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液体窒素の製造方法

Q、-196℃の液体窒素は、どのようにつくられているのでしょうか?

実は、原料は目の前にある空気なのです。
その空気から液体空気を作り、酸素と窒素に分離します。

大雑把な説明としては、先ず原料空気から不純物を除去します。その後
空気を液化させ、液体空気を酸素と窒素に分離して、液体窒素を取り出
すのです。

不純物の除去は、空気を圧縮する際に圧縮機を壊したり、凍結して配管
などの詰まりを起こさないために、空気中の塵やその他のゴミを空気濾
過器で濾過し、炭酸ガスを炭酸ガス吸収器で分離し、水分と圧縮機から
出る油分を油水分離器や乾燥棟で除去していきます。

空気の液化(液体空気の製造)は、最低でも臨界温度の-140.7℃以下まで
冷却し37.2 atm の圧力を加えて液化させます。実際の製造工程では-150℃
180atm 程度の加圧状態から、一気に 6 atm程度まで膨張させると液体空気
に変化しだすのでそのまま 1.5 atm まで減圧させるようです。原料空気を
100 とすると液体の状態で取出せる採取量は 20%です。プラントにより
液体窒素を主に採取するプラントからは液体窒素20%+酸素ガス20%を得
られ、液体酸素を主に採取するプラントでは液体酸素20%+窒素ガス20%
、その他では液体窒素10%+液体酸素10%+窒素ガス10%+酸素ガス8%の
複合的に採取されるプラントもあります。
 液体空気は、液体酸素と液体窒素の混合した液体ですので、液体窒素の
沸点-196℃と液体酸素-183℃の温度差 13℃を利用して多孔板精留塔で分
離します。

深冷分離.BMP
深冷分離精留塔

上図のAから圧縮され6atmまで膨張された原料空気が下部塔Bの下部から
導入されます。底部に溜まった酸素リッチの液体空気はCを通じて1.5atm
の上部塔Dの中段付近に吹き込まれます。
 下部塔中段から抜き取られた液体窒素はEを通じて上部塔Dの上部に導
入され下部凝縮器Fの液体酸素室G部に液体酸素が溜まります。Hから酸
素ガス、Iより液体酸素が取出されます。上部塔で凝縮しない低温排窒素
はJから熱交換を通じて排出されます。
 下部塔Bの下部で液体とならない空気は上昇蒸気となって凝縮器Fで凝
縮 され還流します。上部にある液体窒素室Kには高純度の液体窒素が溜ま
ります。
 液体窒素室KからLを通じ液体窒素中間槽Mに導入され更にNを通じ液
体窒素貯槽などに貯留されます。

こうして液体窒素が作られるのです。

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 2010年12月16日 木曜日
 天気 くもり
 ボンベ庫の温度 朝5℃、昼6℃、5℃

です。

「心だに 誠の道に叶ひなば 祈らずとても神や護らむ」
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