JPH1163812A - 低純度酸素の製造方法及び装置 - Google Patents

低純度酸素の製造方法及び装置

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JPH1163812A
JPH1163812A JP9218764A JP21876497A JPH1163812A JP H1163812 A JPH1163812 A JP H1163812A JP 9218764 A JP9218764 A JP 9218764A JP 21876497 A JP21876497 A JP 21876497A JP H1163812 A JPH1163812 A JP H1163812A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的高圧で蒸留を行うことにより低純度酸
素を高圧で回収するにあたり、低圧塔下部における上昇
ガス量と下降液量とを減少させて高圧塔での処理量を減
少させ、かつ、高圧蒸留に必要な還流液を増量して製品
を高収率で回収する。 【解決手段】 高圧塔５から抜出した窒素ガスを第一昇
圧機１１で昇圧し、膨張タービン１２で断熱膨張させた
後、凝縮蒸発器１３で低圧塔７の中部７ｂを流下する下
降液と熱交換させて液化し、生成した液化窒素を低圧塔
７の頂部に還流液として供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低純度酸素の製造
方法及び装置に関し、詳しくは、圧縮，精製，冷却した
原料空気を複式蒸留塔に導入して比較的高圧下で蒸留分
離することにより、主として低純度酸素（９９％Ｏ２以
下）を製品として回収する低純度酸素の製造方法及び装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】低純度
酸素は、近年、石炭ガス化複合発電設備や重質残渣ガス
化発電設備において利用されるようになり、今後、更に
需要が見込まれている。これらの設備においては、大量
の酸素を消費することから、特に酸素の製造コストを低
減することが望まれている。
【０００３】これらの発電設備において、低純度酸素の
製造コストを低減するため、低純度酸素を製造する空気
液化分離装置に導入する原料空気の一部として、発電設
備の圧縮空気を供給する方法が提案されている。発電設
備から供給される圧縮空気は、一般的な空気液化分離装
置に用いられる原料空気と比較して圧力が高いので、こ
の比較的高い圧力を有効に利用する必要がある。
【０００４】高い圧力を有効利用する方法の一つとし
て、従来の空気液化分離装置よりも高い圧力で蒸留分離
を行い、得られる製品をより高圧で回収することによ
り、従来行われていた製品の再圧縮をすることなく、空
気液化分離装置から回収される圧力で製品の低純度酸素
ガスを直接消費設備に送給する方法がある。
【０００５】高圧下で蒸留する方法（高圧蒸留）は、低
圧下で液化精留する方法（低圧蒸留）に比較して酸素に
対する窒素の比揮発度の値が小さくなるため、酸素と窒
素との分離効果が低下する。これを補うため、還流比
（下降液（還流液）と上昇ガスとの比）を増加させる必
要があり、複式蒸留塔の低圧塔上部への還流液量を、低
圧蒸留に比べて多くしなければならない。
【０００６】一方、低純度酸素を回収するプロセスで
は、アルゴンと酸素とを厳密に分離する必要がないの
で、高純度酸素を回収する場合に比較して、アルゴンと
酸素との分離部である低圧塔下部における下降液量及び
上昇ガス量を低減することができる。
【０００７】このため、米国特許第３２１０９５１号明
細書には、原料空気の一部と低圧塔底部の液化酸素とを
熱交換させ、該液化酸素を気化させて低圧塔の上昇ガス
を生成するとともに、高圧塔頂部の窒素ガスと低圧塔の
中部を流下する下降液とを熱交換させ、該下降液を気化
させることにより窒素ガスを液化し、この液化窒素を高
圧塔及び低圧塔の還流液として用いるプロセスが記載さ
れている。
【０００８】このプロセスは、低圧塔下部の上昇ガスと
下降液とを減少させることができるとともに、高圧塔頂
部の窒素ガスを、より低温の低圧塔中部を流下する下降
液で液化させるから、高圧塔の操作圧力を従来よりも低
く設定でき、原料空気圧縮機の動力が減少し、低コスト
で低純度酸素を製造することができる。しかし、原料空
気の一部を低圧塔底部の液化酸素との熱交換に用いるの
で、高圧塔を上昇するガスが減少し、主凝縮器で液化さ
れる液化窒素の量も減少するので、低圧塔上部への還流
液化窒素が不足し、製品酸素の回収率が低下する。
【０００９】また、米国特許第５０８０７０３号明細書
には、還流液を増加する方法として、低圧塔頂部から抜
出した低圧窒素の一部を、循環サイクルを形成する循環
圧縮機で圧縮した後、高圧塔底部の酸素富化液化空気と
熱交換させて液化し、生成した液化窒素を低圧塔頂部に
導入して還流液とするプロセスが記載されている。
【００１０】このプロセスは、低圧の窒素を圧縮して循
環するための圧縮動力が必要になるとともに、原料空気
の殆どを高圧塔に導入し、高圧塔の上昇ガスの全てを低
圧塔底部の液化酸素と熱交換させ、該液化酸素を気化さ
せることにより上昇ガスを液化して低圧塔頂部に導入す
るので、低圧塔下部における上昇ガス及び下降液の量を
減少させることができない。したがって、低純度酸素を
回収するプロセスでありながら、高圧塔での処理量が比
較的多くなり、生産コストがかかってしまうという問題
がある。
【００１１】そこで本発明は、比較的高圧で蒸留を行う
ことにより低純度酸素を高圧で回収するにあたり、低圧
塔下部における上昇ガス量と下降液量とを減少させて高
圧塔での処理量を減少させ、かつ、高圧蒸留に必要な還
流液を増量して製品を高収率で回収することができ、生
産コストを低減できる低純度酸素の製造方法及び装置を
提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の低純度酸素の製造方法は、原料空気を高圧
塔及び低圧塔を有する複式蒸留設備で低温蒸留すること
により、少なくとも低純度酸素を製品として分離回収す
る低純度酸素の製造方法において、原料空気を圧縮する
工程と、圧縮された原料空気を予冷する工程と、予冷し
た原料空気から水分や二酸化炭酸等の不純物を除去して
精製する工程と、精製した原料空気を低温蒸留で得られ
た流体との熱交換により冷却する工程と、冷却された原
料空気を前記高圧塔に導入して低温蒸留することにより
窒素富化流体と酸素富化流体とに分離する工程と、該高
圧塔で分離された窒素富化流体と酸素富化流体とを低圧
塔に導入して窒素と酸素とに分離する工程と、前記高圧
塔で分離された窒素富化流体の一部を抜出して原料空気
との熱交換により加熱する工程と、加熱された窒素富化
流体を昇圧する工程と、昇圧された窒素富化流体を低温
蒸留で得られた流体との熱交換により冷却する工程と、
冷却された窒素富化流体を断熱膨張させる工程と、断熱
膨張させた窒素富化流体を前記低圧塔の中部を流下する
下降液との熱交換により液化する工程と、液化した窒素
富化流体を前記低圧塔の還流液として供給する工程と、
前記低圧塔で分離した酸素及び窒素を抜出して原料空気
との熱交換により昇温して酸素ガス及び窒素ガスとして
回収する工程とを含むことを特徴としている。
【００１３】さらに、本発明の低純度酸素の製造方法
は、前記回収した窒素ガスの少なくとも一部を昇圧する
工程と、昇圧された窒素ガスを低温蒸留で得られた流体
との熱交換により冷却する工程と、冷却された窒素ガス
を前記低圧塔の中部を流下する下降液との熱交換により
液化する工程と、液化した液化窒素を低圧塔の還流液と
して導入する工程とを含むことを特徴とし、加えて、前
記窒素富化流体の昇圧の少なくとも一部を、該窒素富化
流体の断熱膨張による仕事を利用して行うこと、前記原
料空気の少なくとも一部が、発電設備の空気圧縮機から
供給される圧縮空気であることを特徴としている。
【００１４】また、本発明の低純度酸素の製造装置は、
原料空気を低温蒸留することにより、少なくとも低純度
酸素を製品として分離回収する低純度酸素の製造装置に
おいて、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機と、圧縮さ
れた原料空気を予冷する予冷設備と、予冷した原料空気
から水分や二酸化炭素等の不純物を除去して精製する精
製設備と、精製した原料空気を低温蒸留で得られた流体
と熱交換させる主熱交換器と、主熱交換器で冷却された
原料空気を低温蒸留して窒素と酸素に分離する高圧塔，
主凝縮器及び低圧塔からなる複式蒸留塔と、前記高圧塔
の上部から抜出されて前記主熱交換器で昇温した窒素ガ
スを昇圧する第一昇圧機と、第一昇圧機で昇圧されて前
記主熱交換器で冷却された窒素ガスを断熱膨張させる膨
張タービンと、膨張タービンで断熱膨張した窒素ガスを
前記低圧塔の中部を流下する下降液と熱交換させて液化
する凝縮蒸発器と、凝縮蒸発器で液化した液化窒素を前
記低圧塔上部に還流液として供給する経路と、前記低圧
塔で分離生成した窒素及び酸素を前記主熱交換器で温度
回復させて回収する窒素ガス回収経路及び酸素ガス回収
経路とを備えていることを特徴としている。
【００１５】さらに、本発明の低純度酸素の製造装置
は、前記凝縮蒸発器を、前記高圧塔底部から抜出されて
低圧塔に導入される酸素富化液化空気の導入位置より少
なくとも１理論段下に配設したこと、前記窒素ガス回収
経路に回収した窒素ガスの一部を昇圧する第二昇圧機
と、第二昇圧機で昇圧された窒素ガスを前記主熱交換器
を介して冷却した後、前記凝縮蒸発器に導入する経路と
を備えていること、前記原料空気圧縮機の原料空気導出
経路に、発電設備からの圧縮空気を導く圧縮空気導入経
路が接続されていること、前記高圧塔及び低圧塔の少な
くともいずれか一方が、充填式蒸留塔であることを特徴
としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の低純度酸素の製
造装置の一形態例を示す系統図である。この低純度酸素
製造装置Ｓは、主要な構成として、原料空気を圧縮する
原料空気圧縮機１と、圧縮後の原料空気を予冷する予冷
設備２と、予冷後の原料空気中に含まれている水分や二
酸化炭素等の不純物を除去して精製する精製設備３と、
精製した原料空気を低温蒸留で得られた流体で冷却する
主熱交換器４と、冷却された原料空気を窒素と酸素とに
分離する高圧塔５，主凝縮器６，低圧塔７からなる複式
蒸留塔８と、前記低圧塔７に導入する還流液を冷却する
過冷器９，１０と、前記高圧塔５から導出して昇温した
後の窒素ガスを昇圧する第一昇圧機１１と、昇圧された
窒素ガスを断熱膨張させる膨張タービン１２と、断熱膨
張した窒素ガスを前記低圧塔７の中部を流下する下降液
と熱交換して液化する凝縮蒸発器１３と、発電設備Ｇの
圧縮空気の一部を前記原料空気圧縮機１の原料空気導出
経路２１に導入する圧縮空気導入経路２２とを備えてい
る。
【００１７】次に、このように構成された低純度酸素製
造装置Ｓに、前記原料空気圧縮機１と前記発電設備Ｇと
から略等量の原料空気を供給し、製品としての低純度酸
素を、その大部分をガス状で、一部を液状で製造するプ
ロセスに基づいて、本発明方法を説明する。
【００１８】原料空気圧縮機１で１２．５３３ｋｇｆ／
ｃｍ２ａｂｓに圧縮された５１０００Ｎｍ３／ｈの原料
空気と、同じ圧力で発電設備Ｇから圧縮空気導入経路２
２を介して導入される５１５００Ｎｍ３／ｈの圧縮空気
は、原料空気導出経路２１で合流し、１０２５００Ｎｍ
３／ｈの原料空気となって予冷設備２に導入される。予
冷設備２で所要の温度に冷却された原料空気は、精製設
備３で含有する水分や二酸化炭素等の不純物が吸着除去
されて精製された後、経路２３を通って主熱交換器４に
導入され、複式蒸留塔８から導出される低温流体と熱交
換して略露点温度に冷却され、経路２４から高圧塔５の
下部に導入される。
【００１９】高圧塔５に導入された原料空気は、塔内を
上昇し、塔内を流下する下降液と気液接触することによ
り、塔上部の窒素ガスと塔底部の酸素富化液化空気とに
分離される。塔底部の経路２５から抜出された７２００
Ｎｍ３／ｈの酸素富化液化空気は、過冷器９で低温窒素
と熱交換して過冷状態に冷却され、経路２６を通って弁
２６ａで３．７ｋｇｆ／ｃｍ２ａｂｓに減圧され、低圧
塔中部７ｂに還流液として導入される。
【００２０】一方、高圧塔５の上部に分離された窒素ガ
スの大部分は、経路２７から主凝縮器６に導かれ、低圧
塔７の塔底の液化酸素と熱交換し、該液化酸素を気化し
て低圧塔７の上昇ガスを生成するとともに、自身は液化
して経路２８に導出し、大部分は還流液として高圧塔５
の頂部に戻される。経路２８から分岐して経路２９に抜
出された残りの液化窒素７２００Ｎｍ３／ｈは、過冷器
１０で低温窒素と熱交換して過冷状態に冷却され、経路
３０を通って弁３０ａで３．７ｋｇｆ／ｃｍ２ａｂｓに
減圧され、低圧塔７の頂部に還流液として導入される。
【００２１】低圧塔７では、還流液と上昇ガスとが気液
接触して更に蒸留が行われ、塔頂部からは窒素が、塔下
部からは酸素が抜出される。低圧塔７の頂部から窒素ガ
ス回収経路を構成する経路３１に抜出された窒素ガス８
００００Ｎｍ３／ｈは、過冷器１０で前記高圧塔５上部
からの還流液化窒素を、さらに経路３２を通って過冷器
９で高圧塔５底部からの酸素富化液化空気を順次冷却す
ることにより温度を高め、さらに経路３３を通り、主熱
交換器４で前記原料空気を冷却することにより昇温し、
圧力３．５ｋｇｆ／ｃｍ２ａｂｓ，温度１２℃で経路３
４から製品窒素ガスＧＮとして導出される。
【００２２】一方、低圧塔７の下部に分離した酸素の
内、２１５５０Ｎｍ３／ｈの酸素ガスは、酸素ガス回収
経路を構成する経路３５に抜出され、主熱交換器４で原
料空気を冷却することにより昇温し、圧力３．６ｋｇｆ
／ｃｍ２ａｂｓ，温度１２℃で経路３６から純度９５％
の製品酸素ガスＧＯとして導出される。また同時に、８
００Ｎｍ３／ｈの液化酸素が経路３７から製品液化酸素
ＬＯとして導出される。
【００２３】前記高圧塔５の頂部に分離された窒素ガス
の一部３３０００Ｎｍ３／ｈは、経路２７から分岐して
経路４０に抜出され、主熱交換器４で原料空気を冷却す
ることにより１２℃に昇温し、経路４１から第一昇圧機
１１に導入され、１３．３ｋｇｆ／ｃｍ２ａｂｓに昇圧
される。昇圧された窒素ガスは、経路４２を通り冷却器
１１ａで冷却され、さらに経路４３を通って主熱交換器
４で低温流体と熱交換して中間温度に冷却された後、経
路４４から膨張タービン１２に導入される。
【００２４】膨張タービン１２に導入された昇圧窒素ガ
スは、断熱膨張により降温・降圧されてプロセスに必要
な寒冷を発生し、経路４５を通って低圧塔中部７ｂに設
けられた凝縮蒸発器１３に導かれ、低圧塔７内を流下す
る下降液を気化させるとともに、自身は液化して液化窒
素となり経路４６を通り、過冷器１０で過冷状態に冷却
され、経路４７を通り、弁４７ａで３．７ｋｇｆ／ｃｍ
２ａｂｓに減圧されて前記高圧塔５からの還流液化窒素
の経路３０に合流し、低圧塔７の頂部に導入される。な
お、前記膨張タービン１２を導出する膨張窒素ガスの圧
力は、凝縮蒸発器１３における下降液の沸点温度と、該
膨張窒素ガスの液化温度との温度差が所定の温度になる
ように設定される。
【００２５】本形態例に示すように、高圧塔５上部の窒
素ガスを導出して昇圧・膨張させ、膨張後の窒素ガスと
低圧塔７内を流下する下降液とを凝縮蒸発器１３で熱交
換させ、下降液を気化するとともに膨張窒素ガスを液化
して低圧塔頂部に還流液として導入するから、主凝縮器
６における負荷が軽減し、該主凝縮器６で気化して上昇
する低圧塔下部７ａにおける上昇ガス量を減少すること
ができるとともに、低圧塔７を流下する下降液を凝縮蒸
発器１３で気化した分、低圧塔下部７ａにおける下降液
量も低減することができ、低純度酸素プロセスに対応し
て消費動力を低減することができる。また、製品がさら
に高圧で使用される場合には、従来よりも高い圧力から
圧縮するため、圧縮比が小さくて済み、製品を圧縮する
ための圧縮動力費が軽減できる。
【００２６】また、凝縮蒸発器１３で低圧塔７内の下降
液を気化して上昇ガスを生成し、低圧塔中部７ｂ及び低
圧塔上部７ｃの上昇ガスを増加することができるととも
に、凝縮蒸発器１３内で液化した液化窒素を、高圧塔５
からの液化窒素に加えて低圧塔頂部に導入することによ
り、低圧塔上部７ｃの下降液も増量できるから、高圧蒸
留であっても窒素と酸素との分離効果を低下させること
なく、収率良く製品を得ることができ、生産コストを低
減することができる。
【００２７】そして、第一昇圧機１１と膨張タービン１
２とを、図示を省略した軸により連結し、膨張タービン
１２での昇圧窒素ガスの膨張による仕事を、第一昇圧機
１１の窒素の昇圧動力に利用することにより動力消費を
低減することができる。
【００２８】さらに、本形態例のように、原料空気の一
部として発電設備Ｇから高圧の圧縮空気が供給される場
合は、原料空気の圧縮動力費が低減できるとともに、圧
縮空気の持つ高圧力を有効に利用して高圧蒸留を行い、
製品を高圧で取出して直接使用先に供給することができ
るから、製品送出用の圧縮手段が不要となり、設備費や
圧縮動力費を低減できる。また、発電設備Ｇからの圧縮
空気供給量を、発電設備の負荷に応じて、例えば、夜間
に余剰となる圧縮空気を余剰分に応じて供給するように
すれば、圧縮空気がさらに有効利用できるから、電力の
平準化が図れるとともに、低純度酸素の製造コストをさ
らに低減することができる。
【００２９】そして、凝縮蒸発器１３を、高圧塔５から
経路２６を経て低圧塔中部７ｂに導入される液化空気の
導入位置より少なくとも１理論段下に配設することによ
り、低圧塔上部７ｃを流下する下降液に加え、高圧塔５
底部から導入された酸素富化液化空気も凝縮蒸発器１３
で膨張窒素ガスと熱交換させることができ、下降液を気
化して低圧塔中部７ｂ，上部７ｃの上昇ガスを増加さ
せ、低圧塔下部７ａの下降液を減少させるとともに、凝
縮蒸発器１３内で液化された液化窒素を還流液として低
圧塔７の頂部に導入し、低圧塔上部７ｃの下降液を増加
させるという凝縮蒸発器１３の機能を十分に発揮するこ
とができる。
【００３０】また、高圧塔５又は低圧塔７若しくはその
両方を、シーブトレイより圧力損失が小さい充填物を用
いた充填式蒸留塔とすることにより、原料空気の供給圧
力が同じ場合において、シーブトレイを用いた場合より
更に高い圧力で製品を回収することができる。
【００３１】また、液製品の割合を多くしようとする場
合、膨張タービン１２で発生した動力で第１昇圧機１１
の圧縮動力の全てを賄うとすれば、膨張タービン１２の
処理量は、製品液増量に相当する量となり、凝縮蒸発器
１３に過剰の窒素が導入され、製品酸素の回収率が低下
する。すなわち、液製品の割合を増加させるためには、
寒冷発生量を増加する必要がありその手段としては、膨
張タービン１２の処理量を増加するか、又は、量を一定
として膨張前の圧力を高くすることの二通りがある。処
理量を増加すると凝縮蒸発器１３に導入される窒素流量
が増加するため、低圧塔下部７ａの下降液と上昇ガスと
はさらに減少し、この減少量が多すぎると低圧塔下部７
ａでの蒸留効果が悪化し、回収率が低下することにな
る。
【００３２】したがって、液製品の割合を増加させる場
合は、膨張タービン１２での膨張仕事を第一昇圧機１１
の圧縮動力の一部に利用し、残りの圧縮動力を外部から
供給することによって昇圧圧力を高くし、膨張タービン
１２の処理量を所望量に維持しながら寒冷量を増大させ
ることができるから、回収率を低下させることなく、液
製品の採取割合を大きくすることができる。
【００３３】また、前記形態例で示した圧力より更に高
い圧力で原料空気が供給される場合は、図１に破線で示
したように、低圧塔７から抜出されて主熱交換器４から
経路３４に導出された製品窒素ガスの一部を循環させて
低圧塔７の還流液として再利用する経路を設けることに
より対処することができる。
【００３４】すなわち、低圧塔７の頂部から経路３１に
抜出され、過冷器１０，経路３２，過冷器９，経路３
３，主熱交換器４を通り、寒冷が回収されて経路３４に
導出される窒素ガスの少なくとも一部は、経路５０に分
岐して第二昇圧機５１に導入され、所定圧力に昇圧され
る。この昇圧窒素ガスは、冷却器５１ａで冷却されて経
路５２から主熱交換器４に導入され、低温流体により沸
点近くまで冷却された後、経路５３を通り、前記膨張タ
ービン１２で膨張した窒素ガスの経路４５に合流する。
合流した窒素ガスは、低圧塔中部７ｂに設けられた凝縮
蒸発器１３に導かれ、低圧塔７内を流下する下降液を気
化させるとともに、自身は液化して液化窒素となり、経
路４６を通って過冷器１０で過冷状態に冷却され、経路
４７を通って弁４７ａで減圧され、高圧塔５からの還流
液化窒素経路３０に合流して低圧塔７の頂部に導入され
る。これにより、低圧塔７頂部に導入する還流液化窒素
の量を増加させることができる。
【００３５】このように、より圧力の高い高圧蒸留であ
っても、高圧蒸留における比揮発度の低下に伴って不足
する還流液を補充することができるから、収率を低下さ
せることなく製品を得ることができる。さらに、本プロ
セスは、窒素又は低純度酸素を液製品として回収する場
合に特に有効である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低純度酸
素の製造方法及び装置によれば、高圧での蒸留操作にお
いても低圧塔上部乃至中部における窒素と酸素との分離
効果を損なうことがないので、収率を低下させることな
く圧力の高い製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の低純度酸素の製造装置の一形態例を
示す系統図である。
【符号の説明】
１…原料空気圧縮機、２…予冷設備、３…精製設備、４
…主熱交換器、５…高圧塔、６…主凝縮器、７…低圧
塔、８…複式蒸留塔、９，１０…過冷器、１１…第一昇
圧機、１２…膨張タービン、１３…凝縮蒸発器、５１…
第二昇圧機

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原料空気を高圧塔及び低圧塔を有する複
    式蒸留設備で低温蒸留することにより、少なくとも低純
    度酸素を製品として分離回収する低純度酸素の製造方法
    において、原料空気を圧縮する工程と、圧縮された原料
    空気を予冷する工程と、予冷した原料空気から水分や二
    酸化炭酸等の不純物を除去して精製する工程と、精製し
    た原料空気を低温蒸留で得られた流体との熱交換により
    冷却する工程と、冷却された原料空気を前記高圧塔に導
    入して低温蒸留することにより窒素富化流体と酸素富化
    流体とに分離する工程と、該高圧塔で分離された窒素富
    化流体と酸素富化流体とを低圧塔に導入して窒素と酸素
    とに分離する工程と、前記高圧塔で分離された窒素富化
    流体の一部を抜出して原料空気との熱交換により加熱す
    る工程と、加熱された窒素富化流体を昇圧する工程と、
    昇圧された窒素富化流体を低温蒸留で得られた流体との
    熱交換により冷却する工程と、冷却された窒素富化流体
    を断熱膨張させる工程と、断熱膨張させた窒素富化流体
    を前記低圧塔の中部を流下する下降液との熱交換により
    液化する工程と、液化した窒素富化流体を前記低圧塔の
    還流液として供給する工程と、前記低圧塔で分離した酸
    素及び窒素を抜出して原料空気との熱交換により昇温し
    て酸素ガス及び窒素ガスとして回収する工程とを含むこ
    とを特徴とする低純度酸素の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記回収した窒素ガスの少なくとも一部
    を昇圧する工程と、昇圧された窒素ガスを低温蒸留で得
    られた流体との熱交換により冷却する工程と、冷却され
    た窒素ガスを前記低圧塔の中部を流下する下降液との熱
    交換により液化する工程と、液化した液化窒素を低圧塔
    の還流液として導入する工程とを含むことを特徴とする
    請求項１記載の低純度酸素の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記窒素富化流体の昇圧は、少なくとも
    その一部を該窒素富化流体の断熱膨張による仕事を利用
    して行われることを特徴とする請求項１記載の低純度酸
    素の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記原料空気の少なくとも一部が、発電
    設備の空気圧縮機から供給される圧縮空気であることを
    特徴とする請求項１記載の低純度酸素の製造方法。
  5. 【請求項５】 原料空気を低温蒸留することにより、少
    なくとも低純度酸素を製品として分離回収する低純度酸
    素の製造装置において、原料空気を圧縮する原料空気圧
    縮機と、圧縮された原料空気を予冷する予冷設備と、予
    冷した原料空気から水分や二酸化炭素等の不純物を除去
    して精製する精製設備と、精製した原料空気を低温蒸留
    で得られた流体と熱交換させる主熱交換器と、主熱交換
    器で冷却された原料空気を低温蒸留して窒素と酸素に分
    離する高圧塔，主凝縮器及び低圧塔からなる複式蒸留塔
    と、前記高圧塔の上部から抜出されて前記主熱交換器で
    昇温した窒素ガスを昇圧する第一昇圧機と、第一昇圧機
    で昇圧されて前記主熱交換器で冷却された窒素ガスを断
    熱膨張させる膨張タービンと、膨張タービンで断熱膨張
    した窒素ガスを前記低圧塔の中部を流下する下降液と熱
    交換させて液化する凝縮蒸発器と、凝縮蒸発器で液化し
    た液化窒素を前記低圧塔上部に還流液として供給する経
    路と、前記低圧塔で分離生成した窒素及び酸素を前記主
    熱交換器で温度回復させて回収する窒素ガス回収経路及
    び酸素ガス回収経路とを備えていることを特徴とする低
    純度酸素の製造装置。
  6. 【請求項６】 前記凝縮蒸発器は、前記高圧塔底部から
    抜出されて低圧塔に導入される酸素富化液化空気の導入
    位置より少なくとも１理論段下に配設されていることを
    特徴とする請求項５記載の低純度酸素の製造装置。
  7. 【請求項７】 前記窒素ガス回収経路に回収した窒素ガ
    スの一部を昇圧する第二昇圧機と、第二昇圧機で昇圧さ
    れた窒素ガスを前記主熱交換器を介して冷却した後、前
    記凝縮蒸発器に導入する経路とを備えていることを特徴
    とする請求項５記載の低純度酸素の製造装置。
  8. 【請求項８】 前記原料空気圧縮機の原料空気導出経路
    に、発電設備からの圧縮空気を導く圧縮空気導入経路が
    接続されていることを特徴とする請求項５記載の低純度
    酸素の製造装置。
  9. 【請求項９】 前記高圧塔及び低圧塔の少なくともいず
    れか一方が、充填式蒸留塔であることを特徴とする請求
    項５記載の低純度酸素の製造装置。
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