JPH11257846A - 複数のエキスパンダ―を使用する酸素製造方法 - Google Patents
複数のエキスパンダ―を使用する酸素製造方法Info
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- JPH11257846A JPH11257846A JP11014164A JP1416499A JPH11257846A JP H11257846 A JPH11257846 A JP H11257846A JP 11014164 A JP11014164 A JP 11014164A JP 1416499 A JP1416499 A JP 1416499A JP H11257846 A JPH11257846 A JP H11257846A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温空気分離による酸素の効率的な製造方法
を提供する。 【解決手段】 少なくとも１つの蒸留塔（１９６、１９
８）を含む蒸留塔系における空気の低温蒸留法であっ
て、窒素濃度が供給空気流れのそれ以上である流れ（１
５２）を凝縮させることによって、酸素製品を製造する
蒸留塔（１９８）の塔底での沸騰を提供し、複数のエキ
スパンダー（１０３、１３９）を使用するようにする。
を提供する。 【解決手段】 少なくとも１つの蒸留塔（１９６、１９
８）を含む蒸留塔系における空気の低温蒸留法であっ
て、窒素濃度が供給空気流れのそれ以上である流れ（１
５２）を凝縮させることによって、酸素製品を製造する
蒸留塔（１９８）の塔底での沸騰を提供し、複数のエキ
スパンダー（１０３、１３９）を使用するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温空気分離によ
って酸素を効率的に製造するいくつかの方法に関する。
特に本発明は、酸素全体の少なくとも一部を９９．５％
未満、好ましくは９７％未満の純度で製造するのに魅力
的な低温空気分離法に関する。
って酸素を効率的に製造するいくつかの方法に関する。
特に本発明は、酸素全体の少なくとも一部を９９．５％
未満、好ましくは９７％未満の純度で製造するのに魅力
的な低温空気分離法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】９９．
５％未満の純度を持つ酸素の効率的な製造を教示する多
数の米国特許がある。２つの例は米国特許第４，７０
４，１４８号及び４，９３６，０９９号明細書である。
５％未満の純度を持つ酸素の効率的な製造を教示する多
数の米国特許がある。２つの例は米国特許第４，７０
４，１４８号及び４，９３６，０９９号明細書である。
【０００３】米国特許第２，７５３，６９８号明細書
は、分離する全ての空気を二段精留装置の高圧塔で予備
精留して粗製（不純）液体酸素（粗製ＬＯＸ）塔底液及
び気体窒素留出物を製造する精留方法を開示する。その
ように製造された粗製ＬＯＸを、中間圧力に膨張させて
凝縮する窒素との熱交換により完全に気化させる。気化
した粗製酸素をわずかにあたため、動力を発生させて膨
張させ、そして高圧塔で凝縮して低圧塔の塔頂に入る窒
素によって二段精留装置の低圧塔でスクラビングする。
低圧塔の塔底は高圧塔からの窒素で再沸騰させる。以
後、寒冷を与えるこの方法をＣＧＯＸ膨張と呼ぶ。この
特許明細書では他の寒冷源を使用しない。従って、従来
の低圧塔への空気膨張法は、提案されたＣＧＯＸ膨張に
よって置き換えられる。実際、この特許明細書では、追
加の空気を高圧塔に供給するため（低圧塔へ気体空気を
膨張させないので）結果として改良がなされ、高圧塔の
塔頂から追加の窒素還流が製造されることになると言及
される。追加の窒素還流量は、高圧塔に供給される空気
中の追加の窒素の量に等しいとされる。低圧塔の上部で
の液体窒素によるスクラビング効率の改良を特許請求し
て、低圧塔の下部での沸騰の不足を克服する。
は、分離する全ての空気を二段精留装置の高圧塔で予備
精留して粗製（不純）液体酸素（粗製ＬＯＸ）塔底液及
び気体窒素留出物を製造する精留方法を開示する。その
ように製造された粗製ＬＯＸを、中間圧力に膨張させて
凝縮する窒素との熱交換により完全に気化させる。気化
した粗製酸素をわずかにあたため、動力を発生させて膨
張させ、そして高圧塔で凝縮して低圧塔の塔頂に入る窒
素によって二段精留装置の低圧塔でスクラビングする。
低圧塔の塔底は高圧塔からの窒素で再沸騰させる。以
後、寒冷を与えるこの方法をＣＧＯＸ膨張と呼ぶ。この
特許明細書では他の寒冷源を使用しない。従って、従来
の低圧塔への空気膨張法は、提案されたＣＧＯＸ膨張に
よって置き換えられる。実際、この特許明細書では、追
加の空気を高圧塔に供給するため（低圧塔へ気体空気を
膨張させないので）結果として改良がなされ、高圧塔の
塔頂から追加の窒素還流が製造されることになると言及
される。追加の窒素還流量は、高圧塔に供給される空気
中の追加の窒素の量に等しいとされる。低圧塔の上部で
の液体窒素によるスクラビング効率の改良を特許請求し
て、低圧塔の下部での沸騰の不足を克服する。
【０００４】米国特許第４，４１０，３４３号明細書
は、低圧及び中間圧の塔を使用する低純度酸素の製造方
法であって、空気を凝縮させて低圧塔の塔底液を沸騰さ
せ、及び結果として生じる空気を中間圧及び低圧の塔の
両方に供給する方法を開示する。
は、低圧及び中間圧の塔を使用する低純度酸素の製造方
法であって、空気を凝縮させて低圧塔の塔底液を沸騰さ
せ、及び結果として生じる空気を中間圧及び低圧の塔の
両方に供給する方法を開示する。
【０００５】米国特許第４，７０４，１４８号明細書
は、空気分離のために高圧と低圧の蒸留塔を使用して低
純度酸素及び廃棄窒素流を製造する方法を開示する。主
熱交換器のコールドエンド（ｃｏｌｄ ｅｎｄ）からの
供給空気を使用して、低圧蒸留塔を再沸騰させて低純度
酸素製品を気化させる。塔の再沸騰及び酸素製品の気化
の熱負荷は、空気画分（air fractions ）の凝縮により
供給される。この特許明細書では空気原料を３つの二次
流れに分割する。それらの二次流れの１つは全て凝縮さ
せて低圧及び高圧の蒸留塔の両方に還流を供給するのに
使用する。第２の二次流れは部分的に凝縮させて、部分
的に凝縮した二次流れの蒸気部分を高圧蒸留塔の塔底に
供給し、及び液体部分は低圧蒸留塔に還流を供給させ
る。第３の二次流れは膨張させて、寒冷を回収し、その
後塔の供給物として低圧蒸留塔に導入する。更に、高圧
塔のコンデンサーを低圧塔で中間リボイラーとして使用
する。
は、空気分離のために高圧と低圧の蒸留塔を使用して低
純度酸素及び廃棄窒素流を製造する方法を開示する。主
熱交換器のコールドエンド（ｃｏｌｄ ｅｎｄ）からの
供給空気を使用して、低圧蒸留塔を再沸騰させて低純度
酸素製品を気化させる。塔の再沸騰及び酸素製品の気化
の熱負荷は、空気画分（air fractions ）の凝縮により
供給される。この特許明細書では空気原料を３つの二次
流れに分割する。それらの二次流れの１つは全て凝縮さ
せて低圧及び高圧の蒸留塔の両方に還流を供給するのに
使用する。第２の二次流れは部分的に凝縮させて、部分
的に凝縮した二次流れの蒸気部分を高圧蒸留塔の塔底に
供給し、及び液体部分は低圧蒸留塔に還流を供給させ
る。第３の二次流れは膨張させて、寒冷を回収し、その
後塔の供給物として低圧蒸留塔に導入する。更に、高圧
塔のコンデンサーを低圧塔で中間リボイラーとして使用
する。
【０００６】国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ８７／０１６６
５号明細書（米国特許第４，７９６，４３１号明細書）
においてＥｒｉｃｋｓｏｎは、高圧塔から窒素流れを引
き出す方法を教示する。これは、この窒素を中間圧力に
部分的に膨張させ、その後高圧塔の塔底からの粗製ＬＯ
Ｘ又は低圧塔の中間の高さからの液体のどちらかとの熱
交換によって凝縮させる。この冷却方法は、現在では窒
素の膨張に続く凝縮（ＮＥＣ）と呼ばれる。一般的にＮ
ＥＣはコールドボックス（ｃｏｌｄ ｂｏｘ）に必要な
寒冷の全てをもたらす。Ｅｒｉｃｋｓｏｎは、ＮＥＣ単
独では寒冷を提供できない応用においてのみ、補足的な
寒冷をいくらかの供給空気の膨張によって供給すること
が必要であると教示している。しかしながら、エネルギ
ー消費を減少させるためにこの補足的な寒冷を使用する
ことは教示されていない。この補足的な寒冷はフローシ
ートに関して教示され、ここではフローシートへの他の
変更がなされて供給空気圧力を低下させた。これはエキ
スパンダーへの窒素の圧力、従ってＮＥＣから得られる
寒冷の量を低下させた。
５号明細書（米国特許第４，７９６，４３１号明細書）
においてＥｒｉｃｋｓｏｎは、高圧塔から窒素流れを引
き出す方法を教示する。これは、この窒素を中間圧力に
部分的に膨張させ、その後高圧塔の塔底からの粗製ＬＯ
Ｘ又は低圧塔の中間の高さからの液体のどちらかとの熱
交換によって凝縮させる。この冷却方法は、現在では窒
素の膨張に続く凝縮（ＮＥＣ）と呼ばれる。一般的にＮ
ＥＣはコールドボックス（ｃｏｌｄ ｂｏｘ）に必要な
寒冷の全てをもたらす。Ｅｒｉｃｋｓｏｎは、ＮＥＣ単
独では寒冷を提供できない応用においてのみ、補足的な
寒冷をいくらかの供給空気の膨張によって供給すること
が必要であると教示している。しかしながら、エネルギ
ー消費を減少させるためにこの補足的な寒冷を使用する
ことは教示されていない。この補足的な寒冷はフローシ
ートに関して教示され、ここではフローシートへの他の
変更がなされて供給空気圧力を低下させた。これはエキ
スパンダーへの窒素の圧力、従ってＮＥＣから得られる
寒冷の量を低下させた。
【０００７】米国特許第４，９３６，０９９号明細書で
Ｗｏｏｄｗａｒｄらは、低純度酸素の製造に関してＣＧ
ＯＸ膨張を使用する。この場合、気体酸素製品は供給空
気の一部との熱交換によって低圧塔の塔底からの液体酸
素を気化させて製造する。
Ｗｏｏｄｗａｒｄらは、低純度酸素の製造に関してＣＧ
ＯＸ膨張を使用する。この場合、気体酸素製品は供給空
気の一部との熱交換によって低圧塔の塔底からの液体酸
素を気化させて製造する。
【０００８】ドイツ特許２８ ５４ ５０８号明細書で
は高圧塔の圧力である空気原料の一部を、コールドボッ
クスに寒冷を与えるエキスパンダーからの仕事エネルギ
ーを使用して高温（warm level）で更に圧縮する。この
更に圧縮された空気流を部分的に冷却し、前記コンプレ
ッサーに動力を与えるものと同じエキスパンダーで膨張
させる。この設備構成において、更に圧縮するものとそ
の後寒冷のために膨張させる供給空気流の画分は同じも
のである。結果として、所定の供給空気の画分につい
て、更なる寒冷がコールドボックス内でもたらされる。
この特許明細書はこの過剰な寒冷を活かす以下の２つの
方法を教示する。（ａ）コールドボックスからのより多
くの液体製品を製造すること、（ｂ）コンプレッサー及
びエキスパンダーを通る流量を減らし、それによって高
圧塔への流量を増やすこと。高圧塔への流量の増加は結
果としてコールドボックスからのより多い生産量をもた
らすと主張されている。
は高圧塔の圧力である空気原料の一部を、コールドボッ
クスに寒冷を与えるエキスパンダーからの仕事エネルギ
ーを使用して高温（warm level）で更に圧縮する。この
更に圧縮された空気流を部分的に冷却し、前記コンプレ
ッサーに動力を与えるものと同じエキスパンダーで膨張
させる。この設備構成において、更に圧縮するものとそ
の後寒冷のために膨張させる供給空気流の画分は同じも
のである。結果として、所定の供給空気の画分につい
て、更なる寒冷がコールドボックス内でもたらされる。
この特許明細書はこの過剰な寒冷を活かす以下の２つの
方法を教示する。（ａ）コールドボックスからのより多
くの液体製品を製造すること、（ｂ）コンプレッサー及
びエキスパンダーを通る流量を減らし、それによって高
圧塔への流量を増やすこと。高圧塔への流量の増加は結
果としてコールドボックスからのより多い生産量をもた
らすと主張されている。
【０００９】米国特許第５，３０９，７２１号明細書で
は、２つの塔を使用する方法の低圧塔を大気圧よりもは
るかに高い圧力で操作する。結果として低圧塔の塔頂か
ら得られる窒素流れを２つに分割し、それぞれの流れを
異なる温度レベルで操作される異なるエキスパンダーで
膨張させる。
は、２つの塔を使用する方法の低圧塔を大気圧よりもは
るかに高い圧力で操作する。結果として低圧塔の塔頂か
ら得られる窒素流れを２つに分割し、それぞれの流れを
異なる温度レベルで操作される異なるエキスパンダーで
膨張させる。
【００１０】米国特許第５，１４６，７５６号明細書
も、蒸留のための供給空気流れを冷却する主熱交換器内
での冷却する流れと暖める流れの大きな温度差を得るた
めの２つのエキスパンダーの使用を教示する。これは、
主熱交換器のコアの数を減らすために行われる。しかし
ながら２つのエキスパンダーを操作するために、低圧塔
を２．５バール（２５０ｋＰａ）よりも高い圧力で操作
し、低圧塔の塔頂から出る窒素のうちの一部をエキスパ
ンダーの１つで膨張させる。供給空気のうちの一部は低
圧塔のために第二のエキスパンダーで膨張させる。
も、蒸留のための供給空気流れを冷却する主熱交換器内
での冷却する流れと暖める流れの大きな温度差を得るた
めの２つのエキスパンダーの使用を教示する。これは、
主熱交換器のコアの数を減らすために行われる。しかし
ながら２つのエキスパンダーを操作するために、低圧塔
を２．５バール（２５０ｋＰａ）よりも高い圧力で操作
し、低圧塔の塔頂から出る窒素のうちの一部をエキスパ
ンダーの１つで膨張させる。供給空気のうちの一部は低
圧塔のために第二のエキスパンダーで膨張させる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は少なくとも１つ
の蒸留塔を含む蒸留塔系における空気の低温蒸留法であ
って、窒素濃度が供給空気流れのそれ以上である流れを
凝縮させることによって、酸素製品を製造する蒸留塔の
塔底での沸騰を行わせる低温蒸留方法に関する。本発明
の方法は以下の（ａ）及び（ｂ）の工程を含む。 （ａ）以下の（１）及び（２）の２つの方法の少なくと
も１つで蒸留塔系に必要とされる全ての寒冷の少なくと
も１０％の仕事エネルギーを発生させる工程。 （１）窒素含有率が供給空気のそれ以上である第１のプ
ロセス流れを仕事膨張（word expanding）させ、その後
次の（ｉ）及び（ｉｉ）の２つの液体、すなわち、
（ｉ）酸素製品を製造する蒸留塔の中間の高さにある液
体、（ｉｉ）この蒸留塔への液体供給物であって酸素濃
度が供給空気の酸素濃度と同じ又は好ましくはより高い
液体供給物のうちの１つ、の２つの液体の少なくとも１
つとの潜熱交換によって、前記膨張した流れの少なくと
も一部を凝縮させる方法。 （２）酸素濃度が供給空気の酸素濃度と同じか好ましく
はより高く、また酸素製品を製造する蒸留塔の圧力より
も圧力が高い酸素に富む液体流れの少なくとも一部との
潜熱交換によって、窒素含有率が供給空気のそれ以上の
少なくとも第２のプロセス流れを凝縮させ、そして潜熱
交換によって酸素に富む液体の少なくとも一部が蒸気画
分に気化した後で結果として得られた蒸気流の少なくと
も一部を仕事膨張させる方法。 （ｂ）第３のプロセス流れを仕事膨張させ、工程（ａ）
で発生する仕事との総計が低温プラントの寒冷の要求の
総計を超えるように追加の仕事エネルギーを生じさせ、
そして第３のプロセス流れが工程（ａ）（１）の第１の
プロセス流れと同じ場合には、仕事膨張の後の第３のプ
ロセス流れの少なくとも一部は工程（ａ）（１）で説明
された２つの液体流れのいずれとの熱交換でも凝縮させ
ない工程。
の蒸留塔を含む蒸留塔系における空気の低温蒸留法であ
って、窒素濃度が供給空気流れのそれ以上である流れを
凝縮させることによって、酸素製品を製造する蒸留塔の
塔底での沸騰を行わせる低温蒸留方法に関する。本発明
の方法は以下の（ａ）及び（ｂ）の工程を含む。 （ａ）以下の（１）及び（２）の２つの方法の少なくと
も１つで蒸留塔系に必要とされる全ての寒冷の少なくと
も１０％の仕事エネルギーを発生させる工程。 （１）窒素含有率が供給空気のそれ以上である第１のプ
ロセス流れを仕事膨張（word expanding）させ、その後
次の（ｉ）及び（ｉｉ）の２つの液体、すなわち、
（ｉ）酸素製品を製造する蒸留塔の中間の高さにある液
体、（ｉｉ）この蒸留塔への液体供給物であって酸素濃
度が供給空気の酸素濃度と同じ又は好ましくはより高い
液体供給物のうちの１つ、の２つの液体の少なくとも１
つとの潜熱交換によって、前記膨張した流れの少なくと
も一部を凝縮させる方法。 （２）酸素濃度が供給空気の酸素濃度と同じか好ましく
はより高く、また酸素製品を製造する蒸留塔の圧力より
も圧力が高い酸素に富む液体流れの少なくとも一部との
潜熱交換によって、窒素含有率が供給空気のそれ以上の
少なくとも第２のプロセス流れを凝縮させ、そして潜熱
交換によって酸素に富む液体の少なくとも一部が蒸気画
分に気化した後で結果として得られた蒸気流の少なくと
も一部を仕事膨張させる方法。 （ｂ）第３のプロセス流れを仕事膨張させ、工程（ａ）
で発生する仕事との総計が低温プラントの寒冷の要求の
総計を超えるように追加の仕事エネルギーを生じさせ、
そして第３のプロセス流れが工程（ａ）（１）の第１の
プロセス流れと同じ場合には、仕事膨張の後の第３のプ
ロセス流れの少なくとも一部は工程（ａ）（１）で説明
された２つの液体流れのいずれとの熱交換でも凝縮させ
ない工程。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は低純度酸素を製造するよ
りエネルギー及び原価効率的な低温方法を教示する。低
純度酸素は酸素濃度が９９．５％未満、好ましくは９７
％未満の製品流れとして定義する。この方法では、少な
くとも１つの蒸留塔を含む蒸留系で供給空気を蒸留す
る。酸素製品を製造する蒸留塔の塔底での沸騰は、窒素
濃度が供給空気流れのそれと等しい又はより高い流れを
凝縮させることによってなされる。本発明の方法は以下
の（ａ）及び（ｂ）の工程を含む。
りエネルギー及び原価効率的な低温方法を教示する。低
純度酸素は酸素濃度が９９．５％未満、好ましくは９７
％未満の製品流れとして定義する。この方法では、少な
くとも１つの蒸留塔を含む蒸留系で供給空気を蒸留す
る。酸素製品を製造する蒸留塔の塔底での沸騰は、窒素
濃度が供給空気流れのそれと等しい又はより高い流れを
凝縮させることによってなされる。本発明の方法は以下
の（ａ）及び（ｂ）の工程を含む。
【００１３】（ａ）以下の（１）及び（２）の２つの方
法の少なくとも１つで蒸留塔系に必要とされる全ての寒
冷の少なくとも１０％の仕事エネルギーを発生させる工
程。 （１）窒素含有率が供給空気のそれ以上である第１のプ
ロセス流れを仕事膨張させ、その後次の（ｉ）及び（ｉ
ｉ）の２つの液体、すなわち、（ｉ）酸素製品を製造す
る蒸留塔の中間の高さにある液体、（ｉｉ）この蒸留塔
への液体供給物であって酸素濃度が供給空気の酸素濃度
と同じ又は好ましくはより高い液体供給物のうちの１
つ、の２つの液体の少なくとも１つとの潜熱交換によっ
て、前記膨張した流れの少なくとも一部を凝縮させる方
法。 （２）酸素濃度が供給空気の酸素濃度と同じか好ましく
はより高く、また酸素製品を製造する蒸留塔の圧力より
も圧力が高い酸素に富む液体流れの少なくとも一部との
潜熱交換によって、窒素含有率が供給空気のそれ以上の
少なくとも第２のプロセス流れを凝縮させ、そして潜熱
交換によって酸素に富む液体の少なくとも一部を気化さ
せ蒸気画分にした後で結果として得られた蒸気流れの少
なくとも一部を仕事膨張させる方法。
法の少なくとも１つで蒸留塔系に必要とされる全ての寒
冷の少なくとも１０％の仕事エネルギーを発生させる工
程。 （１）窒素含有率が供給空気のそれ以上である第１のプ
ロセス流れを仕事膨張させ、その後次の（ｉ）及び（ｉ
ｉ）の２つの液体、すなわち、（ｉ）酸素製品を製造す
る蒸留塔の中間の高さにある液体、（ｉｉ）この蒸留塔
への液体供給物であって酸素濃度が供給空気の酸素濃度
と同じ又は好ましくはより高い液体供給物のうちの１
つ、の２つの液体の少なくとも１つとの潜熱交換によっ
て、前記膨張した流れの少なくとも一部を凝縮させる方
法。 （２）酸素濃度が供給空気の酸素濃度と同じか好ましく
はより高く、また酸素製品を製造する蒸留塔の圧力より
も圧力が高い酸素に富む液体流れの少なくとも一部との
潜熱交換によって、窒素含有率が供給空気のそれ以上の
少なくとも第２のプロセス流れを凝縮させ、そして潜熱
交換によって酸素に富む液体の少なくとも一部を気化さ
せ蒸気画分にした後で結果として得られた蒸気流れの少
なくとも一部を仕事膨張させる方法。
【００１４】（ｂ）第３のプロセス流れを仕事膨張させ
て、工程（ａ）で発生する仕事との総計が低温プラント
の寒冷の要求の総計を超えるように追加の仕事エネルギ
ーを生じさせ、そして第３のプロセス流れが工程（ａ）
（１）の第１のプロセス流れと同じ場合には、仕事膨張
の後の第３のプロセス流れの少なくとも一部は工程
（ａ）（１）で説明された２つの液体流れのいずれとの
熱交換でも凝縮させない工程。
て、工程（ａ）で発生する仕事との総計が低温プラント
の寒冷の要求の総計を超えるように追加の仕事エネルギ
ーを生じさせ、そして第３のプロセス流れが工程（ａ）
（１）の第１のプロセス流れと同じ場合には、仕事膨張
の後の第３のプロセス流れの少なくとも一部は工程
（ａ）（１）で説明された２つの液体流れのいずれとの
熱交換でも凝縮させない工程。
【００１５】好ましい態様では、工程（ａ）（１）及び
（ａ）（２）の仕事膨張方法の１つだけを使用する。ま
た工程（ａ）（２）の第２のプロセス流れは、しばしば
工程（ａ）（１）の第１のプロセス流れと同じである。
（ａ）（２）の仕事膨張方法の１つだけを使用する。ま
た工程（ａ）（２）の第２のプロセス流れは、しばしば
工程（ａ）（１）の第１のプロセス流れと同じである。
【００１６】最も好ましい態様では、蒸留系はより高圧
の（ＨＰ）塔及びより低圧の（ＬＰ）塔からなる２塔系
を含む。供給空気の少なくとも一部はＨＰ塔に供給す
る。製品酸素はＬＰ塔の塔底から製造する。工程（ａ）
（１）の第１のプロセス流れ又は工程（ａ）（２）の第
２のプロセス流れは一般に、ＨＰ塔から引き出される高
圧の窒素に富む蒸気流れである。工程（ａ）（１）の仕
事膨張の方法を使用する場合には、高圧の窒素に富む蒸
気流れを膨張させ、その後ＬＰ塔の中間の高さの液体流
れ又はＨＰ塔の塔底から得られてＬＰ塔への供給物を形
成する粗製液体酸素（粗製ＬＯＸ）流れとの潜熱交換に
より凝縮させる。この方法では、粗製ＬＯＸ流れの圧力
をＬＰ塔の圧力付近まで落とす。高圧の窒素に富む流れ
を膨張させる前に部分的に暖めることができる。工程
（ａ）（２）の仕事膨張の方法を使用する場合、高圧の
窒素に富む流れをＬＰ塔の圧力を超える圧力の粗製ＬＯ
Ｘ流れの一部との潜熱交換によって凝縮させ、粗製ＬＯ
Ｘの少なくとも部分的な気化から得られる蒸気をＬＰ塔
に向けて仕事膨張させる。仕事膨張の前に、粗製ＬＯＸ
の少なくとも部分的な気化から得られる蒸気を部分的に
暖めることができよう。粗製ＬＯＸの気化の代替案とし
て、空気よりも酸素含有率が高い酸素に富む液体をＬＰ
塔から引き出し、そして少なくとも部分的な気化の前に
ＬＰ塔の圧力よりも高い所望の圧力に昇圧することがで
きよう。
の（ＨＰ）塔及びより低圧の（ＬＰ）塔からなる２塔系
を含む。供給空気の少なくとも一部はＨＰ塔に供給す
る。製品酸素はＬＰ塔の塔底から製造する。工程（ａ）
（１）の第１のプロセス流れ又は工程（ａ）（２）の第
２のプロセス流れは一般に、ＨＰ塔から引き出される高
圧の窒素に富む蒸気流れである。工程（ａ）（１）の仕
事膨張の方法を使用する場合には、高圧の窒素に富む蒸
気流れを膨張させ、その後ＬＰ塔の中間の高さの液体流
れ又はＨＰ塔の塔底から得られてＬＰ塔への供給物を形
成する粗製液体酸素（粗製ＬＯＸ）流れとの潜熱交換に
より凝縮させる。この方法では、粗製ＬＯＸ流れの圧力
をＬＰ塔の圧力付近まで落とす。高圧の窒素に富む流れ
を膨張させる前に部分的に暖めることができる。工程
（ａ）（２）の仕事膨張の方法を使用する場合、高圧の
窒素に富む流れをＬＰ塔の圧力を超える圧力の粗製ＬＯ
Ｘ流れの一部との潜熱交換によって凝縮させ、粗製ＬＯ
Ｘの少なくとも部分的な気化から得られる蒸気をＬＰ塔
に向けて仕事膨張させる。仕事膨張の前に、粗製ＬＯＸ
の少なくとも部分的な気化から得られる蒸気を部分的に
暖めることができよう。粗製ＬＯＸの気化の代替案とし
て、空気よりも酸素含有率が高い酸素に富む液体をＬＰ
塔から引き出し、そして少なくとも部分的な気化の前に
ＬＰ塔の圧力よりも高い所望の圧力に昇圧することがで
きよう。
【００１７】２塔系の最も好ましい態様を使用する場
合、工程（ｂ）の第３のプロセス流れは任意のふさわし
いプロセス流れでよい。いくつかの例には、ＬＰ塔への
供給空気の一部の仕事膨張、ＨＰ塔から引き出した窒素
に富む製品流れの仕事膨張、及びＬＰ塔から引き出した
流れの仕事膨張が含まれる。入ってくる空気に追加のエ
ネルギーを供給することが必要なので、一般にＨＰ塔へ
の供給物の仕事膨張は最適とは言えない。
合、工程（ｂ）の第３のプロセス流れは任意のふさわし
いプロセス流れでよい。いくつかの例には、ＬＰ塔への
供給空気の一部の仕事膨張、ＨＰ塔から引き出した窒素
に富む製品流れの仕事膨張、及びＬＰ塔から引き出した
流れの仕事膨張が含まれる。入ってくる空気に追加のエ
ネルギーを供給することが必要なので、一般にＨＰ塔へ
の供給物の仕事膨張は最適とは言えない。
【００１８】仕事膨張とは、プロセス流れがエキスパン
ダーで膨張するときに仕事を発生させることを意味す
る。この仕事は油圧ブレーキに放散、又は電力を発生さ
せるのに使用若しくはもう１つのプロセス流れを直接圧
縮するのに使用してもよい。
ダーで膨張するときに仕事を発生させることを意味す
る。この仕事は油圧ブレーキに放散、又は電力を発生さ
せるのに使用若しくはもう１つのプロセス流れを直接圧
縮するのに使用してもよい。
【００１９】低純度酸素と並んで、他の製品も製造でき
る。これには、高純度酸素（９９．５％以上の純度）、
窒素、アルゴン、クリプトン及びキセノンが含まれる。
必要ならば、液体窒素、液体酸素及び液体アルゴンのよ
うないくらかの液体製品も同時に製造することができ
る。
る。これには、高純度酸素（９９．５％以上の純度）、
窒素、アルゴン、クリプトン及びキセノンが含まれる。
必要ならば、液体窒素、液体酸素及び液体アルゴンのよ
うないくらかの液体製品も同時に製造することができ
る。
【００２０】ここで図１を参照して本発明を詳細に説明
する。なお、以下で説明する図１〜６を通して、共通の
流れには同じ番号を使用している。水及び二酸化炭素の
ようなより重たい成分を含んでいない圧縮供給空気流れ
を流れ１００として示す。供給空気流れを２つの流れ１
０２及び１１０に分ける。主な画分である流れ１０２を
主熱交換器１９０で冷却し、及びその後高圧（ＨＰ）塔
１９６の塔底に流れ１０６として供給する。高圧塔への
供給物を蒸留して、塔頂の高圧窒素蒸気流れ１５０及び
塔底の粗製液体酸素（粗製ＬＯＸ）流れ１３０にする。
粗製ＬＯＸ流れを最終的に低圧（ＬＰ）塔１９８に供給
し、ここでそれを蒸留して塔頂で低圧窒素蒸気流れ１６
０を、及び塔底で液体酸素製品流れ１７０を製造する。
あるいは、酸素製品はＬＰ塔の塔底から蒸気として引き
出してもよい。液体酸素製品流れ１７０をポンプ１７１
によって所望の圧力に昇圧し、その後適当に加圧したプ
ロセス流れとの熱交換によって気化させて、気体酸素
（ＧＯＸ）製品流れ１７２を提供する。図１において、
適当に加圧したプロセス流れは管路１１８の供給空気の
一部分である。ＬＰ塔の塔底での沸騰は、管路１５０か
らの、管路１５２の高圧窒素流れの第１の部分を凝縮さ
せることによってなされ、第１の高圧液体窒素流れ１５
３を提供する。
する。なお、以下で説明する図１〜６を通して、共通の
流れには同じ番号を使用している。水及び二酸化炭素の
ようなより重たい成分を含んでいない圧縮供給空気流れ
を流れ１００として示す。供給空気流れを２つの流れ１
０２及び１１０に分ける。主な画分である流れ１０２を
主熱交換器１９０で冷却し、及びその後高圧（ＨＰ）塔
１９６の塔底に流れ１０６として供給する。高圧塔への
供給物を蒸留して、塔頂の高圧窒素蒸気流れ１５０及び
塔底の粗製液体酸素（粗製ＬＯＸ）流れ１３０にする。
粗製ＬＯＸ流れを最終的に低圧（ＬＰ）塔１９８に供給
し、ここでそれを蒸留して塔頂で低圧窒素蒸気流れ１６
０を、及び塔底で液体酸素製品流れ１７０を製造する。
あるいは、酸素製品はＬＰ塔の塔底から蒸気として引き
出してもよい。液体酸素製品流れ１７０をポンプ１７１
によって所望の圧力に昇圧し、その後適当に加圧したプ
ロセス流れとの熱交換によって気化させて、気体酸素
（ＧＯＸ）製品流れ１７２を提供する。図１において、
適当に加圧したプロセス流れは管路１１８の供給空気の
一部分である。ＬＰ塔の塔底での沸騰は、管路１５０か
らの、管路１５２の高圧窒素流れの第１の部分を凝縮さ
せることによってなされ、第１の高圧液体窒素流れ１５
３を提供する。
【００２１】本発明の工程（ａ）（２）によれば、供給
空気よりも酸素濃度が高い粗製ＬＯＸ流れの少なくとも
一部分を弁１３５に通して、ＨＰ塔とＬＰ塔の圧力の中
間の圧力に減圧する。図１では、減圧の前に粗製ＬＯＸ
を過冷却器１９２で、ＬＰから戻ってくる気体窒素（Ｇ
ＡＮ）流れとの熱交換によって過冷却する。この過冷却
は随意のものである。減圧した粗製ＬＯＸ流れ１３６を
リボイラー／コンデンサー１９４に送り、そこで管路１
５０からの、管路１５４の高圧窒素流れの第２の部分
（本発明の（ａ）（２）の第２のプロセス流れ）との潜
熱交換によって少なくとも部分的に沸騰させ、第２の高
圧液体窒素流れ１５６をもたらす。第１及び第２の高圧
液体窒素流れは、ＨＰ塔及びＬＰ塔に必要な還流を提供
する。管路１３７の減圧した粗製ＬＯＸ流れの気化した
部分（以後粗製ＧＯＸ流れと呼ぶ）を、主熱交換器１９
０で部分的に加熱して、その後エキスパンダー１３９で
仕事膨張をさせて追加の供給物としてＬＰ塔１９８に送
る。粗製ＧＯＸ流れ１３７の部分的な加熱は随意であ
り、同様にＬＰ塔に供給する前に仕事膨張をした後の流
れ１４０を更に冷却することができる。
空気よりも酸素濃度が高い粗製ＬＯＸ流れの少なくとも
一部分を弁１３５に通して、ＨＰ塔とＬＰ塔の圧力の中
間の圧力に減圧する。図１では、減圧の前に粗製ＬＯＸ
を過冷却器１９２で、ＬＰから戻ってくる気体窒素（Ｇ
ＡＮ）流れとの熱交換によって過冷却する。この過冷却
は随意のものである。減圧した粗製ＬＯＸ流れ１３６を
リボイラー／コンデンサー１９４に送り、そこで管路１
５０からの、管路１５４の高圧窒素流れの第２の部分
（本発明の（ａ）（２）の第２のプロセス流れ）との潜
熱交換によって少なくとも部分的に沸騰させ、第２の高
圧液体窒素流れ１５６をもたらす。第１及び第２の高圧
液体窒素流れは、ＨＰ塔及びＬＰ塔に必要な還流を提供
する。管路１３７の減圧した粗製ＬＯＸ流れの気化した
部分（以後粗製ＧＯＸ流れと呼ぶ）を、主熱交換器１９
０で部分的に加熱して、その後エキスパンダー１３９で
仕事膨張をさせて追加の供給物としてＬＰ塔１９８に送
る。粗製ＧＯＸ流れ１３７の部分的な加熱は随意であ
り、同様にＬＰ塔に供給する前に仕事膨張をした後の流
れ１４０を更に冷却することができる。
【００２２】本発明の工程（ｂ）によれば、部分的に冷
却した空気流れの一部を流れ１０４（第３のプロセス流
れ）として主熱交換器から取り出してエキスパンダー１
０３で仕事膨張をさせ、その後ＬＰ塔に供給する。この
図では、それぞれエキスパンダーから取り出した仕事を
発電機に送る。これは全体としての電力の要求量を減ら
す。
却した空気流れの一部を流れ１０４（第３のプロセス流
れ）として主熱交換器から取り出してエキスパンダー１
０３で仕事膨張をさせ、その後ＬＰ塔に供給する。この
図では、それぞれエキスパンダーから取り出した仕事を
発電機に送る。これは全体としての電力の要求量を減ら
す。
【００２３】図１ではポンプ１７１から吸入排出される
液体酸素を気化させるために、流れ１１０の、供給空気
流１００のうちの一部を随意の増圧器１１３で更に増圧
させ、そして冷却水（図示せず）で冷却し、その後主熱
交換器１９０でポンプ送出された液体酸素流れとの熱交
換によって冷却する。冷却した液体空気流れ１１８の一
部をＨＰ塔に送って（流れ１２０）、他の部分（流れ１
２２）を過冷却器１９２でいくらか過冷却した後でＬＰ
塔に送る。
液体酸素を気化させるために、流れ１１０の、供給空気
流１００のうちの一部を随意の増圧器１１３で更に増圧
させ、そして冷却水（図示せず）で冷却し、その後主熱
交換器１９０でポンプ送出された液体酸素流れとの熱交
換によって冷却する。冷却した液体空気流れ１１８の一
部をＨＰ塔に送って（流れ１２０）、他の部分（流れ１
２２）を過冷却器１９２でいくらか過冷却した後でＬＰ
塔に送る。
【００２４】いくつかの既知の変更を図１の例示のフロ
ーシートに適用できる。例えば、ＨＰ塔からの全ての粗
製ＬＯＸ流れ１３０をＬＰ塔に送ることができ、リボイ
ラー／コンデンサー１９４にそれを少しも送らない。こ
の代わりに、液体をＬＰ塔の中間の高さから取り出し
て、その後ＨＰ塔とＬＰ塔の圧力の中間圧力に昇圧し、
そしてリボイラー／コンデンサー１９４に送る。リボイ
ラー／コンデンサー１９４での残り処理は、先に説明し
た流れ１３４のそれに相似である。もう１つの変更した
態様では、それぞれリボイラー／コンデンサー１９３及
び１９４で凝縮する２つの高圧窒素流れ１５２及び１５
４は、ＨＰ塔の同じ位置を源としなくてもよい。それぞ
れをＨＰ塔の異なる高さで得てよく、それらのリボイラ
ー（１９３及び１９４）で凝縮させた後でぞれぞれを蒸
留系のふさわしい位置に送る。一例として、流れ１５４
を高圧塔の塔頂よりも低い位置から抜き出すことがで
き、リボイラー／コンデンサー１９４で凝縮させた後
で、その一部をＨＰ塔の中間の箇所に戻し、他の部分を
ＬＰ塔に送ることができる。
ーシートに適用できる。例えば、ＨＰ塔からの全ての粗
製ＬＯＸ流れ１３０をＬＰ塔に送ることができ、リボイ
ラー／コンデンサー１９４にそれを少しも送らない。こ
の代わりに、液体をＬＰ塔の中間の高さから取り出し
て、その後ＨＰ塔とＬＰ塔の圧力の中間圧力に昇圧し、
そしてリボイラー／コンデンサー１９４に送る。リボイ
ラー／コンデンサー１９４での残り処理は、先に説明し
た流れ１３４のそれに相似である。もう１つの変更した
態様では、それぞれリボイラー／コンデンサー１９３及
び１９４で凝縮する２つの高圧窒素流れ１５２及び１５
４は、ＨＰ塔の同じ位置を源としなくてもよい。それぞ
れをＨＰ塔の異なる高さで得てよく、それらのリボイラ
ー（１９３及び１９４）で凝縮させた後でぞれぞれを蒸
留系のふさわしい位置に送る。一例として、流れ１５４
を高圧塔の塔頂よりも低い位置から抜き出すことがで
き、リボイラー／コンデンサー１９４で凝縮させた後
で、その一部をＨＰ塔の中間の箇所に戻し、他の部分を
ＬＰ塔に送ることができる。
【００２５】図２は、工程（ａ）（１）に従ってプロセ
ス流れを仕事膨張させる他の態様を示す。ここでは過冷
却した粗製ＬＯＸ流れ１３４を弁１３５に通してＬＰ塔
の圧力に非常に近い圧力に減圧して、その後リボイラー
／コンデンサー１９４に供給する。管路２５４の高圧窒
素流れの第２の部分（ここでは工程（ａ）（１）の第１
のプロセス流れ）を、主熱交換器で部分的に暖めて（随
意）、その後エキスパンダー１３９で仕事膨張をさせて
低圧窒素流れ２４０を与える。この流れ２４０をその後
リボイラー／コンデンサー１９４で潜熱交換させて凝縮
させ、いくらの過冷却の後でＬＰ塔に送る流れ２４２を
与える。リボイラー／コンデンサー１９４からの気化し
た流れ１３７及び液体流れ１４２をＬＰ塔の適当な位置
に送る。必要ならば、管路２４２の凝縮した窒素流れの
一部をＨＰ塔にポンプ送りすることができる。再び、一
方がリボイラー／コンデンサー１９３で凝縮し他方がリ
ボイラー／コンデンサー１９４で凝縮する２つの窒素流
れはＨＰ塔の異なる高さから引き出すことができ、従っ
て異なる組成でよい。
ス流れを仕事膨張させる他の態様を示す。ここでは過冷
却した粗製ＬＯＸ流れ１３４を弁１３５に通してＬＰ塔
の圧力に非常に近い圧力に減圧して、その後リボイラー
／コンデンサー１９４に供給する。管路２５４の高圧窒
素流れの第２の部分（ここでは工程（ａ）（１）の第１
のプロセス流れ）を、主熱交換器で部分的に暖めて（随
意）、その後エキスパンダー１３９で仕事膨張をさせて
低圧窒素流れ２４０を与える。この流れ２４０をその後
リボイラー／コンデンサー１９４で潜熱交換させて凝縮
させ、いくらの過冷却の後でＬＰ塔に送る流れ２４２を
与える。リボイラー／コンデンサー１９４からの気化し
た流れ１３７及び液体流れ１４２をＬＰ塔の適当な位置
に送る。必要ならば、管路２４２の凝縮した窒素流れの
一部をＨＰ塔にポンプ送りすることができる。再び、一
方がリボイラー／コンデンサー１９３で凝縮し他方がリ
ボイラー／コンデンサー１９４で凝縮する２つの窒素流
れはＨＰ塔の異なる高さから引き出すことができ、従っ
て異なる組成でよい。
【００２６】工程（ａ）（１）に従って仕事膨張を使用
する図２のもう１つの変形を図３に示す。この設備構成
では、リボイラー／コンデンサー１９４は取り除かれ、
ＨＰ塔の塔底からの粗製ＬＯＸ流れの全てを全く気化さ
せずにＬＰ塔に送る。リボイラー／コンデンサー１９４
の代わりに、ＬＰ塔の中間の高さで中間リボイラー３９
４を使用する。ここで、エキスパンダー１３９からの仕
事膨張した窒素流れ２４０を、ＬＰ塔の中間の高さの液
体との潜熱交換によってリボイラー／コンデンサー３９
４で凝縮させる。凝縮した窒素流れ３４２を図２と相似
の様式で処理する。図３の他の操作の特徴も図２と同じ
である。
する図２のもう１つの変形を図３に示す。この設備構成
では、リボイラー／コンデンサー１９４は取り除かれ、
ＨＰ塔の塔底からの粗製ＬＯＸ流れの全てを全く気化さ
せずにＬＰ塔に送る。リボイラー／コンデンサー１９４
の代わりに、ＬＰ塔の中間の高さで中間リボイラー３９
４を使用する。ここで、エキスパンダー１３９からの仕
事膨張した窒素流れ２４０を、ＬＰ塔の中間の高さの液
体との潜熱交換によってリボイラー／コンデンサー３９
４で凝縮させる。凝縮した窒素流れ３４２を図２と相似
の様式で処理する。図３の他の操作の特徴も図２と同じ
である。
【００２７】図１〜３で提案された本発明のいくつかの
変形を引き出すことが可能である。これらの変形のいく
つかを更なる例としてここで説明する。
変形を引き出すことが可能である。これらの変形のいく
つかを更なる例としてここで説明する。
【００２８】図１〜３において、ＬＰ塔への供給空気の
一部の膨張を本発明の工程（ｂ）の要件に合わせて行
う。前記のように、任意の適当なプロセス流れを膨張さ
せて、本発明のこの工程の要件に合わせてもよい。いく
つかの例には、ＬＰ塔又はＨＰ塔からの流れの仕事膨張
が含まれる。図４はＨＰ塔からの窒素に富む流れが仕事
膨張する例を示す。図４は流れ１０４及び１０５の管路
を取り除くことを除いて図１と相似である。代わりに、
高圧窒素蒸気の一部を管路４０４でＨＰ塔の塔頂から引
き出す。この流れはここでは、本発明の工程（ｂ）によ
る第３のプロセス流れである。流れ４０４の高圧窒素を
主熱交換器で部分的に暖めて、その後エキスパンダー４
０３で仕事膨張させる。仕事膨張した流れ４０５をその
後主熱交換器で暖めて、管路４０６の低圧窒素流れを提
供する。窒素流れ４０６の圧力は流れ１６４の窒素と同
じでもそれとはことなってもよい。
一部の膨張を本発明の工程（ｂ）の要件に合わせて行
う。前記のように、任意の適当なプロセス流れを膨張さ
せて、本発明のこの工程の要件に合わせてもよい。いく
つかの例には、ＬＰ塔又はＨＰ塔からの流れの仕事膨張
が含まれる。図４はＨＰ塔からの窒素に富む流れが仕事
膨張する例を示す。図４は流れ１０４及び１０５の管路
を取り除くことを除いて図１と相似である。代わりに、
高圧窒素蒸気の一部を管路４０４でＨＰ塔の塔頂から引
き出す。この流れはここでは、本発明の工程（ｂ）によ
る第３のプロセス流れである。流れ４０４の高圧窒素を
主熱交換器で部分的に暖めて、その後エキスパンダー４
０３で仕事膨張させる。仕事膨張した流れ４０５をその
後主熱交換器で暖めて、管路４０６の低圧窒素流れを提
供する。窒素流れ４０６の圧力は流れ１６４の窒素と同
じでもそれとはことなってもよい。
【００２９】図１〜４は、本発明の工程（ａ）及び
（ｂ）の第１又は第２のプロセス流れ、及び第３のプロ
セス流れの全てが、同じプロセス流れからもたらされな
い例を示す。これら２つのの流れのそれぞれは異なる組
成を持つ。異なるプロセス流れを持つそのような設備構
成はここで簡単に描くことができるとは言え、図５は本
発明の両方の工程のための全ての流れがＨＰ塔の塔頂か
ら引き出される例を示す。ＨＰ塔の塔頂からの高圧窒素
の一部を管路５５４に引き出す。この流れをその後２つ
の流れ５０４及び５８０に分割し、両方を主熱交換器で
それぞれの適当な温度まで部分的に暖める。流れ５８０
を部分的に暖めた後で、流れ５３８は本発明の工程
（ａ）（１）の第１のプロセス流れを提供し、図３の流
れ２３８と相似の様式で処理される。流れ５０４は本発
明の工程（ｂ）の第３のプロセス流れを提供し、図４の
流れ４０４と相似の様式で処理される。図５では、エキ
スパンダー５０３からの仕事膨張した窒素流れ５０５
を、本発明の工程（ａ）（１）についてで教示される様
式でＬＰ塔からの又はこれに向かういずれか酸素に富む
液体との熱交換により凝縮させないことに注意すべきで
ある。
（ｂ）の第１又は第２のプロセス流れ、及び第３のプロ
セス流れの全てが、同じプロセス流れからもたらされな
い例を示す。これら２つのの流れのそれぞれは異なる組
成を持つ。異なるプロセス流れを持つそのような設備構
成はここで簡単に描くことができるとは言え、図５は本
発明の両方の工程のための全ての流れがＨＰ塔の塔頂か
ら引き出される例を示す。ＨＰ塔の塔頂からの高圧窒素
の一部を管路５５４に引き出す。この流れをその後２つ
の流れ５０４及び５８０に分割し、両方を主熱交換器で
それぞれの適当な温度まで部分的に暖める。流れ５８０
を部分的に暖めた後で、流れ５３８は本発明の工程
（ａ）（１）の第１のプロセス流れを提供し、図３の流
れ２３８と相似の様式で処理される。流れ５０４は本発
明の工程（ｂ）の第３のプロセス流れを提供し、図４の
流れ４０４と相似の様式で処理される。図５では、エキ
スパンダー５０３からの仕事膨張した窒素流れ５０５
を、本発明の工程（ａ）（１）についてで教示される様
式でＬＰ塔からの又はこれに向かういずれか酸素に富む
液体との熱交換により凝縮させないことに注意すべきで
ある。
【００３０】ここまでは、全ての例示のフローシートは
少なくとも２つのリボイラー／コンデンサーを示してい
る。しかしながら本発明は、図１〜５で示されたもの以
外にＬＰ塔で追加のリボイラー／コンデンサーを使用す
る可能性を除外しないことが強調されるべきである。必
要ならばＬＰ塔の塔底部分に更なるリボイラー／コンデ
ンサーを使用して、この部分での蒸気の発生を更に分割
してもよい。任意の適当なプロセス流れを、これらの追
加のリボイラー／コンデンサーで完全に凝縮させてもよ
くあるいは部分的に凝縮させてもよい。ＬＰ塔に配置さ
れたリボイラー／コンデンサーでＨＰ塔の中間の高さか
ら引き出される蒸気流れを凝縮させる可能性を考えるこ
ともできる。
少なくとも２つのリボイラー／コンデンサーを示してい
る。しかしながら本発明は、図１〜５で示されたもの以
外にＬＰ塔で追加のリボイラー／コンデンサーを使用す
る可能性を除外しないことが強調されるべきである。必
要ならばＬＰ塔の塔底部分に更なるリボイラー／コンデ
ンサーを使用して、この部分での蒸気の発生を更に分割
してもよい。任意の適当なプロセス流れを、これらの追
加のリボイラー／コンデンサーで完全に凝縮させてもよ
くあるいは部分的に凝縮させてもよい。ＬＰ塔に配置さ
れたリボイラー／コンデンサーでＨＰ塔の中間の高さか
ら引き出される蒸気流れを凝縮させる可能性を考えるこ
ともできる。
【００３１】仕事を工程（ａ）（１）で教示される方法
で取り出す本発明の全ての処理設備構成において、仕事
膨張した後の第１のプロセス流れの全てを工程（ａ）
（１）で教示される潜熱交換によって凝縮させなくても
よい。この流れの一部を製品流れとして回収、又は処理
設備構成で何らかの他の目的に使用することができる。
例えば図２〜３及び５で示される処理設備機構におい
て、高圧塔からの高圧窒素流れの少なくとも一部を本発
明の工程（ａ）（１）に従ってエキスパンダー１３９で
仕事膨張させる。エキスパンダー１３９を出る流れの一
部を主熱交換器で更に暖めて、これらのプロセスフロー
シートのいずれか１つから中間圧力（ＭＰ）の窒素製品
として回収することができる。
で取り出す本発明の全ての処理設備構成において、仕事
膨張した後の第１のプロセス流れの全てを工程（ａ）
（１）で教示される潜熱交換によって凝縮させなくても
よい。この流れの一部を製品流れとして回収、又は処理
設備構成で何らかの他の目的に使用することができる。
例えば図２〜３及び５で示される処理設備機構におい
て、高圧塔からの高圧窒素流れの少なくとも一部を本発
明の工程（ａ）（１）に従ってエキスパンダー１３９で
仕事膨張させる。エキスパンダー１３９を出る流れの一
部を主熱交換器で更に暖めて、これらのプロセスフロー
シートのいずれか１つから中間圧力（ＭＰ）の窒素製品
として回収することができる。
【００３２】供給空気の一部を仕事膨張させる場合、そ
れを主熱交換器に供給する前に、コールドボックスから
取り出される仕事エネルギーを使用して周囲温度に近い
温度で予め圧縮することができる。例えば、図６は流れ
６０１を管路１０２の供給空気の一部から引き出すこと
を除いて、図１の処理設備構成を示す。引き出した流れ
をその後コンプレッサー６９３で昇圧させ、その後冷却
水で冷却し（図示せず）、そして主熱交換器で更に冷却
して流れ６０４を提供する。この流れ６０４を図１の流
れ１０４の処理と相似な様式で更に処理する。コンプレ
ッサー６９３を駆動させるのに必要な仕事エネルギーの
少なくとも一部は、コールドボックスのエキスパンダー
から得られる。図６では、コンプレッサー６９３がエキ
スパンダー１０３だけで駆動されることを示す。このよ
うな系を使用する利点は、それがエキスパンダーからよ
り多くの仕事を取り出す可能性を提供し、それにより主
熱交換器（１９０）の体積が実質的に小さくなることで
ある。管路６０１の供給空気流れの一部の昇圧の代替案
として、コールドボックスで仕事膨張をさせる他のプロ
セス流れを初めに暖めて、６９３のようなコンプレッサ
ーで昇圧させ、ふさわしい熱交換器で部分的に冷却し、
その後ふさわしいエキスパンダーに供給することが可能
である。
れを主熱交換器に供給する前に、コールドボックスから
取り出される仕事エネルギーを使用して周囲温度に近い
温度で予め圧縮することができる。例えば、図６は流れ
６０１を管路１０２の供給空気の一部から引き出すこと
を除いて、図１の処理設備構成を示す。引き出した流れ
をその後コンプレッサー６９３で昇圧させ、その後冷却
水で冷却し（図示せず）、そして主熱交換器で更に冷却
して流れ６０４を提供する。この流れ６０４を図１の流
れ１０４の処理と相似な様式で更に処理する。コンプレ
ッサー６９３を駆動させるのに必要な仕事エネルギーの
少なくとも一部は、コールドボックスのエキスパンダー
から得られる。図６では、コンプレッサー６９３がエキ
スパンダー１０３だけで駆動されることを示す。このよ
うな系を使用する利点は、それがエキスパンダーからよ
り多くの仕事を取り出す可能性を提供し、それにより主
熱交換器（１９０）の体積が実質的に小さくなることで
ある。管路６０１の供給空気流れの一部の昇圧の代替案
として、コールドボックスで仕事膨張をさせる他のプロ
セス流れを初めに暖めて、６９３のようなコンプレッサ
ーで昇圧させ、ふさわしい熱交換器で部分的に冷却し、
その後ふさわしいエキスパンダーに供給することが可能
である。
【００３３】本発明の工程（ａ）及び（ｂ）のエキスパ
ンダーの両方から引き出される全ての仕事をコールドボ
ックスの外で使用するようにする。この目的のためにエ
キスパンダーの１つ又は両方に、発電機を負荷させて電
力を発生させてもよく、あるいは高温コンプレッサー負
荷させて、周囲温度又はそれよりも高い温度でプロセス
流れを圧縮してもよい。そのような高温コンプレッサー
での膨張の前に、工程（ａ）又は（ｂ）のいずれかのプ
ロセス流れを圧縮する場合、その利益は主熱交換器の体
積が減少することである。そのような高温エキスパンダ
ーで圧縮することができるプロセス流れのいくつかの他
の例は、昇圧された液体酸素との熱交換によって最終的
に凝縮する更に加圧された空気流れ（図１の流れ１１０
又は１１２）、製品窒素流れ（図１の流れ１６４の全て
若しくは一部分、又は図４の流れ４０６）、気体酸素流
れ（図１の管路１７２）である。
ンダーの両方から引き出される全ての仕事をコールドボ
ックスの外で使用するようにする。この目的のためにエ
キスパンダーの１つ又は両方に、発電機を負荷させて電
力を発生させてもよく、あるいは高温コンプレッサー負
荷させて、周囲温度又はそれよりも高い温度でプロセス
流れを圧縮してもよい。そのような高温コンプレッサー
での膨張の前に、工程（ａ）又は（ｂ）のいずれかのプ
ロセス流れを圧縮する場合、その利益は主熱交換器の体
積が減少することである。そのような高温エキスパンダ
ーで圧縮することができるプロセス流れのいくつかの他
の例は、昇圧された液体酸素との熱交換によって最終的
に凝縮する更に加圧された空気流れ（図１の流れ１１０
又は１１２）、製品窒素流れ（図１の流れ１６４の全て
若しくは一部分、又は図４の流れ４０６）、気体酸素流
れ（図１の管路１７２）である。
【００３４】本発明の方法は、ＨＰ塔から高圧の窒素製
品を効率的に同時生産することもできる。この高圧窒素
製品流れは、ＨＰ塔の任意の適切な位置から引き出すこ
とができる。この特徴は図１〜６のいずれのフローシー
トにも示されていないが、本発明の本質的な部分であ
る。２つのエキスパンダーを使用することの新規性は、
この高圧窒素製品をより効率的に同時生産することを可
能にする。
品を効率的に同時生産することもできる。この高圧窒素
製品流れは、ＨＰ塔の任意の適切な位置から引き出すこ
とができる。この特徴は図１〜６のいずれのフローシー
トにも示されていないが、本発明の本質的な部分であ
る。２つのエキスパンダーを使用することの新規性は、
この高圧窒素製品をより効率的に同時生産することを可
能にする。
【００３５】最後に、酸素含有率が９９．５％未満の低
純度酸素に並んで副生成物がある場合に、本発明の明細
書で教示される方法を使用することができる。例えば、
高純度（酸素含有率が９９．５％以上）酸素を蒸留塔系
から同時に製造することができる。この仕事を達成する
１つの方法は、塔底よりも上の位置でＬＰ塔から低純度
酸素を引き出し、ＬＰ塔の塔底から高純度酸素を引き出
すことである。液体の状態で高純度酸素流れを引き出す
場合、それをその後ポンプによって更に昇圧させ、適当
なプロセス流れとの熱交換によって気化させることがで
きる。同様に、高圧で高純度の窒素製品流れを同時に製
造することができる。この仕事を達成する１つの方法
は、適当なリボイラー／コンデンサーの１つから凝縮し
た液体窒素流れの一部を取り、それを昇圧して所望の圧
力にして、その後適当なプロセス流れとの熱交換によっ
て気化させることである。
純度酸素に並んで副生成物がある場合に、本発明の明細
書で教示される方法を使用することができる。例えば、
高純度（酸素含有率が９９．５％以上）酸素を蒸留塔系
から同時に製造することができる。この仕事を達成する
１つの方法は、塔底よりも上の位置でＬＰ塔から低純度
酸素を引き出し、ＬＰ塔の塔底から高純度酸素を引き出
すことである。液体の状態で高純度酸素流れを引き出す
場合、それをその後ポンプによって更に昇圧させ、適当
なプロセス流れとの熱交換によって気化させることがで
きる。同様に、高圧で高純度の窒素製品流れを同時に製
造することができる。この仕事を達成する１つの方法
は、適当なリボイラー／コンデンサーの１つから凝縮し
た液体窒素流れの一部を取り、それを昇圧して所望の圧
力にして、その後適当なプロセス流れとの熱交換によっ
て気化させることである。
【００３６】本発明の価値は、エネルギー消費の実質的
な減少を導くことである。以下に示すいくつかの既知の
従来技術の方法と比較することによってこれを示す。
な減少を導くことである。以下に示すいくつかの既知の
従来技術の方法と比較することによってこれを示す。
【００３７】第１の従来技術の方法を図７に示す。これ
は、ＬＰ塔への空気エキスパンダーを備える従来の２塔
のプロセスである。空気エキスパンダーからの仕事エネ
ルギーは、電気エネルギーとして回収する。図７のプロ
セスは、エキスパンダー１３９及びリボイラー／コンデ
ンサー３９４並びに関連の管路を取り除いて、図３のプ
ロセスから簡単に導くことができる。
は、ＬＰ塔への空気エキスパンダーを備える従来の２塔
のプロセスである。空気エキスパンダーからの仕事エネ
ルギーは、電気エネルギーとして回収する。図７のプロ
セスは、エキスパンダー１３９及びリボイラー／コンデ
ンサー３９４並びに関連の管路を取り除いて、図３のプ
ロセスから簡単に導くことができる。
【００３８】第２の従来技術の方法は、Ｅｒｉｃｋｓｏ
ｎのＰＳＴ／ＵＳ８７／０１１６６５明細書（米国特許
第４，７９６，４３１号明細書に対応）に基づいて導か
れる。このために、図２のプロセスから空気エキスパン
ダー１０３を取り除く。従って１つのエキスパンダー１
３９のみが、プラントに必要な全ての寒冷を供給するた
めに保持される。Ｅｒｉｃｋｓｏｎの教示によれば、エ
キスパンダー１３９からの排出物は、リボイラー／コン
デンサー１９４で減圧した粗製ＬＯＸ流れ１３６の一部
との熱交換で凝縮する。凝縮した窒素流れ２４２はＬＰ
塔に還流として送り、リボイラー／コンデンサー１９４
の沸騰側からの流れ１３７及び１４２はＬＰ塔に送る。
ｎのＰＳＴ／ＵＳ８７／０１１６６５明細書（米国特許
第４，７９６，４３１号明細書に対応）に基づいて導か
れる。このために、図２のプロセスから空気エキスパン
ダー１０３を取り除く。従って１つのエキスパンダー１
３９のみが、プラントに必要な全ての寒冷を供給するた
めに保持される。Ｅｒｉｃｋｓｏｎの教示によれば、エ
キスパンダー１３９からの排出物は、リボイラー／コン
デンサー１９４で減圧した粗製ＬＯＸ流れ１３６の一部
との熱交換で凝縮する。凝縮した窒素流れ２４２はＬＰ
塔に還流として送り、リボイラー／コンデンサー１９４
の沸騰側からの流れ１３７及び１４２はＬＰ塔に送る。
【００３９】第３の従来技術の方法は、ドイツ特許２８
５４５０８号明細書によるもので、図８に示す。膨張さ
せる流れをエキスパンダーに機械的に接続されたコンプ
レッサーで初めに圧縮することを除いて、この方法は図
７で示した方法と同様である。従って、供給空気流れ１
０２のうちの一部をコンプレッサー８０４で圧縮し、冷
却水（図示せず）との熱交換によって冷却して流れ８０
６を与える。この流れをその後部分的に主熱交換器で冷
却して、エキスパンダー８０３で仕事膨張させ、そして
ＬＰ塔に供給する。コンプレッサー８０４とエキスパン
ダー８０３を機械的に接続して、エキスパンダーから引
き出される仕事エネルギーを直接前記コンプレッサーに
伝達する。
５４５０８号明細書によるもので、図８に示す。膨張さ
せる流れをエキスパンダーに機械的に接続されたコンプ
レッサーで初めに圧縮することを除いて、この方法は図
７で示した方法と同様である。従って、供給空気流れ１
０２のうちの一部をコンプレッサー８０４で圧縮し、冷
却水（図示せず）との熱交換によって冷却して流れ８０
６を与える。この流れをその後部分的に主熱交換器で冷
却して、エキスパンダー８０３で仕事膨張させ、そして
ＬＰ塔に供給する。コンプレッサー８０４とエキスパン
ダー８０３を機械的に接続して、エキスパンダーから引
き出される仕事エネルギーを直接前記コンプレッサーに
伝達する。
【００４０】２００ｐｓｉａ（１．３７９ＭＰａ）の９
５％酸素製品を１日当たり２０００ｔ製造するための計
算を行った。全てのフローシートで、主供給空気コンプ
レッサーの最終段からの放出圧力は、絶対圧力で約５．
３ｂａｒ（５３０ｋＰａ）であった。ＬＰ塔の塔頂の圧
力は絶対圧力で約１．２５ｂａｒ（１２５ｋＰａ）であ
った。実質の動力消費は、主供給空気コンプレッサー、
昇圧された液体酸素を気化させるための増圧空気コンプ
レッサー１１３で消費される動力を計算し、そして、い
ずれかのエキスパンダーから発生する電力を勘定に入れ
て見積もった。いくつかのフロースキームについての相
対的な動力消費及び主熱交換器体積を以下に示す。
５％酸素製品を１日当たり２０００ｔ製造するための計
算を行った。全てのフローシートで、主供給空気コンプ
レッサーの最終段からの放出圧力は、絶対圧力で約５．
３ｂａｒ（５３０ｋＰａ）であった。ＬＰ塔の塔頂の圧
力は絶対圧力で約１．２５ｂａｒ（１２５ｋＰａ）であ
った。実質の動力消費は、主供給空気コンプレッサー、
昇圧された液体酸素を気化させるための増圧空気コンプ
レッサー１１３で消費される動力を計算し、そして、い
ずれかのエキスパンダーから発生する電力を勘定に入れ
て見積もった。いくつかのフロースキームについての相
対的な動力消費及び主熱交換器体積を以下に示す。
【００４１】 例 フロースキーム 主熱交換器相対的なの大きさ 相対的な動力 １ 第１の従来技術（図７） １．０ １．０ ２ 第２の従来技術 １．１１８ １．０１３ ３ 第３の従来技術（図８） ０．８４２ １．０３１ ４ 本発明（図１） ０．８８６ ０．９８６
【００４２】これらの計算から、例１〜３で使用した従
来技術のプロセスのどれよりも本発明のプロセスがはる
かに優れていることは明らかである。第１と第２の従来
技術の方法と比べて、本発明はより少ない動力を要求す
るだけではなく、より小さい主熱交換器の体積を使用す
る。これは、本発明をエネルギー的にも資本費的にも効
率的にする。大きいサイズのプラントでは、主熱交換器
体積及びエネルギー消費の両方を減少させることは大変
に望ましい。第３の従来技術の方法と比較すると、同等
の主熱交換器体積で本発明の方法は４．４％少ない動力
を必要とする。主熱交換器の体積を更に減少させること
が望ましい場合、一方又は両方のエキスパンダーから出
る仕事を使用して、最終的に膨張させる空気流れのうち
の一部を圧縮することができる。そのような例の１つを
図６に示す。図６の方法では、図８の第３の従来技術と
比較して動力を少なくすることと主熱交換器体積を小さ
くすることの両方ができる。
来技術のプロセスのどれよりも本発明のプロセスがはる
かに優れていることは明らかである。第１と第２の従来
技術の方法と比べて、本発明はより少ない動力を要求す
るだけではなく、より小さい主熱交換器の体積を使用す
る。これは、本発明をエネルギー的にも資本費的にも効
率的にする。大きいサイズのプラントでは、主熱交換器
体積及びエネルギー消費の両方を減少させることは大変
に望ましい。第３の従来技術の方法と比較すると、同等
の主熱交換器体積で本発明の方法は４．４％少ない動力
を必要とする。主熱交換器の体積を更に減少させること
が望ましい場合、一方又は両方のエキスパンダーから出
る仕事を使用して、最終的に膨張させる空気流れのうち
の一部を圧縮することができる。そのような例の１つを
図６に示す。図６の方法では、図８の第３の従来技術と
比較して動力を少なくすることと主熱交換器体積を小さ
くすることの両方ができる。
【００４３】本発明は文献によって教示も提案もされて
いない。Ｅｒｉｃｋｓｏｎ（ＰＣＴ／ＵＳ８７／０１６
６５）は、他のエキスパンダーが必要とされる全ての寒
冷を供給できないときにのみ空気エキスパンダーを使用
することをついでに言及している。本発明ではそのよう
な場合はない。第２の従来技術の例から、製品が主に気
体の場合に図２の１３９の様なエキスパンダーは単独で
必要とされる全ての寒冷を容易に供給できることが明ら
かである。例１及び３の空気エキスパンダーについて同
じことが言える。Ｅｒｉｃｋｓｏｎは、この例で教示さ
れるような２つのエキスパンダーの使用が、主熱交換器
の体積と並んで要求される動力を減少させることを教示
も示唆もしていなかった。実際、Ｊａｋｏｂ（米国特許
第２，７５３，６９８号明細書）は、図１の１３９のよ
うなエキスパンダーを使用して沸騰した粗製ＧＯＸを膨
張させる場合、空気エキスパンダーを使用せずに全ての
空気がＨＰ塔内で予備精留されるので改良が得られるこ
とを教示する。本発明のための例４の結果は明らかに、
Ｊａｋｏｂの米国特許第２，７５３，６９８号明細書で
教示も示唆もされていない。ドイツ特許２８５４５０８
号明細書は、図８のフローシートが液体製品を生産又は
製品の回収率を上昇させるために追加の寒冷を与えるこ
とを教示する。実際、例３（第３の従来技術）の酸素の
回収率は９８．０４％であり、例４（本発明）の９５．
８８％よりも高い。しかしながら、ドイツ特許２８５４
５０８号明細書は、低純度気体酸素製造のためにはより
多くの動力を消費する。同様な主熱交換器体積を使用し
ての大きなエネルギーの節約は、ドイツ特許２８５４５
０８号明細書では教示も示唆もされていない。
いない。Ｅｒｉｃｋｓｏｎ（ＰＣＴ／ＵＳ８７／０１６
６５）は、他のエキスパンダーが必要とされる全ての寒
冷を供給できないときにのみ空気エキスパンダーを使用
することをついでに言及している。本発明ではそのよう
な場合はない。第２の従来技術の例から、製品が主に気
体の場合に図２の１３９の様なエキスパンダーは単独で
必要とされる全ての寒冷を容易に供給できることが明ら
かである。例１及び３の空気エキスパンダーについて同
じことが言える。Ｅｒｉｃｋｓｏｎは、この例で教示さ
れるような２つのエキスパンダーの使用が、主熱交換器
の体積と並んで要求される動力を減少させることを教示
も示唆もしていなかった。実際、Ｊａｋｏｂ（米国特許
第２，７５３，６９８号明細書）は、図１の１３９のよ
うなエキスパンダーを使用して沸騰した粗製ＧＯＸを膨
張させる場合、空気エキスパンダーを使用せずに全ての
空気がＨＰ塔内で予備精留されるので改良が得られるこ
とを教示する。本発明のための例４の結果は明らかに、
Ｊａｋｏｂの米国特許第２，７５３，６９８号明細書で
教示も示唆もされていない。ドイツ特許２８５４５０８
号明細書は、図８のフローシートが液体製品を生産又は
製品の回収率を上昇させるために追加の寒冷を与えるこ
とを教示する。実際、例３（第３の従来技術）の酸素の
回収率は９８．０４％であり、例４（本発明）の９５．
８８％よりも高い。しかしながら、ドイツ特許２８５４
５０８号明細書は、低純度気体酸素製造のためにはより
多くの動力を消費する。同様な主熱交換器体積を使用し
ての大きなエネルギーの節約は、ドイツ特許２８５４５
０８号明細書では教示も示唆もされていない。
【００４４】ＨＰ塔の圧力が約６３ｐｓｉａ（絶対圧で
４．３ｂａｒ（４３０ｋＰａ））より高く約１６０ｐｓ
ｉａ（絶対圧で１１ｂａｒ（１．１ＭＰａ））未満の場
合、本発明は特に有用である。これは、一般に高圧塔が
６３ｐｓｉａ（４３０ｋＰａ）よりも低圧であることは
供給空気流れのうちの一部がＬＰ塔の塔底リボイラーで
凝縮することを意味するからである。これは蒸留塔に利
用できる液体窒素還流の量を減少させる。従って、空気
エキスパンダーが存在しないことがより多くの空気をＨ
Ｐ塔に供給することを可能にし、それはより多くの液体
窒素還流をもたらすことを促進する。更に、エキスパン
ダーの入り口圧力がここではより低いので、取り出され
る仕事の量は多くない。ＨＰ塔の圧力が１６０ｐｓｉａ
（１．１ＭＰａ）よりも高い場合、蒸留塔によって必要
とされる液体窒素還流の要求量が急に増加し、この場合
はＬＰ塔への供給空気エキスパンダーの使用が魅力的で
はなくなる。
４．３ｂａｒ（４３０ｋＰａ））より高く約１６０ｐｓ
ｉａ（絶対圧で１１ｂａｒ（１．１ＭＰａ））未満の場
合、本発明は特に有用である。これは、一般に高圧塔が
６３ｐｓｉａ（４３０ｋＰａ）よりも低圧であることは
供給空気流れのうちの一部がＬＰ塔の塔底リボイラーで
凝縮することを意味するからである。これは蒸留塔に利
用できる液体窒素還流の量を減少させる。従って、空気
エキスパンダーが存在しないことがより多くの空気をＨ
Ｐ塔に供給することを可能にし、それはより多くの液体
窒素還流をもたらすことを促進する。更に、エキスパン
ダーの入り口圧力がここではより低いので、取り出され
る仕事の量は多くない。ＨＰ塔の圧力が１６０ｐｓｉａ
（１．１ＭＰａ）よりも高い場合、蒸留塔によって必要
とされる液体窒素還流の要求量が急に増加し、この場合
はＬＰ塔への供給空気エキスパンダーの使用が魅力的で
はなくなる。
【００４５】ここではいくらかの特定の態様を参照して
説明及び記述したが、本発明は詳細を示したものに限定
されるものではない。むしろ、本発明の本質から離れず
に特許請求の範囲及びこれと等価の範囲内で細部に様々
な変更ができる。
説明及び記述したが、本発明は詳細を示したものに限定
されるものではない。むしろ、本発明の本質から離れず
に特許請求の範囲及びこれと等価の範囲内で細部に様々
な変更ができる。
【図１】図１は本発明の第１の態様の概略図である。
【図２】図２は本発明の第２の態様の概略図である。
【図３】図３は本発明の第３の態様の概略図である。
【図４】図４は本発明の第４の態様の概略図である。
【図５】図５は本発明の第５の態様の概略図である。
【図６】図６は本発明の第６の態様の概略図である。
【図７】図７は従来技術の方法の概略図である。
【図８】図８は従来技術の方法の概略図である。
１００…圧縮供給原料流れ １３０…粗製液体酸素（ＬＯＸ）流れ １５３…高圧液体窒素流れ １６０…低圧気体窒素流れ １７０、１７２…酸素製品流れ １９０…主熱交換器 １９３、１９４…リボイラー／コンデンサー １９６…高圧塔 １９８…低圧塔
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── 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 ドン マイケル ヘロン アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18051, フォーゲルスビル，ピーチ レーン 8228 (72)発明者 ヤンピン チャン アメリカ合衆国，ペンシルバニア 18106, ウェスコスビル，ハノーバー ドライブ 5400
Claims (21)
- 【請求項１】 窒素濃度が供給空気流れのそれ以上であ
る流れを凝縮させることによって、酸素製品を製造する
蒸留塔の塔底での沸騰を行わせる、少なくとも１つの蒸
留塔を含む蒸留塔系における空気の低温蒸留方法であっ
て、以下の（ａ）及び（ｂ）の工程を含むことを特徴と
する空気の低温蒸留方法。 （ａ）以下の（１）及び（２）の２つの方法の少なくと
も１つで蒸留塔系に必要とされる全ての寒冷の少なくと
も１０％の仕事エネルギーを発生させる工程。 （１）窒素含有率が供給空気のそれ以上である第１のプ
ロセス流れを仕事膨張させ、その後次の（ｉ）及び（ｉ
ｉ）の２つの液体、すなわち、（ｉ）酸素製品を製造す
る蒸留塔の中間の高さにある液体、（ｉｉ）この蒸留塔
への液体供給物であって、供給空気の酸素濃度と同じ又
は好ましくはより高い酸素濃度を持つ液体供給物のうち
の１つ、の２つの液体の少なくとも１つとの潜熱交換に
よって、前記の膨張した流れの少なくとも一部を凝縮さ
せる方法。 （２）酸素濃度が供給空気の酸素濃度と同じ又は好まし
くはより高く、また酸素製品を製造する蒸留塔の圧力よ
りも圧力が高い酸素に富む液体流れの少なくとも一部と
の潜熱交換によって、窒素含有率が供給空気のそれ以上
の少なくとも第２のプロセス流れを凝縮させ、そして潜
熱交換によって酸素に富む液体の少なくとも一部が蒸気
画分に気化した後で結果として得られた蒸気流の少なく
とも一部を仕事膨張させる方法。 （ｂ）第３のプロセス流れを仕事膨張させ、前記工程
（ａ）で発生する仕事との総計が低温プラントが要求す
る寒冷の総計を超えるように追加の仕事エネルギーを生
じさせ、そして第３のプロセス流れが前記工程（ａ）
（１）の第１のプロセス流れと同じ場合には、仕事膨張
後の第３のプロセス流れの少なくとも一部は前記工程
（ａ）（１）で説明された２つの液体流れのいずれとの
熱交換でも凝縮させない工程。 - 【請求項２】 蒸留塔の系がより高圧の塔及びより低圧
の塔を含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記工程（ａ）（１）の第１のプロセス
流れがより高圧の塔から引き出された蒸気流れである請
求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記工程（ａ）（１）の第１のプロセス
流れが供給空気の一部である請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 前記工程（ａ）（１）の第１のプロセス
流れが、供給空気の少なくとも一部の部分的な凝縮から
得られた蒸気である請求項２に記載の方法。 - 【請求項６】 前記より低圧の塔の中間の位置から得ら
れる液体を少なくとも部分的に気化させて、前記第１の
プロセス流れを凝縮させる請求項２に記載の方法。 - 【請求項７】 前記より高圧の塔から引き出された酸素
に富む液体の少なくとも一部を少なくとも部分的に気化
させて、前記第１のプロセス流れを凝縮させる請求項２
に記載の方法。 - 【請求項８】 供給空気の少なくとも一部の少なくとも
部分的な凝縮によって得られる酸素に富む液体の少なく
とも一部を少なくとも部分的に気化させることによっ
て、前記第１のプロセス流れを凝縮させる請求項２に記
載の方法。 - 【請求項９】 凝縮の後で前記第１のプロセス流れの少
なくとも一部を昇圧して、前記より高圧の塔に送る請求
項２に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第１のプロセス流れの少なくとも
一部を昇圧して熱交換器で気化させ、製品を提供する請
求項２に記載の方法。 - 【請求項１１】 凝縮の後で前記第１のプロセス流れの
全てを供給物として前記より低圧の塔に送る請求項２に
記載の方法。 - 【請求項１２】 前記工程（ａ）（２）の第２のプロセ
ス流れが、前記より高圧の塔から引き出された蒸気であ
る請求項２に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記工程（ａ）（２）の第２のプロセ
ス流れが、前記より高圧の塔よりも低圧の供給空気の一
部である請求項２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記工程（ａ）（２）の第２のプロセ
ス流れが供給空気の少なくとも一部の部分的な凝縮から
得られる蒸気であり、前記蒸気が前記より高圧の塔より
も低圧である請求項２に記載の方法。 - 【請求項１５】 凝縮の前に前記第２のプロセス流れを
ターボ膨張させる請求項２に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記より低圧の塔の中間の位置から得
られる液体を少なくとも部分的に気化させて前記第２の
プロセス流れを凝縮させ、気化の前に前記液体を昇圧す
る請求項２に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記より高圧の塔から引き出された酸
素に富む液体の少なくとも一部を少なくとも部分的に気
化させることによって、前記第２のプロセス流れを凝縮
させる請求項２に記載の方法。 - 【請求項１８】 供給空気の少なくとも一部の少なくと
も部分的な凝縮から得られる酸素に富む液体の少なくと
も一部を少なくとも部分的に気化させることによって、
前記第２のプロセス流れを凝縮させる請求項２に記載の
方法。 - 【請求項１９】 凝縮の後で、前記第２のプロセス流れ
の少なくとも一部を必要ならば昇圧して、より高圧の塔
に送る請求項２に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記第２のプロセス流れの少なくとも
一部を昇圧して熱交換器で気化させ、製品を与える請求
項２に記載の方法。 - 【請求項２１】 凝縮の後で、前記第２のプロセス流れ
の全てを供給物として前記より低圧の塔に送る請求項２
に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/010,965 US5956974A (en) | 1998-01-22 | 1998-01-22 | Multiple expander process to produce oxygen |
| US09/010965 | 1998-01-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257846A true JPH11257846A (ja) | 1999-09-24 |
| JP3222851B2 JP3222851B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=21748265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01416499A Expired - Fee Related JP3222851B2 (ja) | 1998-01-22 | 1999-01-22 | 複数のエキスパンダーを使用する空気の低温蒸留方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5956974A (ja) |
| EP (1) | EP0931999B1 (ja) |
| JP (1) | JP3222851B2 (ja) |
| CN (1) | CN1161583C (ja) |
| CA (1) | CA2259063C (ja) |
| DE (1) | DE69939350D1 (ja) |
| ES (1) | ES2312198T3 (ja) |
| ZA (1) | ZA99401B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018169051A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 大陽日酸株式会社 | 空気分離方法、及び空気分離装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9806293D0 (en) * | 1998-03-24 | 1998-05-20 | Boc Group Plc | Separation of air |
| US6295840B1 (en) | 2000-11-15 | 2001-10-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressurized liquid cryogen process |
| US6494060B1 (en) * | 2001-12-04 | 2002-12-17 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic rectification system for producing high purity nitrogen using high pressure turboexpansion |
| FR2930629B1 (fr) * | 2008-04-23 | 2010-05-07 | Air Liquide | Appareil et procede de separation d'air par distillation cryogenique |
| EP2597409B1 (en) * | 2011-11-24 | 2015-01-14 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Process and apparatus for the separation of air by cryogenic distillation |
| EP3343159A1 (de) * | 2016-12-28 | 2018-07-04 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von gasförmigem sauerstoff und gasförmigem druckstickstoff |
| US11054182B2 (en) | 2018-05-31 | 2021-07-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for separating air using a split heat exchanger |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2753698A (en) * | 1952-03-05 | 1956-07-10 | Linde Eismasch Ag | Method and apparatus for fractionating air and power production |
| DE2854508C2 (de) * | 1978-12-16 | 1981-12-03 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung eines Gasgemisches |
| US4410343A (en) * | 1981-12-24 | 1983-10-18 | Union Carbide Corporation | Air boiling process to produce low purity oxygen |
| DE3307181A1 (de) * | 1983-03-01 | 1984-09-06 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren und vorrichtung zur zerlegung von luft |
| US4796431A (en) * | 1986-07-15 | 1989-01-10 | Erickson Donald C | Nitrogen partial expansion refrigeration for cryogenic air separation |
| US4704148A (en) * | 1986-08-20 | 1987-11-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Cycle to produce low purity oxygen |
| US4883519A (en) * | 1988-10-06 | 1989-11-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for the production of high pressure nitrogen with split reboil-condensing duty |
| US4936099A (en) * | 1989-05-19 | 1990-06-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Air separation process for the production of oxygen-rich and nitrogen-rich products |
| GB9015377D0 (en) * | 1990-07-12 | 1990-08-29 | Boc Group Plc | Air separation |
| US5257504A (en) * | 1992-02-18 | 1993-11-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Multiple reboiler, double column, elevated pressure air separation cycles and their integration with gas turbines |
| GB9208645D0 (en) * | 1992-04-22 | 1992-06-10 | Boc Group Plc | Air separation |
| US5396772A (en) * | 1994-03-11 | 1995-03-14 | The Boc Group, Inc. | Atmospheric gas separation method |
| US5678427A (en) * | 1996-06-27 | 1997-10-21 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic rectification system for producing low purity oxygen and high purity nitrogen |
| US5839296A (en) * | 1997-09-09 | 1998-11-24 | Praxair Technology, Inc. | High pressure, improved efficiency cryogenic rectification system for low purity oxygen production |
-
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-
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- 1999-01-21 CN CNB991013417A patent/CN1161583C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-01-21 EP EP99300415A patent/EP0931999B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-01-22 JP JP01416499A patent/JP3222851B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2018169051A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 大陽日酸株式会社 | 空気分離方法、及び空気分離装置 |
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| ES2312198T3 (es) | 2009-02-16 |
| DE69939350D1 (de) | 2008-10-02 |
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| JP3222851B2 (ja) | 2001-10-29 |
| ZA99401B (en) | 2000-07-20 |
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| CA2259063A1 (en) | 1999-07-22 |
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