JPH07218122A - 空気を分離するための方法および装置 - Google Patents

空気を分離するための方法および装置

Info

Publication number
JPH07218122A
JPH07218122A JP6320499A JP32049994A JPH07218122A JP H07218122 A JPH07218122 A JP H07218122A JP 6320499 A JP6320499 A JP 6320499A JP 32049994 A JP32049994 A JP 32049994A JP H07218122 A JPH07218122 A JP H07218122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
rectification column
pressure rectification
stream
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6320499A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Rathbone
トーマス・ラスボーン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOC Group Ltd
Original Assignee
BOC Group Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOC Group Ltd filed Critical BOC Group Ltd
Publication of JPH07218122A publication Critical patent/JPH07218122A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/042—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions having an intermediate feed connection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/0409—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187—Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04193—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions
    • F25J3/04206—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product
    • F25J3/04212—Division of the main heat exchange line in consecutive sections having different functions including a so-called "auxiliary vaporiser" for vaporising and producing a gaseous product and simultaneously condensing vapor from a column serving as reflux within the or another column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04418—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system with thermally overlapping high and low pressure columns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/0446—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using the heat generated by mixing two different phases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F25J3/04878—Side by side arrangement of multiple vessels in a main column system, wherein the vessels are normally mounted one upon the other or forming different sections of the same column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/20—Processes or apparatus using separation by rectification in an elevated pressure multiple column system wherein the lowest pressure column is at a pressure well above the minimum pressure needed to overcome pressure drop to reject the products to atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/38—Processes or apparatus using separation by rectification using pre-separation or distributed distillation before a main column system, e.g. in a at least a double column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
    • F25J2200/54—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column in the low pressure column of a double pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/50—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/52—One fluid being oxygen enriched compared to air, e.g. "crude oxygen"

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 空気から低純度酸素を分離するための方法と
装置を提供。 【構成】 高圧精留塔２０で第１の空気流れを精留し、
窒素蒸気と酸素富化液体を生成させる工程；窒素蒸気を
凝縮させ、高圧精留塔に還流する工程；低圧精留塔４２
で酸素富化流体の流れを精留する工程；低圧精留塔に液
体窒素還流物を供給する工程；低圧精留塔から低純度の
酸素を取り出す工程；低圧精留塔の第１の物質交換区域
から採られた第１の液体を再沸騰させ、上向きに進ませ
る工程；および低圧精留塔の少なくとも１つの第２の物
質交換区域から採られた第２の液体を再沸騰させ、上向
きに進ませる工程；を含み、第２の液体が、第１の空気
流れとの熱交換により再沸騰され、窒素蒸気が低圧精留
塔の第３の物質交換区域から採られた第３の液体との熱
交換によって凝縮され、第２の液体が、第３の液体より
酸素含量が高いが第１の液体より酸素含量が低い、空気
を分離する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空気を分離するための方
法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】工業
的に空気を分離するための最も重要な方法は精留による
方法である。頻繁に使用されている精留による空気分離
法は、空気の流れを圧縮する工程；圧縮空気の流れから
水蒸気と二酸化炭素を除去することによって、圧縮空気
の流れを精製する工程；およびこうして得られる精製さ
れた空気流れを、生成物戻り流れとの熱交換によってそ
の精留に適した温度に冷却する工程；を含む。精留は、
高圧精留塔と低圧精留塔を含んだいわゆる“二段精留
塔”にて行われる。空気の全部ではないにしてもその殆
どが高圧精留塔中に導入され、酸素富化空気と窒素蒸気
に分離される。この窒素蒸気が凝縮される。凝縮液の一
部が、高圧塔において液体還流物として使用される。酸
素富化液体が高圧塔の底部から取り出され、過冷却さ
れ、そして絞り弁または減圧弁を介して低圧塔の中間区
域に導入される。低圧塔において、酸素富化液体が、実
質的に純粋な酸素生成物と窒素生成物とに分離される。
これらの生成物が低圧塔から取り出されて戻り流れを形
成し、流入空気がこの戻り流れと向流の形で熱交換され
る。低圧塔に対する液体還流物は、高圧塔からの凝縮液
の残部を採り、それを過冷却し、そして絞り弁または減
圧弁を介して低圧塔の頂部に送ることによって供給され
る。
【０００３】低圧塔は従来、１〜１．５絶対バールの範
囲の圧力にて運転される。低圧塔の底部における液体酸
素は、高圧塔の頂部における凝縮作用を起こさせるのに
使用される。したがって、高圧塔の頂部からの窒素蒸気
が、低圧塔の底部において液体窒素と熱交換される。充
分な量の液体酸素を気化させ、これによって再沸騰に対
する低圧塔の要件を満足させることができ、またガス状
酸素生成物の良好な収率を達成することができる。高圧
塔の頂部における圧力、したがって流入空気が圧縮され
る圧力は、凝縮窒素の温度が、低圧塔における沸騰酸素
の温度より約１Ｋ高くなるように調整される。このよう
な関係にあるため、一般には高圧塔を約５．５バール未
満の圧力で運転することはできない。
【０００４】酸素生成物の品質があまり高くないことか
ら（すなわち、２〜２０容量％の不純物を含有する）、
高圧塔を５．５バール未満の圧力で運転できる空気分離
法に向けての改良が提唱されている。このような低純度
の酸素が要求される場合、低圧塔と高圧塔との間に上記
のような繋がりをもたせるよりむしろ、低圧塔に対して
再沸騰を起こさせるために、また酸素生成物を気化させ
るために、空気を使用して低圧塔の底部における酸素を
沸騰させる、ということをＵＳ−Ａ−４４１０３４３が
開示している。このようにして得られる凝縮空気が高圧
塔と低圧塔の両方に供給される。酸素富化液体の流れが
高圧塔から取り出され、絞り弁を介して送られ、そして
高圧塔の頂部での窒素凝縮作用を行わせるためにその一
部が使用される。
【０００５】ＵＳ−Ａ−３２１０９５１は低純度酸素を
製造する方法を開示しており、該方法においては、低圧
塔に対して再沸騰を起こさせるために、また酸素生成物
を気化させるために、空気を使用して低圧塔の底部にお
ける酸素を沸騰させる。しかしながらこの場合において
は、高圧塔において生成される窒素蒸気を凝縮させると
いう作用を行わせるのに、低圧塔の中間区域からの酸素
富化液体が使用される。
【０００６】ＵＳ−Ａ−４４１０３４３とＵＳ−Ａ−３
２１０９５１に記載されている方法は、酸素生成物が高
純度ではない場合には、高圧塔の運転圧力対低圧塔の運
転圧力の比を減少させる上である程度の方策を可能にす
るけれども、さらなる改良が強く望まれている。本発明
は、こうした要望を満たすべく意図された、空気から低
純度酸素を分離するための方法と装置に関する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、 （ａ） 高圧精留塔において第１の空気流れを精留し、
これによって窒素蒸気と酸素富化液体を生成させる工
程； （ｂ） 前記窒素蒸気の少なくとも幾分かを凝縮させ、
得られた凝縮液の少なくとも幾分かを前記高圧精留塔に
対する還流物として使用する工程； （ｃ） 低圧精留塔において酸素富化流体の流れを精留
する工程； （ｄ） 前記低圧精留塔に液体窒素還流物を供給する工
程； （ｅ） 前記低圧精留塔から低純度の酸素生成物を取り
出す工程； （ｆ） 前記低圧精留塔の第１の物質交換区域から採ら
れた第１の液体を再沸騰させ、再沸騰された第１の液体
の流れを、低圧精留塔を通して上向きに進ませる工程； （ｇ） 前記低圧精留塔の少なくとも１つの第２の物質
交換区域から採られた第２の液体を再沸騰させる工程；
および （ｈ） 再沸騰された第２の液体の流れを、低圧精留塔
を通して上向きに進ませる工程；を含み、このとき前記
第２の液体が、前記第１の空気流れとの間接的な熱交換
によって再沸騰され、前記窒素蒸気が、前記低圧精留塔
の少なくとも１つの第３の物質交換区域から採られた第
３の液体との間接的な熱交換によって凝縮され、そして
前記第２の液体が、前記第３の液体より酸素含量が高い
が前記第１の液体より酸素含量が低い、という空気を分
離する方法が提供される。
【０００８】本発明はさらに、 （ａ） 第１の空気流れを窒素蒸気と酸素富化液体に分
離するための高圧精留塔； （ｂ） 液体窒素還流物が流入するための高圧精留塔入
口と連通している凝縮液用出口を有する、前記窒素蒸気
の少なくとも幾分かを凝縮させるための凝縮器； （ｃ） 酸素富化流体流れのための第１の入口、液体窒
素還流物のための第２の入口、および低純度の酸素生成
物のための出口を有する、酸素富化流体流れを精留する
ための低圧精留塔； （ｄ） 前記低圧精留塔の第１の物質交換区域と連通し
ている第１の液体のための入口、および前記低圧精留塔
と連通している再沸騰された第１の液体のための出口を
有する、第１の液体を再沸騰させるための第１の再沸
器、これによって再沸騰された第１の液体の前記低圧精
留塔を通しての上向き流れを生成させることができる；
および （ｅ） 前記第１の空気流れとの間接的な熱交換によっ
て第２の液体を再沸騰させるための第２の再沸器、この
とき前記第２の再沸器は、前記低圧精留塔の少なくとも
１つの第２の物質交換区域と連通している前記第２の液
体のための入口、前記第１の空気流れのための入口、お
よび前記低圧精留塔と連通している前記再沸騰された第
２の液体のための出口を有しており、これによって再沸
騰された第２の液体の流れが、前記低圧精留塔を通して
上向きに進むことができる；を含み、このとき前記凝縮
器が、前記低圧精留塔の少なくとも１つの第３の物質交
換区域と連通している第３の液体のための入口をもった
再沸用通路を有し、第１，第２，および第３の液体のた
めの前記入口と、前記低圧精留塔のそれぞれ第１，第
２，および第３の物質交換区域との間の連通が、運転時
において前記第２の液体が、前記第３の液体より酸素含
量が高いが前記第１の液体より酸素含量が低いという連
通状態になっている、空気を分離するための装置を提供
する。
【０００９】第１と第２の液体を再沸騰させることによ
って、流入空気を圧縮する際に使用される仕事を低く抑
えることができ、したがって高圧精留塔の底部圧力対低
圧精留塔の底部圧力の比を低く抑えることができる。
【００１０】一般には、第１の空気流れの少なくとも一
部が、前記第２の液体との間接的な熱交換によって凝縮
される。
【００１１】酸素富化液体は、高圧精留塔から直接的ま
たは間接的に採るのが好ましい。
【００１２】高圧精留塔は、低圧精留塔の第２の物質交
換区域から採られた前記第２の液体との間接的な熱交換
をへて前記第１の空気流れが送られるのと実質的に同じ
圧力の底部圧力にて運転されるのが好ましい。
【００１３】第１の物質交換区域は、低圧精留塔におけ
る底部区域であるのが好ましい。一般には、低圧精留塔
の第１の物質交換区域から採られた第１の液体は、そこ
から取り出された低純度酸素生成物と同じ組成を有す
る。
【００１４】本発明の方法のいくつかの例においては、
前記第１の液体が、第１の空気流れより高い圧力にて第
２の空気流れとの間接的な熱交換によって再沸騰される
（これによって第２の空気流れの少なくとも一部が凝縮
される）のが好ましい。第２の空気流れが、第１の空気
流れとの熱交換の下流にて圧力低下されて、高圧精留塔
に導入されるのが好ましい。必要であれば、第２の空気
流れを、前記第１の液体との熱交換の上流にて酸素富化
することができる。この酸素富化は、低圧精留塔から取
り出された酸素富化液体を使用して、液体−蒸気接触塔
にて行われるのが好ましい。このようにして酸素富化さ
れた第２の空気流れが形成される。第２の空気流れを酸
素富化すると、第１の液体を再沸騰させるのに第２の空
気流れを供給しなければならないその圧力が低くなり、
また第２の空気流れを第１の空気流れと同じ圧力で供給
することが可能となる。前記酸素富化液体は、ポンプに
よって液体−蒸気接触塔の圧力にまで上昇させるのが好
ましい。
【００１５】酸素生成物は液体状態で取り出されるのが
好ましい。そうすることによって、分離すべき空気（第
２の空気流れとして使用される）の割合を約１５容量％
以下に抑えることができる。したがって、プロセスの全
体としてのエネルギー消費量が低く抑えられる。これと
は別に、第３の酸素生成物をガスとして採ることができ
るが、この場合には、第１の液体を再沸騰させるという
必要性が増大し、したがって第２の空気流れが、一般に
は流入空気流れのより多くの割合を形成するという必要
性が増大する。
【００１６】第３の空気流れは、低圧精留塔に導入され
るのが好ましい。
【００１７】個々の空気流れは、水蒸気と二酸化炭素の
除去によって精製され、そして精留による分離に適した
温度に冷却された、１つ以上の圧縮空気供給源から採る
のが好ましい。
【００１８】本発明の方法と装置は、低圧精留塔が従来
の低圧（すなわち、その底部において１．５バール未満
の圧力）で作動するようなプロセス、および低圧精留塔
がかなり高い圧力（例えば２．５〜５バールの範囲）で
運転されるようなプロセスに使用するのに適している。
低純度酸素が液体状態にて採られるという低圧プロセス
の例においては、低純度酸素生成物を、高圧精留塔の底
部での圧力より高い圧力にて圧縮空気流れとの間接的な
熱交換によって気化させるのが好ましい。この目的を果
たすために、第３の空気流れを使用することができる。
高圧プロセスの例においては、低純度液体酸素生成物を
凝縮流体との熱交換によって気化させることができ、こ
の凝縮流体は、その熱交換の下流にて一方または両方の
精留塔に対する還流物として使用される。
【００１９】前記凝縮器における前記第１と第２の再沸
器は、低圧精留塔内に配置することができる。これとは
別に、１つ以上の再沸器を低圧精留塔の外部に配置する
こともできる。
【００２０】精留塔は、蒸留トレーによって、あるいは
充填物（例えば構造的充填物）によって液体−蒸気接触
を起こさせる。蒸留トレーと比較すると、再沸騰のため
に取り出すことができて、且つ再沸騰から戻すことので
きる物質交換箇所は一般にはより少ない。低圧精留塔の
単一区域から、第１の空気流れとの間接的な熱交換を起
こさせるための最適組成をもった第２の液体を得ること
ができない場合は、低圧精留塔のある間隔を置いた２つ
の物質交換区域から選定された速度で第２の液体を取り
出し、それらを所望の組成の第２の液体が得られるよう
ミキシングすることによって、適切な組成の液体を得る
ことができる。
【００２１】本発明の方法と装置は、８５〜９７容量％
の酸素を含有した低純度酸素生成物の製造に使用するの
に適している。必要であれば高純度の酸素生成物（例え
ば、約０．５容量％の不純物を含有）を生成させること
もできるが、その生成速度は、低純度の酸素生成物が得
られる速度よりかなり低い速度である。このため、低純
度酸素生成物用出口のレベルと、高純度酸素生成物用出
口のレベルとの中間のレベルにて、低圧精留塔内に液体
−蒸気接触表面が配置される。
【００２２】以下に実施例を挙げ、添付図面を参照しつ
つ本発明の方法と装置を説明する。図１〜７のそれぞれ
は空気分離プラントの概略流れ図であり、一定の縮尺率
で書かれたものではない。図１〜４，図６，および図７
において、同じ部材は同じ参照番号によって示されてい
る。
【００２３】図１を参照すると、圧縮機２において空気
がある選定された圧力に圧縮される。こうして得られた
圧縮空気の流れが、空気から水蒸気と二酸化炭素を除去
する精製装置またはユニット４を通過する。ユニット４
は、吸着剤床（図示せず）を使用してこの水蒸気と二酸
化炭素の除去を行う。吸着剤床は一般には、１つ以上の
床が空気を精製するのに使用されている間に、他の残り
の床が、例えば高温窒素の流れによって再生されるよ
う、互いに非同調的に運転される。このような精製装置
とその運転については当業界によく知られており、ここ
で詳細に説明する必要はない。
【００２４】精製された空気流れが、過半量流れ（ｍａ
ｊｏｒ ｓｔｒｅａｍ）と半量未満流れ（ｍｉｎｏｒ
ｓｔｒｅａｍ）に分けられる。過半量流れ（一般には精
製空気のトータル流れの約５５％）が、メイン熱交換器
６をその温端８から冷端１０へと進む。過半量の空気流
れは通常、メイン熱交換器６の冷端１０を、その飽和温
度または飽和温度付近の温度にて蒸気として出ていき、
したがって精留による分離に適した温度となっている。
半量未満の精製空気流れは、ブースター−圧縮機１２に
おいてさらに圧縮される。このようにして圧縮された半
量未満の空気流れが、メイン熱交換器６をその温端８か
ら冷端１０へと進み、これによって液化を起こさせるに
足る温度にまで冷却される。温端８と冷端１０との中間
の、メイン熱交換器６の第１の区域にて、半量未満の空
気流れからスリップ流れ（ｓｌｉｐ ｓｔｒｅａｍ）が
抜き取られる。このスリップ流れが、膨張タービン１４
において外部仕事の遂行を伴って膨張される。こうして
得られる膨張した半量未満の空気流れが、前記第１の区
域と冷端１０との中間の第２の区域にてメイン熱交換器
６に再び導入される。スリップ流れは、飽和温度または
それに近い温度にて、冷端１０からメイン熱交換器６を
再び出ていく。
【００２５】過半量の空気流れ、空気のスリップ流れ、
および半量未満の空気流れが、メイン熱交換器６の冷端
１０から、それぞれ分離のための第１，第２，および第
３の空気流れとして取り出される。第２の空気流れが、
第１の再沸器１６の凝縮用通路を通り、沸騰液体（後
述）との間接的な熱交換によって少なくとも部分的に凝
縮される。少なくとも部分的に凝縮された第２の空気流
れが第１の再沸器１６を出て、絞り弁１８を通り、そし
て入口２２を介して高圧精留塔２０に導入される。第１
の空気流れが第２の再沸器２４の凝縮用通路（図示せ
ず）を通り、沸騰液体（後述）との間接的な熱交換によ
って少なくとも部分的に凝縮される。少なくとも部分的
に凝縮された第１の空気流れが、第２の再沸器２４を出
て、入口２６を介して高圧精留塔２０に導入される。
【００２６】高圧精留塔２０は液体−蒸気接触表面２８
を含み、これによって液相と気相との間に物質交換が起
こるよう、下降液相が上昇気相と密に接触される。液体
−蒸気接触表面２８は、例えば、蒸留トレー（好ましく
はシーブ型のもの）または充填物（好ましくは構造的充
填物）によって与えられる。高圧精留塔２０の作動時に
おいて、液体がその底部に集まる。この液体は、入口２
６を介して塔２０に導入された空気蒸気とほぼ平衡状態
にあり、したがってある程度酸素富化される。高圧精留
塔２０の頂部において窒素蒸気が得られる。
【００２７】窒素蒸気の流れが、高圧精留塔２０の頂部
から出口３０を介して取り出され、凝縮器３２を通ると
きに、沸騰液体（後述）との間接的な熱交換によって凝
縮される。こうして得られた液体窒素凝縮液が、高圧精
留塔の頂部にて入口３４を介して高圧精留塔２０に戻さ
れる。液体窒素凝縮液の一部が、高圧精留塔２０に対す
る還流物として使用され、上昇蒸気との物質交換関係を
保ちつつ下方に流れていく。
【００２８】酸素富化液体空気の流れが、高圧精留塔２
０から出口３６を介して取り出され、熱交換器３８をそ
の温端３９から中間区域へと通過することによって過冷
却される。過冷却された酸素富化空気流れが、熱交換器
３８をその中間区域から出て、絞り弁４０を通り、入口
４４を介して低圧精留塔４２に導入される。低圧精留塔
４２はさらに、入口４４より上のレベルにて、塔４２へ
の入口４８を介して第３の空気流れを受け取る。この空
気流れは、メイン熱交換器６の冷端１０から取り出さ
れ、熱交換器３８をその温端３９から中間区域（ここか
ら酸素富化液体流れが取り出される）へと進み、その中
間区域にて熱交換器から取り出され、そして入口４８の
上流にて絞り弁４６を通過してきたものである。第３の
空気流れと酸素富化液体空気流れが、低圧精留塔４２に
おいて窒素（塔４２の頂部にて得られる）と低純度酸素
（塔４２の底部にて得られ、一般には約９５容量％の酸
素を含有）に分離される。この分離が低圧塔４２で行え
るためには、下降液体と上昇蒸気との間で物質交換が起
こるよう下降液体が上昇蒸気と密に接触できるように、
塔４２が液体−蒸気接触表面５０を含む。液体−蒸気接
触表面５０は、例えば、蒸留トレー（好ましくはシーブ
型のもの）または充填物（好ましくは構造的充填物）に
よって与えられる。
【００２９】低圧精留塔４２内の下降液体流れは、高圧
精留塔２０から出口５２を介して、凝縮器３２で形成さ
れた液体窒素凝縮液の他の部分を取り出し、これを熱交
換器３８に通すことによって過冷却し〔窒素流れは、中
間区域（ここから酸素富化液体が取り出される）にて熱
交換器３８に入る〕、過冷却された液体窒素流れを絞り
弁５４に通し、そして塔４２におけるすべての液体−蒸
気接触表面５０より上のレベルにて、入口５６を介して
低圧精留塔４２中に導入することによってつくりだされ
る。
【００３０】低圧精留塔４２内の上昇蒸気流れは、液体
−蒸気物質交換区域から互いに異なった組成をもつ第
１，第２，および第３の液体を採り、これらの液体を再
沸騰させることによってつくりだされる。第１の液体
（一般には約９５容量％の酸素を含有）は、塔４２の底
部にて得られる低純度液体酸素の一部である。この低純
度液体酸素は、低圧精留塔４２の底部物質交換区域から
取り出される。その一部は、塔４２の底部において出口
５８を介して塔４２から取り出される。残部は、空気流
れとの間接的な熱交換によって第１の再沸器１６におい
て再沸騰され、このとき第２の空気流れは、前述のよう
に少なくとも部分的に凝縮される。再沸器１６は通常、
塔４２の底部においてある量の低純度液体酸素中に少な
くとも部分的に浸漬されており、したがってサーモサイ
ホン型の再沸器である。こうして得られる低純度酸素蒸
気が再沸器１６の頂部から出て、低圧精留塔４２を上昇
する。第２の液体は通常、低圧精留塔４２の中間物質交
換区域から取り出され、このとき液相中の酸素濃度は約
８０容量％である。第２の液体は、低圧精留塔４２内に
配置されている再沸器２４を通過させることによって一
部あるいは全部が再沸騰される。下向きに流れている第
２の液体が、第１の空気流れとの熱交換によって再沸器
２４にて再沸騰され、これによって第１の空気流れは、
前述のように少なくとも部分的に凝縮される。こうして
得られた気化された第２の液体が再沸器２４を出て、低
圧塔４２を上昇する。第３の液体は通常、低圧精留塔４
２の別の中間物質交換区域から採られる。低圧精留塔の
この別の中間物質交換区域における液相中の酸素含量
は、４０〜５０容量％の範囲であるのが好ましい。この
第３の液体は、凝縮器３２（低圧精留塔４２内に配置さ
れている）の再沸用通路に下向きに通すことによってそ
の一部または全部が再沸騰される。下向きに流れつつあ
る第３の液体は、凝縮器３２において、前述のように高
圧精留塔２０から採られた凝縮しつつある窒素との熱交
換によって再沸騰される。こうして得られた気化された
第３の液体が、凝縮器３２を出て、低圧精留塔４２を上
昇する。
【００３１】低純度液体酸素生成物の流れが、ポンプ６
０の作動によって、低圧精留塔４２から出口５８を介し
て取り出される。ポンプ６０は、低純度液体酸素をメイ
ン熱交換器６にその冷端１０において送り込む。低純度
酸素流れは、メイン熱交換器６をその冷端１０から温端
８へと進み、そこで完全に気化される。こうして得られ
た低純度のガス状酸素生成物が、ほぼ周囲温度にてメイ
ン熱交換器６の温端８を出る。
【００３２】ガス状窒素生成物の流れが、低圧精留塔４
２の頂部から出口６２を介して取り出される。窒素生成
物が、熱交換器３８をその冷端４１から温端３９へと進
み、これによって熱交換器３８に対して冷却作用が与え
られる。窒素生成物は、熱交換器３８の温端３９を出て
からメイン熱交換器６の冷端１０に進み、そしてそこか
らメイン熱交換器６を通ってその温端８へと流れる。窒
素生成物流れは、ほぼ周囲温度にてメイン熱交換器６を
出る。
【００３３】図１に示したプラントとその運転に対して
は多くの変形と改良形が考えられる。例えば、再沸器１
６と２４および凝縮器３２のいずれかが、低圧精留塔４
２の外部に配置されてもよいし、またそれぞれが、再沸
騰すべき液体中に少なくとも部分的に浸漬された熱交換
器とともにサーモサイホン原理にて作動する熱交換器の
形をとってもよい。
【００３４】図１に示したプラントに対する他の改良形
が可能である。例えば、低圧精留塔に充填物が詰められ
ている場合、一般には、外部再沸器における再沸騰のた
めに液体が抜き取られるレベルの数はより少なくなる。
図１の改良形において、５５〜６０容量％の酸素を含有
した第２の液体を取り出すことのできる適切な箇所がな
い場合、第２の液体は、低圧精留塔４２の異なった物質
交換レベルから取り出される２つの液体流れ（一方の流
れは第２の液体に対して必要とされる酸素濃度より低い
酸素濃度を有し、他方の流れは第２の液体に対して必要
とされる酸素濃度より高い酸素濃度を有する）を適当に
ミキシングすることによって形成させることができる。
さらに他の例として、第２の再沸器２４と凝縮器３２
は、低圧精留塔４２の外部に設置してもよく、また第２
の液体と第３の液体は、第２の液体の酸素濃度より高い
酸素濃度を有するある液体流れと、第３の液体の酸素濃
度より低い酸素濃度を有する別の液体流れとをミキシン
グすることによって形成させることができる（これら２
つの液体流れの相対比率は再沸騰のための望ましい組成
を与えるよう選定される）。
【００３５】図１のプラントの他の可能な変形において
は、メイン熱交換器６の冷端１０と第２の再沸器２４と
の中間の区域において第１の空気流れから取り出される
空気のさらなる流れがある。このさらなる流れは第２の
再沸器２４を迂回し、選定されたレベルにて高圧精留塔
２０に導入される。一般には、このさらなる空気流れが
採られる場合、再沸器２４に入る第１の空気流れは全て
そこで凝縮される。同様に、メイン熱交換器６の冷端１
０と第１の再沸器１６との中間から第２の空気流れの一
部を採ることができ、そしてこの第２の空気流れの一部
を絞り弁または減圧弁（図示せず）に通して、第２の再
沸器１６を通すことなく高圧精留塔２０に導入すること
ができる。一般には、液体空気流れは、同じ組成の蒸気
状空気流れより高い物質交換レベルにて高圧精留塔２０
に導入される。高圧精留塔２０中に導入すべき空気流れ
が液相と気相の両方を含んでいる場合、必要であれば、
高圧精留塔２０の上流にて液相を蒸気流れから分離する
ために、該空気流れを相分離器（図示せず）に通すこと
ができる。
【００３６】図１のプラントに対してなされうる他の変
形は、２つ以上の個別容器を含んだ低圧精留塔４２を使
用することである。例えば、第２の再沸器２４を上方容
器の（図示せず）のサンプ中に設置することができ、そ
して液体がそのサンプから重力に基づいて、第１の再沸
器１６を含んだ下方容器（図示せず）、および第１の再
沸器１６と第２の再沸器２４との中間の液体−蒸気接触
表面５０に流れてもよい。蒸気は、下方容器の頂部から
上方容器の底部に流れていく。
【００３７】図１のプラントのさらに他の変形が添付図
面の図２に示されている。この変形においては、第２の
空気流れが、タービン１４において第１の空気流れの圧
力に膨張される。第１と第２の空気流れが、熱交換器６
中において、熱交換器６の冷端１０とタービン１４での
膨張のためにスリップ流れが採られる区域との中間の区
域にて合流される。熱交換器６の冷端１０の下流にて第
２の空気流れが第１の空気流れから再び取り出され、液
体−蒸気接触表面７２〔液体−蒸気接触トレーまたは充
填物（例えば構造的充填物）によって与えられる〕を含
んだ液体−蒸気接触塔７０の底部に送られる。第２の空
気流れは、塔７０を上昇するにつれて、下降する低純度
液体酸素流れとの物質交換を受ける。低純度液体酸素流
れは約５５容量％の酸素を含有し、一般にはポンプ６１
によって低圧精留塔４２の中間物質交換区域から取り出
され、塔７０の頂部にポンプ送りされる。第２の空気流
れは、塔７０を上昇するにつれて酸素富化される。酸素
富化された第２の空気流れが出口７４を介して塔７０の
頂部から取り出され、そして第１の再沸器１６に通さ
れ、これによって少なくとも一部が凝縮される。酸素富
化された液体空気が再沸器１６を出て、絞り弁１８に通
される。こうして得られた流れが、入口５１を介して
（高圧精留塔２０に導入されるよりむしろ）低圧精留塔
５０に導入される。したがって、高圧精留塔２０に液体
空気供給物を供給するために、熱交換器３８の上流にて
第３の空気流れの一部が取り出され、膨張弁５３に通さ
れ、入口５５を介して高圧精留塔２０に導入される。酸
素富化された液体空気流れが、出口７６を介して塔７０
の底部から流れ出る。酸素富化された液体空気流れが絞
り弁７８を通り、入口８０を介して高圧精留塔２０に流
入する。
【００３８】第２の空気流れが酸素富化すると、その凝
縮温度を上昇させる傾向がある。したがって、第１の再
沸器１６に関して最適の凝縮温度を保持するためには、
第２の空気流れの圧力を図１のプラントの運転圧力より
低くする必要がある。したがって、膨張タービン１４の
出口圧力は図１のプラントの運転圧力より低く、またブ
ースター−圧縮機１２の出口圧力も図１のプラントの運
転圧力より低い。したがって、図１のプラントの運転に
比べてエネルギーの節減が可能となる。
【００３９】図１のプラントのさらに他の変形が図３に
示されている。この変形においては、メイン熱交換器６
の温端８の上流にて、半量未満の空気流れが２つの補助
流れに分けられる。一方の補助流れが第１のブースター
−圧縮機９０において圧縮される。圧縮された空気流れ
が、メイン熱交換器６をその温端８から冷端１０へと流
れる。この空気流れが第２の空気流れを構成し、第１の
再沸器１６において少なくとも部分的に凝縮される。他
方の補助空気流れが第２のブースター−圧縮機９２にお
いて圧縮される。圧縮された空気流れが、第２のブース
ター−圧縮機９２の出口から出て、メイン熱交換器６を
その温端８から冷端１０へと流れる。この空気流れがメ
イン熱交換器６を通過することによって少なくとも部分
的に凝縮され、第３の空気流れを構成し、低圧精留塔に
導入される。メイン熱交換器６の温端８と冷端１０との
中間の区域にて、過半量の精製空気流れから空気のスリ
ップ流れを取り出すことによって第４の空気流れが形成
される。この第４の空気流れが、外部仕事の遂行を伴っ
て膨張タービン９４において膨張される。こうして得ら
れた膨張空気流れが、前記第１の中間区域より低い温度
の第２の中間区域にてメイン熱交換器６に再び導入され
る。この第４の空気流れが、メイン熱交換器６を前記第
２の中間区域から冷端１０へと流れる。第４の空気流れ
がほぼその飽和温度にてメイン熱交換器６の冷端１０を
出て、凝縮器３２より上の物質交換区域にて入口９６を
介して低圧精留塔４２に導入される。膨張タービン９４
によってなされる仕事はブースター−圧縮機９０の駆動
である。この他の点に関しては、図３のプラントは図１
のプラントと同様である。
【００４０】図１のプラントのさらに他の変形が添付図
面の第４図に示されている。この変形においては、第３
の空気流れ全体が、メイン熱交換器６の冷端１０の下流
にて絞り弁９６を通る。第３の空気流れは弁９６を通
り、第１の再沸器１６と絞り弁１８との中間にて第２の
空気流れと合流する。出口９８を介して高圧精留塔２０
から液体空気流れが取り出され、これが熱交換器３８に
おいて過冷却され、絞り弁４６を通過することによって
減圧され、そして入口４８を介して低圧精留塔２０に導
入される。
【００４１】図１〜４に関して説明したプロセスはいず
れも本質的に低圧プロセスであり、このことは低圧精留
塔４２が約１．５バール未満の底部圧力にて運転される
ということを意味している。一般に、低圧精留塔４２が
このように運転される場合、高圧精留塔２０の底部での
運転圧力は３．０バール未満に保つことができ、したが
って圧縮機２の出口圧力を３．３バール未満に保つこと
ができ、０．３バールという下流での圧力降下が許容さ
れる。図２に示したプラントの運転の例においては、圧
縮機２は２．８バールの出口圧力を有し、膨張タービン
１４は約４バールの出口圧力を有する。圧縮機１２は通
常１０バールの出口圧力を有し、酸素ポンプ６０は低純
度酸素生成物流れの圧力を４バールに上昇させる。しか
しながら、圧縮機１２の出口圧力が常に、第３の空気流
れの液化温度が低純度液体酸素生成物流れの沸騰温度よ
り高いような圧力であれば、種々の圧力が可能である。
【００４２】本発明のプロセスの運転圧力が相対的に低
いことの１つの理由は、第２の再沸器２４が第１の再沸
器１６の再沸騰作用より実質的に大きい再沸騰作用を与
えられているということにある。第２の再沸器２４の凝
縮用通路は再沸器１６の凝縮用通路より低い温度で作動
するので、第１の空気流れは第２の空気流れより低い圧
力で供給される。本発明のプロセスは、凝縮器３２に対
応した窒素凝縮器のレベルより下にて、低圧精留塔の底
部において単一の再沸器によって再沸騰だけが行われる
という従来のいわゆる“複式再沸器”プロセスを大幅に
凌ぐ進歩を具現している。本発明のプロセスの効率的な
運転は、低純度液体酸素生成物との熱交換による第３の
空気流れの凝縮によってさらに容易となる。通常、低純
度酸素生成物がポンプ６０によって３〜８バールの圧力
に加圧され、第３の空気流れが、気化する低純度液体酸
素生成物流れの温度エンタルピー分布と凝縮する第３の
空気流れの温度エンタルピー分布との間に良好な整合を
保持するよう、５〜２０バールの範囲の圧力にてメイン
熱交換器６の冷端１０を出る。第３の空気流れにより、
低圧精留塔４２の中間レベルにて還流が強められる。
【００４３】本発明の方法と装置においては、低圧精留
塔が低圧で運転されることが必須要件ではない。実際、
本発明の方法と装置は、低圧精留塔から高圧の窒素生成
物を生成させたい場合に有利に使用することができる。
低圧精留塔の運転圧力を上昇させると、そこで分離され
る酸素成分と窒素成分の相対揮発性が低下するという影
響を受ける。したがって、低圧精留塔の運転圧力の増大
とともに、液体窒素還流物がより多く必要となる。図５
に示すプラントにおいては、過冷却された酸素富化液体
空気流れの圧力を高圧精留塔の底部圧力と低圧精留塔の
底部圧力との中間の圧力に低下させるよう、絞り弁を介
して前記過冷却液体空気流れをフラッシングし、こうし
て得られた流れをある程度再沸騰させ、そして相分離器
において液相と気相を分離することによって、低圧精留
塔に対する液体窒素還流物増大の必要性が緩和されてい
る。この結果、液相はさらに酸素富化される。液相の流
れが相分離器から取り出され、低圧精留塔に導入され
る。窒素富化された気相が相分離器から取り出され、好
ましくは凝縮され、そしてこれも低圧精留塔に導入され
る。
【００４４】図５を参照すると、圧縮機１０２と精製ユ
ニット１０４が、図１のプラントの圧縮機２と精製ユニ
ット４と類似の態様で、水蒸気と二酸化炭素を実質的に
含まない圧縮空気流れを生成するよう運転される。圧縮
・精製された空気流れが過半量流れと半量未満流れに分
けられる。一般には、少なくとも８５％の空気が過半量
流れに入っていく。過半量流れが、メイン熱交換器１０
６をその温端１０８から冷端１１０へと流れる。メイン
熱交換器１０６の第１の中間区域にて、過半量空気流れ
からスリップ流れが取り出され、膨張タービン１１２に
おいて外部仕事の遂行を伴って膨張される。膨張したス
リップ流れが膨張タービン１１２から出て、第２の中間
区域（第１の中間区域より温度が低い）にてメイン熱交
換器１０６に再び入る。膨張したスリップ流れが、メイ
ン熱交換器１０６をその第２の中間区域から冷端１１０
へと進む。
【００４５】圧縮・精製された空気流れがブースター−
圧縮機１１４においてさらに圧縮される。こうして得ら
れるより圧縮された半量未満の空気流れが、メイン熱交
換器１０６をその温端１０８から冷端１１０へと進む。
【００４６】メイン熱交換器１０６をその冷端１１０に
て出た過半量の空気流れは、分離のための第１の空気流
れを形成し、メイン熱交換器１０６をその冷端１１０に
て出た半量未満の空気流れは、分離のための第２の空気
流れを形成し、またメイン熱交換器１０６をその冷端１
１０にて出た膨張スリップ流れは、分離のための第３の
空気流れを形成する。
【００４７】第２の空気流れが第１の再沸器１１６の凝
縮用通路を通過し、沸騰液体（後述）との間接的な熱交
換によって少なくとも部分的に凝縮される。少なくとも
部分的に凝縮された第２の空気流れが、第１の再沸器１
１６を出て、絞り弁１１８を通って進み、そして入口１
２２を介して高圧精留塔１２０に導入される。第１の空
気流れが第２の再沸器１２４の凝縮用通路を通過し、沸
騰液体（後述）との間接的な熱交換によって少なくとも
部分的に凝縮される。こうして得られる少なくとも部分
的に凝縮された第１の空気流れが第２の再沸器１２４を
出て、入口１２６を介して高圧精留塔１２０に導入され
る。
【００４８】高圧精留塔１２０は液体−蒸気接触表面１
２８を含み、これによって下降液相と上昇気相との間に
物質交換が起こるよう、下降液相が上昇気相と密に接触
される。液体が高圧精留塔１２０の底部に集まる。この
液体は、入口１２６を介して塔１２０に導入される空気
蒸気とほぼ平衡状態にあり、したがってある程度は酸素
富化される。高圧精留塔１２０の頂部において窒素蒸気
が得られる。高圧精留塔１２０の頂部から出口１３０を
介して取り出される第１の窒素蒸気流れが、第１の凝縮
器１３２（後述）において沸騰液体との間接的な熱交換
によって凝縮される。高圧精留塔１２０の出口１３０を
介して取り出される第２の窒素蒸気流れが、第２の凝縮
器１３３（後述）において同様に凝縮される。高圧精留
塔１２０の頂部からの第３の窒素流れが、第３の凝縮器
１３５（後述）において凝縮される。このようにして得
られる第１，第２，および第３の凝縮器からの液体窒素
凝縮物が、それぞれ入口１３４，１３６，および１３８
を介してその頂部にて高圧精留塔１２０に戻される。液
体窒素凝縮物の一部が、高圧精留塔１２０に対する還流
物として使用され、上昇蒸気との物質交換関係にて塔を
下向きに流れる。
【００４９】酸素富化液体空気の流れが出口１４０を介
して高圧精留塔から取り出され、熱交換器１４２をその
温端１４４から中間区域へと進むことによって過冷却さ
れ、この中間区域から取り出され、そして絞り弁１４６
を介してフラッシングされる。こうして得られる酸素富
化液体空気流れが、第３の凝縮器１３５を通過するとき
に、高圧精留塔１２０の頂部から取り出された前記第３
の窒素流れとの間接的な熱交換によって部分的に再沸騰
される。こうした部分的再沸騰の結果、最初の酸素富化
液体空気より高い濃度の酸素を有する液相、および最初
の酸素富化液体空気より少ない割合の酸素を有する気相
が形成される。これら２つの相は、相分離器１４８にお
いて分離される。相分離器１４８の頂部から蒸気流れが
取り出され、第４の凝縮器１５０を通過させることによ
って凝縮される。こうして得られる凝縮液流れが絞り弁
１５２を通り、入口１５６を介して上部物質交換レベル
にて低圧精留塔１５４に導入される。相分離器１４８の
底部から液体流れが取り出され、２つのサブ流れ（ｓｕ
ｂ−ｓｔｒｅａｍｓ）に分けられる。一方のサブ流れが
絞り弁１５８を通り、第４の凝縮器１５０を通過するこ
とによって再沸騰され、これにより第４の凝縮器１５０
における窒素蒸気の凝縮に対して必要な冷却が与えられ
る。再沸騰されたサブ流れが、入口１６０を介して低圧
精留塔１５４に導入される。相分離器１４８から取り出
された他方のサブ液体流れが、絞り弁１６２を通り、入
口１６４を介して低圧精留塔１５４に導入される。入口
１５６，１６０，および１６４を介して低圧精留塔１５
４に導入される流体の他に、第３の空気流れが、入口１
６４と同じレベルにて入口１６６を介して低圧精留塔１
５４に導入される。
【００５０】入口１５６，１６０，１６４，および１６
６を介して低圧精留塔１５４に導入された流体が、窒素
（塔１５４の頂部にて得られる）と低純度酸素（一般に
は約９５容量％の酸素を含有し、塔１５４の底部にて得
られる）に分離される。この分離が低圧精留塔にて行え
るようにするには、下降液体が上昇蒸気と、液相と気相
との間に物質交換が起こるよう密に接触できるようにす
るために、液体−蒸気接触表面１６８が与えられる。
【００５１】低圧精留塔内の下降液体流れは、高圧精留
塔１２０から出口１７０を介して、凝縮器１３２，１３
３，及び１３５において形成された液体窒素凝縮物の他
の部分を取り出すことによってつくりだされる。出口１
７０を介して取り出された液体窒素流れは、熱交換器１
４２を通過することによって過冷却され（窒素流れは、
弁１４６を通過させるために酸素富化液体空気流れが取
り出される中間区域にて熱交換器１４２に入り、その冷
端１７２にて熱交換器１４２を出る）、過冷却された液
体窒素流れが絞り弁１７４を通り、そして全ての液体−
蒸気接触表面１６８より上のレベルにて、入口１７６を
介して低圧精留塔１５４に導入される。
【００５２】低圧精留塔１５４に対する上昇蒸気の流れ
は、液体−蒸気物質交換区域から互いに異なった組成を
有する第１，第２，および第３の液体を取り出し、これ
らの液体を再沸騰させることによってつくりだされる。
第１の液体（通常は約９５容量％の酸素を含有）は、塔
１５４の底部にて得られる低純度酸素の一部である。第
１の液体が第２の空気流れとの間接的な熱交換によって
第１の再沸器１１６において再沸騰され、これによって
第２の空気流れを少なくとも部分的に凝縮させるための
必要な冷却が得られる。再沸器１１６は通常、塔１５４
の底部にてある量の低純度液体酸素中に少なくとも部分
的に浸漬されており、一般にはサーモサイホン型のもの
である。こうして得られた低純度酸素蒸気が第１の再沸
器１１６の頂部から出て、低圧精留塔１５４を上昇す
る。
【００５３】再沸騰すべき第２の液体は通常、低圧精留
塔１５４の中間物質交換区域から取り出され、このとき
液相中の酸素濃度は約８０容量％である。第２の液体
は、低圧精留塔１５４内に配置されている第２の再沸器
１２４を通過することによって部分的または完全に再沸
騰される。第２の液体は、第１の空気流れとの熱交換に
よって再沸器１２４において再沸騰され、これによって
第１の空気流れが前述のように少なくとも部分的に凝縮
される。こうして得られる気化された第２の液体が再沸
器１２４から出て、低圧精留塔１５４を上昇する。
【００５４】第３の液体は通常、低圧精留塔１５４の別
の中間物質交換区域から取り出される。この別の中間物
質交換区域における液相中の酸素含量は４０〜５０容量
％の範囲であるのが好ましい。第３の液体は、低圧精留
塔１５４内に配置されている第１の凝縮器１３２の再沸
用通路を下向きに通ることによって部分的または完全に
再沸騰される。下向きに流れている第３の液体の再沸騰
は、前述のように高圧精留塔１２０から取り出された凝
縮しつつある窒素との熱交換によるものである。こうし
て得られる気化された第３の液体が第１の凝縮器１３２
から出て、低圧精留塔１５４を上昇する。
【００５５】低純度液体酸素生成物の流れ（一般には９
５容量％の酸素を含有）が出口１８０を介して低圧精留
塔１５４から取り出され、減圧弁または絞り弁１８２を
通って第２の凝縮器１３３に進む。高圧精留塔１２０の
頂部から前述のように取り出された窒素との間接的な熱
交換によって、酸素が第２の凝縮器１３３にて気化され
る。こうして得られる低純度酸素蒸気が、第２の凝縮器
１３３を流れ出て、熱交換器１０６をその冷端１１０か
ら温端１０８へと進む。低純度酸素生成物は、ほぼ周囲
温度にて熱交換器１０６の温端１０８を出る。
【００５６】ガス状窒素生成物の流れが、出口１８２を
介して低圧精留塔１５４の頂部から取り出される。この
窒素生成物が、熱交換器１４２をその冷端１７２から温
端１４４へと流れ、これによりこの熱交換器に対する冷
却が得られる。窒素生成物流れは、熱交換器１４２の温
端１４４から出て、メイン熱交換器１０６をその冷端１
１０から温端１０８へと進み、そしてほぼ周囲温度にて
温端１０８を出る。
【００５７】図５に示したプラントの運転の典型的な例
においては、高圧精留塔１２０が約９．５バールの底部
圧力にて運転され、低圧精留塔１５４が約４．５バール
の底部圧力にて運転される。第１の再沸器１１６の凝縮
用通路は通常、１２バールのオーダーの圧力にて作動す
る。低純度酸素生成物（一般には９５容量％の酸素を含
有）が２．５バールの圧力で生成される。
【００５８】図６を参照すると、低純度酸素生成物が低
圧精留塔４２から気相状態にて流れ出ること以外は、図
３のプラントと類似のプラントが示されている。これら
２つのプラント間には、個別的に多くの差異がある。先
ず第一に、図６のプラントでは、低圧精留塔４２の底部
に低純度酸素生成物のための出口５８とポンプ６０がな
い。その代わりに、低純度のガス状酸素生成物が、第１
の再沸器より上から出口１９１を介して取り出され、メ
イン熱交換器６をその冷端１０から温端８へと通過する
ことによって周囲温度に加温される。第二に、低純度液
体酸素流れを気化させるのに高圧空気流れがもはや必要
とされないので、圧縮機とエキスパンダーの配置構成が
異なっている。半量未満の空気流れの全てがブースター
−圧縮機１９２に進み、そこで約４．５バールにさらに
圧縮される。より圧縮された半量未満の空気流れが２つ
の補助流れに分けられる。一方の補助流れは第２の空気
流れを構成して、メイン熱交換器６をその温端８から冷
端１０へと進み、図３に関して説明したような態様で再
沸器１６にて使用される。他方の補助空気流れは別のブ
ースター−圧縮機１９４においてより一層圧縮される。
ブースター−圧縮機１９４の下流にて、圧縮された空気
が温端８からメイン熱交換器６に入り、そこで第１の中
間温度に冷却され、第１の中間温度に対応した第１の中
間区域にてメイン熱交換器から取り出され、そして膨張
タービン１９６において外部仕事（例えば、ブースター
−圧縮機１９４の駆動）の遂行を伴ってほぼ精留塔４２
の圧力に膨張される。タービン１９６を出た空気はメイ
ン熱交換器６の第２の中間区域に戻され、熱交換器６を
第２の中間区域から冷端１０へと進み、冷端１０の下流
において、図３に関して説明した第４の空気流れと同等
の流れとして、入口９６を介して精留塔４２に導入され
る。
【００５９】図６のプラントと図３のプラントの第三の
差異は、前者には、圧縮機１９２から熱交換器６を通っ
て低圧精留塔４２の入口４８へと進む第３の空気流れが
ない、という点である。その代わりに、液体空気流れが
図６のプラントの高圧精留塔２０から出口１９８を介し
て流れ出て、熱交換器３８で過冷却され、そして絞り弁
４６を通って入口４８を介して低圧精留塔４２に導入さ
れる。
【００６０】運転時、図６のプラントでは、図３のプラ
ントにおい使用される第２の空気流れに比べて、かなり
大きな流量の第２の空気流れが使用される。こうしたよ
り大きな流量の第２の空気流れは、再沸器１６に対して
より多くの加熱をもたらし、これによって低純度酸素生
成物を低圧精留塔４２から適切な流量でガス状にて取り
出すことが可能となる。
【００６１】図７を参照すると、図２のプラントに類似
のプラントが示されている。しかしながら、図７のプラ
ントでは、低純度酸素生成物が精留塔４２から出口１９
１を介してガス状で取り出される。したがって図７のプ
ラントは、多くの点において図２のプラントと異なる。
さらに、これら２つのプラントには他に多くの小さな差
異がある。
【００６２】図７のプラントでは酸素生成物がガス状で
取り出されるので、精留塔４２の底部出口５８、ポンプ
６０、およびこれらに関連したウォール・パイプワーク
（ｗａｌｌ ｐｉｐｅｗｏｒｋ）などがない。さらに、
図７のプラントでは、熱交換器６において液体酸素生成
物流れを気化させる必要がないので、圧縮機１２からの
空気はすべて膨張タービン１４に進む。タービン１４に
おいて生成された膨張空気流れを、空気が精製ユニット
４を出るときの圧力にてメイン熱交換器を流れてくる精
製空気流れと合流させるよりむしろ、膨張空気流れを、
メイン熱交換器６の選定された中間区域から冷端１０へ
と通すことによってさらに温度低下させ、そして冷端１
０の下流にて、入口４４と同じレベルにて入口２０２を
介して低圧精留塔４２に導入する。
【００６３】図２のプラントに関して説明したのと同様
の仕方で、第１と第２の空気流れが形成される。しかし
ながら、ミキシング塔７０の底部から取り出された液体
流れが、図７２のプラントの場合のように高圧精留塔２
０に導入されるのではなく、塔２０から出口３６を介し
て取り出された液体流れと混合される。さらに、ミキシ
ング塔７０の頂部に液体を供給するのにポンプ６１が使
用されていない。代わりに、重力による供給がなされて
いる。高圧精留塔２０への供給物の配置構成が図２のプ
ラントの場合と異なっている。図７のプラントでは、低
温空気流れ（空気が精製ユニット４を出るときの実質的
にその圧力にてメイン熱交換器６の冷端１０を出る）の
一部が、入口２０４を介して高圧精留塔２０の底部に導
入される。さらに、塔２０中の液体−蒸気接触デバイス
２８のいくつかより上に入口２６が配置されている。圧
縮機１２からの空気はすべて膨張タービン１４に流れる
ので、圧縮機１２から高圧精留塔２０または低圧精留塔
４２への流れはない。液体空気流れ（入口４８を介して
低圧精留塔４２に導入される）を供給するために、高圧
精留塔２０から出口２０６を介して液体空気流れが取り
出され、熱交換器３８において過冷却され、絞り弁４６
に通され、そして入口４８を介して低圧精留塔４２に導
入される。図７のプラントと図２のプラントの最終的な
違いは、前者においては、再沸器１６を出た空気流れ
が、高圧精留塔２０から出口３６を介して取り出された
液体流れ、およびミキシング塔７０の底部から取り出さ
れた液体流れと合流される、という点である。
【００６４】運転時、図７のプラントでは、図２のプラ
ントに比べてかなり大きな流量の第２の空気流れが使用
される。こうしたより大きな流量は、再沸器１６に対し
てより多くの加熱をもたらし、これにより低純度酸素生
成物を低圧精留塔４２から適切な流量でガス状にて取り
出すことが可能となる。
【００６５】図４のプラントの説明において示したプロ
セスの例が下記の表１に与えられている。表１には、流
量、温度、圧力、組成、および各プロセス流れの状態が
記載されており、これらは図４において文字Ａ〜Ｓで識
別されている。
【００６６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気分離プラントの概略流れ図であ
る。
【図２】図１のプラントの変形の概略流れ図である。
【図３】図１のプラントの他の変形の概略流れ図であ
る。
【図４】図１のプラントのさらに他の変形の概略流れ図
である。
【図５】図１のプラントのさらに他の変形の概略流れ図
である。
【図６】図１のプラントのさらに他の変形の概略流れ図
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図７
【補正方法】追加
【補正内容】
【図７】図１のプラントのさらに他の変形の概略流れ図
である。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） 高圧精留塔において第１の空気
    流れを精留し、これによって窒素蒸気と酸素富化液体を
    生成させる工程； （ｂ） 前記窒素蒸気の少なくとも幾分かを凝縮させ、
    得られた凝縮液の少なくとも幾分かを前記高圧精留塔に
    対する還流物として使用する工程； （ｃ） 低圧精留塔において酸素富化流体の流れを精留
    する工程； （ｄ） 前記低圧精留塔に液体窒素還流物を供給する工
    程； （ｅ） 前記低圧精留塔から低純度の酸素生成物を取り
    出す工程； （ｆ） 前記低圧精留塔の第１の物質交換区域から採ら
    れた第１の液体を再沸騰させ、再沸騰された第１の液体
    の流れを、低圧精留塔を通して上向きに進ませる工程； （ｇ） 前記低圧精留塔の少なくとも１つの第２の物質
    交換区域から採られた第２の液体を再沸騰させる工程；
    および （ｈ） 再沸騰された第２の液体の流れを、低圧精留塔
    を通して上向きに進ませる工程；を含み、このとき前記
    第２の液体が、前記第１の空気流れとの間接的な熱交換
    によって再沸騰され、前記窒素蒸気が、前記低圧精留塔
    の少なくとも１つの第３の物質交換区域から採られた第
    ３の液体との間接的な熱交換によって凝縮され、そして
    前記第２の液体が、前記第３の液体より酸素含量が高い
    が前記第１の液体より酸素含量が低い、空気を分離する
    方法。
  2. 【請求項２】 前記低純度酸素生成物が低圧精留塔から
    液体状態で取り出される、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第１の物質交換区域が低圧精留塔に
    おける底部区域であり、前記第１の液体が、前記第１の
    空気流れより高い圧力にて第２の空気流れとの間接的な
    熱交換によって再沸騰され、これによって前記第２の空
    気流れの少なくとも一部が凝縮される、請求項１または
    ２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第２の空気流れが、前記第１の液体
    との熱交換の下流にて圧力低下され、高圧精留塔に導入
    される、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第２の空気流れが、低圧精留塔から
    取り出された酸素富化液体流れと液体−蒸気接触塔にお
    いて混合されることによって酸素富化され、前記第１の
    液体が、酸素富化された第２の空気流れとの間接的な熱
    交換によって再沸騰される、請求項１〜４のいずれか一
    項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 第３の空気流れが前記低圧精留塔に導入
    される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記低圧精留塔が、その底部圧力が２．
    ５〜５バールの範囲の圧力にて運転され、 前記高圧精留塔から酸素富化液体の流れを採り、前記酸
    素富化液体流れの圧力を、前記高圧精留塔の底部圧力と
    前記低圧精留塔の底部圧力の中間の値に低下させるよ
    う、前記酸素富化液体流れを減圧弁を通してフラッシン
    グし、こうして得られた流れを一部再沸騰させ、こうし
    て得られた液相と蒸気相を分離し、そして分離された液
    体流れと蒸気流れを前記低圧精留塔に導入することによ
    って前記酸素富化流体が形成される、請求項１記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 前記の分離された蒸気相の流れが、前記
    低圧精留塔への導入より上流にて凝縮される、請求項７
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記酸素富化液体流れのフラッシングか
    ら得られた流れの一部再沸騰が、前記高圧精留塔から採
    られた窒素との間接的な熱交換によって行われ、これに
    よって前記窒素が凝縮される、請求項７または８に記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 （ａ） 第１の空気流れを窒素蒸気と
    酸素富化液体に分離するための高圧精留塔； （ｂ） 液体窒素還流物が流入するための高圧精留塔入
    口と連通している凝縮液用出口を有する、前記窒素蒸気
    の少なくとも幾分かを凝縮させるための凝縮器； （ｃ） 酸素富化流体流れのための第１の入口、液体窒
    素還流物のための第２の入口、および低純度の酸素生成
    物のための出口を有する、酸素富化流体流れを精留する
    ための低圧精留塔； （ｄ） 前記低圧精留塔の第１の物質交換区域と連通し
    ている第１の液体のための入口、および前記低圧精留塔
    と連通している再沸騰された第１の液体のための出口を
    有する、第１の液体を再沸騰させるための第１の再沸
    器、これによって再沸騰された第１の液体の前記低圧精
    留塔を通しての上向き流れを生成させることができる；
    および （ｅ） 前記第１の空気流れとの間接的な熱交換によっ
    て第２の液体を再沸騰させるための第２の再沸器、この
    とき前記第２の再沸器は、前記低圧精留塔の少なくとも
    １つの第２の物質交換区域と連通している前記第２の液
    体のための入口、前記第１の空気流れのための入口、お
    よび前記低圧精留塔と連通している前記再沸騰された第
    ２の液体のための出口を有しており、これによって再沸
    騰された第２の液体の流れが、前記低圧精留塔を通して
    上向きに進むことができる；を含み、このとき前記凝縮
    器が、前記低圧精留塔の少なくとも１つの第３の物質交
    換区域と連通している第３の液体のための入口をもった
    再沸用通路を有し、第１，第２，および第３の液体のた
    めの前記入口と、前記低圧精留塔のそれぞれ第１，第
    ２，および第３の物質交換区域との間の連通が、運転時
    において前記第２の液体が、前記第３の液体より酸素含
    量が高いが前記第１の液体より酸素含量が低いという連
    通状態になっている、空気を分離するための装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１の物質交換区域が低圧精留塔
    における底部区域であり、前記第１の再沸器が、第２の
    空気流れのための入口と少なくとも部分的に凝縮された
    第２の空気流れのための出口を有し、このとき前記出口
    が高圧精留塔と連通している、請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１の再沸器の上流にて前記第２
    の空気流れを酸素富化するための液体−蒸気接触塔をさ
    らに含む、請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 （ａ） 酸素富化液体流れのための、
    前記高圧精留塔からの出口； （ｂ） 前記酸素富化液体流れの圧力を減少させるため
    の絞り弁； （ｃ） 圧力減少された酸素富化液体流れの一部を再沸
    騰させるための、前記絞り弁の下流の再沸器；および （ｄ） こうして得られる液体流れと蒸気流れを分離す
    るための相分離器、このとき前記相分離器は、液体流れ
    のための出口と蒸気流れのための出口を有し、前記出口
    はいずれも前記低圧精留塔と連通している；をさらに含
    む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記蒸気流れを前記低圧精留塔の上流
    にて凝縮させるための別の凝縮器をさらに含む、請求項
    １３記載の装置。
JP6320499A 1993-12-22 1994-12-22 空気を分離するための方法および装置 Pending JPH07218122A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB939326168A GB9326168D0 (en) 1993-12-22 1993-12-22 Air separation
GB9326168:3 1993-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07218122A true JPH07218122A (ja) 1995-08-18

Family

ID=10747016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6320499A Pending JPH07218122A (ja) 1993-12-22 1994-12-22 空気を分離するための方法および装置

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP0660058B1 (ja)
JP (1) JPH07218122A (ja)
CN (1) CN1084870C (ja)
AU (1) AU690152B2 (ja)
CA (1) CA2138512A1 (ja)
DE (1) DE69427072T2 (ja)
FI (1) FI945993A7 (ja)
GB (1) GB9326168D0 (ja)
NO (1) NO944970L (ja)
TW (1) TW258667B (ja)
ZA (1) ZA949544B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025513A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Taiyo Nippon Sanso Corp 窒素製造方法及び装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5513497A (en) * 1995-01-20 1996-05-07 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of fluid mixtures in multiple distillation columns
GB9521782D0 (en) * 1995-10-24 1996-01-03 Boc Group Plc Air separation
FR2787561A1 (fr) * 1998-12-22 2000-06-23 Air Liquide Procede de separation d'air par distillation cryogenique
FR2787559A1 (fr) * 1998-12-22 2000-06-23 Air Liquide Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
DE10139727A1 (de) 2001-08-13 2003-02-27 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
CN100399302C (zh) 2006-07-27 2008-07-02 北京飞天诚信科技有限公司 一种提高访问usb接口的信息安全设备速度的方法及装置
US8286446B2 (en) * 2008-05-07 2012-10-16 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for separating air
US20130086941A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Henry Edward Howard Air separation method and apparatus
EP2963371B1 (de) * 2014-07-05 2018-05-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur gewinnung eines druckgasprodukts durch tieftemperaturzerlegung von luft
CN106196887B (zh) * 2016-08-26 2019-01-18 上海启元空分技术发展股份有限公司 一种高效生产高纯氮的方法及其装置与产品

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3210951A (en) 1960-08-25 1965-10-12 Air Prod & Chem Method for low temperature separation of gaseous mixtures
US4410343A (en) 1981-12-24 1983-10-18 Union Carbide Corporation Air boiling process to produce low purity oxygen
US4769055A (en) * 1987-02-03 1988-09-06 Erickson Donald C Companded total condensation reboil cryogenic air separation
US5006137A (en) * 1990-03-09 1991-04-09 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen generator with dual reboiler/condensers in the low pressure distillation column
US5263327A (en) * 1992-03-26 1993-11-23 Praxair Technology, Inc. High recovery cryogenic rectification system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025513A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Taiyo Nippon Sanso Corp 窒素製造方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2138512A1 (en) 1995-06-23
EP0660058A3 (en) 1995-11-02
DE69427072T2 (de) 2001-10-11
FI945993A0 (fi) 1994-12-21
GB9326168D0 (en) 1994-02-23
DE69427072D1 (de) 2001-05-17
NO944970D0 (no) 1994-12-21
FI945993A7 (fi) 1995-06-23
CN1107572A (zh) 1995-08-30
CN1084870C (zh) 2002-05-15
AU690152B2 (en) 1998-04-23
AU8031594A (en) 1995-06-29
TW258667B (ja) 1995-10-01
EP0660058A2 (en) 1995-06-28
ZA949544B (en) 1995-09-08
NO944970L (no) 1995-06-23
EP0660058B1 (en) 2001-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100291684B1 (ko) 공기의분리방법
US5551258A (en) Air separation
US20040112084A1 (en) Process and apparatus for the recovery of krypton and/or xenon
US5577394A (en) Air separation
EP0636845B1 (en) Air separation
JPH0755333A (ja) 低圧作動のための極低温精留システム
US5572874A (en) Air separation
US5657644A (en) Air separation
US5485729A (en) Air separation
JPH07332846A (ja) 空気の分離
JPH0694361A (ja) 空気の分離
JPH05231765A (ja) 空気分離
US5582031A (en) Air separation
US5692396A (en) Air separation
US4717409A (en) Liquid vapor contact method and apparatus
US5660059A (en) Air separation
US5644933A (en) Air separation
EP0660058B1 (en) Air separation
JPH0650658A (ja) 空気分離方法
JPH11325717A (ja) 空気の分離
JP2000329456A (ja) 空気分離方法及び装置
EP0615105A1 (en) Air separation
EP0333384A2 (en) Air separation
JPH11325716A (ja) 空気の分離

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050308

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050315

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050511

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050705

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050824

A02 Decision of refusal

Effective date: 20051108

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051220

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20051227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20060306

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees