JPH08233457A - 流体混合物の分離方法 - Google Patents

流体混合物の分離方法

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JPH08233457A JP8008336A JP833696A JPH08233457A JP H08233457 A JPH08233457 A JP H08233457A JP 8008336 A JP8008336 A JP 8008336A JP 833696 A JP833696 A JP 833696A JP H08233457 A JPH08233457 A JP H08233457A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多塔式蒸留系で流体混合物を効率よく分離す
る方法、特に空気を分離する方法を提供する。 【解決手段】 この方法は、原料供給箇所より上に少な
くとも一つの分離段を有する第一の蒸留塔１０３へ第一
の供給原料流１０１として第一の圧力で流体混合物を導
入して第一の塔頂蒸気と第一の塔底液を抜き出し、第一
の塔底液をフラッシュさせて第二の圧力にし、これを第
二の蒸留塔１０９へ供給して第二の塔頂蒸気と第二の塔
底液とを抜き出し、第一の塔頂蒸気のうちの少なくとも
一部分を凝縮させる際の冷却の負荷を第二の塔の中間箇
所の流体か、又は第二の蒸留塔の前における上記のフラ
ッシュさせた第一の塔底液流のうちの少なくとも一部分
との間接熱交換により供給することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多塔式蒸留塔によ
る流体混合物の分離に関し、詳しく言えば空気の分離
と、この空気分離プロセスを燃焼タービンと組み合わせ
ることに関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸留は、石油精製、有機及び無機の化学
薬品製造、そして大気ガスの分離といったような産業に
おいて流体混合物を分離するのに重要な方法である。蒸
留は、低温空気分離と関連する低沸点ガス混合物の分
離、天然ガスからの窒素の排除、合成ガスの分離、及び
軽質炭化水素の分離において殊に、エネルギーを多量に
使用するプロセスである。これらの分離では、周囲より
もずっと低い温度で分離装置を運転するのに要する大量
の駆動力を供給するために機械的又は電気的エネルギー
が利用される。低沸点ガス製品を回収することの経済面
を改善するために、そのような分離におけるエネルギー
効率を向上させることが望ましい。
【０００３】当該技術分野では、熱的に組み合わせた多
塔式の蒸留塔を使用することでそのような低沸点混合物
の分離の改善がなされてきた。例えば、多くの低温空気
分離法では、二つの塔を異なる圧力で運転し、そしてこ
れらを高圧塔の塔頂で凝縮する蒸気が低圧塔の塔底での
蒸気の焚き上げのための熱を間接熱交換で供給するよう
に熱的に結合させている。このような方法は、高圧塔の
塔底リボイラーで供給される熱源と低圧塔の塔頂凝縮器
で熱を除去するために供給される寒冷との温度差が単一
塔での蒸留法における同じ温度差よりはるかに大きくな
ることを必要とする。二塔式蒸留系は周知であり、且つ
空気の低温分離で広く使用されている。
【０００４】高圧塔と低圧塔とを使用して蒸留における
熱負荷を減らすことが、当該技術分野で広範囲にわたり
研究されている。そのような系の代表的なものは、Ａ．
Ｗ． ＷｅｓｔｅｒｂｅｒｇによりＣｏｍｐｕｔｅｒ
ｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ， ｖｏｌ． ９， Ｎｏ． ５， ｐｐ．４２１−
４２９， １９８５の“Ｔｈｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
ｏｆ Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅｄ Ｓｅｐ
ａｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ”と題された概説論文
に記載されており、またＩｎｄ． Ｅｎｇ． Ｃｈｅ
ｍ． Ｒｅｓ．１９８９， ２８， ｐｐ．１３７９−
１３８６のＮ． Ａ． ＣａｒｌｂｅｒｇとＡ． Ｗ．
Ｗｅｓｔｅｒｂｅｒｇの論文“Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ
ｅ−Ｈｅａｔ Ｄｉａｇｒａｍｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｌ
ｅｘ Ｃｏｌｕｍｎｓ． ２．Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ’ｓ
Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｉｄｅ Ｓｔｒｉｐｐｅｒ
ｓ ａｎｄ Ｅｎｒｉｃｈｅｒｓ”に記載されている。
これらの論文に記載された系の特徴は、高圧塔への熱を
より高い温度で供給し、また低圧塔への熱をより低い温
度で供給することによって、蒸留塔の熱負荷を減らすこ
とである。この特徴から、高圧塔を低圧塔の温度より高
い温度で運転することになる。
【０００５】低温空気分離系は、組み合わされたサイク
ルプロセスでの電力の発生との組み合わせでもっと特
に、燃焼タービンと容易に組み合わせることができる。
燃焼タービン空気圧縮機は、タービン燃焼器のためにも
空気分離系のためにも圧縮空気を供給することができ、
そして空気分離系からの昇圧された廃棄ガス（典型的に
窒素に富む）は、当該燃焼器又は膨張タービンへ導入し
て圧力エネルギーを回収し、且つ系全体の効率を上昇さ
せることができる。二塔式の空気分離系は、代表的な米
国特許第４２２４０４５号、同第５０８１８４５号、同
第５２５１４５１号、及び同第５２５７５０４号各明細
書に開示されたように燃焼タービンと組み合わされてい
る。
【０００６】三つの異なる圧力で運転する三つの塔の組
み合わせを利用して、低温空気分離系の効率を更に向上
させることができる。そのような系は、酸素及び／又は
窒素製品が高圧で必要とされる場合に特に有効である。
米国特許第５２３１８３７号明細書には、三塔式空気分
離装置が開示されていて、これでは中間圧力の塔が高圧
塔と低圧塔の間で運転される。この中圧塔は、高圧塔の
塔底からの部分的に気化した液が塔頂から供給されるス
トリッピング塔であり、この中圧塔へのリボイラー負荷
は高圧塔の塔頂からの蒸気との間接熱交換により供給さ
れる。中圧塔からの気化した塔底液とフラッシュした塔
頂凝縮液は低圧塔へ供給される。この方法からは、低圧
の酸素製品、高圧の窒素製品、そして低圧の窒素製品が
回収される。この方法は、随意に燃焼タービンと組み合
わされ、それでもって上記の二つの窒素製品流を圧縮し
てタービン燃焼器へ導入する。
【０００７】米国特許第５３４１６４６号明細書には、
中圧塔への供給原料が高圧塔からの塔頂流と塔底流の両
方と、そして冷却されて部分的に凝縮した空気の流れに
よりもたらされる、三塔式の空気分離装置が開示されて
いる。中圧塔には濃縮部と回収部の両方があり、この塔
へのリボイラー負荷は高圧塔からの圧縮塔頂蒸気により
供給される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】低沸点ガスの分離にお
ける効率向上の可能性は、供給原料の組成が原料混合物
から回収しようとする所望の軽質（より揮発性の）成分
のモル分率が回収しようとする所望の重質（それほど揮
発性でない）成分のそれと有意に異なるようなものであ
る場合に、また高圧の製品が要求される場合に、特に好
都合である。この条件の組み合わせは、例えば組み合わ
されたサイクルの発電系と連結して運転される炭化水素
ガス化プロセスへ高圧の酸素を供給する空気分離装置
に、特に適用可能である。運転効率の上昇した多塔式の
空気分離系はそのような組み合わせサイクルの発電系と
ともに使用するのに望ましく、そしてそのような用途の
ための改良された三塔式空気分離系が、以下の説明と特
許請求の範囲とに記載されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
種のより揮発性の成分と少なくとも１種のそれほど揮発
性でない成分とを含有している流体混合物を分離するた
めの方法であり、この方法においては、原料供給箇所よ
り上に少なくとも一つの分離段を有する第一の蒸留塔へ
第一の供給原料流として上記の流体混合物を第一の圧力
で導入し、そしてこの塔から第一の塔頂蒸気と第一の塔
底液を抜き出す。この第一の塔底液はフラッシュさせて
第二の圧力にし、その結果得られたフラッシュさせた第
一の塔底液流を第二の蒸留塔へ供給する。この第二の塔
から、より揮発性の成分に富む第二の塔頂蒸気とそれほ
ど揮発性でない成分に富む第二の塔底液とを抜き出す。
第一の塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を凝縮させ、
その結果得られた第一の凝縮液のうちの少なくとも一部
分を第一の塔へ還流として戻す。第一の塔頂蒸気を凝縮
させるための冷却の負荷は、（１）第二の塔の中間箇所
の流体との、あるいは（２）第二の蒸留塔の前における
上記のフラッシュさせた第一の塔底液流のうちの少なく
とも一部分との間接熱交換で供給される。
【００１０】（１）第一の塔の塔底部の温度は第二の塔
の塔底部の温度と等しくて且つ第一の塔のこのほかの任
意の箇所の温度は第二の塔における最高温度と最低温度
の間にあり、あるいは、（２）第一の塔の任意の箇所の
温度は第二の塔における最高温度と最低温度の間にあ
る。第一の塔における温度は、第二の塔における最高温
度より高くなく、あるいは最低温度より低くない。典型
的に、第一の塔の塔頂蒸気と第二の塔の塔頂蒸気とを一
緒にしたモル流量は第一の供給原料流のモル流量の５０
％より多い。
【００１１】あるいはまた、第一の凝縮液のうちの一部
分か、第一の塔頂蒸気のうちの一部分か、又は第一の凝
縮液のうちの一部分と第一の塔頂蒸気のうちの一部分か
らなる中間製品を、第一の塔から抜き出すことができ
る。この態様では、第一及び第二の塔頂蒸気とこの中間
製品の全モル流量が、第一の供給原料流のモル流量の５
０％より多い。第一の凝縮液のうちの一部はフラッシュ
させて、上記のフラッシュさせた第一の塔底液流が導入
される箇所より上の位置で第二の塔へ導入することがで
きる。好ましくは、上記のより揮発性の成分は窒素であ
り、上記のそれほど揮発性でない成分は酸素である。
【００１２】本発明のもう一つの一般的な態様では、少
なくとも１種のより揮発性の成分と少なくとも１種のそ
れほど揮発性でない成分とを含有している流体混合物
を、原料供給箇所より下に少なくとも一つの分離段を持
つ第一の蒸留塔へ第一の供給原料流として第一の圧力で
導入し、そしてこれから第一の塔頂蒸気と第一の塔底液
とを抜き出すことにより、当該流体混合物を分離する。
第一の塔頂蒸気を凝縮させて、その結果得られた第一の
凝縮液のうちの少なくとも一部分を第一の塔へ還流とし
て戻し、第一の凝縮液のうちの残りの部分は第二の圧力
に昇圧して第二の蒸留塔へ導入される。この第二の塔か
ら、より揮発性の成分に富む第二の塔頂蒸気とそれほど
揮発性でない成分に富む第二の塔底液を抜き出す。
（１）第一の塔の塔頂部の温度は第二の塔の塔頂部の温
度と等しくて且つ第一の塔のこのほかの任意の箇所の温
度は第二の塔における最高温度と最低温度の間にあり、
あるいは、（２）第一の塔の任意の箇所の温度は第二の
塔における最高温度と最低温度の間にある。第一の塔に
おける温度は、第二の塔における最高温度より高くな
く、あるいは最低温度より低くない。典型的に、第二の
塔頂蒸気のモル流量は第一の供給原料流のモル流量の５
０％より少ない。
【００１３】本発明の一つの具体的な態様においては、
第一及び第二の塔を第三の蒸留塔と組み合わせて運転
し、第一の塔は中間の圧力の塔として運転し、第二の塔
は低圧の塔として運転し、そして第三の塔は高圧の塔と
して運転する。これらの低圧塔、中圧塔及び高圧塔は、
酸素と窒素を含有していて、サイクル中で凍結するであ
ろうほかの成分を本質的に含まない圧縮された供給原料
流をその露点近くまで冷却するサイクルで運転される。
供給原料流は任意にいくらかのアルゴンを含有する。そ
の結果得られた流れを高圧塔へ供給し、この塔から高圧
の塔頂蒸気と高圧の塔底液を抜き出す。高圧の塔底液を
冷却してフラッシュさせ、このフラッシュさせた流れを
中圧塔へ、供給箇所より上に少なくとも一つの分離段が
あるような箇所から供給する。中圧塔から、中間圧力の
塔頂蒸気と中間圧力の塔底液を抜き出す。中間圧力の塔
底液をフラッシュさせ、その結果得られたフラッシュさ
せた流れを低圧塔へ、この塔の塔頂より下方の箇所から
供給し、そしてこの低圧塔から窒素に富む塔頂蒸気製品
を抜き出す。任意的に、中間圧力の塔底液をフラッシュ
させる前に冷却する。低圧塔の塔底部からは、酸素に富
む製品を抜き出す。任意的に、高圧塔頂蒸気のうちの一
部分を窒素に富む高圧の製品として抜き出すことができ
る。中間圧力の塔頂蒸気のうちの一部を窒素に富む中圧
の製品として回収することができる。
【００１４】更に別の態様では、上述の分離法を利用し
て空気を分離し、またそれを組み合わせサイクルの燃焼
タービン系と組み合わせる。空気流を第一の圧力まで圧
縮し、得られた昇圧空気の一部分を燃焼器で燃料ととも
に燃焼させ、そして得られた燃焼生成物を膨張タービン
を通過させて軸動力を生じさせ、この軸動力の少なくと
も一部分が圧縮機を駆動して空気を圧縮する。得られた
昇圧空気のうちの残りの部分は処理をして、空気分離サ
イクルにおいて凍結するであろう本質的に全ての不純物
を除去し、それにより先に説明した酸素と窒素を含有し
ている圧縮された原料空気流を提供する。窒素に富む低
圧の塔頂蒸気製品を周囲温度近くまで加温し、第一の圧
力まで圧縮し、そして蒸気の燃焼器の前で第一の圧力の
昇圧空気の一部分と一緒にする。こうして、窒素に富む
低圧製品の圧力エネルギーを上記の膨張タービンで回収
する。
【００１５】あるいはまた、中間圧力の塔頂蒸気のうち
の一部分を中圧の窒素に富む製品として回収し、そして
これを加温し、圧縮して、上記の第一の圧縮した窒素に
富む流れ及び上記の燃焼器の前の昇圧空気のうちの一部
分と一緒にする。こうして、低圧及び中圧の窒素に富む
製品の圧力エネルギーを上記の膨張タービンで回収す
る。もう一つの別態様では、高圧の塔頂蒸気のうちの一
部分を窒素に富む高圧の製品として回収し、そしてこれ
を加温し、圧縮して、他の二つの窒素に富む製品流及び
上記の燃焼器の前の昇圧空気のうちの一部分と一緒にす
る。こうして、三つの全部の窒素に富む製品の圧力エネ
ルギーを上記の膨張タービンで回収する。
【００１６】上記の態様の変形においては、中圧塔から
の塔頂蒸気を同じ塔からのフラッシュさせた塔底液流と
の熱交換で凝縮させ、得られたフラッシュさせた流れを
低圧塔へ供給する三塔式の蒸留系でもって空気を分離す
る。この三塔式の蒸留系は、先に検討したものと類似し
たやり方で組み合わせサイクルの燃焼タービン系と組み
合わせることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、組み合わせた多塔式の
蒸留塔を使って流体混合物を分離するための、特に低沸
点ガスの混合物を分離するための改良方法である。本発
明の一番一般的な態様では、多成分の流体混合物を最初
に予備分留塔で分離し、続いて第二の塔で更に分留し、
そしてこれらの二つの塔を様々な構成でもって熱的に結
合させる。二つの塔は、追加の蒸留塔と更に組み合わせ
ることができる。多成分の供給原料混合物は典型的に蒸
気−液混合物であり、これから軽質の又はより揮発性の
成分と重質の又はそれほど揮発性でない成分とがそれぞ
れの成分に富む製品として回収される。例えば、より揮
発性の成分は窒素でよく、そしてそれほど揮発性でない
成分はメタンでよくて、これらの成分は石油製品の製造
で窒素−軽質炭化水素混合物から回収される。もう一つ
の用途においては、例えば空気の低温分離（ｃｒｙｏｇ
ｅｎｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）においては、より揮
発性の成分は窒素、そしてそれほど揮発性でない成分は
メタンである。本発明の方法はこのほかのタイプの混合
物に適用することができるが、大量の寒冷を必要とする
周囲温度未満での低沸点ガスの分離に特によく適してい
る。典型的に、より揮発性の成分に富む製品の全モル流
量は多成分供給原料混合物のモル流量の５０％より多
い。
【００１８】二つの分留塔を使用する本発明の第一の態
様を図１に例示する。供給原料１０１を、供給箇所より
上の濃縮部１０５に１又は２以上の分離段があり、供給
箇所より下にリボイラー部１０７がある予備分留塔１０
３に導入する。予備分留塔１０３は主蒸留塔１０９と組
み合わせて運転され、塔１０３は塔１０９より高い圧力
で運転される。（１）塔１０３の塔底部の温度は塔１０
９の塔底部の温度と等しくて且つ塔１０３のこのほかの
任意の箇所の温度は塔１０９における最高温度と最低温
度の間にあり、あるいは、（２）塔１０３の任意の箇所
の温度は塔１０９における最高温度と最低温度の間にあ
る。塔１０３における温度は、塔１０９における最高温
度より高くなく、あるいは最低温度より低くない。
【００１９】塔頂蒸気１１１のうちの少なくとも一部分
を塔１０９の回収部の熱交換器１１３での液との間接熱
交換で凝縮させ、そして凝縮液１１５のうちの少なくと
も一部分を塔１０３へ還流１１７として戻す。より揮発
性の成分に富む液体製品１１９を、所望のままに凝縮液
１１５から随意に抜き出すことができる。任意的に、塔
頂蒸気１１１のうちの一部分１２０を蒸気製品として回
収してもよい。所望ならば、液体製品１１９と蒸気製品
１２０の両方を抜き出すことができる。任意的に、凝縮
液１１５のうちの一部分１２１を膨張弁１２３を通過さ
せてフラッシュさせあるいは圧力を低下させて、塔１０
９の上部へこの塔の塔頂から又は塔頂より数段下から導
入する。液体の塔底流１２５を膨張弁１２７を通してフ
ラッシュさせ、塔１０９へ中間の箇所から導入する。塔
１０９からの塔頂蒸気１２９を凝縮器１３１で凝縮さ
せ、凝縮液のうちの一部分１３３を還流として塔へ戻
し、そして一部を供給原料１０１中の所望のより揮発性
の成分に富む塔頂製品１３５として取り出す。塔１０９
から、所望のそれほど揮発性でない成分に富む塔底液製
品１３９を抜き出す。塔１０９のための焚き上げ蒸気を
リボイラー部１３７により供給する。リボイラー部１０
７と１３７のための熱は、加温流１４１によって共通に
供給され、あるいはまた各リボイラーのために別々の熱
源を供給してもよい。任意的に、塔１０３には供給箇所
より下の回収部に１又は２以上の段があってもよい。あ
るいはまた、供給原料１０１のうちの一部分は塔１０３
をバイパスして主蒸留塔１０９へ直接進むことができ
る。典型的に、１以上の製品流１１９、１２０及び１３
５（これらはより揮発性の成分に富んでいる）の全モル
流量は供給原料流１０１のモル流量の５０％より多い。
【００２０】本発明の第二の態様を図２に例示する。供
給原料１０１を、供給箇所より上の濃縮部２０３に１又
は２以上の分離段があり、供給箇所より下にリボイラー
部２０５がある予備分留塔２０１に導入する。予備分留
塔２０１は主蒸留塔２０７と組み合わせて運転され、塔
２０１は塔２０７より高い圧力で運転される。（１）塔
２０１の塔底部の温度は塔２０７の塔底部の温度と等し
くて且つ塔２０１のこのほかの任意の箇所の温度は塔２
０７における最高温度と最低温度の間にあり、あるい
は、（２）塔２０１の任意の箇所の温度は塔２０７にお
ける最高温度と最低温度の間にある。塔２０１における
温度は、塔２０７における最高温度より高くなく、ある
いは最低温度より低くない。
【００２１】供給原料１０１中の所望のそれほど揮発性
でない成分に富む塔底液流２０９を膨張弁２１１を通し
てフラッシュさせて、このフラッシュさせた流れのうち
の少なくとも一部分を凝縮器部２１３へ導入し、これで
もって塔２０１からの塔頂蒸気を当該フラッシュさせた
塔底液流との間接熱交換により凝縮させる。その結果得
られた凝縮液のうちの一部分２１５は塔２０１への還流
を供給し、もう一方の部分２１７は、所望のより揮発性
の成分に富んだ中間製品２１７として所望に応じて抜き
出すことができる。任意的に、蒸気製品２１８を塔２０
１から抜き出すことができる。所望ならば、中間製品２
１７と蒸気製品２１８の両方を抜き出すことができる。
任意的に、凝縮液のもう一つの部分２１９を膨張弁２２
１を通してフラッシュさせて塔２０７へ導入することが
できる。あるいはまた、製品２１７を抜き出さない。凝
縮器部２１３の沸騰側からの蒸気２２３と液２２５を一
緒にして、塔２０７へ中間の箇所から導入する。塔２０
７からの塔頂蒸気２２７を凝縮器２２９で凝縮させ、凝
縮液の一部分２３１を塔へ還流として戻し、そして一部
を供給原料１０１中の所望のより揮発性の成分に更に富
む塔頂製品２３３として取り出す。所望のそれほど揮発
性でない成分に富んだ塔底液製品２３５を塔２０７から
抜き出す。塔２０７のための焚き上げ蒸気はリボイラー
部２３７によって供給される。リボイラー部２０５と２
３７のための熱は、加温流２３９によって共通に供給さ
れ、あるいはまた各リボイラーのために別々の熱源を供
給してもよい。任意的に、塔２０１には供給箇所より下
の回収部に１又は２以上の段があってもよいが、そのよ
うなオプションにおいては、濃縮部２０３には典型的に
この任意的な回収部よりも多くの段がある。任意的に、
供給原料１０１のうちの一部分は塔２０３をバイパスし
て主蒸留塔２０７へ直接進むことができる。典型的に、
１以上の製品流２１７、２１８及び２３３（これらはよ
り揮発性の成分に富んでいる）の全モル流量は供給原料
流１０１のモル流量の５０％より多い。
【００２２】本発明の別の態様を図３に示す。供給原料
１０１を、供給箇所より下の回収部３０３に１又は２以
上の分離段があり、底部にリボイラー部３０５がある予
備分留塔３０１に導入する。予備分留塔３０１は主蒸留
塔３０７と組み合わせて運転され、塔３０１は塔３０７
より低い圧力で運転される。（１）塔３０１の塔頂部の
温度は塔３０７の塔頂部の温度と等しくて且つ塔３０１
のこのほかの任意の箇所の温度は塔３０７における最高
温度と最低温度の間にあり、あるいは、（２）塔３０１
の任意の箇所の温度は塔３０７における最高温度と最低
温度の間にある。塔３０１における温度は、塔３０７に
おける最高温度より高くなく、あるいは最低温度より低
くない。
【００２３】供給原料１０１中の所望のそれほど揮発性
でない成分に富む塔底液流３０９を、塔３０１から製品
として抜き出す。塔３０１からの塔頂蒸気３１１は凝縮
器３１３で凝縮させ、得られた凝縮液のうちの一部分３
１５を還流として塔３０１へ戻し、もう一方の部分３１
７はポンプ３１９でもっと高い圧力に昇圧して塔３０７
へ中間の箇所から供給する。リボイラー部３０５での焚
き上げは、塔３０７からのより温かな中間蒸気流３２３
を利用するリボイラー３２１によりなされ、この中間蒸
気流は部分的にあるいは完全に凝縮した流れ３２５とし
て塔３０７へ戻される。塔３０７からの塔頂蒸気３２７
を凝縮器３２９で凝縮させ、得られた凝縮液のうちの一
部分３３１を還流として塔３０７へ戻し、そして残りの
部分３３３を供給原料１０１中の所望のより揮発性の成
分に富んだ塔頂製品３３３として抜き出す。塔３０７の
ための焚き上げ蒸気はリボイラー部３３５で加温流３３
７により供給され、そして供給原料１０１中の所望のそ
れほど揮発性でない成分に富んだ塔底液製品流３３９が
抜き出される。予備分留塔３０１の塔底液流３０９が所
望のより揮発性の成分を流れ３３９よりも高濃度で含有
している場合には、塔底液３０９のうちの少なくとも一
部分を昇圧して塔３０７の回収部へ導入することができ
る。凝縮器３１３と３２９のための共通の冷却を冷媒流
３４１によって行い、あるいは凝縮器３１３と３２９を
別々の寒冷流を用いて運転してもよい。任意的に、塔３
０１には供給箇所より上の濃縮部に１又は２以上の段が
あってもよい。典型的に、より揮発性の成分に富む製
品、すなわち流れ３３３のモル流量は供給原料流１０１
のモル流量の５０％より少ない。
【００２４】本発明の上記の一般的な態様は、低沸点ガ
スの混合物の分離に、例えば酸素製品及び／又は窒素製
品を回収する空気の分離において、特に有効である。図
１を参照して先に検討した本発明の第一の態様は、図４
に示した組み合わせの分離プロセスで利用される。酸素
と窒素を含有している少なくとも５０ｐｓｉａ（３４５
ｋＰａ（絶対圧））の圧力の圧縮した供給原料４０１、
好ましくは既知の方法により圧縮し前処理にかけて低温
（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）で凍
結するであろう汚染物を本質的に全て除去した空気を、
冷却し、そして熱交換ゾーン４０２において低温プロセ
ス流との熱交換で少なくとも部分的に凝縮させて、低温
高圧の供給原料４０３にする。この分離系への寒冷は、
例えば、圧縮供給原料４０１のうちの一部分４０４を低
温低圧の供給原料４０６を供給するためコンパンダー系
４０５でもって圧縮し、冷却し、そして膨張させること
によって供給される。高圧の供給原料４０３を十分に冷
却するために系に寒冷を供給することについてはこのほ
かの構成が当該技術分野において知られており、本発明
は特定のいずれの冷却法にも限定されない。
【００２５】図４の分離系は、高圧蒸留塔４０７、中圧
分留塔４０８、そして低圧蒸留塔４１０を含む。塔４０
７、４０８及び４１０には、塔内での気液接触と物質移
動を促進するために、トレー、充填物、あるいはそれら
の組み合わせが組み込まれる。中圧塔４０８は図１の予
備分留塔１０３に相当し、低圧塔４１０は図１の主蒸留
塔１０９に相当する。塔４０７、４０８、４１０の組み
合わせ（統合）は、次に述べるプロセスの説明から明ら
かになろう。露点近くの温度にある低温の高圧供給原料
４０３は高圧塔４０７の底部に入り、そこから塔底液流
４０９を抜き出して熱交換ゾーン４１１において低温の
プロセス流との熱交換で冷却する。低温流４１３を膨張
弁４１５を通してフラッシュさせあるいは圧力を低下さ
せて、供給箇所より上に１又は２以上の分離段がある中
圧塔４０８に入れる。酸素に富んだ塔底液流４１７を熱
交換ゾーン４１１で冷却し、膨張弁４１９を通してフラ
ッシュさせ、そして低圧塔４１０の中間の箇所へ供給す
る。中圧塔４０８のための焚き上げ蒸気は、リボイラー
４２１での高圧塔塔頂蒸気４２５のうちの一部分４２３
との間接熱交換によって供給される。もう一方の部分４
２７は抜き出されて熱交換ゾーン４０２で加温されて、
高圧の窒素に富んだ製品（ＨＰＮ2 ）４２９となる。
【００２６】中圧塔４０８からの塔頂蒸気４３１のうち
の少なくとも一部分を凝縮器４３３でもって低圧塔４１
０の中間箇所の液との熱交換で凝縮させ、得られた凝縮
液のうちの一部分４３５を中圧塔４０８へ還流として戻
す。得られた凝縮液のうちのもう一方の部分４３７は熱
交換ゾーン４１１で冷却し、膨張弁４３９を通してフラ
ッシュさせ、低圧塔４１０の塔頂部から還流として供給
する。あるいはまた、凝縮液４３７を加温し、膨張弁４
３８を通してフラッシュさせ、塔４１０の塔頂部より下
方の箇所からこの塔へ供給してもよい。任意的に、窒素
に富む蒸気４４１を中圧塔４０８から抜き出し、熱交換
ゾーン４１１と４０２で加温して、中圧の窒素に富む製
品（ＭＰＮ2 ）４４３として抜き出す。高圧塔４０７か
らの塔頂蒸気はリボイラー−コンデンサー４４５で凝縮
させて、低圧塔４１０の塔底部で焚き上げ蒸気を供給さ
せ、そして結果として得られた凝縮液のうちの一部分４
４７を高圧塔４０７へ還流として戻す。この凝縮液のう
ちのもう一方の部分４４９は熱交換ゾーン４１１で冷却
し、膨張弁４５１を通してフラッシュさせ、中圧塔の凝
縮液４３７と一緒にして、この一緒にした流れを膨張弁
４３９を通してフラッシュさせて低圧塔４１０へ供給す
る。
【００２７】低温低圧の供給原料４０６は低圧塔４１０
に導入され、この組み合わせの三塔式プロセスのために
直接の寒冷を供給する。窒素に富んだ蒸気４５３を低圧
塔４１０から抜き出し、熱交換ゾーン４１１と４０２で
加温して、低圧の窒素に富んだ製品（ＬＰＮ2 ）４５５
として抜き出す。酸素に富んだ蒸気４５７を低圧塔４１
０から抜き出し、熱交換ゾーン４０２で加温し、酸素に
富む製品（Ｏ2 ）４５９として抜き出す。これらの組み
合わせた塔４０７、４０８及び４１０は、それぞれ５０
〜３５０ｐｓｉａ（３４５〜２４１０ｋＰａ（絶対
圧））、３０〜２５０ｐｓｉａ（２０７〜１７２０ｋＰ
ａ（絶対圧））、及び１５〜１５０ｐｓｉａ（１０３〜
１０３０ｋＰａ（絶対圧））の圧力範囲で、且つ高圧塔
の方が中圧塔よりも圧力が高く、中圧塔の方が低圧塔よ
りも圧力が高い任意の所定の運転条件で運転される。
（１）中圧塔４０８の塔底部の温度は低圧塔４１０の塔
底部の温度と等しくて且つ中圧塔４０８のこのほかの任
意の箇所の温度は低圧塔４１０における最高温度と最低
温度の間にあり、あるいは、（２）中圧塔４０８の任意
の箇所の温度は低圧塔４１０における最高温度と最低温
度の間にある。中圧塔４０８における温度は、低圧塔４
１０における最高温度より高くなく、あるいは最低温度
より低くない。
【００２８】図４を参照して説明した方法を変更したも
のである本発明の別の態様を図５に示す。図４の態様と
比べたこの別態様における一つの違いは、中圧塔のため
の還流を異なるやり方で供給することである。中圧塔５
０１からの塔底液のうちの一部分５０７を膨張弁５０９
を通してフラッシュさせて、中圧塔５０１からの塔頂蒸
気のうちの少なくとも一部分を凝縮液５１３として凝縮
させる凝縮器５１１のための寒冷を供給する。この凝縮
液のうちの一部分５１５は中圧塔５０１への還流を供給
し、そして残りの部分５１７は加温して、膨張弁５１９
を通してフラッシュさせ、低圧塔５０３へ純粋でない還
流として供給する。任意的に、弁５１９を通してフラッ
シュさせた液を低圧塔５０３の塔頂部へ流れ５２０とし
て供給することができる。凝縮器５１１のために寒冷を
供給した後に、加温された塔底液は流れ５２１として低
圧塔５０３の中間の箇所へ導入される。図５のほかのプ
ロセスは、他の全ての点で図４のプロセスと同じであ
る。（１）中圧塔５０１の塔底部の温度は低圧塔５０３
の塔底部の温度と等しくて且つ中圧塔５０１のこのほか
の任意の箇所の温度は低圧塔５０３における最高温度と
最低温度の間にあり、あるいは、（２）中圧塔５０１の
任意の箇所の温度は低圧塔５０３における最高温度と最
低温度の間にある。中圧塔５０１における温度は、低圧
塔５０３における最高温度より高くなく、あるいは最低
温度より低くない。
【００２９】図４及び図５のプロセスを運転するのに多
数の別の態様が可能である。中圧塔４０８と５０１は供
給箇所より上に１又は２以上の分離段を備えた分留塔と
して示されているが、任意的にこれらの塔は、供給箇所
より下方に追加の段を含んでもよい。図５において、純
粋でない還流５１７の代わりに純粋な液体窒素の還流を
随意に作り、還流４４９とともに低圧塔５０３の塔頂部
へ送ることができよう。任意的に、低圧塔４１０と５０
３及び／又は中圧塔４０８と５０１で多段式のリボイラ
ーを使って効率を向上させることができよう。もう一つ
のオプションでは、昇圧した窒素に富む製品流の１又は
２以上を膨張させて液体窒素を製造することができる。
更に別の態様では、コンパンダー４０５又は５２３を運
転して中圧の膨張空気流４０６又は５２５を製造するこ
とができ、そしてこの原料空気を中圧塔へ導入すること
ができる。
【００３０】図４と図５のプロセスサイクルのどちら
も、例えばガス化を組み合わせたサイクルの発電系にお
いて使用されるような、燃焼タービンと組み合わせるこ
とができる。図６は、ガスタービン系６０１と低温空気
分離系６０３とのそのような組み合わせを例示してお
り、この空気分離系は図４又は図５の方法に従って運転
される。空気６０５を圧縮機６０７により圧縮し、この
圧縮空気のうちの一部分６０９を燃焼器６１１で燃料６
１３と反応させ、その結果得られた高温の昇圧ガス６１
５を膨張タービン６１７で膨張させて、圧縮機６０７を
駆動しそして任意的に発電機６１９を駆動する軸動力を
発生させる。圧縮空気のうちのもう一方の部分６２１
は、随意に補助圧縮空気６２３を補給され、そして先行
清浄系６２５で冷却及び精製される。この先行清浄系に
おいては、空気分離系６０３での凍結をなくすために当
該技術分野において既知の方法によって水、二酸化炭
素、及びこのほかの微量の汚染物が除去される。精製さ
れた圧縮原料空気６２７は、空気分離系６０３において
図４又は５を参照して先に説明したように分離されて、
酸素製品（酸素が典型的に８０体積％より多い）が例え
ば炭素質物質をガス化して燃料６１３を製造するのに使
用するために抜き出される。低圧の窒素４５５、中圧の
窒素４４３、及び高圧の窒素４２９が抜き出され、そし
てこれらの窒素流の残留圧力エネルギーを回収するため
に燃焼タービン系６０１で利用される。これは、低圧及
び中圧の窒素流を第一段の圧縮機６２９で圧縮し、その
吐出流を第二段の圧縮機６３１で高圧窒素４２９と一緒
にして圧縮窒素流６３３を生じさせ、そしてこれを燃焼
器６１１への圧縮空気６０９と一緒にしてなされる。あ
るいはまた、圧縮窒素６３３を燃焼器６１１へ直接導入
することができ、又は膨張タービン６１７の前で高温の
昇圧ガス６１５と一緒にすることができる。あるいはま
た、低圧窒素４５５のみを製造し、圧縮機６２９で圧縮
する。所望ならば、低圧窒素４５５を中圧窒素４４３又
は高圧窒素４２９と組み合わせたものを製造することが
できる。燃焼タービン系６０１と比較しての空気分離系
６０３の運転圧力に応じて、単一の窒素圧縮機のみが必
要とされることがある。
【００３１】
【実施例】図６の組み合わせのサイクル燃焼タービン系
とともに本発明の三塔式プロセスを使用することの利点
を説明するため、本発明の図４のサイクルと図７に図示
した先に述べた米国特許第５２３１８３７号明細書の三
塔式蒸留塔を、利用可能なシミュレーション法を使用し
て熱収支と物質収支によりシミュレーションした。
【００３２】図６を参照し、そして本発明の図４の空気
分離サイクルを利用して、１００ポンドモル（４５．４
ｋｇモル）／ｈの、汚染物のない２３２ｐｓｉａ（１６
００ｋＰａ（絶対圧））の昇圧原料空気４０１を分離し
て、ガス化プロセス（図示せず）でガスタービン系６０
１のための燃料ガス６１３を発生させるのに使用する８
０．５ｐｓｉａ（５５５ｋＰａ（絶対圧））の酸素４５
９を２１．９ポンドモル（９．９ｋｇモル）／ｈ生じさ
せる。図４の窒素製品流４２９、４４３及び４５５は、
それぞれ７７．６ｐｓｉａ（５３５ｋＰａ（絶対
圧））、１４８．６ｐｓｉａ（１０２５ｋＰａ（絶対
圧））及び２２５．５ｐｓｉａ（１５５５ｋＰａ（絶対
圧））で製造される。これらの三つの窒素流を図示した
ように圧縮機６２９と６３１で圧縮して２３２ｐｓｉａ
（１６００ｋＰａ（絶対圧））で７８．１ポンドモル
（３５．５ｋｇモル）／ｈの昇圧窒素６３３を得、これ
を燃焼空気６０９と一緒にして燃焼器６１１へ導入す
る。図６の燃焼タービン系での運転についての製品純度
要件は、酸素純度が９５体積％、そして窒素が含有する
酸素が１体積％未満である。このように、８０．５ｐｓ
ｉａ（５５５ｋＰａ（絶対圧））の酸素製品４５９は９
５体積％の酸素を含有しており、そして窒素製品４２
９、４４３及び４５５は１体積％未満の酸素を含有す
る。
【００３３】図７の従来技術の三塔式プロセスは高圧塔
７０１、中圧塔７０３、そして低圧塔７０５を利用し、
これらはそれぞれリボイラー−コンデンサー７０７、７
０９及び７１１によって熱的に結合されて、１００ポン
ドモル（４５．４ｋｇモル）／ｈの、汚染物のない２３
２ｐｓｉａ（１６００ｋＰａ（絶対圧））の昇圧原料空
気７１３を分離する。原料空気７１３のうちの一部分７
１７で運転する空気コンパンダー系７１５がこの分離系
に寒冷を供給し、冷却された空気流７１９が低圧塔７０
５へ供給される。この系からは窒素製品７２１と７２３
がそれぞれ７７．６ｐｓｉａ（５３５ｋＰａ（絶対
圧））及び２２５．５ｐｓｉａ（１５５５ｋＰａ（絶対
圧））で抜き出され、中圧の窒素はこのサイクルでは製
造されない。これら二つの窒素流は図６におけるように
圧縮機６２９と６３１で圧縮されて２３２ｐｓｉａ（１
６００ｋＰａ（絶対圧））の昇圧窒素６３３を７８．１
ポンドモル（３５．５ｋｇモル）／ｈ生じさせ、これは
燃焼空気６０９と一緒して燃焼器６１１へ導入される。
８０．５ｐｓｉａ（５５５ｋＰａ（絶対圧））の酸素製
品７２５は９５体積％の酸素を含有しており、そして窒
素製品７２１と７２３は１体積％未満の酸素を含有す
る。
【００３４】これらのシミュレーションの結果から、図
４に示した本発明の方法と図７に示した米国特許第５２
３１８３７号明細書の方法との重要な違いが、すなわち
窒素製品流の相対的な流量の違いが示される。本発明で
は、７７．６ｐｓｉａ（５３５ｋＰａ（絶対圧））の低
圧窒素が６１．９ポンドモル（２８．０ｋｇモル）／
ｈ、１４８．４ｐｓｉａ（１０２３ｋＰａ（絶対圧））
の中圧窒素が１５．０ポンドモル（６．８ｋｇモル）／
ｈ、そして２２５．５ｐｓｉａ（１５５５ｋＰａ（絶対
圧））の高圧窒素が１．２ポンドモル（０．５４ｋｇモ
ル）／ｈ製造される。これに比べて、図７の方法では、
７７．６ｐｓｉａ（５３５ｋＰａ（絶対圧））の低圧窒
素が７７．９ポンドモル（３５．３ｋｇモル）／ｈ、そ
して２２５．５ｐｓｉａ（１５５５ｋＰａ（絶対圧））
の高圧窒素が０．２ポンドモル（０．０９ｋｇモル）／
ｈ製造され、中圧窒素は製造されない。図６の燃焼ター
ビンサイクルに適用された両方の方法とも、２３２ｐｓ
ｉａ（１６００ｋＰａ（絶対圧））の昇圧窒素６３３を
７８．１ポンドモル（３５．５ｋｇモル）／ｈ製造し、
これは燃焼空気６０９と一緒にして燃焼器６１１へ導入
される。両方の方法とも８０．５ｐｓｉａ（５５５ｋＰ
ａ（絶対圧））の酸素４５９を２１．９ポンドモル
（９．９ｋｇモル）／ｈ供給する。
【００３５】図４の本発明の場合に昇圧窒素流６３３と
酸素流４５９を製造するのに要する全動力の相対的な節
約は、次の式により図７の従来技術の方法と関連して容
易に計算される。
【００３６】
【数１】
【００３７】この式から、図４の本発明について０．０
３９又は３．９％の相対的な動力の節約が示される。上
記の式において、分子は図７の方法と比較して本発明の
方法により節約された窒素圧縮動力分に比例しており、
そして分母は本発明又は図７の空気分離方法のために大
気圧の原料空気を２３２ｐｓｉａ（１６００ｋＰａ（絶
対圧））に圧縮するのに要する全圧縮動力に比例してい
る。
【００３８】この動力の節約は、主に必要とされる純度
（すなわち酸素を１体積％未満含有する）の中圧窒素４
４１を中圧塔４０８から抜き出すことから実現されるも
のであり、そしてこれは塔４０８が供給原料４１３より
も上方に１又は２以上のトレーを有するために可能にな
る。ところが、図７の方法においては、供給原料７２７
が中圧塔７０３にこの塔のトレーより上方で入るため
に、必要とされる純度の中圧窒素製品を得るのは不可能
である。その上、本発明の方法では図７の方法で製造さ
れるよりも高い圧力の窒素が製造される。
【００３９】このように、本発明は燃焼タービンサイク
ルと組み合わせるための従来技術の方法よりも効率的で
ある改良された空気分離系を提供する。供給原料がトレ
ーよりも下に入る中圧塔の運転は、タービン燃焼器への
導入のために必要とする再圧縮が少ない比較的高純度の
中間窒素製品の抜き出しを可能にする。その上、本発明
の方法ではより大きな流量の高圧窒素が製造され、この
結果燃焼器への導入の前に再圧縮を必要とする低圧窒素
の流量が低下することになる。
【００４０】本発明の本質的な特徴は、前述の開示にす
っかり記載されている。当業者は本発明を理解し、そし
てその基本的な精神から逸脱することなしに、且つ特許
請求の範囲に記載された範囲から逸脱することなしに、
本発明に様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一般的な態様のフローダイヤグラムで
ある。
【図２】本発明の別の一般的態様のフローダイヤグラム
である。
【図３】本発明のもう一つ別の一般的態様のフローダイ
ヤグラムである。
【図４】三塔式の系での空気の分離に適用される本発明
の態様のフローダイヤグラムである。
【図５】三塔式の系での空気の分離に適用される本発明
のもう一つの態様のフローダイヤグラムである。
【図６】本発明のプロセスを燃焼タービン系と組み合わ
せたもの示すフローダイヤグラムである。
【図７】従来技術による三塔式空気分離系のフローダイ
ヤグラムである。
【符号の説明】
１０３…予備分留塔 １０７、１３７…リボイラー １０９…主蒸留塔 １１３…熱交換器 １２３、１２７…膨張弁 １３１…凝縮器 ２０１…予備分留器 ２０５、２３７…リボイラー ２０７…主蒸留塔 ２１１、２２１…膨張弁 ２１３、２２９…凝縮器 ３０１…予備分留器 ３０７…主蒸留塔 ３１３、３２９…凝縮器 ３１９…ポンプ ３２１、３３５…リボイラー ４０２、４１１…熱交換ゾーン ４０５、５２３…コンパンダー ４０７、５０５…高圧塔 ４０８、５０１…中圧塔 ４１０、５０３…低圧塔 ６０１…ガスタービン系 ６０３…空気分離系 ６０７…圧縮機 ６１１…燃焼器 ６１７…膨張タービン ６２５…先行清浄系 ６２９、６３１…圧縮機
フロントページの続き (72)発明者 ラケシュ アグラワル アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18049, エモース，コモンウェルス ドライブ 4312 (72)発明者 ジアングオ クス アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18051, フォーゲルスビル，ホワイト バーチ サ ークル 8121

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１種のより揮発性の成分と少
    なくとも１種のそれほど揮発性でない成分とを含有して
    いる流体混合物を分離するための方法であって、 ａ）原料供給箇所より上に少なくとも一つの分離段を有
    する第一の蒸留塔へ第一の供給原料流として第一の圧力
    で上記の流体混合物を導入し、そしてそこから第一の塔
    頂蒸気と第一の塔底液を抜き出す工程、 ｂ）この第一の塔底液をフラッシュさせて第二の圧力に
    し、その結果得られたフラッシュさせた第一の塔底液流
    を第二の蒸留塔へ供給し、そしてそこから、上記のより
    揮発性の成分に富む第二の塔頂蒸気と上記のそれほど揮
    発性でない成分に富む第二の塔底液とを抜き出す工程、 ｃ）上記第一の塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を凝
    縮させ、その結果得られた第一の凝縮液のうちの少なく
    とも一部分を第一の塔へ還流として戻し、この際上記第
    一の塔頂蒸気を凝縮させるための冷却の負荷を（１）第
    二の塔の中間箇所の流体か、あるいは（２）第二の蒸留
    塔の前における上記のフラッシュさせた第一の塔底液流
    のうちの少なくとも一部分との間接熱交換により供給す
    る工程、を含み、（１）第一の塔の塔底部の温度が第二
    の塔の塔底部の温度と等しくて且つ第一の塔のこのほか
    の任意の箇所の温度が第二の塔における最高温度と最低
    温度の間にあり、あるいは、（２）第一の塔の任意の箇
    所の温度が第二の塔における最高温度と最低温度の間に
    ある、流体混合物の分離方法。
  2. 【請求項２】 前記第一の塔頂蒸気と第二の塔頂蒸気と
    を一緒にしたモル流量が前記第一の供給原料流のモル流
    量の５０％より多い、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 少なくとも１種のより揮発性の成分と少
    なくとも１種のそれほど揮発性でない成分とを含有して
    いる流体混合物を分離するための方法であって、 ａ）原料供給箇所より上に少なくとも一つの分離段を有
    する第一の蒸留塔へ第一の供給原料流として第一の圧力
    で上記の流体混合物を導入し、そしてそこから第一の塔
    頂蒸気と第一の塔底液を抜き出す工程、 ｂ）この第一の塔底液をフラッシュさせて第二の圧力に
    し、その結果得られたフラッシュさせた第一の塔底液流
    を第二の蒸留塔へ供給し、そしてそこから、上記のより
    揮発性の成分に富む第二の塔頂蒸気と上記のそれほど揮
    発性でない成分に富む第二の塔底液とを抜き出す工程、 ｃ）上記第一の塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を凝
    縮させ、その結果得られた第一の凝縮液のうちの少なく
    とも一部分を第一の塔へ還流として戻し、この際上記第
    一の塔頂蒸気を凝縮させるための冷却の負荷を（１）第
    二の塔の中間箇所の流体か、あるいは（２）第二の蒸留
    塔の前における上記のフラッシュさせた第一の塔底液流
    のうちの少なくとも一部分との間接熱交換によって供給
    する工程、 ｄ）上記第一の凝縮液のうちの一部分、上記第一の塔頂
    蒸気のうちの一部分、又は上記第一の凝縮液のうちの一
    部分と上記第一の塔頂蒸気のうちの一部分からなるなる
    １以上の中間製品を抜き出す工程、を含み、（１）第一
    の塔の塔底部の温度が第二の塔の塔底部の温度と等しく
    て且つ第一の塔のこのほかの任意の箇所の温度が第二の
    塔における最高温度と最低温度の間にあり、あるいは、
    （２）第一の塔の任意の箇所の温度が第二の塔における
    最高温度と最低温度の間にある、流体混合物の分離方
    法。
  4. 【請求項４】 前記第一の塔頂蒸気と第二の塔頂蒸気と
    を一緒にしたモル流量が前記第一の供給原料流のモル流
    量の５０％より多い、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記のより揮発性の成分が窒素であり、
    前記のそれほど揮発性でない成分が酸素である、請求項
    １記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第一の塔と第二の塔を第三の蒸留塔
    と組み合わせて運転し、その際に当該第一の塔を中圧塔
    として運転し、当該第二の塔を低圧塔として運転し、当
    該第三の塔を高圧塔として運転して、これらの低圧塔、
    中圧塔及び高圧塔を下記の工程ｄ）〜ｉ）を含むサイク
    ルで運転することを更に含む、請求項５記載の方法。 ｄ）酸素と窒素を含有しており、当該サイクルにおいて
    凍結するであろうほかの成分を本質的に含んでいない圧
    縮された供給原料流をその露点に近い温度まで冷却する
    工程 ｅ）工程ｄ）の結果として得られた流れを上記の高圧塔
    へ導入し、そしてそこから高圧の塔頂蒸気と高圧の塔底
    液を抜き出す工程 ｆ）当該高圧塔底液を冷却してフラッシュさせ、得られ
    たフラッシュさせた流れを上記の中圧塔へ前記第一の供
    給原料流として供給する工程 ｇ）当該中圧塔から中圧の塔頂蒸気を前記第一の塔頂蒸
    気として、そして中圧の塔底液を前記第一の塔底液とし
    て抜き出す工程 ｈ）当該中圧の塔底液をフラッシュさせて、その結果得
    られたフラッシュさせた流れを上記の低圧塔へこの塔の
    塔頂部より下の箇所から導入し、そしてこの低圧塔から
    窒素に富んだ低圧の塔頂蒸気製品を抜き出す工程 ｉ）当該低圧塔の塔底部から酸素に富んだ製品を回収す
    る工程
  7. 【請求項７】 前記高圧の塔頂蒸気のうちの少なくとも
    一部分を窒素に富んだ高圧の製品として抜き出すことを
    更に含む、請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記中圧の塔頂蒸気のうちの一部を窒素
    に富んだ中圧の製品として回収することを更に含む、請
    求項６記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記中圧塔の塔底部での焚き上げのため
    の熱を間接熱交換により供給するのに前記高圧の塔頂蒸
    気のうちのもう一方の部分を利用することを更に含む、
    請求項７記載の方法。
  10. 【請求項１０】 下記の工程ｊ）〜ｎ）を更に含む、請
    求項６記載の方法。 ｊ）空気流を圧縮機で第一の圧力まで圧縮し、得られた
    昇圧空気のうちの一部分を燃料とともに燃焼器で燃焼さ
    せる工程 ｋ）その結果得られた工程ｊ）の燃焼生成物に膨張ター
    ビンを通過させて軸動力を生じさせ、この軸動力のうち
    の少なくとも一部を利用して上記の圧縮機を駆動する工
    程 ｌ）上記の昇圧空気のうちのもう一方の部分を処理し
    て、前記サイクルで凍結するであろう前記ほかの成分の
    本質的に全部を除去し、それにより工程ｄ）の酸素と窒
    素を含有している前記圧縮された供給原料流を供給する
    工程 ｍ）前記窒素に富む低圧の塔頂蒸気製品を加温し圧縮し
    て、上記第一の圧力の窒素に富む第一の圧縮された流れ
    を得る工程 ｎ）この窒素に富む第一の圧縮された流れを前記燃焼器
    の前の上記第一の圧力の昇圧空気のうちの上記の一部分
    と一緒にして、これにより上記膨張タービンでもって上
    記の窒素に富んだ第一の圧縮された流れの圧力エネルギ
    ーを回収する工程
  11. 【請求項１１】 前記中圧の塔頂蒸気のうちの一部分を
    窒素に富んだ中圧の製品として回収し、この窒素に富ん
    だ中圧の製品を加温し圧縮して、その結果得られた窒素
    に富む第二の圧縮流を前記窒素に富んだ第一の圧縮され
    た流れ及び前記第一の圧力の昇圧空気のうちの前記一部
    分と前記燃焼器の前で一緒にし、それにより前記膨張タ
    ービンでもってこれらの窒素に富んだ第一及び第二の圧
    縮流の圧力エネルギーを回収することを更に含む、請求
    項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記高圧の塔頂蒸気のうちの少なくと
    も一部分を窒素に富んだ高圧の製品として回収し、この
    窒素に富んだ高圧の製品を加温し圧縮して、その結果得
    られた窒素に富む第三の圧縮流を前記窒素に富んだ第一
    の圧縮された流れ及び前記第一の圧力の昇圧空気のうち
    の前記一部分と前記燃焼器の前で一緒にし、それにより
    前記膨張タービンでもってこれらの窒素に富んだ第一及
    び第三の圧縮流の圧力エネルギーを回収することを更に
    含む、請求項１０記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記高圧の塔頂蒸気のうちの少なくと
    も一部分を窒素に富んだ高圧の製品として回収し、この
    窒素に富んだ高圧の製品を加温し圧縮して、その結果得
    られた窒素に富む第三の圧縮流を前記窒素に富んだ第一
    及び第二の圧縮流並びに前記第一の圧力の昇圧空気のう
    ちの前記一部分と前記燃焼器の前で一緒にし、それによ
    り前記膨張タービンでもってこれらの窒素に富んだ第
    一、第二及び第三の圧縮流の圧力エネルギーを回収する
    ことを更に含む、請求項１１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記第一の塔と第二の塔を第三の蒸留
    塔と組み合わせて運転し、その際に当該第一の塔を中圧
    塔として運転し、当該第二の塔を低圧塔として運転し、
    当該第三の塔を高圧塔として運転して、これらの低圧
    塔、中圧塔及び高圧塔を下記の工程ｄ）〜ｊ）を含むサ
    イクルで運転することを更に含む、請求項５記載の方
    法。 ｄ）酸素と窒素を含有しており、当該サイクルにおいて
    凍結するであろうほかの成分を本質的に含んでいない圧
    縮された供給原料流をその露点近くまで冷却する工程 ｅ）工程ｄ）の結果として得られた流れを上記の高圧塔
    へ導入し、そしてそこから高圧の塔頂蒸気と高圧の塔底
    液を抜き出す工程 ｆ）当該高圧塔底液を冷却してフラッシュさせ、得られ
    たフラッシュさせた流れを上記の中圧塔へ前記第一の供
    給原料流として供給する工程 ｇ）当該中圧塔から中圧の塔頂蒸気を前記第一の塔頂蒸
    気として、そして中圧の塔底液を前記第一の塔底液とし
    て抜き出す工程 ｈ）当該中圧の塔底液をフラッシュさせて、その結果得
    られたフラッシュさせた流れを間接熱交換によって上記
    の中圧の塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を凝縮させ
    るのに利用し、それによって当該フラッシュさせた流れ
    を加温して少なくとも部分的に気化させて、そして結果
    として得られた凝縮流のうちの少なくとも一部分を当該
    中圧塔へ還流として供給する工程 ｉ）工程ｈ）の結果として得られた加温し気化させた、
    フラッシュさせた流れを上記の低圧塔へ供給し、そして
    この低圧塔から窒素に富んだ低圧の製品を抜き出す工程 ｊ）当該低圧塔の塔底部から酸素に富んだ製品を回収す
    る工程
  15. 【請求項１５】 前記高圧の塔頂蒸気のうちの少なくと
    も一部分を窒素に富んだ高圧の製品として抜き出すこと
    を更に含む、請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記中圧の塔頂蒸気のうちの一部分を
    窒素に富んだ中圧の製品として回収することを更に含
    む、請求項１４記載の方法。
  17. 【請求項１７】 下記の工程ｋ）〜ｏ）を更に含む、請
    求項１４記載の方法。 ｋ）空気流を圧縮機で第一の圧力まで圧縮し、得られた
    昇圧空気のうちの一部分を燃料とともに燃焼器で燃焼さ
    せる工程 ｌ）その結果得られた工程ｋ）の燃焼生成物に膨張ター
    ビンを通過させて軸動力を生じさせ、この軸動力のうち
    の少なくとも一部を利用して上記の圧縮機を駆動する工
    程 ｍ）上記の昇圧空気のうちのもう一方の部分を処理し
    て、前記サイクルで凍結するであろう前記ほかの成分の
    本質的に全部を除去し、それにより工程ｄ）の酸素と窒
    素を含有している前記圧縮された供給原料流を供給する
    工程 ｎ）前記窒素に富む低圧の塔頂蒸気製品を加温し圧縮し
    て、上記第一の圧力の窒素に富む第一の圧縮された流れ
    を得る工程 ｏ）この窒素に富む第一の圧縮された流れを前記燃焼器
    の前で上記第一の圧力の昇圧空気のうちの上記の一部分
    と一緒にして、それにより上記膨張タービンでもって上
    記の窒素に富んだ第一の圧縮された流れの圧力エネルギ
    ーを回収する工程
  18. 【請求項１８】 前記中圧の塔頂蒸気のうちの一部分を
    窒素に富んだ中圧の製品として回収し、この窒素に富ん
    だ中圧の製品を加温し圧縮して、その結果得られた窒素
    に富む第二の圧縮流を前記窒素に富んだ第一の圧縮され
    た流れ及び前記第一の圧力の昇圧空気のうちの前記一部
    分と前記燃焼器の前で一緒にし、それにより前記膨張タ
    ービンでもってこれらの窒素に富んだ第一及び第二の圧
    縮流の圧力エネルギーを回収することを更に含む、請求
    項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記高圧の塔頂蒸気のうちの少なくと
    も一部分を窒素に富んだ高圧の製品として回収し、この
    窒素に富んだ高圧の製品を加温し圧縮して、その結果得
    られた窒素に富む第三の圧縮流を前記窒素に富んだ第一
    の圧縮された流れ及び前記第一の圧力の昇圧空気のうち
    の前記一部分と前記燃焼器の前で一緒にし、それにより
    前記膨張タービンでもってこれらの窒素に富んだ第一及
    び第三の圧縮流の圧力エネルギーを回収することを更に
    含む、請求項１７記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記高圧の塔頂蒸気のうちの少なくと
    も一部分を窒素に富んだ高圧の製品として回収し、この
    窒素に富んだ高圧の製品を加温し圧縮して、その結果得
    られた窒素に富む第三の圧縮流を前記窒素に富んだ第一
    及び第二の圧縮流並びに前記第一の圧力の昇圧空気のう
    ちの前記一部分と前記燃焼器の前で一緒にし、それによ
    り前記膨張タービンでもってこれらの窒素に富んだ第
    一、第二及び第三の圧縮流の圧力エネルギーを回収する
    ことを更に含む、請求項１８記載の方法。
  21. 【請求項２１】 少なくとも１種のより揮発性の成分と
    少なくとも１種のそれほど揮発性でない成分とを含有し
    ている流体混合物を分離するための方法であって、 ａ）原料供給箇所より下に少なくとも一つの分離段を有
    する第一の蒸留塔へ第一の供給原料流として第一の圧力
    で上記の流体混合物を導入し、そしてそこから第一の塔
    頂蒸気と第一の塔底液を抜き出す工程、 ｂ）この第一の塔頂蒸気を凝縮させて、その結果得られ
    た第一の凝縮液のうちの少なくとも一部分を上記の第一
    の塔へ還流として戻し、当該第一の凝縮液のうちの残り
    の部分を第二の圧力まで昇圧し、そして得られた昇圧凝
    縮液を第二の蒸留塔へ導入する工程、 ｃ）この第二の塔から上記のより揮発性の成分に富む第
    二の塔頂蒸気と上記のそれほど揮発性でない成分に富む
    第二の塔底液とを抜き出す工程、を含み、（１）第一の
    塔の塔頂部の温度が第二の塔の塔頂部の温度と等しくて
    且つ第一の塔のこのほかの任意の箇所の温度が第二の塔
    における最高温度と最低温度の間にあり、あるいは、
    （２）第一の塔の任意の箇所の温度が第二の塔における
    最高温度と最低温度の間にある、流体混合物の分離方
    法。
  22. 【請求項２２】 前記第二の塔頂蒸気のモル流量が前記
    第一の供給原料流のモル流量の５０％未満である、請求
    項２１記載の方法。
  23. 【請求項２３】 少なくとも１種のより揮発性の成分と
    少なくとも１種のそれほど揮発性でない成分とを含有し
    ている流体混合物を分離するための方法であって、 ａ）原料供給箇所より上に少なくとも一つの分離段を有
    する第一の蒸留塔へ第一の供給原料流として第一の圧力
    で上記の流体混合物のうちの一部分を導入し、そしてそ
    こから第一の塔頂蒸気と第一の塔底液を抜き出す工程、 ｂ）この第一の塔底液をフラッシュさせて第二の圧力に
    し、その結果得られたフラッシュさせた第一の塔底液流
    を第二の蒸留塔へ供給し、そしてそこから、上記のより
    揮発性の成分に富む第二の塔頂蒸気と上記のそれほど揮
    発性でない成分に富む第二の塔底液とを抜き出す工程、 ｃ）上記第一の塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を凝
    縮させ、その結果得られた第一の凝縮液のうちの少なく
    とも一部分を第一の塔へ還流として戻し、この際上記第
    一の塔頂蒸気を凝縮させるための冷却の負荷を第二の塔
    の中間箇所の流体との間接熱交換により供給する工程、 ｄ）上記流体混合物のうちの残りの部分を第二の蒸留塔
    へ導入する工程、を含み、（１）第一の塔の塔底部の温
    度が第二の塔の塔底部の温度と等しくて且つ第一の塔の
    このほかの任意の箇所の温度が第二の塔における最高温
    度と最低温度の間にあり、あるいは、（２）第一の塔の
    任意の箇所の温度が第二の塔における最高温度と最低温
    度の間にある、流体混合物の分離方法。
  24. 【請求項２４】 前記第一の凝縮液のうちの一部分、あ
    るいは前記第一の塔頂蒸気のうちの一部分、あるいは前
    記第一の凝縮液のうちの一部分と前記第一の塔頂蒸気の
    うちの一部分からなる１又は２以上の中間製品を抜き出
    すことを更に含む、請求項２３記載の方法。
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