JPH102664A - 低純度及び高純度の酸素製品を製造する圧縮原料空気流の低温蒸留方法 - Google Patents

低純度及び高純度の酸素製品を製造する圧縮原料空気流の低温蒸留方法

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JPH102664A
JPH102664A JP9044150A JP4415097A JPH102664A JP H102664 A JPH102664 A JP H102664A JP 9044150 A JP9044150 A JP 9044150A JP 4415097 A JP4415097 A JP 4415097A JP H102664 A JPH102664 A JP H102664A
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Agrawal Rakesh
アグロウォル ラケシュ
Jianguo Xu
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの空気分離工場から異なる二つの純度の
酸素製品を生産する方法と装置を提供する。 【解決手段】 圧縮原料空気流１０の低温蒸留により、
低純度の酸素製品３８を通常の低純度塔２５から得、高
純度の酸素製品３６を蒸留設備１５、２５からの酸素に
富む流れ３５を高純度塔２３で精留することにより得
る。低純度塔のリボイラー３１に第一のプロセス流３０
を供給し、そして高純度塔のリボイラー２２に第一のプ
ロセス流３０より圧力が高い第二のプロセス流２１を供
給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の目的は、高純度酸素
が少量だけ必要とされる場合に、同一の空気分離工場か
ら異なる二つの純度の酸素を効率的に且つ原価効率的に
生産することである。本発明はまた、定期的に低純度酸
素を製造する工場で、要求されるならば少量の粗アルゴ
ン製品を製造する方法も提供する。これは、コレックス
（ＣＯＲＥＸ）製鋼法を基にした新しいグラスルーツ製
鋼所の要求条件と一致する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】過去に
おいては、同一の設備から異なる二つの純度の酸素を製
造するのに、普通に使用される二つの方法があった。一
つは、各純度に対して一つずつ、二つの独立した低温系
列（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｔｒａｉｎ）を建設すること
であった。これは資本費がかさみ、そして複雑である。
他方は、工場全体を高純度用に設計することであって、
高純度酸素に相応した圧力の主空気圧縮機吐出圧力が必
要であった。これは、空気の多くは低純度酸素を発生さ
せるのに相応した低い方の圧力に昇圧することが必要な
だけであるので、エネルギー効率的でない。
【０００３】低純度の酸素を製造するための多数の効率
的な工場が文献でもって知られている。米国特許第４７
０２７５７号、同第４７０４１４８号及び同第４９３６
０９９号各明細書には、多数のリボイラー・コンデンサ
ーを使用する非常に効率的なプロセスサイクルが多数記
載されている。ところが、これらのサイクルのいずれの
ものも、酸素製品の一部分を９５％より高い純度で併せ
て生産するものではない。
【０００４】米国特許第５５１５８３３号明細書には、
コンパンダーからの膨張させたガスの一部分を使って複
式リボイラー低圧（ＬＰ）塔の塔底リボイラーを再沸さ
せるサイクルが記載されている。このサイクルでは、二
つの製品のために一つの二塔式集成装置を使用する。プ
ロセスへの全ての原料空気は、エキスパンダーの排気で
低圧塔の塔底リボイラーにおいて高純度酸素を再沸させ
るのに十分な圧力まで圧縮される。高圧（ＨＰ）塔の塔
頂部からの高圧窒素流は、低純度酸素の抜き出し箇所よ
り上方の箇所にある中間リボイラーに供給される。これ
は、高純度と低純度の両方の気体酸素製品用に、そして
また低純度酸素の抜き出し箇所より上方での蒸留のため
の全ての蒸気流用に、沸騰を行わせるため大量の空気を
低圧塔の塔底リボイラーで凝縮させる必要があることか
ら、酸素の回収率を、そして殊に窒素の回収率をあまり
高くすることができないという点で、プロセスを非効率
的にする。低圧塔の塔底リボイラーで凝縮させる必要の
ある大量の空気は、利用できる液体窒素還流の量を減少
させ、酸素の回収率にマイナスの影響を与える。更に、
純粋酸素との熱交換でより高い圧力で凝縮させなくては
ならない空気のうちの大部分はエネルギー消費量を増加
させ、それにより圧縮エネルギーをむだにする。この方
法はまた、低圧塔を全部の原料空気用の大きさにし、潜
在的な製造及び移送上の故障を招く。
【０００５】米国特許第５５１５８３３号明細書には、
二つの酸素製品抜き出し箇所の間で主蒸留塔につながれ
たアルゴンサイドアーム塔も示されている。この供給箇
所は、サイドアーム塔の供給原料から窒素をなくすのに
必要である。ところが、それは非常に低いアルゴン濃度
（Ａｒが４％未満）のサイドアーム塔供給原料をもたら
す。これは、この蒸留をサイドアーム塔供給原料のアル
ゴンが９〜１４％の範囲にある場合よりもはるかに困難
にする。所定の酸素の回収率について、サイドアーム塔
への供給原料中のアルゴン濃度が低いために、アルゴン
の回収率は不十分になる。
【０００６】明らかに、高純度の酸素も低純度の酸素も
高い効率で且つ容易な操作で製造するためのより効率的
なサイクルが必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも二
つのレベルの純度の酸素を効率的に製造するための、窒
素と酸素を含有している流れの低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉ
ｃ）蒸留に関する。第一の製品は、９７％未満の酸素
（とは言え一般には８０％より多くの酸素）を含有する
低純度酸素流であり、第二の製品は、９７％より多くの
酸素、好ましくは９９．５％より多くの酸素を含有する
高純度酸素製品流である。本発明により低純度酸素の生
産のために高い効率のプロセスサイクルを採用しそして
それを変更することによって、高い効率が得られる。こ
の高い効率のプロセスサイクルは、少なくとも、供給原
料流を蒸留して塔底部から低純度酸素を、そして塔頂部
から窒素に富む流れを生じさせる蒸留塔からなる。この
塔の底部には、適当なプロセス流を凝縮させて蒸留塔に
沸騰の負荷を供給するリボイラーがある。本発明によれ
ば、酸素濃度が上記の供給原料流のそれと少なくとも等
しい液体流をこの第一の塔の塔底部から（塔底リボイラ
ーの箇所で）抜き出すか、あるいは、低純度酸素の抜き
出し箇所よりもいくつかの分離段の分だけ上にある箇所
から抜き出して、そしてサイドレッグ塔の上部へ供給す
る。このサイドレッグ塔の塔底液は適当なプロセス流体
によって沸騰させられ、そしてこのサイドレッグ塔の塔
底部から高純度酸素製品が抜き出される。サイドレッグ
塔の塔頂部からの蒸気は第一の塔１、好ましくは上記の
液体の供給流が抜き出されるのと同じ分離段へ、戻され
る。
【０００８】アルゴンを同時に生産することが所望され
る場合には、高純度酸素を製造するサイドレッグ塔の適
切な箇所にアルゴンサイドアーム塔を取り付け、すなわ
ちサイドレッグ塔の中間の箇所からの蒸気原料をアルゴ
ンサイドアーム塔へ供給してこの塔の塔頂部からアルゴ
ンを製造し、そしてこの塔の塔底部からの液体流をサイ
ドレッグ塔へ戻す。
【０００９】この方法の利点は、高純度酸素の高温での
焚き上げ（沸騰）が最小限に保持されることである。低
純度酸素を生産する箇所では、はるかに多量の熱が供給
される。これはエネルギーの実質的な節約をもたらす。
【００１０】一番広い側面において、本発明は、低純度
（９７％未満）の酸素製品流と窒素に富む流れを製造す
る低純度塔を含み、この塔には適当な第一のプロセス流
を凝縮させてこの塔のための沸騰の負荷を供給する塔底
リボイラーがある蒸留設備において圧縮原料空気流を低
温蒸留するための方法であって、酸素濃度が当該低純度
塔への原料のそれと少なくとも等しい酸素に富む流れを
当該蒸留設備から抜き出しそして高純度塔で精留して高
純度（９７％より高い）の酸素製品流を提供し、この高
純度塔の塔底液のリボイラーの熱は適当な第二のプロセ
ス流の凝縮によって供給し、この第二のプロセス流は上
記第一のプロセス流より高い圧力にあることを特徴とす
る圧縮原料空気流の低温蒸留方法を提供する。
【００１１】通常、低純度酸素製品流は８０％より多く
の酸素を含有し、好ましくは少なくとも９０％の酸素を
含有する。高純度酸素製品流は、好ましくは少なくとも
９９．５の酸素を含有する。
【００１２】本発明の現時点で好ましい態様では、蒸留
設備は高圧塔と低圧塔を含み、そして、（ａ）圧縮原料
空気のうちの少なくとも一部分を高圧塔へ供給し、そこ
において原料空気を精留して高圧窒素の塔頂生成物と高
圧の粗液体酸素塔底液とにし、（ｂ）この高圧の粗液体
酸素塔底液のうちの少なくとも一部分を低圧塔へ供給
し、そこにおいて高圧の粗液体酸素塔底液を精留して低
圧窒素の塔頂生成物と低圧の液体酸素塔底液とにし、
（ｃ）高圧窒素の塔頂生成物のうちの少なくとも一部分
を凝縮させて、凝縮した高圧窒素塔頂生成物のうちの少
なくとも一部分を高圧塔へ還流として戻し、（ｄ）低圧
の液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分を塔底リボ
イラーにより沸騰させ、このリボイラーにおいては適当
な第一のプロセス流を凝縮させ、（ｅ）低純度酸素製品
流を低圧塔から抜き出し、（ｆ）酸素濃度が高圧の粗液
体酸素塔底液のそれと少なくとも等しい酸素に富んだ流
れを蒸留設備から抜き出して高純度塔へ供給し、そこに
おいてそれを精留して酸素量の減少した塔頂蒸気と高純
度の液体酸素塔底液とにし、（ｇ）この高純度の液体酸
素塔底液のうちの少なくとも一部分を、低圧塔を沸騰さ
せる第一のプロセス流の圧力よりも高い圧力まで圧縮し
た適当な第二のプロセス流の凝縮により塔底リボイラー
によって沸騰させ、（ｈ）高純度塔から高純度の酸素製
品流を抜き出す。
【００１３】塔底液の再沸を行う高純度塔へのプロセス
流は、圧縮原料空気のうちの一部分を更に圧縮したもの
である。この圧縮原料空気部分のうちの少なくとも一部
は、高圧塔及び／又は低圧塔へ供給することができる。
【００１４】あるいは、塔底液の再沸を行う高純度塔へ
のプロセス流は、高圧窒素の塔頂生成物のうちの少なく
とも一部分を更に圧縮したものでもよい。
【００１５】酸素に富む流れは低圧塔から、通常はその
液溜まりから、抜き出すことができ、そして好ましく
は、酸素量の減少した塔頂蒸気は、酸素に富む流れを抜
き出したのと実質的に同じ箇所で、低圧塔へ戻される。
【００１６】あるいは、酸素に富む流れは高圧塔から、
適切には高圧粗液体酸素塔底液のうちの一部分として、
抜き出すことができる。低圧塔からは、高圧粗液体酸素
塔底液の供給箇所よりも下方の箇所で蒸気流を抜き出し
て、高純度塔へ酸素に富む流れの供給箇所よりも下方の
箇所で供給することができる。
【００１７】塔底液の再沸を行う低圧塔へのプロセス流
は、高圧窒素塔頂生成物のうちの少なくとも一部分又は
圧縮原料空気のうちの一部分でよい。それが圧縮原料空
気のうちの一部分である場合には、得られた凝縮した原
料のうちの少なくとも一部分を高圧塔及び／又は低圧塔
へ供給することができる。低圧塔の再沸を行うために高
圧窒素塔頂生成物を凝縮させない場合には、その少なく
とも一部分を低圧塔の中間の箇所で凝縮させることがで
きる。
【００１８】先に述べたように、高純度塔の中間の箇所
から抜き出したアルゴンに富む蒸気流をアルゴン塔で分
離して、アルゴン製品流と、高純度塔へ戻される、アル
ゴンのなくなった液体流とを製造することができる。
【００１９】高圧窒素塔頂生成物を低圧塔の中間の箇所
で凝縮させる場合には、酸素に富む流れは適切には、当
該中間の箇所より上の箇所で低圧塔から抜き出され、そ
して高純度塔の中間の箇所から抜き出したアルゴンに富
む蒸気流をアルゴン塔で分離して、アルゴン製品流と、
高純度塔へ戻される、アルゴンのなくなった液体流とを
製造することができる。
【００２０】アルゴン塔からのアルゴン塔頂生成物は、
高圧粗液体酸素塔底液のうちの一部分を沸騰させること
により凝縮させることができ、そして気化した高圧粗液
体酸素塔底液は、低圧塔及び／又は高純度塔へ供給する
ことができる。
【００２１】圧縮原料空気のうちの一部分を低圧塔へ供
給することができ、あるいは圧縮原料空気のうちの一部
分を、高圧塔への主たる圧縮原料空気の部分よりも高い
圧力まで更に圧縮し、そしてこの更に圧縮した原料空気
部分のうちの少なくとも一部分を高圧塔及び／又は低圧
塔へ供給することができる。
【００２２】凝縮した高圧窒素塔頂生成物のうちの少な
くとも一部分は、低圧塔へ還流として供給することがで
きる。あるいは、凝縮した高圧窒素塔頂生成物の全部を
高圧塔へ還流として供給し、そして高圧塔から抜き出し
た側流（サイドストリーム）を低圧塔の還流としてもよ
い。窒素に富むこの側流の一部を高純度塔へ供給しても
よい。
【００２３】高圧窒素塔頂生成物の全部を凝縮させない
場合には、残りの部分を製品として回収することができ
る。
【００２４】低純度酸素製品流は、高圧塔へ供給される
圧縮原料空気のうちの一部分との熱交換で沸騰させて、
その圧縮原料空気部分を少なくとも部分的に気化させる
ことができる。
【００２５】低純度酸素製品流と高純度酸素製品流はそ
れそれ低圧塔と高純度塔から液として抜き出すことがで
き、そして昇圧してから主圧縮原料空気と熱交換させて
昇圧した酸素製品を作ることができる。
【００２６】本発明はまた、上述の一番広い側面として
説明した方法（請求項１の方法）により圧縮原料空気を
低温蒸留することで低純度酸素製品と高純度酸素製品を
製造するための装置であり、 （ｉ）圧縮原料空気を精留するための設備であって低純
度（９７％未満）の酸素製品流と窒素に富む流れとを製
造するための低純度塔を含む蒸留設備、 （ii）適当な第一のプロセス流を凝縮させて低純度塔の
再沸を行うための、当該低純度塔内の塔底リボイラー、 （iii)このリボイラーに第一のプロセス流を供給するた
めの手段、 （iv）当該装置から低純度酸素製品を抜き出すための手
段、を含む装置であって、下記の（ｖ）〜（ｉｘ）を更
に含むことを特徴とする装置も提供する。
【００２７】（ｖ）酸素濃度が供給原料のそれと少なく
とも等しい酸素に富む流れを精留して高純度（９７％よ
り高い）酸素製品流を提供するための高純度塔。 （vi）上記の蒸留設備からこの酸素に富む流れを抜き出
しそしてそれを高純度塔へ供給するための手段。 （vii)適当な第二のプロセス流を凝縮させて高純度塔の
再沸を行うための、当該高純度塔内の塔底リボイラー。 （viii）この高純度塔リボイラーに第二のプロセス流
を、当該第二のプロセス流が低純度塔リボイラーへ供給
される圧力よりも高い圧力で供給するための手段。 （ix）当該装置から高純度酸素製品流を抜き出すための
手段。
【００２８】この装置の側面の現時点で好ましい態様に
おいては、蒸留設備は次に掲げる（１）〜（１２）を含
む。
【００２９】（１）圧縮原料空気のうちの少なくとも一
部分を精留して高圧の窒素塔頂生成物と高圧の粗液体酸
素塔底液とにするための高圧塔。 （２）高圧の粗液体酸素塔底液を精留して低圧の窒素塔
頂生成物と低圧の液体酸素塔底液とにするための低圧
塔。 （３）高圧粗液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分
を低圧塔へ供給するための手段。 （４）高圧窒素塔頂生成物のうちの少なくとも一部分を
凝縮させ、凝縮した高圧窒素塔頂生成物のうちの少なく
とも一部分を高圧塔へ還流として戻すための手段。 （５）適当な第一のプロセス流を凝縮させて低圧塔の再
沸を行うための、低圧塔内の塔底リボイラー。 （６）このリボイラーに第一のプロセス流を供給するた
めの手段。 （７）当該装置から低純度酸素製品流を抜き出すための
手段。 （８）酸素に富んだ流れを精留して酸素量の減少した塔
頂蒸気と高純度の液体酸素塔底液とにするための高純度
塔。 （９）蒸留設備から酸素に富む流れを抜き出してそれを
高純度塔へ供給するための手段。 （１０）適当な第二のプロセス流を凝縮させて高純度塔
の再沸を行うための、高純度塔内の塔底リボイラー。 （１１）第二のプロセス流を当該第二のプロセス流が低
圧塔リボイラーへ供給される圧力より高い圧力で高純度
塔リボイラーへ供給するための手段。 （１２）当該装置から高純度酸素製品流を抜き出すため
の手段。
【００３０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の現時点において好
ましい態様を、例示のみを目的とし、添付の図面を参照
して説明する。全ての図面において、同一の又は同等の
構成要素を示すのに同一の参照番号が使用されている。
【００３１】以下、本発明の原理を図１を参照して説明
する。簡単に言えば、高圧塔（１５）、低圧塔（２
５）、及びサイドレッグ塔（２３）を含む設備を使用す
る。低圧塔（２５）の塔底部から低純度の酸素製品（９
５％ ＧＯＸ）を得る。高純度の酸素製品（９９．５％
ＧＯＸ）はサイドレッグ塔（２３）の塔底部から得ら
れ、この塔では低圧塔（２５）の塔底部からの液体流
（３５）を原料空気（１０）のうちの圧力を上昇させた
一部分（２１）により蒸留及び沸騰させる。サイドレッ
グ塔（２３）の塔頂部からの蒸気（３７）は低圧塔（２
５）の塔底部へ戻される。
【００３２】もっと詳しく説明すると、前置（フロント
エンド）精製設備（１）からの清浄な乾燥圧縮空気（１
０）を分割して三つの流れ（１１、１２、１３）にす
る。第一の原料空気流（１１）は主熱交換器（１４）へ
直接供給し、そこでその露点温度近くまで冷却してから
高圧塔（１５）へ供給される（１１’）。第二の原料空
気流（１２）は、コンパンダー（１７）の圧縮機側（１
６）を経て主熱交換器（１４）へ供給され、そこから側
流（１８）として抜き出されて、コンパンダー（１７）
のエキスパンダー側（１９）を経て低圧塔（２５）へ供
給される。このコンパンダー（１７）はサイクルのため
の寒冷を発生させる。第三の原料空気流（１３）は低圧
ブースター空気圧縮機（２０）を経て主熱交換器（１
４）へ供給され、そこでその露点近くまで冷却される。
得られた冷却流（２１）は高純度又はサイドレッグ塔
（２３）の塔底部のリボイラー（２２）へ供給されて、
この塔の再沸を行う。このリボイラー（２２）からの液
化空気（２４）は高圧塔（１５）へ供給される。
【００３３】あるいは、液化空気（２４）のうちの一部
又は全部を過冷却して、高圧塔（１５）ではなく低圧塔
（２５）へ供給してもよい。
【００３４】高圧塔（１５）は空気の最初の蒸留を行っ
て、塔底部から液体の酸素の富む（粗液体酸素）流（２
６）を生じさせ、塔頂部から高圧の気体窒素流（２７）
を生じさせる。粗液体酸素流（２６）の酸素含有量は通
常３０％より多く、３５％より多いことがよくある。こ
の流れ（２６）は、過冷却器（２９）で低圧塔（２５）
の塔頂部からの低圧窒素流（２８）との熱交換で過冷却
され、次いで減圧して低圧塔（２５）の中間の箇所へ供
給される。加温された低圧気体窒素流（２８’）は主熱
交換器（１４）で更に加温してから、大気へ放出するか
（廃棄物）又は連産製品流として回収する。
【００３５】高圧塔（１５）の塔頂部からの高圧気体窒
素（２７）のうちの大半部分（３０）は低圧塔（２５）
の塔底部のリボイラー（３１）に供給される。このリボ
イラー（３１）からの凝縮窒素流は分割されて二つの分
割流（３２、３３）を供給する。一方の分割流（３２）
は高圧塔（１５）へ還流を供給するために使用され、他
方の分割流（３３）は過冷却器（２９）で冷却されてか
ら低圧塔（２５）へ還流を供給するために使用される。
【００３６】高圧塔（１５）の塔頂部から抜き出された
気体の窒素流（２７）のうちの一部（３４）は、製品
（ＧＡＮ）として回収するため主熱交換器（１４）で加
温される。窒素製品が必要とされない場合、抜き出した
高圧窒素流（２７）の全部をリボイー（３１）へ供給す
ることができる。とは言え、大量の製品窒素が要求され
る場合には、低圧塔（２５）からこれを得るのが典型的
により効率的である。
【００３７】非常に高純度（酸素がｐｐｍレベル）の窒
素が必要とされる場合には、低圧塔（２５）の還流を純
粋でない液体窒素で行うのがより効率的であろう。この
場合には、リボイラー（３１）からの凝縮窒素流の全て
を高圧塔（１５）の塔頂部へ供給して、低圧塔（２５）
の還流は、高圧塔（１５）の塔頂より数段下から抜き出
し次いで過冷却器（２９）で冷却してから低圧塔（２
５）に供給される側流（図示せず）で行う。
【００３８】低純度の液体酸素流（３５）を低圧塔（２
５）の液溜まりから抜き出して、サイドレッグ塔（２
３）の塔頂部へ供給する。この低純度の酸素は蒸留さ
れ、そしてリボイラー（２２）へ供給される冷却された
第三の原料空気流（２１）との熱交換で沸騰させられ
る。高純度の気体酸素流（３６）がサイドレッグ塔（２
３）の液溜まりの上から取り出されて主熱交換器（１
４）へ供給され、そこから製品（９９．５％ ＧＯＸ）
として回収される。酸素量の減少した塔頂蒸気流（３
７）は、サイドレッグ塔（２３）から低圧塔（２５）の
液溜まりの直ぐ上に戻される。サイドレッグ塔（２３）
のための液体原料（３５）は粗液体酸素原料（２６’）
の供給箇所より下方の箇所で低圧塔（２５）から抜き出
されるので、この液体原料（３５）における酸素の濃度
は粗液体酸素原料（２６’）におけるそれより高い。
【００３９】低純度の酸素製品流（３８）は低圧塔（２
５）の塔底部から抜き出して主熱交換器（１４）へ供給
され、そこから製品（９５％ ＧＯＸ）として回収され
る。
【００４０】図１では、熱交換器（２２）でもってサイ
ドレッグ塔（２３）の塔底液を再沸させるのに使用され
る第三の原料空気流（１３）を圧縮するために別個のブ
ースター圧縮機（２０）が用意されている。とは言え、
この原料空気流（１３）はコンパンダー装置（１７）の
圧縮機側（１６）で増圧することができよう。
【００４１】図２の態様は、低純度酸素流（３８）を低
圧塔（２５）から液体流として抜き出して液体酸素沸騰
気化器（２１０）で第一の冷却原料空気流（１１）のう
ちの一部分（２１５）との熱交換で沸騰させ、リボイラ
ー（３１）を低圧塔（２５）の中間の箇所に移転させ、
そして冷却原料空気流（２１２）が供給される更に別の
リボイラー（２１１）を低圧塔（２５）の塔底部に配置
する点において、図１の態様と異なる。次に、これら二
つの設備における違いだけを説明する。
【００４２】冷却した第一の原料空気流（１１’）のう
ちの少量部分を分割流（２１２）として抜き出し、そし
て低圧塔（２５）の塔底リボイラー（２１１）へ供給す
る。このリボイラー（２１１）からの凝縮空気（２１
３）は高圧塔（１５）の中間の箇所へ供給される。
【００４３】冷却した第一の原料空気流（１１’）のう
ちの残りの（より多くの）部分（２１５）は、液体酸素
（ＬＯＸ）沸騰気化器（２１０）で、低圧塔（２５）か
らの低純度液体酸素製品（３８）との熱交換により部分
的に凝縮させる。得られた二相原料空気流（２１４）
は、次いで高圧塔（１５）の塔底部へ供給される。
【００４４】必要ならば、凝縮した空気（２１３）を、
上記の中間の箇所の代わりに二相原料空気（２１４）と
同じところで高圧塔（１５）へ供給することができる。
この構成はより単純であるが、効率は中間の箇所へ供給
するより低くなる。
【００４５】空気を供給されるリボイラー（２２、２１
１）からの液化空気の一部又は全部を過冷却器（２９）
で冷却し、そして高圧塔（１５）の代わりに低圧塔（２
５）へ供給してもよい。
【００４６】高圧塔の塔頂部からの高圧の気体窒素流
（２７）のうちの少なくとも大半部分は、図１の設備と
比べると低圧塔（２５）の中間の箇所に移転されている
リボイラー（３１）へ供給される。
【００４７】圧力がそれ自身の静頭によりわずかに上昇
している、低圧塔（２５）の液溜まりから抜き出した低
純度液体酸素流（３８）は、液体酸素沸騰気化器（２１
０）へ供給される。この酸素流（３８）は冷却された第
一の空気流（２１５）により沸騰させられ、次いで製品
（９５％ ＧＯＸ）として回収するため主熱交換器（１
４）で加温される。液体酸素沸騰気化器（２１０）は低
純度酸素蒸気の圧力を上昇させ、こうして圧縮動力を減
少させる。
【００４８】図３の態様は、第二の原料空気流（１２）
を圧縮機（３１０）で増圧し、コンパンダー（１７）の
エキスパンダー側（１９）からの吐出流（３１１）を低
圧塔（２５）の代わりに高圧塔（１５）に供給し、追加
の原料空気（３１２／３１３、３１２／３１４）を低圧
塔（２５）及び／又は高圧塔（１５）へ供給し、凝縮し
た高圧窒素流（３１５）のうちの非還流部分（３３）を
低圧塔（２５）へ供給する代わりに最終的に気体製品
（ＧＡＮ）として抜き出し、液体酸素沸騰気化器を省
き、高純度酸素製品（３６）の流れをサイドレッグ塔
（２３）から液体として抜き出し、低純度酸素流（３
８）、高純度酸素流（３６）及び窒素製品流（３３）を
液体ポンプ（３１６、３１７、３１８）を使って昇圧し
て昇圧した酸素製品及び窒素製品を生じさせ、そして低
圧塔（２５）の還流を高圧塔（１５）からの側流（３１
９）を用いて行う点で、図２の態様と異なる。次に、こ
れら二つの設備における違いだけを説明する。
【００４９】分割流（２１２）の抜き出し後に残ってい
る第一の原料空気流（１１’）のうちの一部分（２１
５）は、高圧塔（１５）の塔底部へ直接供給される。
【００５０】第二の原料空気流（１２）は高圧ブースタ
ー空気圧縮機（３１０）でもって圧縮され、そして二つ
の分割流（３１２、３２０）に分割される。圧縮された
空気のうちの大半部分を含有している、量の多いほうの
分割流（３１２）は、主熱交換器（１４）へ供給され、
そこで凝縮されて、液体製品を気化させる。図３に示し
たように、液化空気のうちの一部（３１４）は高圧塔
（１５）へ供給することができ、残り（３１３）は過冷
却器（２９）で冷却して低圧塔（２５）へ供給すること
ができる。とは言え、液化空気の全部を高圧塔（１５）
あるいは低圧塔（２５）へ供給することができよう。
【００５１】ブースター圧縮機（３１０）からの空気の
うちの量が少ないほうの分割流（３２０）はコンパンダ
ー（１７）の圧縮機側（１６）に供給され、そして主熱
交換器（１４）で部分的に冷却後、コンパンダー（１
７）のエキスパンダー側（１９）に供給されてプラント
のための寒冷を発生させる。エキスパンダーの吐出空気
（３１１）は冷却した第一の原料空気流の一部分（２１
５）と一緒にされ、高圧塔（１５）の塔底部へ供給され
る。コンパンダーの供給原料は、図３に示したようにブ
ースター圧縮機（３１０）の吐出側からの代わりにブー
スター圧縮機（３１０）の中間段からの側流として得て
もよい。
【００５２】第二の原料空気の分割流（３２０）をコン
パンダーで処理する代わりに、単純に膨張させることが
好ましいことがある。その場合には、コンパンダー（１
７）を省き、部分的に冷却した分割流（３２０）を主熱
交換器（１４）から、コンパンダー（１７）のエキスパ
ンダー側（１９）に代わるほかのエキスパンダーへ供給
する。
【００５３】二つのブースター圧縮機（２０、３１０）
に代えて共通のブースター圧縮機を使用することが有利
なこともある。この場合、サイドレッグ塔（２３）を再
沸するために必要とされる圧縮された第三の原料空気流
（１３）は、この共通のブースター圧縮機からあるいは
共通のブースター圧縮機の吐出生成物から側流として抜
き出すことができる。
【００５４】純粋でない還流の側流（３１９）は、高圧
塔（１５）の塔頂より何段か下から抜き出され、過冷却
器（２９）で冷却され、そして低圧塔（２５）の塔頂部
へ供給される（３１９’）。
【００５５】高圧塔（１５）の塔頂部から抜き出された
高圧窒素流（２７）は中間リボイラー（３１）で凝縮さ
れ、凝縮した高圧窒素流は還流分割流（３２）と製品流
（３３）とに分割される。製品流（３３）は液体ポンプ
（３１８）で昇圧されてから、気体窒素製品（ＧＡＮ）
として集めるため主熱交換器（１４）で気化される。
【００５６】低圧塔（２５）の液溜まりから抜き出され
た低純度液体酸素流（３８）も液体ポンプ（３１６）で
昇圧されてから、低純度気体酸素製品（９５％ ＧＯ
Ｘ）として集めるため主熱交換器（１４）で気化され
る。
【００５７】同様に、サイドレッグ塔（２３）からの高
純度液体酸素流（３６）は液体ポンプ（３１７）により
昇圧されてから、高純度気体酸素製品（９９．５％ Ｇ
ＯＸ）として集めるため主熱交換器（１４）で気化され
る。
【００５８】図３の態様においては、製品（ＧＡＮ、９
５％ ＧＯＸ、９９．５％ ＧＯＸ）の全てを液体ポン
プと主熱交換器（１４）での気化によって回収する必要
はない。塔からの液体製品と気体製品の任意の組み合わ
せが可能である。
【００５９】図４の態様は図２のそれを単純にしたもの
であって、液体酸素沸騰気化器（２１０）が省かれてお
り、冷却した第一の原料空気流（１１’）のうちの（よ
り多量の方の）一部分（２１５）を高圧塔（１５）の塔
底部へ直接供給する。低純度の酸素製品流（４３８）を
低圧塔（２５）の液溜まりから、液としてではなく気体
として抜き出す。
【００６０】図５の態様は、サイドレッグ塔（２３）へ
の原料供給とそれからの戻りが低圧塔（２５）の中間リ
ボイラー（３１）より上方の箇所にあり、そしてアルゴ
ンサイドアーム塔（５１０）が加えられている点で、図
２の態様と異なる。次に、これら二つの設備における違
いだけを説明する。
【００６１】図５では、サイドレッグ塔（２３）への原
料流（３５）を、図２におけるように低圧塔（２５）の
液溜まりから抜き出す代わりに、その塔の中ほどの、中
間リボイラー（３１）より上方から抜き出す。あるいは
また、サイドレッグ塔（２３）への原料流（３５）は中
間リボイラー（３１）より下方の箇所で、とは言え低圧
塔（２５）の液溜まりより上方の箇所で、抜き出すこと
ができよう。サイドレッグ塔（２３）の塔頂部からの蒸
気流（３７）は、好ましくは低圧塔（２５）のこの同じ
箇所へ戻される。高純度酸素製品流（３６）はサイドレ
ッグ塔（２３）の塔底部から、気体として（図２におけ
るように）かあるいは液として（図３におけるように）
抜き出される。
【００６２】アルゴンに富む蒸気の側流（５１１）がサ
イドレッグ塔（２３）の中ほどの、塔内蒸気の窒素含有
量が少ない箇所から抜き出される。このアルゴンに富む
蒸気の側流（５１１）の窒素濃度は、通常１％未満、好
ましくは０．５％未満、とりわけ１００ｐｐｍ未満であ
る。アルゴンに富む側流（５１１）は粗アルゴン塔又は
サイドアーム塔（５１０）で更に蒸留される。この塔か
らの生成物は大部分がアルゴンであり、そして塔内の段
数に依存して４％ほどの、あるいは１ｐｐｍほどの少量
の酸素を含有することがある。側流（５１１）は、必要
なら任意の適当な精製器で更に精製することができる。
サイドアーム塔（５１０）の塔底部からのアルゴン量の
減少した液体流（５１２）は、好ましくは蒸気の側流
（５１１）を抜き出したのと同じ箇所で、サイドレッグ
塔（２３）の中ほどへ戻される。サイドアーム塔（５１
０）の塔頂部のアルゴンは、リボイラー（５１４）にお
いて過冷却した粗液体酸素のうちの一部分（５１３）を
沸騰させることにより凝縮される。気化した粗液体酸素
（５１５）は低圧塔（２５）の適当な箇所へ供給され
る。サイドアーム塔（５１０）の塔頂部からのアルゴン
流のうちの一部分はアルゴン製品流として回収される。
好ましくは、このアルゴン製品流はリボイラー（５１
４）からの凝縮した流れのうちの一部分（５２０）であ
る。
【００６３】図６の態様は、サイドレッグ塔（２３）が
低圧塔（２５）に連結されず、そしてアルゴンのサイド
アーム塔（５１０）が加えられている点で、図３の態様
と異なる。次に、これらの二つの設備における違いだけ
を説明する。
【００６４】図６においては、サイドレッグ塔への原料
は、低圧塔（２５）から抜き出す代わりに、サイドレッ
グ塔（２３）の塔頂部へ過冷却した窒素に富む純粋でな
い還流（３１９）のうちの一部分（６１０）を供給し、
そしてサイドレッグ塔（２３）の中間の箇所へ低圧塔
（２５）への粗液体酸素の還流（２６）のうちの過冷却
した一部分（６１１）を供給することにより提供され
る。
【００６５】サイドレッグ塔（２３）の塔頂部からの蒸
気流（６１２）は酸素量の減少した廃棄物であり、低圧
塔（２５）の塔頂部からの酸素量の減少した廃棄物（２
８）と混合される。
【００６６】高純度酸素製品（３６）はサイドレッグ塔
（２３）の塔底部から、液として（図３におけるよう
に）かあるいは気体として（図２におけるように）抜き
出される。
【００６７】アルゴンに富む蒸気の側流（５１１）は、
サイドレッグ塔（２３）の中ほどの塔内蒸気の窒素含有
量が少ない箇所から抜き出される。このアルゴンに富む
蒸気の側流（５１１）の窒素濃度は、通常１％未満であ
り、好ましくは０．５％未満、とりわけ１００ｐｐｍ未
満である。このアルゴンに富む側流（５１１）はサイド
アーム塔（５１０）で更に蒸留される。この塔からの生
成物は大部分がアルゴンであり、そして塔内の段数に依
存して４％ほどの、あるいは１ｐｐｍほどの少量の酸素
を含有することがある。側流（５１１）は、必要なら任
意の適当な精製器で更に精製することができる。サイド
アーム塔（５１０）の塔底部からのアルゴン量の減少し
た液体流（５１２）は、好ましくは蒸気の側流（５１
１）を抜き出したのと同じ箇所で、サイドレッグ塔（２
３）の中ほどへ戻される。サイドアーム塔（５１０）の
塔頂部のアルゴンは、リボイラー（５１４）において過
冷却した粗液体酸素のうちの一部分（５１３）を沸騰さ
せることにより凝縮される。気化した粗液体酸素（６１
３）はサイドレッグ塔（２３）の適当な箇所へ供給され
る。リボイラー（５１４）からの凝縮したアルゴン流の
うちの一部分（５２０）はアルゴン製品流として回収さ
れる。
【００６８】図６の方法のこのほかのいくつかの変形で
は、蒸気流を低圧塔（２５）への粗液体酸素原料（２
６）の供給箇所より下方の段から抜き出し、気化した粗
液体酸素（６１３）の供給箇所より下方の箇所でサイド
レッグ塔（２３）へ供給すことができる。
【００６９】図７の態様は、サイドアーム塔（５１０）
の塔頂部からの気化した粗液体酸素（７１３）を低圧塔
（２５）に供給して、低圧塔（２５）のこれが供給され
る箇所より下方の箇所から抜き出した蒸気流（７１１）
をサイドレッグ塔（２３）へ供給する点で、図６の態様
と異なる。
【００７０】上述の態様の全てにおいて、サイドレッグ
塔の再沸を行うのに空気の代わりに窒素を使用すること
が可能である。例えば、窒素製品流（ＧＡＮ）を低圧ブ
ースター圧縮機（２０）で第三の原料空気流（１３）に
代えて圧縮する。主熱交換器（１４）において低温（ｃ
ｒｙｏｇｅｎｉｃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）まで冷却
後、この圧縮した窒素製品流をサイドレッグ塔（２３）
のリボイラー（２２）へ供給する。得られた凝縮窒素は
高圧塔（１５）の任意の適当な箇所へ供給することがで
きる。
【００７１】これらの態様の全てにおいて、前置設備
（１）からの供給空気の圧力は低純度酸素を沸騰させる
のに必要とされる圧力に過ぎない。これは、複式リボイ
ラーサイクルの低圧と合致する。サイドレッグ酸素を作
るのに必要な空気の部分のみを、高純度酸素を沸騰させ
るのに必要とされる圧力まで圧縮する。これは、高純度
酸素を作るのに原料空気の全部が使用されるサイクル以
上に圧縮動力を低下させ、そして米国特許第５５１５８
３３号明細書のサイクルと比較される。
【００７２】本発明の新しいサイクルはまた、低圧塔
（２５）の大きさを小さくするのも可能にする。サイド
レッグ塔（２３）を図６におけるように連結させない場
合には、低圧塔（２５）の全体の直径はそれが空気流の
全部を精製しないのでより小さくなる。それはまた、大
きな主塔（１５、２５）がもはや高純度酸素を作る必要
がないので、直径が大きくなくてはならない段の数を減
らすのも可能にする。
【００７３】サイドアーム塔（５１０）への供給原料
（５１１）をサイドレッグ塔（２３）の中間の箇所から
取り出すことにより、この供給原料はアルゴンに富んで
いる（典型的にＡｒが６〜２２％、好ましくは９〜１５
％）。これは、アルゴンがひどく減少した供給原料（典
型的にＡｒが４％未満）から開始しなくてはならない米
国特許第５５１５８３３号明細書のサイクル以上にサイ
ドアーム塔を簡素化し且つ短くするだけでなく、アルゴ
ンの回収率をはるかに高くする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の（基本的な）態様を示す図であ
る。
【図２】低純度酸素製品のために液体酸素沸騰気化器を
使用する本発明の第二の態様を示す図である。
【図３】液体ポンプを使用して昇圧した酸素製品と窒素
製品を作る本発明の第三の態様を示す図である。
【図４】図２の態様を簡素化して液体酸素沸騰気化器を
省いた本発明の第四の態様を示す図である。
【図５】粗アルゴンサイドアーム塔を取り入れて図２の
態様を改造した本発明の第五の態様を示す図である。
【図６】図３の態様を改造して粗アルゴンサイドアーム
塔を取り入れ、そして低圧塔との結合を断ったサイドレ
ッグ塔を有する、本発明の第六の態様を示す図である。
【図７】図６の態様を改造し、低圧塔をサイドアーム塔
とサイドレッグ塔の両方と結合させた本発明の第七の態
様を示す図である。
【符号の説明】
１０…原料空気 １４…主熱交換器 １５…高圧塔 １６…コンパンダー圧縮機 １７…コンパンダー １９…コンパンダーエキスパンダー ２０…低圧ブースター圧縮機 ２２…リボイラー ２３…サイドレッグ塔 ２５…低圧塔 ２９…過冷却器 ３１…中間リボイラー ２１０…液体酸素沸騰気化器 ２１１…塔底リボイラー ３１０…圧縮機 ３１６、３１７、３１８…液体ポンプ ５１０…アルゴンサイドアーム塔 ５１４…リボイラー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年８月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】低純度酸素製品流は、高圧塔へ供給される
圧縮原料空気のうちの一部分との熱交換で沸騰させて、
その圧縮原料空気部分を少なくとも部分的に凝縮させる
ことができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】（ｖ）酸素濃度が上記の低純度塔への供給
原料のそれと少なくとも等しい酸素に富む流れを精留し
て高純度（９７％より高い）酸素製品流を提供するため
の高純度塔。 （vi）上記の蒸留設備からこの酸素に富む流れを抜き出
しそしてそれを高純度塔へ供給するための手段。 （vii)適当な第二のプロセス流を凝縮させて高純度塔の
再沸を行うための、当該高純度塔内の塔底リボイラー。 （viii）この高純度塔リボイラーに第二のプロセス流
を、上記第一のプロセス流が低純度塔リボイラーへ供給
される圧力よりも高い圧力で供給するための手段。 （ix）当該装置から高純度酸素製品流を抜き出すための
手段。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】（１）圧縮原料空気のうちの少なくとも一
部分を精留して高圧の窒素塔頂生成物と高圧の粗液体酸
素塔底液とにするための高圧塔。 （２）高圧の粗液体酸素塔底液を精留して低圧の窒素塔
頂生成物と低圧の液体酸素塔底液とにするための低圧
塔。 （３）高圧粗液体酸素塔底液のうちの少なくとも一部分
を低圧塔へ供給するための手段。 （４）高圧窒素塔頂生成物のうちの少なくとも一部分を
凝縮させ、凝縮した高圧窒素塔頂生成物のうちの少なく
とも一部分を高圧塔へ還流として戻すための手段。 （５）適当な第一のプロセス流を凝縮させて低圧塔の再
沸を行うための、低圧塔内の塔底リボイラー。 （６）このリボイラーに第一のプロセス流を供給するた
めの手段。 （７）当該装置から低純度酸素製品流を抜き出すための
手段。 （８）酸素に富んだ流れを精留して酸素量の減少した塔
頂蒸気と高純度の液体酸素塔底液とにするための高純度
塔。 （９）蒸留設備から酸素に富む流れを抜き出してそれを
高純度塔へ供給するための手段。 （１０）適当な第二のプロセス流を凝縮させて高純度塔
の再沸を行うための、高純度塔内の塔底リボイラー。 （１１）第二のプロセス流を第一のプロセス流が低圧塔
リボイラーへ供給される圧力より高い圧力で高純度塔リ
ボイラーへ供給するための手段。 （１２）当該装置から高純度酸素製品流を抜き出すため
の手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー アラン ホプキンス アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18052, ホワイトホール，ペリクルズ プレース 1225，アパートメント ６ (72)発明者 ラケシュ アグロウォル アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18049, エマウス，コモンウェルス ドライブ 4312 (72)発明者 クー ジャングオ 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 (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 低純度（９７％未満）の酸素製品流（３
    ８）と窒素に富む流れ（２８）を製造する低純度塔（２
    ５）を含み、この塔（２５）には適当な第一のプロセス
    流（３０、２１２）を凝縮させてこの塔（２５）のため
    の沸騰の負荷を供給する塔底リボイラー（３１、２１
    １）がある蒸留設備（１５、２５）において圧縮原料空
    気流（１０）を低温蒸留するための方法であって、酸素
    濃度が当該低純度塔（２５）への原料（２６’）のそれ
    と少なくとも等しい酸素に富む流れ（３５、６１１）を
    当該蒸留設備（１５、２５）から抜き出しそして高純度
    塔（２３）で精留して高純度（９７％より高い）の酸素
    製品流（３６）を提供し、この高純度塔（２３）の塔底
    液のリボイラーの熱は適当な第二のプロセス流（２１）
    の凝縮によって供給し、この第二のプロセス流（２１）
    は上記第一のプロセス流（３０、２１２）より高い圧力
    にあることを特徴とする圧縮原料空気流の低温蒸留方
    法。
  2. 【請求項２】 前記蒸留設備が高圧塔（１５）と低圧塔
    （２５）を含み、そして、 （ａ）前記圧縮原料空気（１０）のうちの少なくとも一
    部分（１１）を当該高圧塔（１５）へ供給し、そこにお
    いて当該原料空気（１１）を精留して高圧窒素の塔頂生
    成物（２７）と高圧の粗液体酸素塔底液（２６）とに
    し、 （ｂ）この高圧の粗液体酸素塔底液（２６）のうちの少
    なくとも一部分を当該低圧塔（２５）へ供給し、そこに
    おいてこの高圧の粗液体酸素塔底液（２６）を精留して
    低圧窒素の塔頂生成物（２８）と低圧の液体酸素塔底液
    とにし、 （ｃ）上記の高圧窒素塔頂生成物（２７）のうちの少な
    くとも一部分（３０）を凝縮させて、凝縮した高圧窒素
    塔頂生成物のうちの少なくとも一部分（３２）を高圧塔
    （１５）へ還流として戻し、 （ｄ）上記の低圧液体酸素塔底液のうちの少なくとも一
    部分を塔底リボイラー（３１、２１１）により沸騰さ
    せ、このリボイラーにおいて適当な第一のプロセス流
    （３０、２１２）を凝縮させ、 （ｅ）前記低純度酸素製品流（３８）を当該低圧塔（２
    ５）から抜き出し、 （ｆ）酸素濃度が上記の高圧粗液体酸素塔底液（２６）
    のそれと少なくとも等しい酸素に富んだ流れ（２６、３
    ５）を当該蒸留設備（１５、２５）から抜き出して高純
    度塔（２３）へ供給し、そこにおいてそれを精留して酸
    素量の減少した塔頂蒸気（３７）と高純度の液体酸素塔
    底液とにし、 （ｇ）この高純度の液体酸素塔底液のうちの少なくとも
    一部分を、低圧塔（２５）を沸騰させる第一のプロセス
    流（３０、２１２）の圧力よりも高い圧力まで圧縮した
    適当な第二のプロセス流（２１）の凝縮により塔底リボ
    イラー（２２）によって沸騰させ、 （ｈ）当該高純度塔（２３）から高純度の酸素製品流
    （３６）を抜き出す、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記高純度塔（２３）の塔底リボイラー
    （２２）へのプロセス流が前記圧縮原料空気（１０）の
    うちの更に圧縮された一部分（２１）である、請求項２
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記高純度塔（２３）の塔底リボイラー
    （２２）へのプロセス流が前記高圧窒素塔頂生成物（２
    ７）のうちの更に圧縮された少なくとも一部分である、
    請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記酸素に富む流れ（３５）を前記低圧
    塔（２５）から抜き出す、請求項２から４までのいずれ
    か一つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記酸素量の減少した塔頂蒸気（３７）
    を前記酸素に富む流れ（３５）を抜き出したのと実質的
    に同じ箇所で前記低圧塔（２５）へ戻す、請求項５記載
    の方法。
  7. 【請求項７】 前記酸素に富む流れ（３５）を前記低圧
    塔（２５）の液溜まりから抜き出す、請求項５又は６記
    載の方法。
  8. 【請求項８】 前記酸素に富む流れ（６１１）が前記高
    圧粗液体酸素塔底液（２６）のうちの一部分である、請
    求項２から４までのいずれか一つに記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記低圧塔（２５）の前記高圧粗液体酸
    素塔底液（２６）の供給箇所より下方の箇所から蒸気流
    （７１１）を抜き出して、前記高純度塔（２３）の前記
    酸素に富む流れ（６１１）の供給箇所より下方の箇所へ
    供給する、請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記低圧塔の塔底リボイラー（２１
    １）へのプロセス流が前記圧縮原料空気（１０）のうち
    の一部分（２１２）であり、前記高圧窒素塔頂生成物
    （２７）のうちの少なくとも一部分（３０）の凝縮を前
    記低圧塔（２５）の中間の箇所のリボイラー（３１）で
    もって行う、請求項２から９までのいずれか一つに記載
    の方法。
  11. 【請求項１１】 前記酸素に富む流れ（３５）を前記低
    圧塔（２５）の前記中間のリボイラー（３１）より上方
    の箇所から抜き出し、そして前記高純度塔（２３）の中
    間の箇所から抜き出したアルゴンに富む蒸気流（５１
    １）をアルゴン塔（（５１０）で分離してアルゴン製品
    流とアルゴン量の減少した液体流（５１２）とを製造
    し、この液体流を当該高純度塔（２３）へ戻す、請求項
    １０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 請求項２に記載された蒸留設備を含
    み、前記凝縮させた高圧窒素塔頂生成物（２７）の全部
    を前記高圧塔へ還流として供給し、前記低圧塔（２５）
    の還流を当該高圧塔（１５）から抜き出した側流（３１
    ９）で行う、請求項２から１１までのいずれか一つに記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】 窒素に富む前記側流（３１９）のうち
    の一部分（６１０）を前記高純度塔（２３）へ供給す
    る、請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１の方法により圧縮原料空気
    （１０）を低温蒸留することで低純度酸素製品と高純度
    酸素製品を製造するための装置であり、 （ｉ）圧縮原料空気（１０）を精留するための設備であ
    って低純度（９７％未満）の酸素製品流（３８）と窒素
    に富む流れ（２８）とを製造するための低純度塔（２
    ５）を含む蒸留設備（１５、２５）、 （ii）適当な第一のプロセス流を凝縮させて当該低純度
    塔（２５）の再沸を行うための、当該低純度塔（２５）
    内の塔底リボイラー（３１、２１１）、 （iii)このリボイラーに上記第一のプロセス流を供給す
    るための手段（２７、３０、１１、２１２）、 （iv）当該装置から上記の低純度酸素製品を抜き出すた
    めの手段（３８）、を含む装置であって、下記の（ｖ）
    〜（ｉｘ）を更に含むことを特徴とする装置。 （ｖ）酸素濃度が上記の低純度塔（２５）への供給原料
    （２６’）のそれと少なくとも等しい酸素に富む流れを
    精留して高純度（９７％より高い）酸素製品流を提供す
    るための高純度塔（２３） （vi）上記の蒸留設備（１５、２５）からこの酸素に富
    む流れを抜き出しそしてそれを上記の高純度塔（２３）
    へ供給するための手段（３５、２６、６１１） （vii)適当な第二のプロセス流を凝縮させて当該高純度
    塔（２３）の沸騰を行うための、当該高純度塔（２３）
    内の塔底リボイラー（２２） （viii）この高純度塔リボイラー（２２）に上記の第二
    のプロセス流を、上記第一のプロセス流が当該低純度塔
    のリボイラー（３１、２１１）へ供給される圧力よりも
    高い圧力で供給するための手段（２０、２１） （ix）当該装置から上記高純度酸素製品流を抜き出すた
    めの手段（３６）
  15. 【請求項１５】 前記蒸留設備が次に掲げる（１）〜
    （１２）を含む、請求項１４記載の装置。 （１）前記圧縮原料空気（１０）のうちの少なくとも一
    部分を精留して高圧の窒素塔頂生成物と高圧の粗液体酸
    素塔底液とにするための高圧塔（１５） （２）この高圧の粗液体酸素塔底液を精留して低圧の窒
    素塔頂生成物と低圧の液体酸素塔底液とにするための低
    圧塔（２５） （３）上記の高圧粗液体酸素塔底液のうちの少なくとも
    一部分を上記低圧塔（２５）へ供給するための手段（２
    ６、２９） （４）上記の高圧窒素塔頂生成物のうちの少なくとも一
    部分を凝縮させ、凝縮した高圧窒素塔頂生成物のうちの
    少なくとも一部分を上記高圧塔（１５）へ還流として戻
    すための手段（２７、３１、３２） （５）適当な第一のプロセス流を凝縮させて上記低圧塔
    （２５）の沸騰を行うための、当該低圧塔（２５）内の
    塔底リボイラー（３１、２１１） （６）このリボイラー（３１、２１１）に上記第一のプ
    ロセス流を供給するための手段（２７、３０、１１、２
    １２） （７）当該装置から低純度酸素製品流（３８）を抜き出
    すための手段 （８）酸素に富んだ流れを精留して酸素量の減少した塔
    頂蒸気（３７）と高純度の液体酸素塔底液とにするため
    の高純度塔（２３） （９）当該蒸留設備（１５、２５）から酸素に富む流れ
    を抜き出してそれを上記高純度塔（２３）へ供給するた
    めの手段（２６、３５） （１０）適当な第二のプロセス流を凝縮させて上記高純
    度塔（２３）の沸騰を行うための、当該高純度塔（２
    ３）内の塔底リボイラー（２２） （１１）当該第二のプロセス流を上記第一のプロセス流
    が上記低圧塔リボイラー（３１、２１１）へ供給される
    圧力より高い圧力で上記高純度塔リボイラー（２２）へ
    供給するための手段（２０、２１） （１２）当該装置から上記の高純度酸素製品流を抜き出
    すための手段（３６）
  16. 【請求項１６】 請求項３から１３までのいずれか一つ
    に記載された個々の方法を実施するのに必要とされる構
    成要素を含む、請求項１５記載の装置。
JP9044150A 1996-03-01 1997-02-27 低純度及び高純度の酸素製品を製造する圧縮原料空気流の低温蒸留方法 Pending JPH102664A (ja)

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