なぜ液体窒素洗浄冷却装置を裸冷するとき、高圧窒素冷却器に結露が発生しないのか？
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なぜ液体窒素洗浄冷却装置を裸冷するとき、高圧窒素冷却器に結露が発生しないのか？また、1号原料ガス冷却器の上半分にも結露はなく、冷却過程で温度は再び上昇する
液体窒素による洗浄の原理 液体窒素による洗浄は、多成分精留に似ており、水素とCO、Ar、CH4の沸点が大きく異なることを利用して、CO、CH4、Arを気相から液体窒素中に溶解させることで、これらの不純物を除去するものです。この処理は、液体窒素洗浄工程にある窒素洗浄塔内で行われます。窒素と一酸化炭素の気化潜熱が非常に近いため、液体窒素による洗浄過程はほぼ等エンタルピー過程であると見なすことができる。 下表は、液体窒素洗浄工程で使用されるガスの物性パラメータを示したものです。
ガス名 大気圧下での沸点℃ 大気圧下での気化熱kJ/kg 臨界温度℃ 臨界圧力atm
CH4 -161.45 509.74 -82.45 45.79
Ar -185.86 164.09 -122.45 47.98
CO -191.50 215.83 -140.20 34.52
N2 -195.80 199.25 -147.10 33.50
H2 -252.77 446.65 -240.20 12.76
上表からわかるように、各成分の臨界温度は比較的低く、特に窒素の臨界温度は-147.1℃です（他の成分については上表を参照）。このため、液体窒素洗浄は低温下で行われなければなりません。各成分の沸点データからわかるように、H2の沸点はN2やその他の成分に比べてはるかに低い。つまり、低温の液体窒素を用いた洗浄処理において、CH4、Ar、COは液体窒素に容易に溶け込むが、原料ガス中の水素は液体窒素に溶けにくい。これにより、液体窒素洗浄によって原料ガス中のCH4、Ar、COを除去することができるのである。 使用される吸収剤が液体窒素であり、窒素を液化させるには加圧と低温が必要であること、また加圧と低温によって気体の溶解度も高まるため、本液体窒素洗浄は5.2MPaG、-194℃の条件で行われる。
ガス名 大気圧下での沸点℃ 大気圧下での気化熱kJ/kg 臨界温度℃ 臨界圧力atm
CH4 -161.45 509.74 -82.45 45.79
Ar -185.86 164.09 -122.45 47.98
CO -191.50 215.83 -140.20 34.52
N2 -195.80 199.25 -147.10 33.50
H2 -252.77 446.65 -240.20 12.76
上表からわかるように、各成分の臨界温度は比較的低く、特に窒素の臨界温度は-147.1℃です（他の成分については上表を参照）。このため、液体窒素洗浄は低温下で行われなければなりません。各成分の沸点データからわかるように、H2の沸点はN2やその他の成分に比べてはるかに低い。つまり、低温の液体窒素を用いた洗浄処理において、CH4、Ar、COは液体窒素に容易に溶け込むが、原料ガス中の水素は液体窒素に溶けにくい。これにより、液体窒素洗浄によって原料ガス中のCH4、Ar、COを除去することができるのである。 使用される吸収剤が液体窒素であり、窒素を液化させるには加圧と低温が必要であること、また加圧と低温によって気体の溶解度も高まるため、本液体窒素洗浄は5.2MPaG、-194℃の条件で行われる。