JPH05288464A - 窒素と超高純度酸素を生成するための極低温式精留方法及び装置 - Google Patents

窒素と超高純度酸素を生成するための極低温式精留方法及び装置

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JPH05288464A
JPH05288464A JP5017876A JP1787693A JPH05288464A JP H05288464 A JPH05288464 A JP H05288464A JP 5017876 A JP5017876 A JP 5017876A JP 1787693 A JP1787693 A JP 1787693A JP H05288464 A JPH05288464 A JP H05288464A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】供給空気の極低温精留によって窒素と超高純度
酸素を生成するための改良された極低温式精留方法及び
装置を提供すること。 【構成】単コラム型窒素生成システムの底部から抽出し
た酸素富化液体を用いて第1及び第2精製コラムにおい
て超高純度酸素を生成し、第1精製コラムの底部から抽
出した酸素濃縮液体を窒素生成システムの頂部凝縮器に
おいて窒素豊富蒸気と間接的に熱交換させ、凝縮した窒
素豊富液体を窒素生成システムのコラムへ還流させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、供給空気の極低温精留
に関し、特に、供給空気の極低温精留によって窒素と超
高純度酸素を生成することに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、例えば半導体やマイクロチップを
製造するエレクトロニクス産業に使用するために超高純
度酸素の滋養が増大している。約99.5%の高い純度
を有する酸素は、古くから、複コラム型極低温精留プラ
ントで空気を極低温下で精留することによって生成され
ている。従来は、それによって得られた高純度酸素の純
度を99.99%以上にまで高めることによって超高純
度酸素を生成していた。
【0003】在来の高純度酸素を必要とせず、少量の超
高純度酸素だけを必要とする場合がある。そのような場
合、従来の複コラム型システムでは過剰量の酸素を生成
することになり、従って無駄が生じる。更に、高圧の窒
素生成物(窒素製品)を必要とする場合もある。従来の
複コラム型システムで生成される窒素は低圧であるか
ら、その窒素生成物を更に圧縮しなければならず、従っ
て、複コラム型システムの能率が低下することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】高圧窒素を含め、一般
に窒素は、単コラム型システム(単一のコラムから成る
システム)を用いて空気を極低温下で精留することによ
って生成することができることは周知である。空気を極
低温下で精留することによって高圧窒素を含め、窒素を
能率的に生成することができる単コラム型窒素生成シス
テムを、その窒素生成効率を阻害することなく、超高純
度酸素を生成するためのシステムに容易に統合すること
ができる構成とすることができれば非常に望ましい。本
発明は、このような要望を充足することを課題とする。
従って、本発明の目的は、窒素と超高純度酸素を生成す
るための方法及び装置であって、窒素を単コラム型シス
テム内で生成するようにした極低温精留方法及び装置を
提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、供給空気の極低温精留によって窒素と超
高純度酸素を生成するための方法であって、(A)コラ
ムと頂部凝縮器から成る単コラム型システム内へ供給空
気を導入し、該供給空気を単コラム型システム内で極低
温精留によって窒素豊富蒸気と、80%未満の酸素、重
質成分及び軽質成分を含有した酸素富化液体とに分離す
る工程と、(B)前記窒素豊富蒸気の第1部分を前記単
コラム型システムのコラムから生成物窒素として回収
し、該窒素豊富蒸気の第2部分を前記頂部凝縮器内で凝
縮させて、得られた窒素豊富液体を該コラムのための還
流として使用する工程と、(C)前記単コラム型システ
ムから酸素富化液体を、底部リボイラーを有する第1精
製コラムに下向きに通して該第1精製コラムの下方部分
内で実質的に軽質成分を含まない酸素濃縮流体を生成す
る工程と、(D)前記第1精製コラムの底部リボイラー
から酸素濃縮液体を前記単コラム型システムの頂部凝縮
器内へ通して、間接熱交換により窒素豊富蒸気を凝縮さ
せる工程と、(E)前記第1精製コラムの底部リボイラ
ーより少くとも1平衡段上方の地点から酸素濃縮蒸気を
第2精製コラムに上向きに通し、該第2精製コラムの上
方部分内で実質的に重質成分を含まない超高純度酸素を
生成する工程と、(F)前記第2精製コラムから超高純
度酸素を回収する工程と、から成る方法を提供する。
【0006】本発明は、又、供給流体の極低温精留によ
って窒素と超高純度酸素を生成するための装置であっ
て、(A)コラムと頂部凝縮器から成る単コラム型シス
テムと、該コラム内へ供給流体空気を導入するための手
段と、該コラムから頂部凝縮器へ流体を通すための手段
及び該頂部凝縮器からコラムへ流体を通ための手段と、
該コラムから生成物を回収するための手段と、(B)底
部リボイラーを有する第1精製コラムと、前記単コラム
型システムから該第1精製コラムの上方部分へ流体を通
すための手段と、該第1精製コラムの底部リボイラーか
ら前記単コラム型システムの頂部凝縮器内へ流体を通す
ための手段と、(C)第2精製コラムと、前記第1精製
コラムの底部リボイラーから第2精製コラム内へ流体を
通すための手段と、(D)前記第2精製コラムから生成
物を回収するための手段と、から成る装置を提供する。
【0007】ここでいう、「コラム」とは、蒸留又は分
留コラム又は帯域、即ち、流体混合物の分離を行うため
に液相と蒸気相とを向流関係で接触させる接触コラム又
は帯域のことである。流体混合物の分離は、例えば、コ
ラム内に設置された一連の上下に離隔したトレー又はプ
レート及び、又は規則的な形状のパッキング部材及び、
又は不規則な形状のパッキング部材等の気液接触部材上
で蒸気相と液相を接触させることによって行われる。こ
のような蒸留コラムの詳細については、R.H.ペリ
ー、C.H.チルトン編「ケミカルエンジニアのハンド
ブック」第5版、米国ニューヨーク・マックグロー−ヒ
ル・ブック・カンパニー刊、セクション13B.D.ス
ミス著「蒸留」第13−3頁を参照されたい。
【0008】気液接触分離法は、各成分の蒸気圧の差に
依存している。高い蒸気圧(又は高い揮発性又は低い沸
点)の成分は、蒸気相として濃縮する傾向があり、低い
蒸気圧(又は低い揮発性又は高い沸点)の成分は、液相
として濃縮する傾向がある。蒸留は、液体混合物を加熱
することにより高揮発性成分を蒸気相として濃縮し、そ
れによって液相中の低揮発性成分を濃縮する分離法であ
る。精留又は連続蒸留は、蒸気相と液相を向流接触関係
で処理することによって次々に行われる部分蒸発と部分
凝縮とを組合せた分離法である。蒸気相と液相との向流
接触は、断熱プロセスであり、蒸気相と液相との接触は
積分接触であってもよく、あるいは、微分接触であって
もよい。精留の原理を利用して混合物を分離するための
分離装置は、精留コラム、蒸留コラム、又は、分留コラ
ムと称される。極低温精留とは、少くとも一部分が15
0°K以下の低い温度で実施される精留プロセスのこと
である。
【0009】ここでいう「間接熱交換」とは、2つの流
体流れを互いに物理的に接触又は混合させることなく熱
交換関係にもたらすことである。「供給空気」とは、空
気のような、主として窒素と酸素から成る混合物のこと
である。「上方部分」及び「下方部分」とは、それぞ
れ、コラムの上下中間点より上の部分及び下の部分のこ
とをいう。「トレー」とは、接触段(必ずしも平衡段で
はない)のことであり、1つのトレーの分離能力に等し
い分離能力を有するパッキング部材等の他の接触装置を
意味する場合もある。「平衡段」とは、その段から出て
いく蒸気と液体が物質移動の点で平衡状態となるように
する気液接触段、例えば、100%の効率を有するトレ
ー、又は、1つの理論プレートの高さに等しい高さ(H
ETP)を有するパッキング材のことである。「頂部凝
縮器」とは、コラム頂部の蒸気からコラムの下向き液体
を創生する熱交換器のことである。「底部リボイラー」
とは、コラム底部の液体からコラムの上き蒸気を創生す
る熱交換器のことである。底部リボイラーは、物理的に
コラムの内部に配置してもよく、あるいは外部に配置し
てもよい。底部リボイラーをコラムの内部に配置する場
合は、底部リボイラーをコラムの、最下段のトレー又は
最下方の平衡段より上の部分に配置する。「軽質成分」
とは、酸素より高い揮発性を有する成分のことをいう。
「重質成分」とは、酸素より低い揮発性を有する成分の
ことをいう。「実質的に含まない」とは、アルゴン以外
の成分を0.01ppm以上含まず、アルゴンを20p
pm以上含まないことを意味する。
【0010】
【実施例】本発明は、任意の適当な単コラム型窒素生成
システムに適用することができ、以下に、そのような3
種類のシステム、即ち、廃蒸気膨脹式窒素生成サイク
ル、空気膨脹式窒素生成サイクル、及び、ハイブリッド
窒素生成サイクルに関連して詳しく説明する。図1は、
高圧の廃蒸気流を膨脹させて、極低温精留を実施するた
めの冷凍を得るようにした廃蒸気膨脹サイクルに組入れ
ることができる本発明の一実施例を示す。
【0011】図1を参照して説明すると、供給空気1
は、窒素生成コラム(以下、「窒素コラム」又は単に
「コラム」とも称する)100内へ導入される。窒素生
成コラム100と、頂部凝縮器150とで、単コラム型
窒素生成システム(以下、単に「単コラムシステム」と
も称する)を構成する。コラム100は、4.92〜1
1.95Kg/cm2 (絶対圧)(70〜170psi
a)の範囲の圧力で作動する。コラム100内で供給空
気1は、極低温精留により窒素豊富蒸気と酸素富化液体
とに分離される。窒素豊富蒸気30は、コラム100か
ら頂部凝縮器150内へ通され、凝縮器150内で後述
する酸素富化液体との間接熱交換により凝縮され、凝縮
された窒素豊富液体はコラム100へ還流流れ31とし
て戻される。コラム100からの窒素豊富蒸気30の一
部分13は、少くとも99.99%の窒素純度を有する
生成物窒素(製品窒素)として回収される。所望なら
ば、還流流れ即ち窒素豊富液体31の一部分15を窒素
豊富蒸気30の一部分13に加えて又はそれに代えて生
成物窒素として回収することができる。液体窒素13が
生成される唯一の窒素生成物である場合は、それがコラ
ム100から回収された窒素豊富蒸気の上述した一部分
(13)である。
【0012】一方、窒素生成コラム100内で得られた
酸素富化液体は、該コラム100の下方部分から流れ2
として抽出される。この酸素富化液体2は、42%未満
の、通常、35〜40%の範囲の酸素濃度を有し、窒素
やアルゴン等の軽質成分と、クリプトン、キセノン及び
炭化水素等の重質成分をも含有している。この酸素富化
液体流れ2の一部分3は、頂部凝縮器150内へ通さ
れ、そこで上述した窒素豊富蒸気を凝縮する働きをす
る。即ち、酸素富化液体流れ2の一部分3は、後述する
底部リボイラー250からの酸素濃縮液体流れ8と協同
して、頂部凝縮器150内で窒素豊富蒸気30と間接的
に熱交換し、窒素豊富蒸気を凝縮させる。その結果、酸
素富化液体流れ2の一部分3の一部は、後述する酸素濃
縮液体の流れ8の一部と同様に、蒸発するが、残留した
酸素豊富液体は、頂部凝縮器150からコラム100へ
還流することができる(図示せず)。
【0013】酸素富化液体の流れ2の他の一部分4(通
常、流れ2の10〜30%)は、1.05〜3.16K
g/cm2 (絶対圧)(15〜45psia)の範囲の
圧力で作動する第1精製コラム200の上方部分内へ通
される。この酸素富化液体4は、第1精製コラム200
内を流下し、その間に、下向きに流れる該酸素富化液体
からその液体中の軽質成分が、第1精製コラム200の
底部リボイラー250によって生成された上向きに流れ
る後述の蒸気(上昇蒸気)によってストリップされる
(分離される)。その結果、少くとも99.99%の酸
素濃度を有し、軽質成分を実質的に含まない酸素濃縮流
体がコラム200の下方部分に溜る。この酸素濃縮流体
の一部分は、底部リボイラー250によって沸騰せしめ
られ、上述したストリッピング作用のための上昇蒸気を
生じる。
【0014】底部リボイラー250は、上述した生成物
窒素の流れ13から分流されて流れ12として該底部リ
ボイラー250内に通される高圧窒素豊富蒸気によって
駆動される。その結果得られた凝縮窒素豊富液体は、底
部リボイラー250から追加の還流流れ32としてコラ
ム100へ送られる。
【0015】コラム200へ供給された酸素富化液体中
に含まれていた軽質成分の実質的に全部(上記酸素濃縮
流体に保持されたままの若干の残留アルゴンを除く)を
含有した上昇蒸気は、コラム200の上方部分から軽質
成分蒸気(「廃蒸気」又は「廃ガス」とも称する)の流
れ6として排出される。
【0016】第2精製コラム200内で精製された上記
酸素濃縮液体は、底部リボイラー250から流れ8とし
て単コラムシステムの頂部凝縮器150へ通され、窒素
生成コラム100からの上述した酸素富化液体流れ2の
一部分3と協同して、頂部凝縮器150内で単コラムシ
ステムのコラム100への還流31を生成するための窒
素豊富蒸気の凝縮を助成する。即ち、底部リボイラー2
50からの酸素濃縮液体流れ8は、酸素富化液体流れ2
の一部分3と協同して、頂部凝縮器150内で窒素豊富
蒸気と間接的に熱交換し、窒素豊富蒸気を凝縮させる。
その結果、酸素濃縮液体の流れ8の一部は、酸素富化液
体流れ2の一部分3の一部と同様に、蒸発するが、残留
した酸素豊富液体は、頂部凝縮器150からコラム10
0へ還流することができる(図示せず)。かくして、窒
素生成コラム100のための追加の液体還流が創生され
るので、窒素生成コラム100が後述する超高純度酸素
生成システム(300,350)と統合され、窒素生成
コラム100の底部に溜る液体が超高純度酸素生成シス
テムのための供給物として使用されるにも拘らず、窒素
生成コラム100の窒素生成能力を阻害することがな
い。好ましい実施例では、図1に示されるように、底部
リボイラー250からの酸素濃縮液体の流れ8は、頂部
凝縮器150へ通す前にポンプ275などによりより高
い圧力に増圧される。
【0017】頂部凝縮器150内で酸素富化液体流れ2
の一部分3及び酸素濃縮液体流れ8が窒素豊富蒸気と間
接熱交換を行った結果として生じた蒸気は、廃蒸気流れ
5として頂部凝縮器150内から排出される。この高圧
の廃蒸気流れ5を、冷凍作用を発生させるためにターボ
膨脹機を通して膨脹させることができ、入来供給空気1
と間接熱交換関係をなすように通して供給空気を冷却
し、それによって単コラム型システム100,150が
極低温精留を実施するための冷凍作用を提供することが
できる。
【0018】第1精製コラム200の底部リボイラー2
50内での酸素濃縮液体の蒸発によって生じた酸素濃縮
蒸気は、底部リボイラー250より少くとも1平衡段上
方の地点から流れ7として抽出され、1.05〜3.1
6Kg/cm2 (絶対圧)(15〜45psia)の範
囲の圧力で作動する第2精製コラム300の下方部分内
へ通される。(第1精製コラム200内の最下方の平衡
段は破線で示されている。)酸素濃縮蒸気は、第2精製
コラム300内を上昇し、その間に、該上昇する酸素濃
縮蒸気中の重質成分が、下向きに流れる液体(流下液
体)によって該上昇酸素濃縮蒸気から洗い流す。供給流
れ7中に含まれていた重質成分の実質的に全部をストリ
ップし、それを含有した流下液体は、第2精製コラム3
00から流れ33として第1精製コラム200の底部
(底部凝縮器250が設置されている部分)へ送られ
る。
【0019】一方、少くとも99.995%の酸素濃度
を有し、重質成分を実質的に含まない超高純度酸素蒸気
が第2精製コラム300の上方部分に溜る。この超高純
度酸素蒸気の流れ34の一部分10は、超高純度酸素生
成物として回収することができる。超高純度酸素蒸気の
流れ34は、コラム300の頂部凝縮器350内へ通さ
れ、該凝縮器内で液体空気又は液体窒素等の液体との間
接熱交換によって凝縮される。液体空気又は液体窒素等
の液体は、流れ11として頂部凝縮器350へ供給され
る。その結果得られた超高純度酸素液体35は、頂部凝
縮器350からコラム300内へ、上述したように上昇
酸素濃縮蒸気から重質成分を洗い流す働きをする流下液
体として通される。超高純度酸素液体35の一部分9
は、超高純度酸素液体生成物として回収することができ
る。頂部凝縮器350での熱交換の結果として生じた蒸
気は、廃蒸気流れ36として系外へ排出される。
【0020】上記第2精製コラム300と頂部凝縮器3
50とで、超高純度酸素生成システムを構成する。本発
明によって得られる超高純度酸素は、主窒素生成システ
ムの副産物とみなすことができる。従って、この超高純
度酸素生成物の流れは、通常、供給空気流の約0.5〜
5%に相当する。
【0021】図2は、窒素生成コラム100からの酸素
富化液体流れ2の全部を頂部凝縮器150内へ通し、頂
部凝縮器150からの酸素富化液体の流れ14を第2精
製コラム200の上方部分内へ通すことを除いて、図1
のシステムと同様のシステムを示す。図1の実施例の要
素と同様の要素は、同じ参照番号で示されている。この
実施例の流れ14の酸素富化液体は、酸素濃度67%未
満の、通常、48〜62%の範囲の酸素濃度を有する。
液体窒素生成物の流れ15は、それを回収する場合は、
流れ32から抽出するが、図1の実施例の場合と同様
に、還流流31から抽出してもよい。図2の実施例の他
のすべての要素は、図1の実施例のものと実質的に同じ
であり、ここで繰返し説明する必要はない。
【0022】図3及び4は、それぞれ、空気膨脹式窒素
生成サイクルと、ハイブリッド窒素生成サイクルに統合
した本発明の実施例を示す。図3及び4に示された実施
例の要素の多くは、図1の実施例に関連して説明したも
のに対応するので、それらの対応する要素については説
明を繰返さない。図1の実施例の要素と同様の要素は、
同じ参照番号で示されている。
【0023】図3の実施例においては、供給空気が2つ
の部分40と41に分けられる。供給空気の約65〜9
5%を占める主部分40は、ターボ膨脹機で膨脹されて
冷凍作用を創生し、2.81〜4.92Kg/cm2
(絶対圧)(40〜70psia)の範囲の圧力で作動
する窒素生成コラム100へ通される。供給空気の他の
部分41は、高められた圧力で第1精製コラム200の
酸素濃縮液体を再沸騰させるために第1精製コラム20
0の底部リボイラー250へ通され、得られた空気の凝
縮液流れ42は、単コラム型窒素生成システムの窒素生
成コラム100へ通される。
【0024】頂部凝縮器150からの廃蒸気5は、ター
ボ膨脹されず(ターボ膨脹機で膨脹されず)、第1精製
コラム200からの廃蒸気6と合流され、合流流れ43
として系外へ排出される。窒素生成物及び超高純度酸素
生成物は、図1の実施例に関連して説明したのと実質的
に同様の態様で生成される。
【0025】図4は、頂部凝縮器150に加えて底部リ
ボイラー175を備えたハイブリッド単コラム型窒素生
成システムに統合した本発明のの実施例を示す。この実
施例においては、供給空気が3つの部分に分けられる。
供給空気の約50〜90%を占める主部分50は、ター
ボ膨脹機で膨脹されて冷凍作用を創生し、2.81〜
4.92Kg/cm2 (絶対圧)(40〜70psi
a)の範囲の圧力で作動する窒素生成コラム100へ通
される。供給空気の第2部分51は、図3の実施例に関
連して説明したのと同様の態様で第1精製コラム200
の酸素濃縮液体を再沸騰させるために第1精製コラム2
00の底部リボイラー250へ通され、得られた空気の
凝縮液流れ52は、単コラム型窒素生成システムの窒素
生成コラム100へ通される。供給空気の第3部分53
は、単コラム型窒素生成システムのコラム100内の液
体を再沸騰させるためにコラム100の底部リボイラー
175へ通され、得られた空気の凝縮液流れ54は、コ
ラム100の下方部分内へ通される。供給空気ので2部
分51も、第3部分53も、高められた圧力で供給され
る。
【0026】このハイブリッド型は、窒素生成コラム1
00の還流を枯渇させることなく、あるいは、精製され
た窒素を必ずしも再循環させる必要なしに、より高い純
度を有する窒素の生成を可能にする。廃蒸気5及び6
は、図3の実施例に関連して説明したのと同様の態様で
処理される。窒素生成物物及び超高純度酸素生成物は、
図1の実施例に関連して説明したのと実質的に同様の態
様で生成される。られる。
【0027】図3の空気膨脹式実施例においても、図4
のハイブリッド式実施例においても、コラム100の下
方部分からの酸素富化液体2は、図1の実施例の場合と
同様に、頂部凝縮器150と、第1精製コラム200の
両方へ通されるものとして図示されているが、図3及び
図4のいずれの実施例においても、図2の実施例の場合
のように、コラム100の下方部分からの酸素富化液体
2の全部を頂部凝縮器150へ通し、頂部凝縮器150
からの酸素富化液体を第1精製コラム200の上方部分
内へ通すようにしてもよいことは明らかであろう。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、窒素生
成システムと組合せて、窒素生成システムを攪乱するこ
となく、窒素を生成するとともに、その副産物として少
量の超高純度酸素を(所望ならば、高い圧力で)能率的
に生成することを可能にする。
【0029】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、廃蒸気膨脹式窒素生成サイクルに適用
するのに特に適した本発明の一実施例の概略図である。
【図2】図2は、図1の実施例に類似した実施例である
が、窒素生成コラムからではなく、頂部凝縮器から第1
精製コラムへ供給物を通すようにした実施例の概略図で
ある。
【図3】図3は、空気膨脹式窒素生成サイクルに適用す
るのに特に適した本発明の一実施例の概略図である。
【図4】図4は、底部リボイラーを備えた窒素生成コラ
ムを用いるハイブリッド窒素生成サイクルに適用するの
に特に適した本発明の一実施例の概略図である。
【符号の説明】
1:供給空気 2:酸素富化液体の流れ 3,4:酸素富化液体の流れ2の一部分 5,6:廃蒸気の流れ 7:酸素濃縮蒸気 8:酸素濃縮液体 9:超高純度酸素液体の流れ35の一部分 10:超高純度酸素蒸気の流れ34の一部分 13:窒素豊富蒸気の流れ30の一部分 15:窒素豊富液体の還流31の一部分 30:窒素豊富蒸気の流れ 31:窒素豊富液体の還流 32:窒素豊富液体の還流 34:超高純度酸素蒸気の流れ 35:超高純度酸素液体の流れ 40,41:供給空気 50,51,53:供給空気 100:窒素生成コラム 150:頂部凝縮器 175:底部リボイラー 200:第1精製コラム 250:底部リボイラー 275:ポンプ 300:第2精製コラム 350:頂部凝縮器

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】供給空気の極低温精留によって窒素と超高
    純度酸素を生成するための方法であって、 (A)コラムと頂部凝縮器から成る単コラム型システム
    内へ供給空気を導入し、該供給空気を単コラム型システ
    ム内で極低温精留によって窒素豊富蒸気と、80%未満
    の酸素、重質成分及び軽質成分を含有した酸素富化液体
    とに分離する工程と、 (B)前記窒素豊富蒸気の第1部分を前記単コラム型シ
    ステムのコラムから生成物窒素として回収し、該窒素豊
    富蒸気の第2部分を前記頂部凝縮器内で凝縮させて、得
    られた窒素豊富液体を該コラムのための還流として使用
    する工程と、 (C)前記単コラム型システムから酸素富化液体を、底
    部リボイラーを有する第1精製コラムに下向きに通して
    該第1精製コラムの下方部分内で実質的に軽質成分を含
    まない酸素濃縮流体を生成する工程と、 (D)前記第1精製コラムの底部リボイラーから酸素濃
    縮液体を前記単コラム型システムの頂部凝縮器内へ通し
    て、間接熱交換により窒素豊富蒸気を凝縮させる工程
    と、 (E)前記第1精製コラムの底部リボイラーより少くと
    も1平衡段上方の地点から酸素濃縮蒸気を第2精製コラ
    ムに上向きに通し、該第2精製コラムの上方部分内で実
    質的に重質成分を含まない超高純度酸素を生成する工程
    と、 (F)前記第2精製コラムから超高純度酸素を回収する
    工程と、から成る方法。
  2. 【請求項2】前記単コラム型システムのコラムから前記
    酸素富化液体を前記第1精製コラム内へ通すことを特徴
    とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】前記単コラム型システムの頂部凝縮器から
    前記酸素富化液体を前記第1精製コラム内へ通すことを
    特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】前記第1精製コラムの底部リボイラーから
    の酸素濃縮液体を前記単コラム型システムの頂部凝縮器
    内へ通す前に該酸素濃縮液体の圧力を増大させることを
    特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】前記単コラム型システムのコラムから回収
    された前記窒素豊富蒸気の前記第1部分を凝縮させ、液
    体として回収することを特徴とする請求項1に記載の方
    法。
  6. 【請求項6】供給流体の極低温精留によって窒素と超高
    純度酸素を生成するための装置であって、 (A)コラムと頂部凝縮器から成る単コラム型システム
    と、該コラム内へ供給流体空気を導入するための手段
    と、該コラムから頂部凝縮器へ流体を通すための手段及
    び該頂部凝縮器からコラムへ流体を通ための手段と、該
    コラムから生成物を回収するための手段と、 (B)底部リボイラーを有する第1精製コラムと、前記
    単コラム型システムから該第1精製コラムの上方部分へ
    流体を通すための手段と、該第1精製コラムの底部リボ
    イラーから前記単コラム型システムの頂部凝縮器内へ流
    体を通すための手段と、 (C)第2精製コラムと、前記第1精製コラムの底部リ
    ボイラーから第2精製コラム内へ流体を通すための手段
    と、 (D)前記第2精製コラムから生成物を回収するための
    手段と、から成る装置。
  7. 【請求項7】単コラム型システムから第1精製コラムの
    上方部分へ流体を通すための前記手段は、該単コラム型
    システムのコラムに連通していることを特徴とする請求
    項6に記載の装置。
  8. 【請求項8】単コラム型システムから第1精製コラムの
    上方部分へ流体を通すための前記手段は、該単コラム型
    システムの頂部凝縮器に連通していることを特徴とする
    請求項6に記載の装置。
  9. 【請求項9】第1精製コラムの底部リボイラーから単コ
    ラム型システムの頂部凝縮器内へ流体を通すための前記
    手段は、ポンプを含むことを特徴とする請求項6に記載
    の装置。
  10. 【請求項10】前記単コラム型システムは、底部リボイ
    ラーを含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
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