(57)【要約】【課題】アルゴン製造装置等に工夫をこらし、電気炉製鋼工場の同一用地内で高純度のアルゴンを液体または気体の状態で得ることができるアルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備を提供する。【解決手段】ＰＳＡ装置１と、ＰＳＡ装置１により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する主熱交換器３と、主熱交換器３で冷却された上記酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する第１精留塔４と、第１精留塔４で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により液体アルゴンと窒素ガスとに分離する第２精留塔５と、循環用窒素を主熱交換器３ならびに第１および第２精留塔４，５を経由して循環させる窒素循環路６と、第２精留塔５に液体窒素を導入する液化ユニット１１とが電気炉製鋼工場の同一用地内に設置されている。【選択図】図１
2014092341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一用地内に、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、熱交換器と、深冷分離用の第１および第２精留塔と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を循環用窒素として循環させる窒素循環路と、寒冷発生用装置と、これらに関連した装置とを設ける工程と、上記寒冷発生用装置で発生した寒冷を深冷分離用の寒冷として上記第１および第２のいずれかの精留塔に供給する工程と、上記窒素循環路に上記循環用窒素を循環させて上記第１および第２精留塔を冷却する工程と、上記圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、上記熱交換器に通して冷却する工程と、その冷却した酸素ガスを第１精留塔に導入し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する工程と、上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを第１精留塔から取り出して上記第２精留塔に導入し、深冷分離により、高純度液体アルゴンと、窒素ガスとに分離する工程と、その高純度液体アルゴンを上記第２精留塔から取り出す工程とを備えていることを特徴とするアルゴンの製法。
【請求項２】
同一用地内に、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、熱交換器と、深冷分離用の第１および第２精留塔と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を循環用窒素として循環させる窒素循環路と、この窒素循環路の上記熱交換器経由部分に形成した迂回路に取り付けた寒冷発生用装置と、これらに関連した装置とを設ける工程と、上記寒冷発生用装置で寒冷を発生させながら、上記窒素循環路に循環用窒素を循環させて上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を冷却する工程と、上記圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、上記熱交換器に通して冷却する工程と、その冷却した酸素ガスを第１精留塔に導入し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する工程と、上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを第１精留塔から取り出して上記第２精留塔に導入し、深冷分離により、高純度液体アルゴンと、窒素ガスとに分離する工程と、上記第１精留塔で分離生成された液体酸素および上記第２精留塔で分離生成された高純度液体アルゴンを、上記熱交換器に通して加熱し気化させる工程と、その熱交換器で気化生成された高純度アルゴンガスを得る工程とを備えていることを特徴とするアルゴンの製法。
【請求項３】
請求項１記載のアルゴンの製法に用いるアルゴン製造設備であって、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、この圧力スイング吸着装置により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する熱交換器と、この熱交換器で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する第１精留塔と、この第１精留塔で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により高純度液体アルゴンと窒素ガスとに分離する第２精留塔と、上記第１および第２のいずれかの精留塔に寒冷を供給する寒冷発生用装置と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を循環用窒素として循環させる窒素循環路とを同一用地内に備えていることを特徴とするアルゴン製造設備。
【請求項４】
請求項２記載のアルゴンの製法に用いるアルゴン製造設備であって、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、この圧力スイング吸着装置により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する熱交換器と、この熱交換器で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する第１精留塔と、この第１精留塔で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により高純度液体アルゴンと窒素ガスとに分離する第２精留塔と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を循環用窒素として循環させる窒素循環路と、この窒素循環路の上記熱交換器経由部分に形成した迂回路に取り付けた寒冷発生用装置と、上記第１精留塔で分離生成された液体酸素を上記熱交換器に通す液体酸素用流路と、上記第２精留塔で分離生成された高純度液体アルゴンを上記熱交換器に通す液体アルゴン用流路とを同一用地内に備えていることを特徴とするアルゴン製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度のアルゴンを液体または気体の状態で得るアルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄製品のスクラップやくず鉄を原料として製鉄する電気炉製鋼等では、電気炉での酸化溶解工程で使用する酸素ガスを製造する目的で、電気炉製鋼工場の用地内に、酸素ガス製造用の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）装置（例えば、特許文献１参照）が、通常、設置されている。また、上記酸化溶解工程を経た溶鋼中に含まれる酸素，硫黄，窒素の除去を目的とした還元精錬工程では、精錬炉で上記溶鋼中に少量の高純度アルゴンガス（純度９９．９％程度）を吹き込んで撹拌することが行われる。この高純度アルゴンガスを製造する従来の設備（例えば、特許文献２参照）は、大型のものとなり、大量の高純度アルゴンガスを製造するものであることから、それを電気炉製鋼工場の用地内に設置すると、場所をとられるうえ、必要量以上の高純度アルゴンガスを製造することとなり、不都合である。そこで、高純度の液体アルゴンが、電気炉製鋼工場の用地外の液体アルゴン製造工場から、タンクローリ等により運搬され、電気炉製鋼工場の用地内の貯槽（タンク）に一旦移して貯留され、必要時に気化されて精錬炉に供給されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８６４２５号公報
【特許文献２】特開平６−１８２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように液体アルゴンをタンクローリ等により運搬するような状況では、運搬路が長くなるうえ、震災等で道路等のアクセスが遮断されると、電気炉製鋼工場での製鉄ができなくなる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、アルゴン製造装置等に工夫をこらし、電気炉製鋼工場の同一用地内で高純度のアルゴンを液体または気体の状態で得ることができるアルゴンの製法およびそれに用いるアルゴン製造設備の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、同一用地内に、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、熱交換器と、深冷分離用の第１および第２精留塔と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を循環用窒素として循環させる窒素循環路と、寒冷発生用装置と、これらに関連した装置とを設ける工程と、上記寒冷発生用装置で発生した寒冷を深冷分離用の寒冷として上記第１および第２のいずれかの精留塔に供給する工程と、上記窒素循環路に上記循環用窒素を循環させて上記第１および第２精留塔を冷却する工程と、上記圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、上記熱交換器に通して冷却する工程と、その冷却した酸素ガスを第１精留塔に導入し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する工程と、上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを第１精留塔から取り出して上記第２精留塔に導入し、深冷分離により、高純度液体アルゴンと、窒素ガスとに分離する工程と、その高純度液体アルゴンを上記第２精留塔から取り出す工程とを備えているアルゴンの製法を第１の要旨とする。
【０００７】
また、本発明は、同一用地内に、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、熱交換器と、深冷分離用の第１および第２精留塔と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を循環用窒素として循環させる窒素循環路と、この窒素循環路の上記熱交換器経由部分に形成した迂回路に取り付けた寒冷発生用装置と、これらに関連した装置とを設ける工程と、上記寒冷発生用装置で寒冷を発生させながら、上記窒素循環路に循環用窒素を循環させて上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を冷却する工程と、上記圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、上記熱交換器に通して冷却する工程と、その冷却した酸素ガスを第１精留塔に導入し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する工程と、上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを第１精留塔から取り出して上記第２精留塔に導入し、深冷分離により、高純度液体アルゴンと、窒素ガスとに分離する工程と、上記第１精留塔で分離生成された液体酸素および上記第２精留塔で分離生成された高純度液体アルゴンを、上記熱交換器に通して加熱し気化させる工程と、その熱交換器で気化生成された高純度アルゴンガスを得る工程とを備えているアルゴンの製法を第２の要旨とする。
【０００８】
そして、本発明は、上記第１の要旨のアルゴンの製法に用いるアルゴン製造設備であって、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、この圧力スイング吸着装置により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する熱交換器と、この熱交換器で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する第１精留塔と、この第１精留塔で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により高純度液体アルゴンと窒素ガスとに分離する第２精留塔と、上記第１および第２のいずれかの精留塔に寒冷を供給する寒冷発生用装置と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を循環用窒素として循環させる窒素循環路とを同一用地内に備えているアルゴン製造設備を第３の要旨とする。
【０００９】
また、本発明は、上記第２の要旨のアルゴンの製法に用いるアルゴン製造設備であって、外気を導入して酸素を濃縮する圧力スイング吸着装置と、この圧力スイング吸着装置により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを冷却する熱交換器と、この熱交換器で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する第１精留塔と、この第１精留塔で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により高純度液体アルゴンと窒素ガスとに分離する第２精留塔と、上記熱交換器ならびに上記第１および第２精留塔を経由して上記第１および第２精留塔内の窒素を循環用窒素として循環させる窒素循環路と、この窒素循環路の上記熱交換器経由部分に形成した迂回路に取り付けた寒冷発生用装置と、上記第１精留塔で分離生成された液体酸素を上記熱交換器に通す液体酸素用流路と、上記第２精留塔で分離生成された高純度液体アルゴンを上記熱交換器に通す液体アルゴン用流路とを同一用地内に備えているアルゴン製造設備を第４の要旨とする。
【００１０】
なお、本発明において、「同一用地」とは、得られた液体アルゴンまたはアルゴンガスをタンクローリ等の車両により運搬する必要のない範囲内の土地のことを意味し、工場敷地に限定するものではない。
【００１１】
また、本発明において、液体アルゴンおよびアルゴンガスの「高純度」とは、純度が９９ｍｏｌ％以上のことを意味する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の要旨のアルゴンの製法では、圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、熱交換器で冷却した後、第１精留塔で深冷分離し、ついで、第２精留塔で深冷分離するため、その第２精留塔での深冷分離により、高純度の液体アルゴンを得ることができる。そして、上記圧力スイング吸着装置と上記第２精留塔とが同一用地内に設けられているため、上記圧力スイング吸着装置を備えている電気炉製鋼工場の用地内で高純度の液体アルゴンを得ることができ、その用地外から高純度の液体アルゴンをタンクローリ等により運搬する必要がない。そのため、運搬費を節約することができ、かつ、震災等で道路等のアクセスが遮断されたとしても、電気炉製鋼工場での製鉄が可能である。
【００１３】
また、本発明の第２の要旨のアルゴンの製法では、圧力スイング吸着装置で得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスを、熱交換器で冷却した後、第１精留塔で深冷分離し、ついで、第２精留塔で深冷分離し、高純度の液体アルゴンを得、さらに、その液体アルゴンを上記熱交換器に通して加熱し気化するため、その熱交換器での加熱により、高純度のアルゴンガスを得ることができる。そして、上記圧力スイング吸着装置と上記熱交換器と上記第２精留塔とが同一用地内に設けられているため、上記圧力スイング吸着装置を備えている電気炉製鋼工場の用地内で高純度のアルゴンガスを得ることができ、その用地外から高純度のアルゴンガスをタンクローリ等により運搬する必要がない。そのため、運搬費を節約することができ、かつ、震災等で道路等のアクセスが遮断されたとしても、電気炉製鋼工場での製鉄が可能である。
【００１４】
そして、本発明の第３の要旨のアルゴン製造設備は、上記第１の要旨の製法に用いる装置一式を備えているため、上記第１の要旨のアルゴンの製法のようにして、電気炉製鋼工場の用地内で、高純度の液体アルゴンを得ることができる。そのため、その用地外から高純度の液体アルゴンをタンクローリ等により運搬する必要がなく、運搬費を節約することができ、かつ、震災等で道路等のアクセスが遮断されたとしても、電気炉製鋼工場での製鉄が可能である。
【００１５】
また、本発明の第４の要旨のアルゴン製造設備は、上記第２の要旨の製法に用いる装置一式を備えているため、上記第２の要旨のアルゴンの製法のようにして、電気炉製鋼工場の用地内で、高純度のアルゴンガスを得ることができる。そのため、その用地外から高純度のアルゴンガスをタンクローリ等により運搬する必要がなく、運搬費を節約することができ、かつ、震災等で道路等のアクセスが遮断されたとしても、電気炉製鋼工場での製鉄が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のアルゴン製造設備の第１の実施の形態を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明のアルゴン製造設備の第２の実施の形態を模式的に示す構成図である。
【図３】本発明のアルゴン製造設備の第３の実施の形態を模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明のアルゴン製造設備の第１の実施の形態を示す構成図である。この実施の形態のアルゴン製造設備は、電気炉製鋼工場の同一用地内に設置されるものであり、電気炉での酸化溶解工程で使用する酸素ガスを製造する目的で上記用地内に設置されている圧力スイング吸着（ＰＳＡ）装置１を利用するものである。このＰＳＡ装置１で製造された酸素ガスには、アルゴンおよび窒素が少量含まれており、本発明のアルゴンの製法は、その酸素ガスからアルゴンを高純度で得る方法である。上記酸素ガスは、例えば、純度が９０体積％以上９５体積％以下程度であり、不純物としてアルゴンが４体積％以上５体積％以下程度、窒素が０体積％を超え６体積％以下程度含まれている。
【００１９】
すなわち、上記アルゴン製造設備は、上記ＰＳＡ装置１と、このＰＳＡ装置１により得られた上記酸素ガスを昇圧する酸素ガス圧縮機２と、この酸素ガス圧縮機２で昇圧された酸素ガスを冷却する主熱交換器３と、この主熱交換器３で冷却された酸素ガスを深冷分離により液体酸素とアルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離する第１精留塔４と、この第１精留塔４で分離生成された上記アルゴンおよび窒素の混合ガスを深冷分離により液体アルゴンと窒素ガスとに分離する第２精留塔５と、循環用窒素を上記主熱交換器３ならびに上記第１および第２精留塔４，５を経由して循環させる窒素循環路６と、上記第２精留塔５に液体窒素（寒冷）を導入する液化ユニット（寒冷発生用装置）１１と、上記酸素ガス等の流体の流路となる配管Ａ〜Ｇおよびその配管Ａ〜Ｇに設けられた減圧弁６ｂ，６ｃ，９等（関連した装置）とを備えている。
【００２０】
より詳しく説明すると、上記酸素ガス圧縮機２は、上記ＰＳＡ装置１で得られた上記酸素ガスを昇圧させ、その状態で、上記主熱交換器３に導入するようになっている。
【００２１】
また、上記第１および第２精留塔４，５は、それぞれ、上側の低圧塔部４Ａ，５Ａと、下側の高圧塔部４Ｂ，５Ｂとからなっている。上記上側の低圧塔部４Ａ，５Ａは、上記循環用窒素が循環途中に液体状態で一時溜まる液体窒素貯留室となっており、その内部に、下側の高圧塔部４Ｂ，５Ｂで気化したガスを冷却するコンデンサ４ａ，５ａを備えている。上記下側の高圧塔部４Ｂ，５Ｂは、その底部に、上記循環用窒素を通して液化するリボイラ４ｂ，５ｂを備えている。
【００２２】
そして、上記第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの上部から抜き出された、アルゴンおよび窒素の混合ガスの一部が、配管Ａにより、減圧弁９を通って、上記第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの高さ方向の中間部に導入されるようになっており、残部はコンデンサ４ａを通って液化し、還流液として、配管Ｂにより、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの上部に戻されるようになっている。
【００２３】
また、上記第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの上部から抜き出された窒素ガスの一部が、配管Ｃにより、上記主熱交換器３に通されるようになっており、残部はコンデンサ５ａを通って液化し、還流液として、配管Ｄにより、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの上部に戻されるようになっている。さらに、上記主熱交換器３に通された窒素ガスは、その一部が、液体窒素の製造対象として、上記液化ユニット１１に導入されて有効利用され、残部は、外部に排気されるようになっている。
【００２４】
上記窒素循環路６は、循環用窒素圧縮機６ａを備え、この循環用窒素圧縮機６ａで昇圧された循環用窒素ガスは、配管Ｅにより、上記主熱交換器３を通って、上記第１および第２精留塔４，５の高圧塔部４Ｂ，５Ｂの各リボイラ４ｂ，５ｂに導入されるようになっている。そして、各リボイラ４ｂ，５ｂを通った循環用窒素ガスは、液化された状態で、配管Ｆにより、合流した後に分岐され、減圧弁６ｂ，６ｃを通って、上記第１および第２精留塔４，５の各液体窒素貯留室（低圧塔部４Ａ，５Ａ）に導入されるようになっている。その後、各液体窒素貯留室（低圧塔部４Ａ，５Ａ）で気化した循環用窒素ガスは、配管Ｇにより、合流され、再度、上記主熱交換器３を通って、上記循環用窒素圧縮機６ａで昇圧されるようになっている。このようにして、上記循環用窒素が気体または液体の状態で循環するようになっている。
【００２５】
上記アルゴン製造設備を用いたアルゴンの製法は、つぎのような方法である。
【００２６】
定常運転時には、窒素循環路６において、気体状態の循環用窒素が、循環用窒素圧縮機６ａで、例えば０．９２ＭＰａＧ（「Ｇ」はゲージ圧であることを意味する。以下同様）程度に昇圧され、主熱交換器３で、例えば−１６９℃程度まで冷却された状態で、第１および第２精留塔４，５の底部の各リボイラ４ｂ，５ｂに導入され、液化される。そして、各リボイラ４ｂ，５ｂを通った循環用窒素は、液化された状態で、合流した後に２つに分岐される。その一方は、減圧弁６ｂで、例えば０．３５ＭＰａＧ程度に減圧された状態で、第１精留塔４の液体窒素貯留室（低圧塔部４Ａ）に導入され、もう一方は、減圧弁６ｃで、例えば０．１０ＭＰａＧ程度に減圧された状態で、第２精留塔５の液体窒素貯留室（低圧塔部５Ａ）に導入される。その後、各液体窒素貯留室（低圧塔部４Ａ，５Ａ）で気化した循環用窒素は、合流され、上記主熱交換器３で加熱された後、上記循環用窒素圧縮機６ａで昇圧される。
【００２７】
ところで、ＰＳＡ装置１により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスは、定常運転時には、酸素ガス圧縮機２で、例えば０．２ＭＰａＧ程度に昇圧され、主熱交換器３で、例えば−１７２℃程度まで冷却され、一部が液化した状態（液体と気体の混合状態）で、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの高さ方向の中間部に導入される。そして、その導入された上記酸素ガスは、還流液（液体窒素と液体アルゴンの混合液）に接し、深冷分離により、液体酸素と、アルゴンおよび窒素の混合ガスとに分離される。ついで、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの上部から抜き出された、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガスの一部は、減圧弁９で、例えば０．１５ＭＰａＧ程度に減圧された状態で、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの高さ方向の中間部に導入される。そして、その導入された上記混合ガスは、還流液（液体窒素）に接し、深冷分離により、液体アルゴンと、窒素ガスとに分離される。ついで、その窒素ガスは、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの上部から抜き出され、その一部は、第２精留塔５のコンデンサ５ａを経て上記還流液となり上記高圧塔部５Ｂの上部に導入され、残部は、配管Ｃにより主熱交換器３に通されて加熱された後、さらにその一部が液化ユニット１１に供給されて有効利用され、残部が排気される。
【００２８】
そして、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの底部から、高純度の液体酸素が取り出され、液体酸素タンク７に製品として送出される。また、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの底部から、高純度の液体アルゴンが取り出され、液体アルゴンタンク８に製品として送出される。
【００２９】
なお、この実施の形態で用いた上記液化ユニット１１は、市販品でも、本発明者らが作成した独創的な液化ユニットでもよい。
【００３０】
図２は、本発明のアルゴン製造設備の第２の実施の形態を示す構成図である。この実施の形態のアルゴン製造設備は、上記第１の実施の形態（図１参照）において、液化ユニット１１に代えて、液体窒素タンク（寒冷発生装置）１２を用いるものである。すなわち、その液体窒素タンク１２から液体窒素が、減圧弁１２ａを通って、第２精留塔５の高圧塔部５Ｂの上部に導入されるようになっている。この実施の形態は、電気炉製鋼工場で、何らかの用途で液体窒素を利用するために、上記液体窒素タンク１２が同一用地内に設置されている場合に有効である。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３１】
なお、上記第１および第２の実施の形態では、寒冷発生装置（第１の実施の形態では液化ユニット１１、第２の実施の形態では液体窒素タンク１２）の寒冷（液体窒素）を、第２精留塔５に導入したが、第１精留塔４に導入してもよい。
【００３２】
図３は、本発明のアルゴン製造設備の第３の実施の形態を示す構成図である。この実施の形態のアルゴン製造設備は、上記第１の実施の形態（図１参照）において、寒冷発生装置として、液化ユニット１１に代えて、窒素循環路６の主熱交換器経由部分に形成した迂回路１３ａに取り付けたタービン１３を用いるとともに、第１精留塔４で得られた液体酸素および上記第２精留塔５で得られた液体アルゴンを、上記主熱交換器３に通して加熱し気化するようにしたものである。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３３】
より詳しく説明すると、上記迂回路１３ａは、窒素循環路６において、循環用窒素圧縮機６ａで昇圧され主熱交換器３に導入された循環用窒素の一部を、その主熱交換器３から冷却状態で抜き出し、上記タービン１３で減圧した後、上記主熱交換器３に通して加熱し、循環用窒素圧縮機６ａで昇圧する前の窒素循環路６に合流させるように形成されている。
【００３４】
定常運転時には、窒素循環路６において、気体状態の循環用窒素が、循環用窒素圧縮機６ａで昇圧され、主熱交換器３に導入された後、その循環用窒素の一部が、上記主熱交換器３から−１３０℃程度で抜き出される。そして、その抜き出された循環用窒素は、上記タービン１３により、０．１０ＭＰａＧ適度まで減圧された後、上記主熱交換器３に通されて加熱され、循環用窒素圧縮機６ａで昇圧する前の窒素循環路６に合流される。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
一方、ＰＳＡ装置１により得られた、アルゴンおよび窒素を少量含む酸素ガスは、定常運転時には、酸素ガス圧縮機２で昇圧され、主熱交換器３で、例えば−１８３℃程度まで冷却され、全部が液化した状態で、第１精留塔４の高圧塔部４Ｂの高さ方向の中間部に導入される。そして、上記第１の実施の形態と同様にして、第１精留塔４で高純度の液体酸素が得られ、第２精留塔５で高純度の液体アルゴンが得られる。その後、この実施の形態では、それら液体酸素および液体アルゴンが、上記主熱交換器３に通されて加熱され気化された状態で、製品として送出される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、電気炉製鋼工場の用地内で高純度のアルゴンを液体または気体の状態で得ることに利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  ＰＳＡ装置
３  主熱交換器
４  第１精留塔
５  第２精留塔
６  窒素循環路
１１  液化ユニット
【図１】
2014092341.tif 000003
【図２】
2014092341.tif 000004
【図３】
2014092341.tif 000005