0009

−連絡コールドボックスが大気圧であって、固体、特に粒状の断熱材を収容する。
−空気精留用の設備が、主真空ケーシング内に空気精留用複式精留塔、及び真空断熱された不純アルゴン製造塔を有する。
−不純アルゴン製造塔が、主真空ケーシングに接続された補助真空ケーシング内に収容される。

0010

−不純アルゴン製造塔が、主真空ケーシング内に収容される。
−特に複式精留塔によって構成された精留塔が、その全高さにわたって一定の外径を有する。
本発明の実施態様は、本発明による空気精留設備を略図的に示した添付の図面を参照しながら、以下に説明されるであろう。

0011

図1に示された設備は、主として高圧酸素ガス、高圧の窒素ガス及び低圧の窒素ガスを製造するためのものである。この設備は、本質的に複式精留塔1、熱交換系2、及び各種の付属品を有する。

0012

これらの付属品は、次の二つの種類に分けられる。
−一方は、室温又はそれ以上の温度で作動する“高温”付属品、すなわち空気圧縮機3、吸着による空気からの水・二酸化炭素除去装置4(複式精留塔の廃ガスである不純窒素Wによって再生される。)、精製空気の一部分の昇圧ブロワー5、水冷却器6及び交流発電機ブレーキ7。

0013

−他方は、“低温”付属品、すなわち室温以下でよく作動する、多数の弁8(あるものは止め弁又は制御弁、他のものは膨脹弁)、液体酸素ポンプ9、液体窒素ポンプ10、及び直列取付けられた2基のタービン11、12(第1タービンはブロワー5に連結され、一方第2タービンは交流発電機7によって減速される)。

0014

しかしながら、タービンの場合におけるように、ポンプが、高温要素すなわちそれらを駆動する電気モータに接続されることは注目されるべきである。したがって、タービンとポンプは、主コールドボックス19の付近に、場合によってはパーライトで断熱され、このコールドボックスに接続された特別なケース内に取付けることができる。断熱手段を除いては、それ自体公知なので、設備の作動の詳細については述べないであろう。ただ設備のある種の特徴のみ、以下に示されるであろう。

0015

複式精留塔1は、“尖塔付”、すなわち低圧窒素低圧精留塔1Aの頂部から出る型である。高圧酸素及び高圧窒素は、それぞれ低圧精留塔1Aの底部で取出された液体酸素、及び中圧精留塔1Bの頂部で取出された中圧液体窒素のポンプによる昇圧、並びにこうして圧縮された液体の熱交換系での気化によって得られる。

0016

この気化を達成するために、空気は三つの異なった圧力で熱交換系2内を流れる。空気の第1の部分は、圧縮機3の圧縮圧力にあり、ブロワー5で昇圧された空気の第2の部分は、この圧縮圧力より高い高圧にあり、2基のタービン11と12の間で取出された空気の第3の部分は、中圧精留塔1Bの中圧にある。さらにタービン12からでる空気は、低圧精留塔1A内に低圧で吹込まれる。

0017

設備はまた、管路13を経て液体酸素を、管路14を経て液体窒素を製造することができる。設備の断熱は以下に述べられるであろう。

0018

この断熱は、異なった性質の二つの部分からなる。一方は、複式精留塔1を取囲む円筒形真空ケーシング15、他方は、好ましくはパーライトである粒子状断熱材料を用いる、大気圧での手段16である。ケーシング15は、複式精留塔に供給し、その塔から出る管路セットのいくつかの入口/出口17(図示された実施例では12)を有し、複式精留塔、及びその塔と対応する入口/出口に接続する管路18のみを収容する。

0019

断熱手段16は、パーライトを充填された大気圧下の二つのコールドボックスからなり、主コールドボックス19は、熱交換系2及び低温付属品、すなわち弁8、ポンプ9と10、及びタービン11と12、すべての管路部分を収容する連絡コールドボックス20は、主コールドボックス19を真空ケーシング15の入口/出口に接続する。

0020

このやり方の断熱によって、真空ケーシングは、複式精留塔の全高さにわたって一定の直径である前記塔の外径に厳密に適した直径有することができ、このことは、約1000トン/日にまで達するような酸素製造に対応する、大きな直径の塔についても容易に輸送可能な複式精留塔1−ケーシング15を実現できることを意味する。さらに、すべての低温部品8〜12は、それらが常に大気圧にあるので、容易に接近することができる。

0021

エネルギーの観点からは、この解決法は、設備全体を閉込めるし真空断熱より著しくコストが低いけれども、非常に有利である。実際に、空気精留設備では、熱損失の75〜85%は複式精留塔よって引受けられており、熱交換系での損失は、もっとも冷たい部分に集中している。合計では、セット15−16の断熱性能は、設備全体の真空断熱で得られるそれのほぼ90%である。

0022

変形として、低温付属品セット8〜12は、付属品接続用の主コールドボックス19に接続され、大気圧でパーライトを充填された補助コールドボックス内に取付けることができる。この補助コールドボックス内には、設備の制御箱を含む高温付属品を受入れる、パーライトなしの空間を設けるか、又は全付属品を収容する操作モジュールを構成するように、補助コールドボックスに制御箱を取付けることもできる。

0023

他の変形として、複式精留塔は、低圧精留塔1Aに接続されたアルゴン製造塔によって補完することができ、この場合にはこの補足製造塔は、ケーシング15内に収容されるか、ケーシング15に連結され、連絡コールドボックス20によってケーシングに接続される、コールドボックス20と類似し不純アルゴン製造塔の作動に必要な管路通過用の、補助真空ケーシング内に配置される。

0024

本発明が、例えば液体窒素によるガス洗浄設備のような、低温処理塔及びこの塔内で処理された流体を冷却するのに役立つ熱交換系を有する、他の種類の設備にも利用されることは理解されよう。

図面の簡単な説明

0025

図1本発明による空気精留設備の一実施態様のフローシート

--

0026

1 空気精留塔(低温処理塔)
1A低圧精留塔(低圧処理塔)
1B中圧精留塔(中圧処理塔)
2熱交換系
3空気圧縮機
4 水・二酸化炭素吸着除去装置
5 昇圧ブロワー
6水冷却器
7交流発電機ブレーキ
8 弁
9液体酸素ポンプ
10液体窒素ポンプ
11、12膨張タービン
15 主真空ケーシング
19 主コールドボックス
20連絡コールドボックス

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