JPH08100995A - ガス状酸素生成物を供給圧力にて得るための空気分離法および空気分離装置 - Google Patents

ガス状酸素生成物を供給圧力にて得るための空気分離法および空気分離装置

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JPH08100995A
JPH08100995A JP7203342A JP20334295A JPH08100995A JP H08100995 A JPH08100995 A JP H08100995A JP 7203342 A JP7203342 A JP 7203342A JP 20334295 A JP20334295 A JP 20334295A JP H08100995 A JPH08100995 A JP H08100995A
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ジョセフ・ストローブ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス状酸素生成物を供給圧力にて得るための
方法を提供する。 【解決手段】 本発明の空気分離法および空気分離装置
によれば、圧縮・精製された空気流れを第１と第２の補
助流れに分割する。高圧塔と低圧塔を含んだ空気分離ユ
ニット内で、第１の補助流れの空気を精留する。液体酸
素生成物を、低圧塔の圧力から大気圧より高い所望の供
給圧力にポンプ加圧する。同時に、第２の補助流れを膨
張機によって実質的に供給圧力に膨張させ、次いでこれ
ら２つの流れをミキシング塔に向流の形で加えて液体流
れを気化させ、これによって生成物流れを供給圧力にて
得る。ミキシング塔から１つ以上の液状冷媒流れを取り
出し、低圧塔に加えてプロセスを冷却する。液体を加え
ると低圧塔内の液体対蒸気比が増大し、これによって生
成量が増す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス状酸素生成物
を大気圧より高い供給圧力にて得るための空気分離法お
よび空気分離装置に関する。さらに詳細には本発明は、
ポンプ加圧された液体酸素流れ（これがミキシング塔中
で気化される）からガス状酸素生成物が得られる、とい
う空気分離法および空気分離装置に関する。さらに詳細
には本発明は、空気の膨張によって冷却された空気分離
プラント内で空気が分離される、という方法および装置
に関する。さらに詳細には本発明は、空気分離プラント
のミキシング塔から低圧塔に冷却ポテンシャルが供給さ
れる、という空気分離法および空気分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】種々
の工業プロセスでは、ガス状酸素を大気圧より高い供給
圧力にて生成させる必要がある。このような工業プロセ
スとしては、スチールの製造やガラスの製造などがあ
る。一般には、濾過された後の空気が圧縮され、精製さ
れ、そして低温蒸留による精留に適した温度に冷却され
る。次いで、低圧塔内に配置された凝縮器／再沸器を介
して互いに熱伝達関係にて連結された高圧塔と低圧塔を
有する空気分離ユニット中に空気が導入される。高圧塔
内で空気が分離して、窒素高含量フラクションと液体酸
素高含量フラクション（粗製酸素として知られている）
が得られる。この粗製酸素が低圧塔内でさらに精製され
て、窒素塔オーバーヘッドと液体酸素塔底液が得られ
る。液体酸素の流れが供給圧力にポンプ加圧され、次い
で気化される。ポンプ加圧の利点は、酸素生成物流れを
加圧するのに高価な圧縮機ユニットを使用する必要がな
いということにある。
【０００３】ポンプ加圧された液体酸素の気化は、ミキ
シング塔内にて、ポンプ加圧された液体酸素と高揮発性
流れとの間に直接的な熱交換を起こさせることによって
果たすことができる。ポンプ加圧された液体酸素流れが
ミキシング塔の頂部区域に導入され、高揮発性流れ（こ
れは単に圧縮空気であってもよい）がミキシング塔の底
部区域に導入される。ガス状酸素生成物が、ミキシング
塔内にて塔オーバーヘッドとして得られる。
【０００４】いかなる空気分離プラントにおいても、温
端損失（warm end loss）を通して、またコールドボッ
クス中への熱放散を通して、プラントへの熱放散が起こ
る。これを補償するために、膨張によって冷却ポテンシ
ャルが加えられる。通常タイプのプラント設計において
は、流入する空気流れ（圧縮される場合もされない場合
も）が中間温度に加温または冷却され、次いで膨張機
（expansion machine）により仕事の遂行を伴って膨張
して、冷媒流れ（refrigerant stream）が得られる。冷
媒流れが低圧塔に導入される。しかしながら、この膨張
したガス流れは、低圧塔内の液体対蒸気比に悪影響を及
ぼし、このため液体酸素の生成量は減少する。液体酸素
の生成量がこうして減少すると、ガス状酸素生成物の生
成量も減少するようになる。
【０００５】後述するように、本発明は、酸素生成物を
大気圧より高い圧力にて得るためのミキシング塔、冷却
ポテンシャルを与えるための空気膨張機、および酸素の
生成量を増大させるために、改良された液体対蒸気比に
て作動する低圧塔、を使用した空気分離プラントを提供
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガス状酸素生
成物を大気圧より高い供給圧力にて得るための空気分離
法を提供する。本発明の分離法によれば、圧縮・精製さ
れた空気流れが形成され、第１と第２の補助流れに分割
される。第１の補助流れが、低温蒸留による精留に適し
た温度に冷却される。第２の補助流れは、第１の補助流
れの精留に適した温度より高い中間温度（intermediate
temperature）に冷却される。液体酸素が低圧塔の塔底
液として得られるよう、互いに熱伝達関係にて連結され
た高圧塔と低圧塔を有する空気分離ユニットに、第１の
補助流れが導入される。次いで、液体酸素を含んだ液体
酸素流れが、実質的に大気圧より高い供給圧力にポンプ
加圧される。第２の補助流れが仕事の遂行を伴って膨張
されて、実質的に大気圧より高い供給圧力を有するガス
状冷媒流れ（gaseous refrigerant stream）を形成す
る。液体酸素流れがミキシング塔の頂部区域に導入さ
れ、ガス状冷媒流れがミキシング塔の底部区域に導入さ
れる。ミキシング塔の底部区域から液状冷媒流れが取り
出され、低圧塔に導入される。ミキシング塔の頂部区域
から生成物流れを取り出すことによって、ガス状酸素生
成物が形成される。液状冷媒流れを導入することにより
低圧塔中の液体対蒸気比が増大し、これによって液体酸
素の生成量が増す。液体酸素の生成量が増大するという
ことは、ガス状冷媒流れを前記低圧塔に直接導入してい
たならば得られたであろうと考えられる前記ガス状酸素
生成物の生成量を越えて、ガス状酸素生成物の生成量を
増大させるということを表している。
【０００７】他の態様においては、本発明は、空気を分
離し、ガス状酸素生成物を大気圧より高い供給圧力にて
得るための装置を提供する。本発明の装置によれば、圧
縮・精製された空気流れを形成させるための手段が組み
込まれている。圧縮・精製された空気流れを第１と第２
の補助空気流れに分割するための手段が組み込まれてい
る。第１の補助流れを低温蒸留による精留に適した温度
に冷却するための、また第２の補助流れを、冷却された
後の第１の補助流れの温度より高い中間温度に冷却する
ための熱交換手段が組み込まれている。互いに熱伝達関
係にて連結された高圧塔と低圧塔を有する空気分離ユニ
ットが組み込まれている。液体酸素が、低圧塔の塔底液
として得られる。第１の補助流れが高圧塔中で精留され
て酸素高含量液体を形成し（これは低圧塔においてさら
に精製される）、これによって液体酸素が得られるよ
う、高圧塔が熱交換手段に連結されている。液体酸素を
含んだ液体酸素流れを実質的に大気圧より高い供給圧力
にポンプ加圧するためのポンプが、低圧塔に連結されて
いる。ガス状冷媒流れが実質的に大気圧より高い供給圧
力を有するよう、第２の補助流れを仕事の遂行を伴って
膨張させてガス状冷媒流れを形成させるための膨張手段
が前記熱交換手段に連結されている。液体酸素流れがミ
キシング塔の頂部区域に流入し、ガス状冷媒流れがミキ
シング塔の底部区域に流入するよう、ミキシング塔がポ
ンプおよび膨張手段に連結されている。ミキシング塔の
底部区域からの液状冷媒流れが低圧塔に流入するよう、
ミキシング塔が低圧塔に連結されている。ミキシング塔
は、ガス状酸素生成物をミキシング塔の頂部区域から排
出される生成物流れとして生成するよう設計されてい
る。液状冷媒流れを導入すると、低圧塔中の液体対蒸気
比が増大することから液体酸素の生成量が増し、したが
ってガス状冷媒流れが低圧塔に直接導入されていれば得
られたであろうと考えられるガス状酸素生成物の生成量
を凌ぐ量のガス状酸素生成物が得られる。
【０００８】ミキシング塔においては、いかなる塔にも
見られるように、ミキシング塔の底部から頂部にかけて
圧力降下が生じるという点に留意しなければならない。
したがって、液体酸素を気化させるのに使用されるガス
状冷媒流れの圧力は、ポンプ加圧された液体酸素よりや
や高い圧力を有する。本明細書で使用している“実質的
に”とは、ガス状冷媒流れとポンプ加圧された液体酸素
との間の圧力差を示すのに使用されている。
【０００９】空気膨張プラントにおいては、膨張された
空気の流れが冷却のため低圧塔に導入される。この加え
られた蒸気により低圧塔内の液体対蒸気比が乱され、こ
のため低圧塔内の液体酸素の生成量が変わる。本発明に
おいては、膨張空気の流れを使用してポンプ加圧された
液体酸素流れを加圧することによって、またミキシング
塔から液状冷媒流れを取り出すことによって、液体対蒸
気比を乱さないように低圧塔に冷却ポテンシャルを加え
ることができる。この結果、生成物の回収量はより多く
なり、従来技術の空気膨張プラントに比べて回収量に影
響を及ぼすことなく液体酸素生成物を得ることができ
る。
【００１０】本明細書は、本発明者が本人の発明である
と考えている主題を明確に示している特許請求の範囲に
て結論を明記しているけれども、添付の図面を参照しつ
つ考察すれば本発明の理解がより一層深まると思われ
る。
【００１１】図１を参照すると、本発明による装置１０
が示されている。装置１０は、酸素生成物を約２気圧と
いう大気圧より高い供給圧力にて生成するよう設計され
た空気膨張プラントである。流入する空気流れ１２（従
来技術においてよく知られているとおり）をフィルター
１４によって濾過してから、メイン圧縮機１６によって
圧縮する。アフタークーラー１８によって圧縮熱を除去
した後、空気流れ１２を予備精製ユニット２０内で精製
する。アフタークーラー１８は、通常の水冷式ユニット
でも、直接接触型クーラーでも、または冷却ユニット
（refrigerationunit）でもよく、あるいは考えられる
実施態様として完全に分散された形でもよい。予備精製
ユニット２０は、再生できるよう非同調的に作動する吸
着剤床を使用する。吸着剤は、空気の典型的な重質成分
（例えば、二酸化炭素や危険性のある炭化水素類など）
を除去するよう選択される。
【００１２】空気流れ１２を上記したように圧縮・精製
した後、第１の補助流れ２２と第２の補助流れ２４に分
ける。図面に示すように、空気流れ１２はさらに、第３
の補助空気流れ２６に分けるのが好ましい。メイン熱交
換器２８内にて、第１の補助空気流れ２２を低温蒸留に
よる精留に適した温度に冷却する。わかりやすくするた
め、メイン熱交換器２８は単一ユニットであるかのよう
に示されているが、ほとんどの場合、メイン熱交換器は
プレート−フィンの設計構造となっており、一連の並列
ユニットからなる。
【００１３】第１の補助流れ２２（空気流れの主要部分
からなる）を、凝縮器／再沸器３６によって互いに熱伝
達関係にて連結された高圧塔３２と低圧塔３４を有する
空気分離ユニット３０に導入する。第１の補助流れ２２
中に含まれている空気を高圧塔３２内にて蒸留して、塔
オーバーヘッドとして集まる窒素高含量フラクション
と、塔底液として集まる酸素高含量フラクションを得
る。酸素高含量液体を含んだ酸素高含量流れ３８を過冷
却器ユニット４０内で過冷却し、減圧弁４２によって低
圧塔３４の圧力に減圧し、そして低圧塔３４に導入して
さらなる精製操作を施す。さらなる精製操作により、液
体酸素が塔底液として、および窒素蒸気が塔オーバーヘ
ッドとして得られる。高圧塔３２の頂部からの窒素高含
量蒸気を、窒素高含量蒸気流れ４４として取り出す。窒
素高含量蒸気流れ４４の一部を凝縮器／再沸器３６に導
入して、低圧塔３４の底部で得られる液体酸素を沸騰さ
せる。凝縮液は還流流れ４６を形成し、還流のため高圧
塔３２の頂部に導入される。液体窒素生成物流れ４８も
取り出すことができる。窒素高含量蒸気流れ４４の他の
部分は中圧窒素生成物流れ５０を形成し、メイン熱交換
器２８内で充分に加温した後、中圧生成物として顧客に
配送することができる。
【００１４】低圧塔３４に還流させるために、高圧塔３
２の頂部から還流流れ５２を取り出し、減圧弁５４によ
って減圧し、そして低圧塔３４の頂部に導入する。低圧
塔３４において生成される窒素蒸気フラクションを含ん
だ廃棄窒素流れ５６を取り出し、過冷却器４０内である
程度加温して、酸素高含量流れ３８と窒素還流流れ５２
を過冷却することができる。次いで、この廃棄窒素流れ
５６をメイン熱交換器２８中で充分に加温して廃棄窒素
流れとして放出する。
【００１５】液体酸素流れ５８をポンプ６０によってポ
ンプ加圧して、装置１０に対する実質的に必要な供給圧
力にする。同時に、第２の補助流れ２４をブースター圧
縮機６２によって圧縮する。アフタークーラー６４によ
って圧縮熱を除去した後、第２の補助流れ２４をメイン
熱交換器２８中である程度冷却し、次いでエキスパンダ
ー６６において実質的に供給圧力である圧力に膨張させ
る。エキスパンダー６６は、膨張仕事を放散させ、且つ
仕事の少なくとも一部をブースター圧縮機６２に適用す
るために、ブースター圧縮機６２に連結されたターボエ
キスパンダーであるのが好ましい。従来技術では、こう
して得られるガス状冷媒流れ６８が低圧塔３４に直接導
入されている。
【００１６】別の実施態様では、充分に冷却された空気
流れ（メイン熱交換器中である程度加温される）を使用
するという点に留意しなければならない。必要なこと
は、メイン熱交換器２８の温端温度と冷端温度との間
で、空気流れに中間温度が与えられるということだけで
ある。この点に関して、本明細書で使用している“充分
に加温された”とは、メイン熱交換器２８の温端の温度
に加温されたということを意味しており、また“充分に
冷却された”とは、メイン熱交換器２８の冷端の温度に
冷却されたということを意味している。
【００１７】本発明においては、ガス状冷媒流れ６８を
ミキシング塔７０に（特にその底部区域に）導入する。
同時に、ポンプ６０によってポンプ加圧された後の液体
酸素流れ５８を、ミキシング塔７０の頂部区域７４に導
入する。ミキシング塔は、直接的な熱交換により、供給
圧力のガス状酸素生成物をミキシング塔７０の頂部区域
７４にて塔オーバーヘッドとして生成する。ミキシング
塔７０の頂部区域７４からガス状酸素生成物を生成物流
れ７６として取り出し、メイン熱交換器２８中で充分に
加温された後、生成物として顧客に供給する。図面から
わかるように、ポンプ６０から液体生成物（流れ７７と
して）を取り出すこともできる。
【００１８】第３の補助流れ２６を減圧弁７８によりほ
ぼ供給圧力に、あるいはガス状冷媒流れ６８と実質的に
同じ圧力に減圧する。メイン熱交換器内にて充分に冷却
した後、第３の補助流れ２６をミキシング塔７０の底部
区域７２に導入する。装置１０においては、生成物流れ
７６中の生成物を得るには、充分な質量流量のガス状冷
媒流れ６８が存在しない。したがって、第３の補助流れ
２６によって蒸気が増大する。
【００１９】上記の操作により、液状冷媒流れ８０をミ
キシング塔７０の底部区域７２から取り出し、低圧塔３
４に導入して冷却用に供することができる。さらに、ミ
キシング塔７０の適切な操作のためには、液状冷媒流れ
８２を取り出して、低圧塔３４に導入しなければならな
い。液状冷媒流れ８０は、ミキシング塔７０のヒートバ
ランスされた操作を保持するために必須のものである。
この点に関して、ミキシング塔７０の底部区域７２にお
けるよりも、ミキシング塔７０の頂部区域７４において
蒸気より多くの液体が存在する必要がある。液状冷媒流
れ８２（本発明者らの発明のあらゆる可能な実施態様に
おいて必須のものとは限らない）は、ミキシング塔７０
が、ミキシング塔７０からのテイクオフ・ポイントより
下で最小の還流比で確実に作動するために、装置１０に
必要なものである。これによってミキシング塔７０の効
率がアップする。さらに、ミキシング塔７０の効率を上
げるためには、液体酸素流れ５８を、ポンプ６０でポン
プ加圧することによって過冷却状態にする必要がある。
したがって、液体酸素流れ５８を、ミキシング塔７０の
頂部区域７４に導入する前に加温して、できるだけ飽和
状態に近づけておく必要がある。これは補助熱交換器８
４によって行われ、補助熱交換器８４はガス状冷媒流れ
６８と補助的粗製液体酸素流れ８６（高圧塔３２から取
り出され、高圧塔３２に戻される）をさらに冷却する。
必要に応じて、第３の補助流れ２６を収容するよう設計
された通路を設けて、第３の補助流れ２６を熱交換器８
４中で冷却することもできる。図面に示すように、流れ
８０、８２、および８６が高圧塔３２と低圧塔３４に流
入できるように、適切な減圧弁８７、８８、および９０
が設けられている。
【００２０】図２には、装置１０の別の実施態様が示さ
れている。このような実施態様においては、ターボエキ
スパンダー９４に連結された圧縮機９２を使用すること
によって、第２の補助流れ２４ａのターボ膨張と引き換
えに、中圧窒素流れ５０が圧縮される。図示していない
が、このような実施態様では補助的粗製液体酸素流れ８
６は使用されない。補助的熱交換器８４と同じ目的を果
たす（しかし、補助的粗製液体酸素流れ８６のための通
路をもたない）熱交換器において、液体酸素流れ５８の
加熱と引き換えにガス状酸素流れ６８がさらに冷却され
る。
【００２１】表１に記載のデータは、装置１０の運転を
示した、管形状での算出例である。ミキシング塔７０
が、シーブ、バブルキャップトレイ、または構造的充填
物などによって形成された段を有していることに留意し
なければならない。
【００２２】
【表１】
【００２３】好ましい実施態様に関して本発明を説明し
てきたが、当分野の技術者にとっては、本発明の精神と
範囲を逸脱することなく多くの変形、付加形、および省
略形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための装置の概略図で
ある。
【図２】図１に対する別の実施態様の一部省略図であ
る。同一または同様の機能を果たす成分を示すのに、図
１の場合と同じ参照符号を使用している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニール・ホッグ イギリス国ベッドフォード エムケイ43・ ８ユーエイ，スタグスデン，ターヴィー・ ロード（番地なし），マウント・プレザン ト・ファーム・ハウス

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） 圧縮・精製された空気流れを形
    成させ、前記の圧縮・精製された空気流れを第１と第２
    の補助流れに分ける工程； （ｂ） 前記第１の補助流れを、低温蒸留による精留に
    適した温度に冷却する工程； （ｃ） 前記第２の補助流れを、前記第１の補助流れの
    精留に適した温度より上の中間温度に冷却する工程； （ｄ） 液体酸素が低圧塔の塔底液として得られるよう
    に互いに熱伝達関係にて連結された高圧塔と低圧塔を有
    する空気分離ユニットに前記第１の補助流れを導入する
    工程； （ｅ） 前記液体酸素を含んだ液体酸素流れを、実質的
    に前記供給圧力にポンプ加圧する工程； （ｆ） 前記第２の補助流れを仕事の遂行を伴って膨張
    させて、実質的に前記供給圧力を有するガス状冷媒流れ
    を形成させる工程； （ｇ） 前記液体酸素流れをミキシング塔の頂部区域に
    導入し、また前記ガス状冷媒流れを前記ミキシング塔の
    底部区域に導入する工程； （ｈ） 前記ミキシング塔の底部区域から液状冷媒流れ
    を取り出し、前記液状冷媒流れを前記低圧塔に導入する
    工程；および （ｉ） 前記ミキシング塔の頂部から生成物流れを取り
    出すことによって前記ガス状酸素生成物を形成させる工
    程、これにより前記液状冷媒流れの導入によって前記低
    圧塔中の液体対蒸気比が増大することから液体酸素の生
    成量が増し、したがって、前記ガス状冷媒流れを前記低
    圧塔に直接導入していたならば得られたであろうと考え
    られる前記ガス状酸素生成物の生成量を凌ぐ前記ガス状
    酸素生成物の生成量が得られる；を含む、ガス状酸素生
    成物を供給圧力にて得るための空気分離法。
  2. 【請求項２】 （ａ） 前記第２の補助流れをさらに圧
    縮する工程； （ｂ） 前記第２の補助流れから圧縮熱を除去する工
    程；および （ｃ） 膨張仕事の少なくとも一部を回収し、前記の回
    収した仕事を前記第２の補助流れの圧縮に適用する工
    程；をさらに含む、請求項１記載の空気分離法。
  3. 【請求項３】 窒素高含量蒸気が、前記高圧塔における
    塔オーバーヘッドとして生成され；前記窒素高含量蒸気
    を含んだ中圧窒素流れが、前記高圧塔から取り出され
    て、充分に加温され；前記中圧窒素流れが窒素供給圧力
    に圧縮され；そして膨張仕事の少なくとも一部が回収さ
    れ、これが前記中圧窒素流れの圧縮に適用される；請求
    項２記載の空気分離法。
  4. 【請求項４】 前記の圧縮・精製された空気流れが前記
    供給圧力より高い圧力を有し；前記の圧縮・精製された
    空気流れがさらに第３の補助空気流れに分けられ；前記
    第３の補助空気流れの圧力が実質的に前記供給圧力に減
    圧され；そして前記第３の補助空気流れが充分に冷却さ
    れ、次いで前記ミキシング塔の底部区域に導入される；
    請求項１または２に記載の空気分離法。
  5. 【請求項５】 中間液体冷却流れが前記ミキシング塔か
    ら取り出され、前記低圧塔に導入される、請求項４記載
    の空気分離法。
  6. 【請求項６】 前記液体酸素流れが、ポンプ加圧された
    後に過冷却状態になっており；そして前記液体酸素流れ
    が飽和状態となり、前記ガス状冷媒流れがさらに冷却さ
    れるよう、前記ガス冷却流れが前記液体酸素流れと熱交
    換する；請求項５記載の空気分離法。
  7. 【請求項７】 窒素蒸気が、前記低圧塔において塔オー
    バーヘッドとして集まり；前記窒素蒸気を含んだ廃棄窒
    素流れが前記低圧塔から取り出され；そして前記生成物
    流れ、前記廃棄窒素流れ、および前記中圧窒素生成物流
    れが充分に加温され、前記第１と第３の補助流れと向流
    の形での間接的な熱交換を行いつつ通過する；請求項６
    記載の空気分離法。
  8. 【請求項８】 （ａ） 圧縮・精製された空気流れを形
    成させるための手段； （ｂ） 前記の圧縮・精製された空気流れを第１と第２
    の補助流れに分割するための手段； （ｃ） 前記第１の補助流れを、低温蒸留による精留に
    適した温度に冷却するための、また前記第２の補助流れ
    を、冷却された後の前記第１の補助流れの温度より上の
    中間温度に冷却するための熱交換手段； （ｄ） 液体酸素が低圧塔の塔底液として得られるよう
    に互いに熱伝達関係にて連結された高圧塔と低圧塔を有
    する空気分離ユニット、このとき前記第１の補助流れが
    前記高圧塔中で精留されて、前記低圧塔中でさらなる精
    製を施すための酸素高含量液体を形成し、これによって
    前記液体酸素が得られるよう、前記高圧塔が前記熱交換
    手段に連結されている； （ｅ） 前記液体酸素を含んだ液体酸素流れを実質的に
    前記供給圧力にポンプ加圧するための、前記低圧塔に連
    結されたポンプ； （ｆ） 前記第２の補助流れを仕事の遂行を伴って膨張
    させて、実質的に前記供給圧力を有するガス状冷媒流れ
    を形成させるための、前記熱交換手段に連結された膨張
    手段；および （ｇ） 前記液体酸素流れがミキシング塔の頂部区域に
    流入し、前記ガス冷媒流れがミキシング塔の底部区域に
    流入するよう、前記ポンプと前記膨張手段に連結された
    ミキシング塔；を含み、このとき前記ミキシング塔は、
    前記ミキシング塔の底部区域からの液状冷媒流れが前記
    低圧塔に流入するよう、前記低圧塔に連結されており；
    そして前記ミキシング塔は、前記ガス状酸素生成物を前
    記ミキシング塔の頂部区域から排出される生成物流れと
    して生成するよう設計されており、これにより前記液状
    冷媒流れの導入によって前記低圧塔中の液体対蒸気比が
    増大することから液体酸素の生成量が増し、したがっ
    て、前記ガス状冷媒流れを前記低圧塔に直接導入してい
    たならば得られたであろうと考えられる前記ガス状酸素
    生成物の生成量を凌ぐ前記ガス状酸素生成物の生成量が
    得られる；空気を分離し、且つガス状酸素生成物を供給
    圧力にて得るための装置。
  9. 【請求項９】 （ａ） 前記第２の補助流れをさらに圧
    縮するための、前記分割手段に連結されたブースター圧
    縮機；および （ｂ） 前記第２の補助流れから圧縮熱を除去するため
    の、前記ブースター圧縮機に連結されたアフタークーラ
    ー；をさらに含み、このとき前記熱交換手段が、前記第
    ２の補助流れをある程度冷却して、前記第２の補助流れ
    に前記中間温度を付与するよう設計されており；そして
    膨張により遂行される仕事を回収するための、および回
    収した仕事を前記第２の補助流れの圧縮に適用するため
    の前記ブースター圧縮機が、前記膨張手段に連結されて
    いる；請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記中圧窒素流れを窒素供給圧力に圧
    縮するための圧縮機をさらに含み、 前記高圧塔中で生成される窒素高含量蒸気を含んだ中圧
    窒素流れが充分に加温されるよう、前記高圧塔も前記熱
    交換手段に連結されており；そして膨張による仕事が前
    記中圧窒素流れの圧縮において回収されるよう、前記圧
    縮機が前記膨張手段に連結されている；請求項８記載の
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記圧縮・精製手段が、前記圧縮・精
    製された空気流れを前記供給圧力より高い圧力に圧縮
    し；前記圧縮・精製された空気流れが、実質的に前記供
    給圧力に減圧された第３の補助流れにさらに分割される
    よう、減圧弁が前記圧縮・精製手段に連結されており；
    前記熱交換手段が、前記第３の補助流れを充分に冷却す
    るよう設計されており；そして前記第３の補助流れが前
    記ミキシング塔の底部区域に流入するよう、前記ミキシ
    ング塔が前記メイン熱交換手段に連結されている；請求
    項９または１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 中間液体冷却流れが前記ミキシング塔
    から前記低圧塔へと流れるよう、前記ミキシング塔が前
    記低圧塔に連結されている、請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記液体酸素流れが飽和状態となり、
    そして前記ガス状冷媒流れがさらに冷却されるよう、前
    記ガス状冷媒流れと前記液体酸素流れとの間で熱を交換
    させるための手段をさらに含む、請求項１２記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記熱交換手段が前記低圧塔に連結さ
    れており、そして前記熱交換手段が、前記生成物流れ、
    前記低圧塔において塔オーバーヘッドとして捕集される
    窒素蒸気を含んだ廃棄窒素流れ、および前記中圧窒素生
    成物流れを充分に加温するよう、そして前記第１と第３
    の補助流れを、前記生成物流れ、廃棄窒素流れ、および
    中圧窒素生成物流れと向流の形での間接的な熱交換を行
    いつつ通過させるよう設計されている、請求項１３記載
    の装置。
JP7203342A 1994-08-17 1995-08-09 ガス状酸素生成物を供給圧力にて得るための空気分離法および空気分離装置 Pending JPH08100995A (ja)

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