JPH05231765A - 空気分離 - Google Patents
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- JPH05231765A JPH05231765A JP4304006A JP30400692A JPH05231765A JP H05231765 A JPH05231765 A JP H05231765A JP 4304006 A JP4304006 A JP 4304006A JP 30400692 A JP30400692 A JP 30400692A JP H05231765 A JPH05231765 A JP H05231765A
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- sidestream
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- F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
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- F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
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- F25J3/04642—Recovering noble gases from air
- F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
- F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
- F25J3/04666—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system
- F25J3/04672—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser
- F25J3/04678—Producing crude argon in a crude argon column as a parallel working rectification column of the low pressure column in a dual pressure main column system having a top condenser cooled by oxygen enriched liquid from high pressure column bottoms
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- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/12—Particular process parameters like pressure, temperature, ratios
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 効率のよい空気分離方法および装置の提供。
【構成】 空気流を、圧縮機２で圧縮し、ユニット４で
精製する。この空気の一つの副流を、精留による分離に
適する温度まで熱交換器１０で冷却する。高圧ステージ
１８と低圧ステージ２０とを含む二重精留塔２４で、こ
の空気副流を分離させる。第二の空気副流を、圧縮機４
２、４４、４６、４８で更に圧縮し、熱交換器１０で、
周囲温度と塔２４の運転温度との中間の第一温度まで、
冷却した後、膨張タービン５０で膨張させてから、第一
中間温度に比べて低い第二中間温度において、膨張ター
ビン５０から取出す。膨張させた第二空気副流を、前記
第二中間温度で第二膨張タービンに入れて、膨張させ
る。膨張タービン５２は、二重塔２４の低圧ステージ２
０へ、第二空気副流を供給する。酸素生成物と窒素生成
物を、低圧ステージから液体状態で取出す。
精製する。この空気の一つの副流を、精留による分離に
適する温度まで熱交換器１０で冷却する。高圧ステージ
１８と低圧ステージ２０とを含む二重精留塔２４で、こ
の空気副流を分離させる。第二の空気副流を、圧縮機４
２、４４、４６、４８で更に圧縮し、熱交換器１０で、
周囲温度と塔２４の運転温度との中間の第一温度まで、
冷却した後、膨張タービン５０で膨張させてから、第一
中間温度に比べて低い第二中間温度において、膨張ター
ビン５０から取出す。膨張させた第二空気副流を、前記
第二中間温度で第二膨張タービンに入れて、膨張させ
る。膨張タービン５２は、二重塔２４の低圧ステージ２
０へ、第二空気副流を供給する。酸素生成物と窒素生成
物を、低圧ステージから液体状態で取出す。
Description
【０００１】本発明は、空気分離に関するものである。
【０００２】酸化工程を含む現代の化学的方法及び金属
学的方法は、極めて多量の酸素を必要とする。空気流を
圧縮する工程、水蒸気及び二酸化炭素のような比較的低
揮発性の成分を除去することによって該空気流を精製す
る工程、分留又は精留によって該精製空気流を分離させ
るのに適当な温度まで冷却する工程、分離させて望まし
い純度を有する酸素生成物を製造する工程、を含む空気
分離法によって１日に２，０００トンを超える量の酸素
を製造することができる。好ましくは、水蒸気及び二酸
化炭素のような低揮発性成分を吸収する吸収剤ベッドを
用いて、精製を行う。空気の分留又は精留は、好ましく
は、高圧塔の塔頂で窒素を凝縮させるのに有効な、且つ
低圧塔で富酸素液体を再沸騰させるのに有効な熱交換器
を一般的に共有している高圧ステージと低圧ステージと
を含む二重精留塔において行う。そのようにして作られ
た液体窒素のうちの幾らかは、高圧塔において還流とし
て用い、残りの窒素は、一般的に、高圧塔から取出し、
過冷し、膨張バルブから低圧塔の塔頂へ流して、還流と
して低圧塔に提供する。空気は、高圧塔に導入する。
学的方法は、極めて多量の酸素を必要とする。空気流を
圧縮する工程、水蒸気及び二酸化炭素のような比較的低
揮発性の成分を除去することによって該空気流を精製す
る工程、分留又は精留によって該精製空気流を分離させ
るのに適当な温度まで冷却する工程、分離させて望まし
い純度を有する酸素生成物を製造する工程、を含む空気
分離法によって１日に２，０００トンを超える量の酸素
を製造することができる。好ましくは、水蒸気及び二酸
化炭素のような低揮発性成分を吸収する吸収剤ベッドを
用いて、精製を行う。空気の分留又は精留は、好ましく
は、高圧塔の塔頂で窒素を凝縮させるのに有効な、且つ
低圧塔で富酸素液体を再沸騰させるのに有効な熱交換器
を一般的に共有している高圧ステージと低圧ステージと
を含む二重精留塔において行う。そのようにして作られ
た液体窒素のうちの幾らかは、高圧塔において還流とし
て用い、残りの窒素は、一般的に、高圧塔から取出し、
過冷し、膨張バルブから低圧塔の塔頂へ流して、還流と
して低圧塔に提供する。空気は、高圧塔に導入する。
【０００３】富酸素液体空気を、高圧塔の塔底から取出
して低圧塔に流し、実質的に純粋な酸素生成物と窒素生
成物とに分離させる。それらの生成物を気体状態で低圧
塔から取出し、入り空気（incoming air）と向流熱交換
させて該生成物を周囲温度まで温め、それによって入り
空気を冷却することができる。前記の方法は、極低温で
行うので、冷却を発生させなければならない。それは、
タービンにおいて入り空気の一部を膨張させることによ
って、又は高圧塔から窒素流を取出して、それを膨張タ
ービンに流すことによって達成される。独国特許出願第
２，８５４，５０８号には、タービンを出て来る全ての
空気を低圧塔に導入する方法が記載されている。前記の
方法は、液体酸素生成物又は液体窒素生成物のどちらか
を製造する必要がない場合に、タービンで膨張させた空
気を低圧塔に導入すると、精留が起こる熱力学的効率の
向上が助けられる、という利点を提供する。しかしなが
ら、該方法は、総量が気体酸素生成物の５％を超えるよ
うに、（気体酸素生成物及び／又は気体窒素生成物に加
えて）液体酸素生成物及び／又は液体窒素生成物を製造
することが望まれる場合には一般的に不適当である、と
いう制限がある。
して低圧塔に流し、実質的に純粋な酸素生成物と窒素生
成物とに分離させる。それらの生成物を気体状態で低圧
塔から取出し、入り空気（incoming air）と向流熱交換
させて該生成物を周囲温度まで温め、それによって入り
空気を冷却することができる。前記の方法は、極低温で
行うので、冷却を発生させなければならない。それは、
タービンにおいて入り空気の一部を膨張させることによ
って、又は高圧塔から窒素流を取出して、それを膨張タ
ービンに流すことによって達成される。独国特許出願第
２，８５４，５０８号には、タービンを出て来る全ての
空気を低圧塔に導入する方法が記載されている。前記の
方法は、液体酸素生成物又は液体窒素生成物のどちらか
を製造する必要がない場合に、タービンで膨張させた空
気を低圧塔に導入すると、精留が起こる熱力学的効率の
向上が助けられる、という利点を提供する。しかしなが
ら、該方法は、総量が気体酸素生成物の５％を超えるよ
うに、（気体酸素生成物及び／又は気体窒素生成物に加
えて）液体酸素生成物及び／又は液体窒素生成物を製造
することが望まれる場合には一般的に不適当である、と
いう制限がある。
【０００４】又、高圧塔へ排出するための空気膨張ター
ビンを配置することによって、空気分離法のための冷却
を提供することも知られている。前記の方法は、二重精
留塔が動作する圧力よりも高い圧力まで空気を圧縮する
工程を伴う。前記の方法は、米国特許出願第２，７７
９，１７４号に記載されている。高圧塔へ排出するため
の空気膨張タービンを配置することによって、独国特許
出願第２，８５４，５０８号に記載されている方法に比
べて、液体酸素又は液体窒素をより大きな収量で得るこ
とが可能となる。しかしながら、我々の分析から、該方
法は、熱力学的に比較的不効率であり、特に液体生成物
がプラント生産の１０ − ５０％である場合には不効率
である、ことが示されている。
ビンを配置することによって、空気分離法のための冷却
を提供することも知られている。前記の方法は、二重精
留塔が動作する圧力よりも高い圧力まで空気を圧縮する
工程を伴う。前記の方法は、米国特許出願第２，７７
９，１７４号に記載されている。高圧塔へ排出するため
の空気膨張タービンを配置することによって、独国特許
出願第２，８５４，５０８号に記載されている方法に比
べて、液体酸素又は液体窒素をより大きな収量で得るこ
とが可能となる。しかしながら、我々の分析から、該方
法は、熱力学的に比較的不効率であり、特に液体生成物
がプラント生産の１０ − ５０％である場合には不効率
である、ことが示されている。
【０００５】又、互いに平行な２つの膨張タービンを用
いて、該方法のための冷却を発生させて、任意の望まし
い割合の酸素生成物と窒素生成物を液体状態で製造する
ことを可能にするための極めて多数の提案も、当業にお
いて成されている。そのような提案の例は、米国特許出
願第４，８８３，５１８号に記載されている。一般的
に、単一タービンシステムに比べて、空気を冷却する熱
交換器を通る追加の経路が必要である。更に、平行な２
つのタービンを用いる方法においては、タービン膨張空
気を、低圧塔以外に、大きな割合で指向する必要があ
る。
いて、該方法のための冷却を発生させて、任意の望まし
い割合の酸素生成物と窒素生成物を液体状態で製造する
ことを可能にするための極めて多数の提案も、当業にお
いて成されている。そのような提案の例は、米国特許出
願第４，８８３，５１８号に記載されている。一般的
に、単一タービンシステムに比べて、空気を冷却する熱
交換器を通る追加の経路が必要である。更に、平行な２
つのタービンを用いる方法においては、タービン膨張空
気を、低圧塔以外に、大きな割合で指向する必要があ
る。
【０００６】欧州特許出願第０，４２０，７２５号に
は、圧縮空気主流の一部を、第一中間地点にある主熱交
換器から取出し；第一タービンで膨張させ；熱交換器を
通して、その冷端面（cold end）から、第一中間地点よ
りも高い温度にある第二中間地点に戻し；第二中間地点
から取出したものを、第一タービンに比べて高い温度で
動作する第二タービンで膨張させ；最後にそれを、主熱
交換器の中を通って、その冷端面からその温端面へと流
れている不純窒素流と混合する空気分離サイクルが記載
されている。全空気流を約３０バールの比較的高い圧力
まで圧縮して、全ての酸素生成物を液体として製造す
る。
は、圧縮空気主流の一部を、第一中間地点にある主熱交
換器から取出し；第一タービンで膨張させ；熱交換器を
通して、その冷端面（cold end）から、第一中間地点よ
りも高い温度にある第二中間地点に戻し；第二中間地点
から取出したものを、第一タービンに比べて高い温度で
動作する第二タービンで膨張させ；最後にそれを、主熱
交換器の中を通って、その冷端面からその温端面へと流
れている不純窒素流と混合する空気分離サイクルが記載
されている。全空気流を約３０バールの比較的高い圧力
まで圧縮して、全ての酸素生成物を液体として製造す
る。
【０００７】直列に配置した膨張タービンを用いて、分
離させようとしている空気の一部を膨張させる空気分離
法とその装置を提供して、酸素生成物及び／又は窒素生
成物の一部を、液体状態で製造することを可能にし、且
つタービン膨張空気の殆ど又は全てを低圧塔に供給する
ことを可能にする、ことは本発明の目的である。本発明
は、圧縮空気流を第一副流と第二副流とに分ける工程、
精留による分離に適する温度まで熱交換によって第一空
気副流を冷却する工程、その冷却空気流を二重精留塔の
高圧ステージへ導入する工程、第二空気副流を更に圧縮
する工程、その第二空気副流の少なくとも一部を熱交換
によって周囲温度未満ではあるが二重精留塔が動作する
温度は超えている第一中間温度まで冷却する工程、その
冷却第二空気副流を第一膨張タービンで膨張させる工
程、膨張第二空気副流を第一中間温度未満ではあるが二
重精留塔が動作する温度は超えている第二中間温度にお
いて第一膨張タービンから取出す工程、第二空気副流を
第二膨張タービンで更に膨張させる工程、膨張第二空気
副流を第二膨張タービンから取出す工程、それを二重精
留塔の低圧精留ステージに導入する工程、二重精留塔に
おいて空気を酸素と窒素に分離させる工程、該低圧ステ
ージから酸素流と窒素流を取出す工程、及び酸素と窒素
のうちの一方又は双方の一部を液体生成物として製造す
る工程、を含む空気を分離させる方法を提供する。
離させようとしている空気の一部を膨張させる空気分離
法とその装置を提供して、酸素生成物及び／又は窒素生
成物の一部を、液体状態で製造することを可能にし、且
つタービン膨張空気の殆ど又は全てを低圧塔に供給する
ことを可能にする、ことは本発明の目的である。本発明
は、圧縮空気流を第一副流と第二副流とに分ける工程、
精留による分離に適する温度まで熱交換によって第一空
気副流を冷却する工程、その冷却空気流を二重精留塔の
高圧ステージへ導入する工程、第二空気副流を更に圧縮
する工程、その第二空気副流の少なくとも一部を熱交換
によって周囲温度未満ではあるが二重精留塔が動作する
温度は超えている第一中間温度まで冷却する工程、その
冷却第二空気副流を第一膨張タービンで膨張させる工
程、膨張第二空気副流を第一中間温度未満ではあるが二
重精留塔が動作する温度は超えている第二中間温度にお
いて第一膨張タービンから取出す工程、第二空気副流を
第二膨張タービンで更に膨張させる工程、膨張第二空気
副流を第二膨張タービンから取出す工程、それを二重精
留塔の低圧精留ステージに導入する工程、二重精留塔に
おいて空気を酸素と窒素に分離させる工程、該低圧ステ
ージから酸素流と窒素流を取出す工程、及び酸素と窒素
のうちの一方又は双方の一部を液体生成物として製造す
る工程、を含む空気を分離させる方法を提供する。
【０００８】又、本発明は、第一空気圧縮機、該第一空
気圧縮機の出口とそれぞれ連絡していて、運転時に該第
一空気圧縮機から出て来る空気をそれぞれ第一空気副流
と第二空気副流とに分けることができる第一導管と第二
導管、精留による分離に適する温度まで熱交換によって
第一空気副流を冷却するための少なくとも１つの熱交換
器、低圧精留ステージと高圧精留ステージを含む二重精
留塔、冷却第一空気副流のための高圧精留ステージへの
入口、第二空気副流を受容するための入口と少なくとも
１つの第二空気圧縮機で圧縮した空気を熱交換器で冷却
することができるように該熱交換器と連絡している出口
とを有する少なくとも１つの第二空気圧縮機、周囲温度
未満ではあるが装置の運転時に二重精留塔が動作する温
度を超えている第一中間温度において該少なくとも１つ
の熱交換器から第二空気副流の少なくとも一部を運転時
に取出し、且つ第一中間温度未満ではあるが装置の運転
時に二重精留塔が動作する温度を超えている第二中間温
度において第二空気副流を運転時に放出することができ
る第二空気副流を膨張させるための第一膨張タービン、
運転時に第一膨張タービンの出口からの該第二空気副流
を受容し、且つ第一膨張タービンにおいて膨張させた後
で第二空気副流を低圧精留ステージへの入口に流すこと
ができる第二空気副流を膨張させるための第二膨張ター
ビン、及びその二重精留塔の低圧塔ステージから酸素流
及び窒素流を取出す出口（複数）、その出口の少なくと
も１つはその端面の１つで二重精留塔の中の液体窒素又
は液体酸素と連絡していて、そのもう一方の端面で前記
液体の貯蔵容器と連絡している、を含む空気を分離する
ための装置も提供する。
気圧縮機の出口とそれぞれ連絡していて、運転時に該第
一空気圧縮機から出て来る空気をそれぞれ第一空気副流
と第二空気副流とに分けることができる第一導管と第二
導管、精留による分離に適する温度まで熱交換によって
第一空気副流を冷却するための少なくとも１つの熱交換
器、低圧精留ステージと高圧精留ステージを含む二重精
留塔、冷却第一空気副流のための高圧精留ステージへの
入口、第二空気副流を受容するための入口と少なくとも
１つの第二空気圧縮機で圧縮した空気を熱交換器で冷却
することができるように該熱交換器と連絡している出口
とを有する少なくとも１つの第二空気圧縮機、周囲温度
未満ではあるが装置の運転時に二重精留塔が動作する温
度を超えている第一中間温度において該少なくとも１つ
の熱交換器から第二空気副流の少なくとも一部を運転時
に取出し、且つ第一中間温度未満ではあるが装置の運転
時に二重精留塔が動作する温度を超えている第二中間温
度において第二空気副流を運転時に放出することができ
る第二空気副流を膨張させるための第一膨張タービン、
運転時に第一膨張タービンの出口からの該第二空気副流
を受容し、且つ第一膨張タービンにおいて膨張させた後
で第二空気副流を低圧精留ステージへの入口に流すこと
ができる第二空気副流を膨張させるための第二膨張ター
ビン、及びその二重精留塔の低圧塔ステージから酸素流
及び窒素流を取出す出口（複数）、その出口の少なくと
も１つはその端面の１つで二重精留塔の中の液体窒素又
は液体酸素と連絡していて、そのもう一方の端面で前記
液体の貯蔵容器と連絡している、を含む空気を分離する
ための装置も提供する。
【０００９】好ましくは、第二膨張タービンに入って来
る空気の入口温度と入口圧力は、それぞれ、第一膨張タ
ービンの出口温度と出口圧力と等しい。従って、第二空
気副流は、第一膨張タービンを出て、他のいかなる液体
流とも熱交換せずに、第二膨張タービンへと進むことが
できる。前記の配置により、空気を膨張させるためのタ
ービンを平行に配置する従来のプラントに比較して、空
気を冷却する熱交換器（単数又は複数）の構造は単純化
される。
る空気の入口温度と入口圧力は、それぞれ、第一膨張タ
ービンの出口温度と出口圧力と等しい。従って、第二空
気副流は、第一膨張タービンを出て、他のいかなる液体
流とも熱交換せずに、第二膨張タービンへと進むことが
できる。前記の配置により、空気を膨張させるためのタ
ービンを平行に配置する従来のプラントに比較して、空
気を冷却する熱交換器（単数又は複数）の構造は単純化
される。
【００１０】好ましくは、第二空気副流が第一膨張ター
ビンに入るときの圧力は、第二膨張タービンの出口圧力
の３０ − ４０倍である。そのように大きな圧力比によ
って、前記２つのタービンを効率良く動作させることが
可能となる。一般的に、低圧精留塔が動作する圧力程度
に、第二タービンの出口圧力を選択する。従って、第二
空気副流を、圧縮空気流の圧力を十分に超える圧力まで
圧縮する。そのために、一般的に、２つ以上の第二空気
圧縮機を用いる。好ましくは、第二空気副流の圧縮は、
第一圧縮機と同じ軸に取付けた少なくとも１つの圧縮機
で、次に２つのブースター圧縮機で、部分的に行う。そ
れらの圧縮機のうちの１つは、好ましくは、第一膨張タ
ービンによって運転され、その他の圧縮機は、好ましく
は、第二膨張タービンによって運転される。
ビンに入るときの圧力は、第二膨張タービンの出口圧力
の３０ − ４０倍である。そのように大きな圧力比によ
って、前記２つのタービンを効率良く動作させることが
可能となる。一般的に、低圧精留塔が動作する圧力程度
に、第二タービンの出口圧力を選択する。従って、第二
空気副流を、圧縮空気流の圧力を十分に超える圧力まで
圧縮する。そのために、一般的に、２つ以上の第二空気
圧縮機を用いる。好ましくは、第二空気副流の圧縮は、
第一圧縮機と同じ軸に取付けた少なくとも１つの圧縮機
で、次に２つのブースター圧縮機で、部分的に行う。そ
れらの圧縮機のうちの１つは、好ましくは、第一膨張タ
ービンによって運転され、その他の圧縮機は、好ましく
は、第二膨張タービンによって運転される。
【００１１】好ましくは、低圧精留ステージから取出し
た酸素の少なくとも幾らかを、該少なくとも１つの熱交
換器を通して、該第一空気副流に、向流にして戻す。好
ましくは、酸素流を、少なくとも一部分、液体状態で取
出す。本発明に従う方法の１つの好ましい例において
は、低圧ステージから取出される全ての酸素は、液体状
態である。好ましくは、前記液体酸素の一部は、製品と
して貯蔵し、残りのものは、該少なくとも１つの熱交換
器を通して、該第一空気副流に対して、ポンプで向流に
して流し、比較的高圧の気体酸素生成物流を製造する。
該少なくとも１つの熱交換器において、適度に有効な熱
交換を維持するために、この熱交換器を用いて液体酸素
を気化させるにもかかわらず、高圧酸素流を製造する圧
力の一般的に約２ − ３倍の圧力で、第三空気副流を、
液体酸素流に対し向流にして、該熱交換器を通過させる
ことができる。第三空気副流は、好ましくは、第二空気
副流から取出す。液体酸素流と熱交換している下流にお
いて、第三空気副流を、好ましくは、ジュール・トムソ
ンバルブ又は絞り弁を通して、高圧精留ステージへと流
す。低圧精留ステージから取出される窒素のうちの幾ら
かは、液体状態で取出され、製品として貯蔵される。低
圧精留ステージから取出される残りの窒素は、好ましく
は、第一空気副流に対し向流にして、該少なくとも１つ
の熱交換器を通過させる。
た酸素の少なくとも幾らかを、該少なくとも１つの熱交
換器を通して、該第一空気副流に、向流にして戻す。好
ましくは、酸素流を、少なくとも一部分、液体状態で取
出す。本発明に従う方法の１つの好ましい例において
は、低圧ステージから取出される全ての酸素は、液体状
態である。好ましくは、前記液体酸素の一部は、製品と
して貯蔵し、残りのものは、該少なくとも１つの熱交換
器を通して、該第一空気副流に対して、ポンプで向流に
して流し、比較的高圧の気体酸素生成物流を製造する。
該少なくとも１つの熱交換器において、適度に有効な熱
交換を維持するために、この熱交換器を用いて液体酸素
を気化させるにもかかわらず、高圧酸素流を製造する圧
力の一般的に約２ − ３倍の圧力で、第三空気副流を、
液体酸素流に対し向流にして、該熱交換器を通過させる
ことができる。第三空気副流は、好ましくは、第二空気
副流から取出す。液体酸素流と熱交換している下流にお
いて、第三空気副流を、好ましくは、ジュール・トムソ
ンバルブ又は絞り弁を通して、高圧精留ステージへと流
す。低圧精留ステージから取出される窒素のうちの幾ら
かは、液体状態で取出され、製品として貯蔵される。低
圧精留ステージから取出される残りの窒素は、好ましく
は、第一空気副流に対し向流にして、該少なくとも１つ
の熱交換器を通過させる。
【００１２】好ましくは、液体酸素及び／又は液体窒素
を貯蔵へと送る全速度は、酸素生成物を低圧塔から取出
す速度の１０ − ４０％である。
を貯蔵へと送る全速度は、酸素生成物を低圧塔から取出
す速度の１０ − ４０％である。
【００１３】好ましくは、本発明による装置は、該少な
くとも１つの熱交換器を通る流路の中間領域間を連絡す
ることができる導管と、第一膨張タービンの出口から第
二膨張タービンの入口へと第二空気副流を導く導管とを
含む。従って、選択した位置おいて、第一空気副流と第
二空気副流の相対圧を選択することによって、第一空気
副流の幾らかを第二膨張タービンに流して、製造される
冷却量を増加させ、それによって液体状態で製造される
空気分離生成物の割合をより大きくすることができた
り、又は第二空気副流の幾らかを第一空気副流へと流
し、それによって製造される総冷却量と液体状態で貯蔵
へと送られる酸素生成物と窒素生成物の割合とを減少さ
せることができる。前記配置によって、酸素と窒素の全
生産速度に実質的に影響を与えずに、液体として製造さ
れる生成物の量を選択することが可能となる。好ましく
は、第一空気副流と第二空気副流との間の流体流量は、
第二膨張タービンの入口への第二空気副流の流量の１０
％未満である。
くとも１つの熱交換器を通る流路の中間領域間を連絡す
ることができる導管と、第一膨張タービンの出口から第
二膨張タービンの入口へと第二空気副流を導く導管とを
含む。従って、選択した位置おいて、第一空気副流と第
二空気副流の相対圧を選択することによって、第一空気
副流の幾らかを第二膨張タービンに流して、製造される
冷却量を増加させ、それによって液体状態で製造される
空気分離生成物の割合をより大きくすることができた
り、又は第二空気副流の幾らかを第一空気副流へと流
し、それによって製造される総冷却量と液体状態で貯蔵
へと送られる酸素生成物と窒素生成物の割合とを減少さ
せることができる。前記配置によって、酸素と窒素の全
生産速度に実質的に影響を与えずに、液体として製造さ
れる生成物の量を選択することが可能となる。好ましく
は、第一空気副流と第二空気副流との間の流体流量は、
第二膨張タービンの入口への第二空気副流の流量の１０
％未満である。
【００１４】もし望むならば、アルゴン生成物は、低圧
ステージから富アルゴン酸素流を取出し、それを更なる
精留塔において精留することによって、製造することが
できる。得られるアルゴンは、一般的に、酸素を最大２
容量％まで含み、もし望むならば、更に精製することが
できる。
ステージから富アルゴン酸素流を取出し、それを更なる
精留塔において精留することによって、製造することが
できる。得られるアルゴンは、一般的に、酸素を最大２
容量％まで含み、もし望むならば、更に精製することが
できる。
【００１５】空気分離法と同様に、空気を前処理してい
なかった場合には、例えば水蒸気と二酸化炭素のような
低揮発性の不純物を除去するために、前記の処理を行
う。好ましくは、該処理は、第一圧縮機の下流で、且つ
空気を第一空気副流と第二空気副流とに分ける地点の上
流で行う。
なかった場合には、例えば水蒸気と二酸化炭素のような
低揮発性の不純物を除去するために、前記の処理を行
う。好ましくは、該処理は、第一圧縮機の下流で、且つ
空気を第一空気副流と第二空気副流とに分ける地点の上
流で行う。
【００１６】本発明による方法と装置は、該少なくとも
１つの熱交換器を通る追加の経路を付け加える必要もな
く、且つただ１つの膨張タービンを用いる比較可能な方
法に比べてより効率良く、酸素生成物の全生産速度の１
０ − ４０％の速度で液体酸素生成物及び／又は液体窒
素生成物を製造することができる、という利点を提供す
る。
１つの熱交換器を通る追加の経路を付け加える必要もな
く、且つただ１つの膨張タービンを用いる比較可能な方
法に比べてより効率良く、酸素生成物の全生産速度の１
０ − ４０％の速度で液体酸素生成物及び／又は液体窒
素生成物を製造することができる、という利点を提供す
る。
【００１７】本発明による方法と装置を、空気分離プラ
ントを示している流れ図である添付の図面を用いて一例
として説明する。
ントを示している流れ図である添付の図面を用いて一例
として説明する。
【００１８】図面は、一定の比で描かれていない。
【００１９】図面参照。第一空気圧縮機２によって、大
気から空気を吸込み、一般的にその空気を約６．５バー
ルの圧力まで圧縮する。次に、その空気を、入り空気か
ら主に水蒸気と二酸化炭素のような低揮発性の不純物を
除去するのに有効な精製装置４（前精製ユニット又は P
PU と呼称されている種類のもの）に流す。装置４は、
入り空気から水蒸気と二酸化炭素を吸収するが、空気の
主成分、即ち酸素、窒素、及びアルゴンは通過させる吸
収剤（例えば、ゼオライトのようなモレキュラーシー
ブ）ベッドを用いている種類の装置である。該ベッド
は、１つ又はそれ以上のベッドを用いて空気を精製して
いる時には、残りのベッド（単数又は複数）は、一般的
に窒素流によって再生されている、というように互いに
不連続に動作させることができる。次に、その精製した
空気流を、導管６に沿って流れる第一空気副流と、導管
８に沿って流れる第二空気副流とに分ける。
気から空気を吸込み、一般的にその空気を約６．５バー
ルの圧力まで圧縮する。次に、その空気を、入り空気か
ら主に水蒸気と二酸化炭素のような低揮発性の不純物を
除去するのに有効な精製装置４（前精製ユニット又は P
PU と呼称されている種類のもの）に流す。装置４は、
入り空気から水蒸気と二酸化炭素を吸収するが、空気の
主成分、即ち酸素、窒素、及びアルゴンは通過させる吸
収剤（例えば、ゼオライトのようなモレキュラーシー
ブ）ベッドを用いている種類の装置である。該ベッド
は、１つ又はそれ以上のベッドを用いて空気を精製して
いる時には、残りのベッド（単数又は複数）は、一般的
に窒素流によって再生されている、というように互いに
不連続に動作させることができる。次に、その精製した
空気流を、導管６に沿って流れる第一空気副流と、導管
８に沿って流れる第二空気副流とに分ける。
【００２０】第一空気副流を、導管６を通して、熱交換
器１０の温端面１２から冷端面１４へと流し、その温度
を、精留による分離に適するレベルまで、即ち約１００
Ｋの温度まで低下させる。次に、該副流を、熱交換器１
０の冷端面１４から、入口１６を通して、ステージ１
８、低圧ステージ２０、及び従来の方式で低圧ステージ
２０を高圧ステージ１８に接続している凝縮器・再沸器
２２を含む二重精留塔２４の高圧精留ステージ１８の中
に流す。高圧ステージ１８と低圧ステージ２０の双方
に、例えばトレー又は（構造化）パッキン、又はトレー
とパッキンを組合せたような適当な液・蒸気接触手段
（図には示されていない）を取付けて、上昇液相と下降
蒸気相との間に、物質移動を生じさせることができる。
従って、入口１６から高圧ステージ１８の中に導入され
た気体空気流は、ステージ１８を上昇する時に、液体の
下降流と物質移動関係になる。該液体は次第に酸素に富
むようになり、該蒸気は次第に窒素に富むようになる。
富酸素液体画分を、出口２５を通して、高圧塔１８の塔
底から取出し、熱交換器２６で過冷して（即ち、卓越圧
力において、その液化点未満の温度まで冷却する）、ジ
ュール・トムソンバルブ又は絞り弁２８を通過させ、入
口３０から低圧精留ステージ２０に導入する。凝縮器・
再沸器２２によって、高圧精留ステージ１８の塔頂から
窒素蒸気流を受容する。得られた凝縮液の一部を用い
て、高圧ステージ１８に対する還流として提供する。一
方、ステージ１８から出口３２を通して取出したもう１
つの部分は、熱交換器３４で過冷し、絞り弁又はジュー
ル・トムソンバルブ３６を通過させて、入口３８から低
圧精留ステージ２０の塔頂へと導入して、該ステージに
対する還流として提供する。又、凝縮器・再沸器２２
は、精留ステージ２０に対して再沸騰を提供する。
器１０の温端面１２から冷端面１４へと流し、その温度
を、精留による分離に適するレベルまで、即ち約１００
Ｋの温度まで低下させる。次に、該副流を、熱交換器１
０の冷端面１４から、入口１６を通して、ステージ１
８、低圧ステージ２０、及び従来の方式で低圧ステージ
２０を高圧ステージ１８に接続している凝縮器・再沸器
２２を含む二重精留塔２４の高圧精留ステージ１８の中
に流す。高圧ステージ１８と低圧ステージ２０の双方
に、例えばトレー又は（構造化）パッキン、又はトレー
とパッキンを組合せたような適当な液・蒸気接触手段
（図には示されていない）を取付けて、上昇液相と下降
蒸気相との間に、物質移動を生じさせることができる。
従って、入口１６から高圧ステージ１８の中に導入され
た気体空気流は、ステージ１８を上昇する時に、液体の
下降流と物質移動関係になる。該液体は次第に酸素に富
むようになり、該蒸気は次第に窒素に富むようになる。
富酸素液体画分を、出口２５を通して、高圧塔１８の塔
底から取出し、熱交換器２６で過冷して（即ち、卓越圧
力において、その液化点未満の温度まで冷却する）、ジ
ュール・トムソンバルブ又は絞り弁２８を通過させ、入
口３０から低圧精留ステージ２０に導入する。凝縮器・
再沸器２２によって、高圧精留ステージ１８の塔頂から
窒素蒸気流を受容する。得られた凝縮液の一部を用い
て、高圧ステージ１８に対する還流として提供する。一
方、ステージ１８から出口３２を通して取出したもう１
つの部分は、熱交換器３４で過冷し、絞り弁又はジュー
ル・トムソンバルブ３６を通過させて、入口３８から低
圧精留ステージ２０の塔頂へと導入して、該ステージに
対する還流として提供する。又、凝縮器・再沸器２２
は、精留ステージ２０に対して再沸騰を提供する。
【００２１】入口３０から分離させるための富酸素液体
を受容するだけではなく、低圧精留ステージ２０は、入
口４０から第二空気副流をも受容する。
を受容するだけではなく、低圧精留ステージ２０は、入
口４０から第二空気副流をも受容する。
【００２２】第二空気副流を、前述の導管８を通して圧
縮機４２へと流し、そこで一般的に約１６バールの圧力
まで圧縮する。次に、該第二空気副流を、もう１つの圧
縮機４４で圧縮して、その圧力を約２５バールまで上昇
させる。圧縮機２、４２、及び４４は、一般的にロータ
ー（図には示されていない）が互いに同じ駆動軸に取付
けられている回転式圧縮機のような種類の装置である。
縮機４２へと流し、そこで一般的に約１６バールの圧力
まで圧縮する。次に、該第二空気副流を、もう１つの圧
縮機４４で圧縮して、その圧力を約２５バールまで上昇
させる。圧縮機２、４２、及び４４は、一般的にロータ
ー（図には示されていない）が互いに同じ駆動軸に取付
けられている回転式圧縮機のような種類の装置である。
【００２３】第二空気副流を、圧縮機４４から第一ブー
スター圧縮機４６へと流し、そこで更に圧縮する。更に
圧縮された空気を、ブースター圧縮機４６から、ブース
ター圧縮機４８へ入れて、又そこで更に圧縮する。第二
空気副流を、約５０バールの圧力で、ブースター圧縮機
４８から出して、温端面１２から熱交換器１０の中に導
入する。第二空気副流を、第一空気副流に対して向流と
して熱交換器１０の中に流す。第二空気副流の大部分、
一般的には７０％を、約２２０Ｋ（一般的には２００
− ２３０Ｋ）の温度で、熱交換器１０から取出し、第
一膨張タービン５０において、約５０バールの圧力から
約６．５バールの圧力まで膨張させる。得られた膨張空
気を、約１３０Ｋ（一般的には１２５ − １３５Ｋ）の
温度で、タービン５０から出し、第二膨張タービン５２
の中に入れて、約１．５バールの圧力まで膨張させる。
得られた膨張空気を、約９０Ｋの温度で、第二膨張ター
ビン５２から出し、入口４０を通して、低圧精留ステー
ジ２０へと導入する。第一膨張タービン５０を用いて第
二ブースター圧縮機４８を動作させ、第二膨張タービン
５２を用いて第一ブースター圧縮機４６を動作させる。
スター圧縮機４６へと流し、そこで更に圧縮する。更に
圧縮された空気を、ブースター圧縮機４６から、ブース
ター圧縮機４８へ入れて、又そこで更に圧縮する。第二
空気副流を、約５０バールの圧力で、ブースター圧縮機
４８から出して、温端面１２から熱交換器１０の中に導
入する。第二空気副流を、第一空気副流に対して向流と
して熱交換器１０の中に流す。第二空気副流の大部分、
一般的には７０％を、約２２０Ｋ（一般的には２００
− ２３０Ｋ）の温度で、熱交換器１０から取出し、第
一膨張タービン５０において、約５０バールの圧力から
約６．５バールの圧力まで膨張させる。得られた膨張空
気を、約１３０Ｋ（一般的には１２５ − １３５Ｋ）の
温度で、タービン５０から出し、第二膨張タービン５２
の中に入れて、約１．５バールの圧力まで膨張させる。
得られた膨張空気を、約９０Ｋの温度で、第二膨張ター
ビン５２から出し、入口４０を通して、低圧精留ステー
ジ２０へと導入する。第一膨張タービン５０を用いて第
二ブースター圧縮機４８を動作させ、第二膨張タービン
５２を用いて第一ブースター圧縮機４６を動作させる。
【００２４】一方、約２１０Ｋの温度において熱交換器
１０から取出さない第二空気副流の一部は、熱交換器１
０の中に流し続け、温度約１００Ｋで、該熱交換器の冷
端面から出す。次にそれを、絞り弁５４と５５を通過さ
せて、その圧力を、高圧精留ステージ１８の圧力まで減
少させてから、入口５６から飽和液体として高圧精留ス
テージ１８の中に導入する。入口１６から導入した空気
と共に、この空気を、高圧精留ステージ１８で分離す
る。
１０から取出さない第二空気副流の一部は、熱交換器１
０の中に流し続け、温度約１００Ｋで、該熱交換器の冷
端面から出す。次にそれを、絞り弁５４と５５を通過さ
せて、その圧力を、高圧精留ステージ１８の圧力まで減
少させてから、入口５６から飽和液体として高圧精留ス
テージ１８の中に導入する。入口１６から導入した空気
と共に、この空気を、高圧精留ステージ１８で分離す
る。
【００２５】それぞれ入口３０と４０から、低圧精留ス
テージ２０の中に導入する富酸素液体と第二空気副流
を、精留によって、比較的純粋な酸素画分と窒素画分と
に分離させる。液体酸素生成物は、出口５８を通して低
圧精留ステージ２０の塔底から取出す。そのようにして
取出した液体酸素の１０ − ４０％は、製品として、貯
蔵容器６０へ送る。この液体酸素流の残りは、ポンプ６
２によって、熱交換器１０の冷端面１４から温端面１２
まで流し、そこで起こる熱交換によって気化させる。気
体酸素生成物を、約６バールの圧力で、熱交換器１０の
温端面１２から出す。熱交換器１０で温められている流
れのエンタルピー・温度分布と冷却されている流れのエ
ンタルピー・温度分布との間の比較的密接な調和を保つ
ために、第二空気副流の一部を、圧縮機４２と４４の中
間の領域において取出して、熱交換器１０の温端面１２
から冷端面１４まで、第三空気副流として流し、そこで
その流れを液化させる。次に、得られた液体空気流を、
絞り弁又はジュール・トムソンバルブ５４と５５の中間
領域で、膨張タービン５０へと流さない圧力５０バール
の第二空気副流の一部と合流させる。
テージ２０の中に導入する富酸素液体と第二空気副流
を、精留によって、比較的純粋な酸素画分と窒素画分と
に分離させる。液体酸素生成物は、出口５８を通して低
圧精留ステージ２０の塔底から取出す。そのようにして
取出した液体酸素の１０ − ４０％は、製品として、貯
蔵容器６０へ送る。この液体酸素流の残りは、ポンプ６
２によって、熱交換器１０の冷端面１４から温端面１２
まで流し、そこで起こる熱交換によって気化させる。気
体酸素生成物を、約６バールの圧力で、熱交換器１０の
温端面１２から出す。熱交換器１０で温められている流
れのエンタルピー・温度分布と冷却されている流れのエ
ンタルピー・温度分布との間の比較的密接な調和を保つ
ために、第二空気副流の一部を、圧縮機４２と４４の中
間の領域において取出して、熱交換器１０の温端面１２
から冷端面１４まで、第三空気副流として流し、そこで
その流れを液化させる。次に、得られた液体空気流を、
絞り弁又はジュール・トムソンバルブ５４と５５の中間
領域で、膨張タービン５０へと流さない圧力５０バール
の第二空気副流の一部と合流させる。
【００２６】気体窒素流を、出口６４を通して、低圧精
留ステージ２０の塔頂から取出し、次にそれを、連続し
て、高圧精留塔１８から取出した液体窒素を過冷する熱
交換器３４；高圧精留塔の塔底から取出した富酸素液体
を過冷する熱交換器２６へと流し；更に熱交換器１０の
温端面１４から冷端面１２へと流して、これらの熱交換
器に対して冷却を提供する。生じた窒素流は、およそ周
囲温度で、熱交換器１０の温端面１２を出る。該窒素流
の幾つかを用いて、精製装置４の吸収剤ベッド（図には
示されていない）の再生を助けることができる。
留ステージ２０の塔頂から取出し、次にそれを、連続し
て、高圧精留塔１８から取出した液体窒素を過冷する熱
交換器３４；高圧精留塔の塔底から取出した富酸素液体
を過冷する熱交換器２６へと流し；更に熱交換器１０の
温端面１４から冷端面１２へと流して、これらの熱交換
器に対して冷却を提供する。生じた窒素流は、およそ周
囲温度で、熱交換器１０の温端面１２を出る。該窒素流
の幾つかを用いて、精製装置４の吸収剤ベッド（図には
示されていない）の再生を助けることができる。
【００２７】図に示したプラントを用いて、粗製アルゴ
ン生成物を以下のようにして製造することもできる。出
口６６を通して、低圧精留ステージ２０から、アルゴン
に富む酸素流を取出して、入口７０から更なる精留を行
う塔６８へと流す。更なる精留を行う塔６８は、上昇液
相と下降蒸気相との間に物質移動を生じさせることがで
きるパッキンとトレーを含む液・蒸気接触手段（図に示
されていない）を備えている。塔６８において、アルゴ
ンに富む酸素を、アルゴン画分と酸素画分とに分離させ
る。液体酸素流を、出口７２を通して、塔６８の塔底か
ら取出し、入口７４から低圧精留ステージ２０へ戻す。
更なる精留を行う塔６８は、その塔頂に、凝縮器７６を
備えていて、そこで精留のための還流を提供する。従っ
て、凝縮器７６の中を通るアルゴン蒸気は、そこで凝縮
する。凝縮アルゴン流を塔６８に戻して、前述の還流を
提供する。液体アルゴンの一部を、出口７８から製品と
して取出す。液体アルゴンは、一般的に、酸素を最大２
容量％まで含み、もし望むならば従来の手段（図に示さ
れていない）を用いることによって、更に精製して、純
粋な製品を製造することができる。凝縮器７６のための
冷却は、熱交換器２６を通る経路の下流から過冷した富
酸素液体流の一部を取り、それを絞り弁８０を通過さ
せ、更に凝縮器７６において、凝縮アルゴン蒸気と熱交
換させることによって、提供する。次に、得られた気化
した富酸素液体を、入口８２を通して、低圧精留ステー
ジ２０へ導入し、そこで分離させる。
ン生成物を以下のようにして製造することもできる。出
口６６を通して、低圧精留ステージ２０から、アルゴン
に富む酸素流を取出して、入口７０から更なる精留を行
う塔６８へと流す。更なる精留を行う塔６８は、上昇液
相と下降蒸気相との間に物質移動を生じさせることがで
きるパッキンとトレーを含む液・蒸気接触手段（図に示
されていない）を備えている。塔６８において、アルゴ
ンに富む酸素を、アルゴン画分と酸素画分とに分離させ
る。液体酸素流を、出口７２を通して、塔６８の塔底か
ら取出し、入口７４から低圧精留ステージ２０へ戻す。
更なる精留を行う塔６８は、その塔頂に、凝縮器７６を
備えていて、そこで精留のための還流を提供する。従っ
て、凝縮器７６の中を通るアルゴン蒸気は、そこで凝縮
する。凝縮アルゴン流を塔６８に戻して、前述の還流を
提供する。液体アルゴンの一部を、出口７８から製品と
して取出す。液体アルゴンは、一般的に、酸素を最大２
容量％まで含み、もし望むならば従来の手段（図に示さ
れていない）を用いることによって、更に精製して、純
粋な製品を製造することができる。凝縮器７６のための
冷却は、熱交換器２６を通る経路の下流から過冷した富
酸素液体流の一部を取り、それを絞り弁８０を通過さ
せ、更に凝縮器７６において、凝縮アルゴン蒸気と熱交
換させることによって、提供する。次に、得られた気化
した富酸素液体を、入口８２を通して、低圧精留ステー
ジ２０へ導入し、そこで分離させる。
【００２８】添付の図面に関する方法に対して、様々な
改良と追加を施すことができる。例えば、貯蔵容器６０
にある液体酸素生成物を製造する代わりに、又は製造す
ることに加えて、熱交換器３４から出て来る過冷された
液体窒素の一部を、生成物として取出すことができる。
しかしながら、液体酸素生成物と液体窒素生成物の全生
産速度は、出口５８から液体酸素を取出す速度の１０
− ４０％であることが好ましい。
改良と追加を施すことができる。例えば、貯蔵容器６０
にある液体酸素生成物を製造する代わりに、又は製造す
ることに加えて、熱交換器３４から出て来る過冷された
液体窒素の一部を、生成物として取出すことができる。
しかしながら、液体酸素生成物と液体窒素生成物の全生
産速度は、出口５８から液体酸素を取出す速度の１０
− ４０％であることが好ましい。
【００２９】もし望むならば、第一膨張タービン５０か
ら第二膨張タービン５２へと流れる第二空気副流の一部
（一般的に１０％以下）を、そこから取って、導管８６
を経由させて、第一空気副流へと導入することができ
る。別法として、第一空気副流の一部を、熱交換器１０
の中間領域において取出して、第一膨張タービン５０と
第二膨張タービン５２との中間領域において、第二空気
副流と混合させることができる。これらの領域における
第一空気副流と第二空気副流の相対圧力を選択して、導
管８６を通る望ましい方向の流れを与えることができ
る。導管８６による第一空気副流と第二空気副流との間
のそのような流体の相互交換によって、最も高い可能効
率に迫る、液体酸素の望ましい生産速度を与える空気分
離プラントの設計が容易となる。
ら第二膨張タービン５２へと流れる第二空気副流の一部
（一般的に１０％以下）を、そこから取って、導管８６
を経由させて、第一空気副流へと導入することができ
る。別法として、第一空気副流の一部を、熱交換器１０
の中間領域において取出して、第一膨張タービン５０と
第二膨張タービン５２との中間領域において、第二空気
副流と混合させることができる。これらの領域における
第一空気副流と第二空気副流の相対圧力を選択して、導
管８６を通る望ましい方向の流れを与えることができ
る。導管８６による第一空気副流と第二空気副流との間
のそのような流体の相互交換によって、最も高い可能効
率に迫る、液体酸素の望ましい生産速度を与える空気分
離プラントの設計が容易となる。
【００３０】図面に示したプラントの運転をコンピュー
ターでシュミレートした例では、酸素２０．９６容量
％、窒素７８．１１容量％、アルゴン０．９３容量％の
組成を有する精製空気 ６３ ５９６ Nm3/時 を、温度２
８８Ｋ、圧力６．６１バールで、精製装置から流す。こ
の流れのうち ３３ ７１１ Nm3/時 を第一空気副流とし
て取り、熱交換器１０の温端面１２から冷端面１４へと
流す。第一空気副流は、温度１０１．８Ｋで、熱交換器
１０の冷端面を出て、入口１６を通って高圧塔１８へと
入る。
ターでシュミレートした例では、酸素２０．９６容量
％、窒素７８．１１容量％、アルゴン０．９３容量％の
組成を有する精製空気 ６３ ５９６ Nm3/時 を、温度２
８８Ｋ、圧力６．６１バールで、精製装置から流す。こ
の流れのうち ３３ ７１１ Nm3/時 を第一空気副流とし
て取り、熱交換器１０の温端面１２から冷端面１４へと
流す。第一空気副流は、温度１０１．８Ｋで、熱交換器
１０の冷端面を出て、入口１６を通って高圧塔１８へと
入る。
【００３１】精製空気の残りを、第二空気副流として精
製装置４から、導管８を経由させて、圧縮機４２へと流
し、そこで圧力１６．２バールまで圧縮する。この圧縮
空気流のうち １３ ８７９ Nm3/時 は、第三空気副流と
して取出し、温度２８８Ｋで、熱交換器１０の温端面１
２へ入れる。第三空気副流を、バルブ５５を通過させて
減圧し、塔の圧力において、入口５６から高圧塔１８へ
入れる。
製装置４から、導管８を経由させて、圧縮機４２へと流
し、そこで圧力１６．２バールまで圧縮する。この圧縮
空気流のうち １３ ８７９ Nm3/時 は、第三空気副流と
して取出し、温度２８８Ｋで、熱交換器１０の温端面１
２へ入れる。第三空気副流を、バルブ５５を通過させて
減圧し、塔の圧力において、入口５６から高圧塔１８へ
入れる。
【００３２】第二空気副流の残りは、１６００６ Nm3/
時 の速度で圧縮機４４へ流して、圧力２５．５バール
まで圧縮する。次に、該第二空気副流を、第一ブースタ
ー圧縮機４６へ流して、圧力３１．８バールまで圧縮
し、更に第二ブースター圧縮機４８で、圧力５０．７バ
ールまで圧縮する。その圧力で、及び温度２８８Ｋで、
該第二空気副流を、主熱交換器１０の温端面１２に入れ
る。次に、第二空気副流を、バルブ５４に流し、熱交換
器１０の冷端面１４とバルブ５５の中間にある第三空気
副流の圧力と同じ圧力まで減圧して、前記領域で、第三
空気副流と混合する。
時 の速度で圧縮機４４へ流して、圧力２５．５バール
まで圧縮する。次に、該第二空気副流を、第一ブースタ
ー圧縮機４６へ流して、圧力３１．８バールまで圧縮
し、更に第二ブースター圧縮機４８で、圧力５０．７バ
ールまで圧縮する。その圧力で、及び温度２８８Ｋで、
該第二空気副流を、主熱交換器１０の温端面１２に入れ
る。次に、第二空気副流を、バルブ５４に流し、熱交換
器１０の冷端面１４とバルブ５５の中間にある第三空気
副流の圧力と同じ圧力まで減圧して、前記領域で、第三
空気副流と混合する。
【００３３】第二空気副流の一部を、温度２１８．８
Ｋ、圧力５０．６バールで、熱交換器１０から取出す。
この空気流を、第一膨張タービン５０で膨張させて、温
度１３０．０Ｋ、圧力６．４８バールでタービン５０か
ら出す。この膨張空気流１７４４ Nm3/時 を取出し、熱
交換器１０の中間領域において、第一空気流へと導入す
る。残りは、第二膨張タービン５２に入れて、そこで膨
張させる。膨張空気流を、温度９０．１Ｋ、圧力１．４
９バールで、第二膨張タービンから出し、その圧力で、
入口４０から低圧塔２０へと流す。
Ｋ、圧力５０．６バールで、熱交換器１０から取出す。
この空気流を、第一膨張タービン５０で膨張させて、温
度１３０．０Ｋ、圧力６．４８バールでタービン５０か
ら出す。この膨張空気流１７４４ Nm3/時 を取出し、熱
交換器１０の中間領域において、第一空気流へと導入す
る。残りは、第二膨張タービン５２に入れて、そこで膨
張させる。膨張空気流を、温度９０．１Ｋ、圧力１．４
９バールで、第二膨張タービンから出し、その圧力で、
入口４０から低圧塔２０へと流す。
【００３４】気体窒素流を、温度８９．７Ｋ、圧力１．
３３バールで、出口６４を通して、低圧塔２０の塔頂か
ら、速度５０３９５ Nm3/時 で取出す。それを、熱交換
器３４と２６に流し、温度９８．９Ｋ、圧力１．２８バ
ールで、熱交換器１０の冷端面１４に入れる。この窒素
流を、温度２８５Ｋ、圧力１．１６バールで、熱交換器
１０の温端面１２から出す。該窒素流は、窒素９７．６
容量％、酸素２．０容量％、アルゴン０．４容量％の組
成を有する。
３３バールで、出口６４を通して、低圧塔２０の塔頂か
ら、速度５０３９５ Nm3/時 で取出す。それを、熱交換
器３４と２６に流し、温度９８．９Ｋ、圧力１．２８バ
ールで、熱交換器１０の冷端面１４に入れる。この窒素
流を、温度２８５Ｋ、圧力１．１６バールで、熱交換器
１０の温端面１２から出す。該窒素流は、窒素９７．６
容量％、酸素２．０容量％、アルゴン０．４容量％の組
成を有する。
【００３５】液体酸素を、圧力１．７５バールの下で、
温度９５．７Ｋ、速度１２２４７ Nm3/時 で、低圧塔２
０の塔底から取出す。この液体酸素のうちの２９１６ N
m3/時を、液体酸素製品として、貯蔵容器６０へ送る。
残りの液体酸素流（９３３１Nm3/時）は、ポンプ６２用
いて、熱交換器１０の冷端面１４から温端面１２へと流
し、気体酸素生成物流として、温度２８５Ｋ、圧力６．
０バールで、温端面１２から取出す。気体酸素生成物と
液体酸素生成物の双方の組成は、酸素９９．５容量％、
アルゴン０．５容量％である。
温度９５．７Ｋ、速度１２２４７ Nm3/時 で、低圧塔２
０の塔底から取出す。この液体酸素のうちの２９１６ N
m3/時を、液体酸素製品として、貯蔵容器６０へ送る。
残りの液体酸素流（９３３１Nm3/時）は、ポンプ６２用
いて、熱交換器１０の冷端面１４から温端面１２へと流
し、気体酸素生成物流として、温度２８５Ｋ、圧力６．
０バールで、温端面１２から取出す。気体酸素生成物と
液体酸素生成物の双方の組成は、酸素９９．５容量％、
アルゴン０．５容量％である。
【００３６】又、本方法は、純度９８％の液体アルゴン
生成物を３３２ Nm3/時 で製造する。
生成物を３３２ Nm3/時 で製造する。
【００３７】上記実施例において、１ Nm3/時 は、温度
０℃、絶対圧力１アトムにおける１Nm3/時 に等しく、
且つ全ての圧力は、絶対値である。
０℃、絶対圧力１アトムにおける１Nm3/時 に等しく、
且つ全ての圧力は、絶対値である。
【図１】空気分離プラントを説明している流れ図であ
る。
る。
Claims (12)
- 【請求項１】 圧縮空気流を第一副流と第二副流とに分
ける工程、精留による分離に適する温度まで熱交換によ
って第一空気副流を冷却する工程、その冷却空気流を二
重精留塔の高圧ステージへ導入する工程、第二空気副流
を更に圧縮する工程、その第二空気副流の少なくとも一
部を熱交換によって周囲温度未満ではあるが二重精留塔
が動作する温度は超えている第一中間温度まで冷却する
工程、その冷却第二空気副流を第一膨張タービンで膨張
させる工程、膨張第二空気副流を第一中間温度未満では
あるが二重精留塔が動作する温度は超えている第二中間
温度において第一膨張タービンから取出す工程、第二空
気副流を第二膨張タービンで更に膨張させる工程、膨張
第二空気副流を第二膨張タービンから取出す工程、それ
を二重精留塔の低圧精留ステージへ導入する工程、二重
精留塔において空気を酸素と窒素に分離させる工程、該
低圧ステージから酸素流と窒素流を取出す工程、及び酸
素と窒素のうちの一方又は双方の一部を液体生成物とし
て製造する工程、を含む空気を分離させる方法。 - 【請求項２】 第二空気副流が、第一膨張タービンを出
て、他のいかなる流体流とも間接熱交換せずに、第二膨
張タービンに入る請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 第二空気副流が、第二膨張タービンの出
口圧力に比べて３０− ４０倍高い圧力で、第一膨張タ
ービンに入る請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 低圧ステージから取出した酸素流の一部
を、第一空気副流に対し向流にし、少なくとも１つの熱
交換器を通過させ、熱交換によって気化させて加圧気体
酸素生成物流を生成させる請求項１ − ３のいずれか一
つに記載の方法。 - 【請求項５】 酸素流が、液体状態で、該少なくとも１
つの熱交換器に入る請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 第三空気副流を、酸素流に対し向流にし
て、該少なくとも１つの熱交換器を通過させる請求項５
記載の方法。 - 【請求項７】 第三空気副流が、加圧気体酸素生成物流
が取出される圧力の２ − ３倍の圧力で、該熱交換器を
通過する請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 液体酸素及び／又は液体窒素を貯蔵へと
送る全速度が、酸素生成物を低圧ステージから取出す速
度の１０ − ４０％である請求項１ − ７のいずれか一
つに記載の方法。 - 【請求項９】 第二空気副流の一部を、第一膨張タービ
ンと第二膨張タービンとの中間から取出して、第一空気
副流を冷却する熱交換器の温端面と冷端面との中間領域
で、第一空気副流へと導入する請求項１ − ８のいずれ
か一つに記載の方法。 - 【請求項１０】 第一空気副流の一部を、第一空気副流
を冷却する熱交換器の温端面と冷端面との中間領域で取
出して、第一膨張タービンと第二膨張タービンとの中間
領域で、第二空気副流へと導入する請求項１ − ８のい
ずれか一つに記載の方法。 - 【請求項１１】 第一空気副流と第二空気副流との間の
流量が、第二膨張タービンの入口に入る第二空気副流の
流量の１０％未満である請求項９又は１０記載の方法。 - 【請求項１２】 第一空気圧縮機、該第一空気圧縮機の
出口とそれぞれ連絡していて、運転時に第一空気圧縮機
から出て来る空気をそれぞれ第一空気副流と第二空気副
流とに分けることができる第一導管と第二導管、精留に
よる分離に適する温度まで熱交換によって第一空気副流
を冷却するための少なくとも１つの熱交換器、低圧精留
ステージと高圧精留ステージを含む二重精留塔、冷却第
一空気副流のための高圧精留ステージへの入口、第二空
気副流を受容するための入口と少なくとも１つの第二空
気圧縮機で圧縮した空気を熱交換器で冷却することがで
きるように該熱交換器と連絡している出口とを有する少
なくとも１つの第二空気圧縮機、周囲温度未満ではある
が装置の運転時に二重精留塔が動作する温度を超えてい
る第一中間温度において該少なくとも１つの熱交換器か
ら第二空気副流の少なくとも一部を運転時に取出し、且
つ第一中間温度未満ではあるが装置の運転時に二重精留
塔が動作する温度を超えている第二中間温度において第
二空気副流を運転時に放出することができる第二空気副
流を膨張させるための第一膨張タービン、運転時に第一
膨張タービンの出口からの第二空気副流を受容し、且つ
第一膨張タービンにおいて膨張させた後で該第二空気副
流を低圧精留ステージへの入口に流すことができる第二
空気副流を膨張させるための第二膨張タービン、及びそ
の二重精留塔の低圧塔ステージから酸素流及び窒素流を
取出す出口（複数）、その出口の少なくとも１つはその
端面の１つで二重精留塔の中の液体窒素又は液体酸素と
連絡していて、そのもう一方の端面で前記液体の貯蔵容
器と連絡している、を含む空気を分離するための装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB919124242A GB9124242D0 (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Air separation |
| GB9124242:0 | 1991-11-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231765A true JPH05231765A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=10704650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4304006A Pending JPH05231765A (ja) | 1991-11-14 | 1992-11-13 | 空気分離 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5287704A (ja) |
| EP (1) | EP0542539B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05231765A (ja) |
| AU (1) | AU652864B2 (ja) |
| CA (1) | CA2082676A1 (ja) |
| DE (1) | DE69216372T2 (ja) |
| GB (1) | GB9124242D0 (ja) |
| ZA (1) | ZA928664B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000508748A (ja) * | 1996-04-15 | 2000-07-11 | ザ・ビーオーシー・グループ・ピーエルシー | 空気分離装置 |
Families Citing this family (22)
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|---|---|---|---|---|
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| US5385024A (en) * | 1993-09-29 | 1995-01-31 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic rectification system with improved recovery |
| FR2711778B1 (fr) * | 1993-10-26 | 1995-12-08 | Air Liquide | Procédé et installation de production d'oxygène et/ou d'azote sous pression. |
| FR2714721B1 (fr) * | 1993-12-31 | 1996-02-16 | Air Liquide | Procédé et installation de liquéfaction d'un gaz. |
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| US5074898A (en) * | 1990-04-03 | 1991-12-24 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Cryogenic air separation method for the production of oxygen and medium pressure nitrogen |
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- 1992-11-10 ZA ZA928664A patent/ZA928664B/xx unknown
- 1992-11-12 DE DE69216372T patent/DE69216372T2/de not_active Revoked
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