(57)【要約】本発明は、空気蒸留による高圧酸素製造のための設備に関する。本発明の設備は、タービン（４）により駆動される１次空気圧縮手段（３）、液体酸素および／または液体窒素を製造するＮ（Ｎ＞１）個の空気蒸留装置（８）、少なくとも１回高圧で液体酸素および／または液体窒素をポンプ加圧するための少なくとも１つのポンプ（９）、前記液体を気化させるために用いられる熱源流体を圧縮するために設計されている２次圧縮手段（１０）を備える。２次圧縮手段（１０）は、電気モーター（１１）により駆動され、補助タービン（１２）は、前記モーターに電流を供給する交流発電機（１３）を駆動させる。本発明は、高圧窒素および／または酸素を伴う合成炭化水素製造ユニット（２）の提供における使用に適している。
2005500503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気蒸留による酸素および／または窒素の高圧製造のための設備であって、蒸留される大気空気を圧縮するのに適切な１次空気圧縮手段（３）、前記１次圧縮手段を駆動する膨張手段（４）、空気予備冷却手段（５）、水およびＣＯ2 について空気を精製する手段（６）、圧縮された空気が蒸留され得る温度に圧縮された空気を冷却するのに適切な１次熱交換ライン（７）、液体酸素および／または液体窒素を製造するＮ（Ｎ＞１）個の並列の空気蒸留ユニット（８）、少なくとも１の高圧まで液体酸素および／または液体窒素をポンプ加圧する手段（９）、気体酸素および／または窒素を製造するためにポンプ加圧された液体酸素および／またはポンプ加圧された液体水素を気化させる高圧に伝熱流体を圧縮するのに適切な２次圧縮手段（１０）を備え、前記２次圧縮手段（１０）が電気モーター（１１）により駆動され、前記設備が交流発電機（１３）を駆動する補助タービン（１２）を備え、その交流発電機は電気モーター（１１）に電流を供給することを特徴とする設備。
【請求項２】
前記２次圧縮手段（１０）は、Ｎ’個（Ｎ’＞１）の２次圧縮機を含み、そのそれぞれは前記電気モーター（１１）の１つにより駆動される請求項１記載の設備。
【請求項３】
前記２次圧縮機（１０）が、１次空気圧縮手段（３）により圧縮された空気の一部を過給するのに適した空気過給機であることを特徴とする請求項２記載の設備。
【請求項４】
前記膨張手段（４）が前記補助タービン（１２）と同様のタービン（４）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の設備。
【請求項５】
気化した酸素および／または窒素を高い製造圧力まで圧縮するのに適した生成物気体酸素および／または気体窒素の最終圧縮の手段（１４、１６）をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の設備。
【請求項６】
前記最終圧縮手段（１４）が電気モーターにより駆動され、それが前記交流発電機（１３）により駆動されることを特徴とする請求項５記載の設備。
【請求項７】
前記モーター（１１）への電流の供給は、少なくとも設備の操作のある段階で電気ネットワーク（１５）からの補給により補足されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の設備。
【請求項８】
前記交流発電機（１３）は、過剰の電気エネルギーを作り出し、そのエネルギーは、設備の操作の少なくともある段階で電気ネットワーク（１５）に伝送されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の設備。
【請求項９】
高圧酸素および／または窒素を供給される少なくとも１つの工業的ユニット（２）、特に合成炭化水素製造ユニットを備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載の設備。
【請求項１０】
前記膨張手段（４）および前記補助タービン（１２）は蒸気タービンであり、工業的ユニット（２）は、それらの蒸気タービンに供給する蒸気を作り出すことを特徴とする請求項９記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気蒸留による高圧酸素および／または窒素製造のための設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に合成炭化水素製造ユニットに供給するための高圧下で極めて多量の酸素を製造することに適用される。
【０００３】
本明細書での圧力は、絶対圧力である。
【０００４】
「ＧＴＬ（Ｇａｓ−Ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄ）ユニット」と呼ばれる合成炭化水素の製造のための工業的ユニットは、１日当り５００００バレルのオーダーの製造能力を有し得るものであり、このことは、１日当りほぼ１２０００メートル法トンの酸素の消費に対応する。
【０００５】
そのような量の酸素を製造するためには、いくつかの空気蒸留ユニット、典型的には３個または４個のユニットを並列で提供する必要がある。加えて、酸素をＧＴＬユニットの操作のために必要な高圧にもたらすために、ポンプの使用により蒸留により製造された液体酸素をその高圧にもたらし、酸素を気化させるのに十分な圧力に圧縮された伝熱流体による熱交換により液体を気化させることが有利であり、その流体は、典型的には、過給された（ｓｕｐｅｒｃｈａｒｇｅｄ）空気である。したがって、常に困難である気体酸素圧縮機の使用は回避される。
【０００６】
したがって、それぞれの空気蒸留ユニットは、通常、２つの圧縮装置：一方で、処理される周囲空気の全体を中位蒸留圧力（典型的には少なくとも２つの蒸留塔を備える装置の中での蒸留について５から８バール）にもたらす１次空気圧縮機、他方で、ポンプ輸送された液体酸素を気化させるために圧縮された空気の出力の一部を高圧にもたらす２次圧縮機、特に空気過給機を含む。
【０００７】
先行技術において、各１次圧縮機は、通常、蒸気タービン装置（ｓｔｅａｍ  ｔｕｒｂｉｎｅ  ｐｒｏｐｅｒ）により駆動され、そのタービンは、大気圧を超える圧力に排気する背圧タービンか、または大気圧未満の圧力に排気し、水または周囲空気により冷却され、蒸気製造ボイラーに水をリサイクルするためのポンプを有する、水凝縮器を備える凝縮タービン（ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ  ｔｕｒｂｉｎｅ）であり得る。同様に、各２次圧縮機は、蒸気タービン装置により駆動される。蒸気タービンは、ＧＴＬユニットにより製造される蒸気の膨張により駆動される。
【０００８】
この構成の結果は、特に複雑で経費のかかる機械である凝縮タービンが用いられるとき、きわめて大きなコストの空気圧縮手段となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、蒸気のタイプの設備に関連する投資を削減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のために、本発明の主題は、空気蒸留による酸素および／または窒素の高圧製造のための設備であって、蒸留される大気空気を圧縮するのに適切な１次空気圧縮手段、前記１次圧縮手段を駆動する膨張手段、空気予備冷却手段、空気から水およびＣＯ2 を除去精製する手段、圧縮された空気が蒸留され得る温度に圧縮された空気を冷却するのに適切な１次熱交換ライン、液体酸素および／または液体窒素を製造するＮ（Ｎ＞１）個の並列の空気蒸留ユニット、少なくとも１の高圧まで液体酸素および／または液体窒素をポンプ加圧する手段、気体酸素および／または窒素を製造するためにポンプ加圧された液体酸素および／またはポンプ加圧された液体水素を気化させる高圧に伝熱流体を圧縮するのに適切な２次圧縮手段を備え、前記２次圧縮手段が電気モーターにより駆動され、前記設備が交流発電機を駆動する補助タービンを備え、その交流発電機は電気モーター（１１）に電流を供給することを特徴とする設備である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明による設備は、１以上の以下の特徴を含み得る。
【００１２】
−２次圧縮手段は、Ｎ’個（Ｎ’＞１）の２次圧縮機を含み、そのそれぞれは前記電気モーターの１つにより駆動される。
【００１３】
−２次圧縮機は、１次空気圧縮手段により圧縮された空気の一部を過給するのに適した空気過給機である。
【００１４】
−前記膨張手段が前記補助タービンと同様のタービンである。
【００１５】
−設備が、高い製造圧力まで気化した酸素および／または窒素を圧縮するのに適した生成物の気体酸素および／または気体窒素の最終圧縮の手段をさらに備える。
【００１６】
−最終圧縮手段が電気モーターにより駆動され、それが前記交流発電機により駆動される。
【００１７】
−モーターへの電流の供給は、少なくとも設備の操作のある段階での電気ネットワークからの補給（ｍａｋｅ−ｕｐ）により補足される。
【００１８】
−交流発電機は、過剰の電気エネルギーを作り出し、そのエネルギーは、設備の操作の少なくともある段階で電気ネットワークに伝送（ｅｘｐｏｒｔ）される。
【００１９】
−設備は、高圧酸素および／または窒素などを供給される少なくとも１つの工業的ユニット、特に合成炭化水素製造ユニットを備える。
【００２０】
−前記膨張手段および前記補助タービンは蒸気タービンであり、工業的ユニットは、それらの蒸気タービンに供給する蒸気を作り出す。
【００２１】
本発明の典型的な態様を以下添付の図面を参照して記載する。唯一の図１は、本発明による設備を極めて模式的に表現する。
【００２２】
図１に示されている設備は、４つの並列の空気蒸留ユニット１Ａから１Ｄを備え、それらは高圧酸素を１以上のＧＴＬユニット２に供給する。ユニット１Ａから１Ｄの高い製造圧力は、典型的には３０ないし６５バールにあり、それらのユニットのそれぞれは、典型的には、１日当りほぼ３０００メートル法トンの酸素を製造する。
【００２３】
それぞれのユニット１（すなわち、１Ａから１Ｄ）は、
−駆動専用の凝縮蒸気タービン４により駆動される１次空気圧縮機３、
−空気または水を用いる空気予備冷却機５、
−吸着により水およびＣＯ2 を空気から除去精製するための装置６、
−１次熱交換ライン７、
−少なくとも１つの空気蒸留塔を備える空気蒸留ユニット８、
−少なくとも１つの液体酸素ポンプ９、および
−専用の電気モーター１１により駆動される空気過給機１０
を含む。
【００２４】
加えて設備は、第５の凝縮蒸気タービン１２を備え、その蒸気タービンは、有利には、同じタイプのものであり、実質的に同じ出力のものである、タービン４Ａから４Ｄと同様であり得るものであり、そして蒸気タービンは、単一の交流発電機１３を駆動する。交流発電機は、４つのモーター１１に電流を供給する。
【００２５】
操作中、それぞれのユニット１Ａから１Ｄについて、３で中位蒸留圧力まで全体として圧縮された大気空気は、５で周囲温度近辺まで予備冷却され、６で精製される。空気出力のほぼ３５％が１０で過給される。２つの空気流は、交換ライン７で冷却され、次いで、中位圧力で上流ユニット８に送られる。
【００２６】
ユニット８に由来する生成物は、交換ライン７の中で空気流により向流で暖められる。特に、低圧塔により製造される液体酸素（ＬＯＸ）は、高い製造圧力９に輸送され、過給された空気の凝縮により気化し、次いで、高圧気体酸素（ＨＰＧＯＸ）の所望の流れを配送するために、周囲温度近くまで暖められる。
【００２７】
それぞれの圧縮機３は、約５０から６０ＭＷの電力を消費し、一方、それぞれの過給機１０は、約１５ＭＷの電力を消費する。したがって、蒸気タービン１２は、タービン４Ａから４Ｄのそれぞれと同様であり得、また、約６０ＭＷの電力を配送する。このようにして、設備全体について、交換部品の在庫の顕著な節約が達成され得る。
【００２８】
破線で示されているように、必要であれば、それぞれの蒸留ユニットはまた、ユニット２に高圧気体窒素（ＨＰＧＮ）も配送し得る。この窒素は、表示されているように、窒素圧縮機１４によりガス状で圧縮され得る。変形として、窒素は、液状で高圧までポンプ圧縮され得るし、過給された空気の追加出力の凝縮により交換ライン７で気化され得る。
【００２９】
理解されるように、ある場合には、交流発電機１３は、モーター１１を駆動させるのに十分な電力を作り出し得ず、その場合には、電力の補給は、ネットワーク１５により供給される。他方、交流発電機は過剰の電力を作り出し得る。そのとき、それは、ネットワーク１５に配送される。
【００３０】
さらに、本発明は、それぞれの圧縮機４が蒸留圧力とは異なる圧力まで空気を圧縮する方法に等しく適用される。
【００３１】
変形として、特にもし現場に天然ガスがあるならば、タービン３および１２は、ガスタービンに置換され得る。
【００３２】
タービンにより駆動される交流発電機１３のような交流発電機により動かされる電気モーターは、破線で表される圧縮機１４Ａから１４Ｄおよび／または付加的な酸素圧縮機１６Ａから１６Ｂを駆動させるために等しく用いられ得るものであり、それら圧縮機は、ガス状生成物をユニット２に供給するための最終圧力にもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の設備の典型の模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，８…空気蒸留ユニット、２…ＧＴＬユニット、３…１次空気圧縮機、４，１２…凝縮蒸気タービン、５…空気予備冷却機、７…１次熱交換ライン、９…液体酸素ポンプ、１０…空気過給機、１１…電気モーター、１４…窒素圧縮機
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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