極低温処理とは

メインエアコンプレッサー (MAC)

MAC は大気を通常 60 ～ 90 PSIG まで圧縮し、システムに供給します。これらのコンプレッサーは通常、電気モーターによって駆動されます。段間冷却器は、圧縮機の各段の間に圧縮熱を除去するために設けられており、通常は 2 ～ 3 個あります。

フロントエンドのクリーンアップ

最新の ASU は、空気から水分、CO2、およびほとんどの炭化水素を除去する前清浄装置ユニット (PPU) を利用しています。プロセスの後半で氷やドライアイスが形成されるのを防ぐために、水分と CO2 を除去する必要があります。 PPU は通常、空気を 40 ～ 55°F に冷却するチラー、遊離水を除去する凝縮水分離器、および空気を通過させながら汚染物質を吸着する乾燥剤とモルシーブ材料で満たされた 2 つの容器で構成されます。 1 つのベッドは常にプロセスに接続されており、もう 1 つのベッドは加熱された廃窒素で再生され、蓄積された汚染物質が除去されます。ベッドは5～8時間ごとに自動的に切り替わります。 PPU からの空気は湿気に非常に近く、CO2 を含みません。

一部の古い ASU は、逆転熱交換器を利用してフロントエンドのクリーンアップを実現します。これらのシステムには、水分と CO2 を凍結させる特別な極低温熱交換器が含まれており、きれいな空気が蒸留プロセスに流れるようになります。熱交換器内のパスは、一連のバタフライ弁と逆止弁によって 3 ～ 10 分ごとに切り替えられます。 1 つのパスで汚染物質が除去され、もう 1 つのパスでは排出される排ガスによって再生されます。

ただし、熱交換器を逆転させることによる水分と CO2 の除去は、資本コストと運用コストの両方において経済的です。

コールドボックス

コールドボックスには、極低温熱交換器、蒸留塔、関連するバルブと配管が含まれています。このシステムの部品は非常に冷たいため、すべてのコンポーネントはコールドボックス内に取り付けられ、断熱材で包まれます。コールドボックスは長方形または円筒形で、通常は高さがあり、アルゴンシステムの容量と種類によっては 200 フィートを超えるものもあります。

最新のコールドボックスにはパーライト断熱材が充填されており、軽量で必要に応じて取り付けや取り外しが簡単です。古いコールドボックスには極低温ロックウールが密に詰められている場合があり、立方フィートあたり 14 ポンドまで手作業で詰められます。取り付けも取り外しも非常に時間がかかります。

エキスパンダー

一部の非常に小さなユニットを除くすべての ASU にはエクスパンダが付いています。エキスパンダーは、蒸留塔システム内で液体を生成するために必要な冷却を提供します。空気、窒素、または廃窒素が膨張機に供給されると、ホイールが回転してエネルギーがコンプレッサー、発電機、またはオイルブレーキに伝達されます。このエネルギーの伝達により、ガスが冷却されます。プロセスが継続するにつれて、塔システムを冷却しながら膨張機の出口温度は最終的に設計温度に達します。

液体アルゴンシステム

液体アルゴンシステムには 2 つの一般的なタイプがあります。多くの工場にはアルゴン分離装置がまったくありません。このような場合、ほとんどのアルゴンは廃ガスとともに ASU から排出されます。第 1 のタイプは、88 ～ 92% O2 の低圧塔からの供給原料からアルゴンを 2 ～ 3% O2 含有量に濃縮する粗アルゴン塔を利用します。この粗アルゴンは加熱され、触媒反応器に入る前に水素と混合され、そこで H2 と O2 が結合して水が生成されます。この湿ったアルゴンは乾燥され、再び極低温まで冷却され、その後 H2 と N2 がそれぞれ分離器と蒸留塔で除去されます。

極低温アルゴンシステムは精製を蒸留のみに依存しています。アルゴンを酸素から分離するには多数のトレイまたはパッキンが必要なため、これらのカラムの高さは 200 フィートを超える場合があります。多くの新しいプラントでは、プロセスでのアルゴンコンプレッサーと水素の使用を避けるために、極低温アルゴンシステムを使用しています。欠点は、プロセスの開始または混乱後に純度を達成するまでの回復時間が長く、多くの場合 48 時間以上かかることです。

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