JPH07218122A - Method and equipment for separating air - Google Patents

Method and equipment for separating air

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JPH07218122A
JPH07218122A JP6320499A JP32049994A JPH07218122A JP H07218122 A JPH07218122 A JP H07218122A JP 6320499 A JP6320499 A JP 6320499A JP 32049994 A JP32049994 A JP 32049994A JP H07218122 A JPH07218122 A JP H07218122A
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Japan
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liquid
rectification column
pressure rectification
stream
oxygen
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Application number
JP6320499A
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Japanese (ja)
Inventor
Thomas Rathbone
トーマス・ラスボーン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOC Group Ltd
Original Assignee
BOC Group Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To separate impure oxygen from air by reboiling a liquid taken from a substance exchange region of a low pressure fractionating column and advancing it upward through the low pressure fractionating column, condensing nitrogen vapor with indirect heat exchange with a liquid taken from the substance exchange region of the low pressure fractionating column, and further separating air containing less oxygen. CONSTITUTION: A first liquid is a part of impure liquid oxygen obtained at a bottom of a column 42. The impure liquid oxygen is taken out from a bottom substance exchange region of the low pressure fractionating column 42, emanates from the top of a reboiler 16, and further rises in the low pressure fractionating column 42. A second liquid is taken out from an intermediate substance exchange region and is reboiled by passing it through a reboiler 24. The downward flowing second liquid is reboiled in the reboiler 24 by heat exchange with qa first air stream, the first air stream is condensed, and the evaporated second liquid emanates ten reboiler 24 and rises in the low pressure column 42. A third liquid is taken from the intermediate substance exchange region, reboiled by passing it through a reboiling pass of a condenser 32 downward, emanates the condenser 32, and rises in the low pressure fractionating column 42.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は空気を分離するための方
法と装置に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to a method and apparatus for separating air.

【０００２】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】工業
的に空気を分離するための最も重要な方法は精留による
方法である。頻繁に使用されている精留による空気分離
法は、空気の流れを圧縮する工程；圧縮空気の流れから
水蒸気と二酸化炭素を除去することによって、圧縮空気
の流れを精製する工程；およびこうして得られる精製さ
れた空気流れを、生成物戻り流れとの熱交換によってそ
の精留に適した温度に冷却する工程；を含む。精留は、
高圧精留塔と低圧精留塔を含んだいわゆる“二段精留
塔”にて行われる。空気の全部ではないにしてもその殆
どが高圧精留塔中に導入され、酸素富化空気と窒素蒸気
に分離される。この窒素蒸気が凝縮される。凝縮液の一
部が、高圧塔において液体還流物として使用される。酸
素富化液体が高圧塔の底部から取り出され、過冷却さ
れ、そして絞り弁または減圧弁を介して低圧塔の中間区
域に導入される。低圧塔において、酸素富化液体が、実
質的に純粋な酸素生成物と窒素生成物とに分離される。
これらの生成物が低圧塔から取り出されて戻り流れを形
成し、流入空気がこの戻り流れと向流の形で熱交換され
る。低圧塔に対する液体還流物は、高圧塔からの凝縮液
の残部を採り、それを過冷却し、そして絞り弁または減
圧弁を介して低圧塔の頂部に送ることによって供給され
る。The most important method for industrially separating air is by means of rectification. Frequently used rectification air separation methods include compressing an air stream; purifying the compressed air stream by removing water vapor and carbon dioxide from the compressed air stream; and thus Cooling the purified air stream by heat exchange with the product return stream to a temperature suitable for its rectification. Rectification
It is carried out in a so-called "two-stage rectification column" including a high-pressure rectification column and a low-pressure rectification column. Most, if not all, of the air is introduced into the high pressure rectification column and separated into oxygen-enriched air and nitrogen vapor. This nitrogen vapor is condensed. Part of the condensate is used as liquid reflux in the high pressure column. Oxygen-enriched liquid is withdrawn from the bottom of the higher pressure column, subcooled and introduced into the middle section of the lower pressure column via a throttle valve or pressure reducing valve. In the low pressure column, the oxygen-enriched liquid is separated into substantially pure oxygen and nitrogen products.
These products are removed from the lower pressure column to form a return stream, and the incoming air is heat exchanged with the return stream in countercurrent fashion. Liquid reflux for the low pressure column is provided by taking the remainder of the condensate from the high pressure column, subcooling it and sending it to the top of the low pressure column via a throttle valve or pressure reducing valve.

【０００３】低圧塔は従来、１〜１．５絶対バールの範
囲の圧力にて運転される。低圧塔の底部における液体酸
素は、高圧塔の頂部における凝縮作用を起こさせるのに
使用される。したがって、高圧塔の頂部からの窒素蒸気
が、低圧塔の底部において液体窒素と熱交換される。充
分な量の液体酸素を気化させ、これによって再沸騰に対
する低圧塔の要件を満足させることができ、またガス状
酸素生成物の良好な収率を達成することができる。高圧
塔の頂部における圧力、したがって流入空気が圧縮され
る圧力は、凝縮窒素の温度が、低圧塔における沸騰酸素
の温度より約１Ｋ高くなるように調整される。このよう
な関係にあるため、一般には高圧塔を約５．５バール未
満の圧力で運転することはできない。The low pressure column is conventionally operated at pressures in the range of 1 to 1.5 absolute bar. Liquid oxygen at the bottom of the low pressure column is used to cause condensation at the top of the high pressure column. Thus, nitrogen vapor from the top of the higher pressure column is heat exchanged with liquid nitrogen at the bottom of the lower pressure column. It is possible to vaporize a sufficient amount of liquid oxygen, which makes it possible to satisfy the requirements of the low-pressure column for reboiling and to achieve good yields of gaseous oxygen product. The pressure at the top of the higher pressure column, and thus the pressure at which the incoming air is compressed, is adjusted so that the temperature of the condensed nitrogen is about 1 K higher than the temperature of boiling oxygen in the lower pressure column. Because of this relationship, it is generally not possible to operate high pressure columns at pressures below about 5.5 bar.

【０００４】酸素生成物の品質があまり高くないことか
ら（すなわち、２〜２０容量％の不純物を含有する）、
高圧塔を５．５バール未満の圧力で運転できる空気分離
法に向けての改良が提唱されている。このような低純度
の酸素が要求される場合、低圧塔と高圧塔との間に上記
のような繋がりをもたせるよりむしろ、低圧塔に対して
再沸騰を起こさせるために、また酸素生成物を気化させ
るために、空気を使用して低圧塔の底部における酸素を
沸騰させる、ということをＵＳ−Ａ−４４１０３４３が
開示している。このようにして得られる凝縮空気が高圧
塔と低圧塔の両方に供給される。酸素富化液体の流れが
高圧塔から取り出され、絞り弁を介して送られ、そして
高圧塔の頂部での窒素凝縮作用を行わせるためにその一
部が使用される。Since the quality of the oxygen product is not very high (ie it contains 2 to 20% by volume of impurities)
Improvements have been proposed for air separation processes that allow the high pressure column to operate at pressures below 5.5 bar. When such low-purity oxygen is required, rather than having such a connection between the low-pressure column and the high-pressure column as described above, the low-pressure column is reboiling and the oxygen product is removed. US-A-4410343 discloses that air is used to boil oxygen at the bottom of a lower pressure column for vaporization. The condensed air thus obtained is supplied to both the high pressure column and the low pressure column. A stream of oxygen-enriched liquid is withdrawn from the high pressure column, sent through a throttle valve, and a portion of it used to effect nitrogen condensation at the top of the high pressure column.

【０００５】ＵＳ−Ａ−３２１０９５１は低純度酸素を
製造する方法を開示しており、該方法においては、低圧
塔に対して再沸騰を起こさせるために、また酸素生成物
を気化させるために、空気を使用して低圧塔の底部にお
ける酸素を沸騰させる。しかしながらこの場合において
は、高圧塔において生成される窒素蒸気を凝縮させると
いう作用を行わせるのに、低圧塔の中間区域からの酸素
富化液体が使用される。US Pat. No. 3,210,951 discloses a process for producing low purity oxygen, in which reboiling is effected on a low pressure column and oxygen products are vaporized. Air is used to boil oxygen at the bottom of the low pressure column. However, in this case, the oxygen-enriched liquid from the middle section of the lower pressure column is used to act to condense the nitrogen vapor produced in the higher pressure column.

【０００６】ＵＳ−Ａ−４４１０３４３とＵＳ−Ａ−３
２１０９５１に記載されている方法は、酸素生成物が高
純度ではない場合には、高圧塔の運転圧力対低圧塔の運
転圧力の比を減少させる上である程度の方策を可能にす
るけれども、さらなる改良が強く望まれている。本発明
は、こうした要望を満たすべく意図された、空気から低
純度酸素を分離するための方法と装置に関する。US-A-4410343 and US-A-3
Although the method described in 210951 allows some measures to reduce the ratio of the operating pressure of the higher pressure column to the operating pressure of the lower pressure column when the oxygen product is not of high purity, it is a further improvement. Is strongly desired. The present invention is directed to a method and apparatus for separating low purity oxygen from air intended to meet these needs.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、 （ａ） 高圧精留塔において第１の空気流れを精留し、
これによって窒素蒸気と酸素富化液体を生成させる工
程； （ｂ） 前記窒素蒸気の少なくとも幾分かを凝縮させ、
得られた凝縮液の少なくとも幾分かを前記高圧精留塔に
対する還流物として使用する工程； （ｃ） 低圧精留塔において酸素富化流体の流れを精留
する工程； （ｄ） 前記低圧精留塔に液体窒素還流物を供給する工
程； （ｅ） 前記低圧精留塔から低純度の酸素生成物を取り
出す工程； （ｆ） 前記低圧精留塔の第１の物質交換区域から採ら
れた第１の液体を再沸騰させ、再沸騰された第１の液体
の流れを、低圧精留塔を通して上向きに進ませる工程； （ｇ） 前記低圧精留塔の少なくとも１つの第２の物質
交換区域から採られた第２の液体を再沸騰させる工程；
および （ｈ） 再沸騰された第２の液体の流れを、低圧精留塔
を通して上向きに進ませる工程；を含み、このとき前記
第２の液体が、前記第１の空気流れとの間接的な熱交換
によって再沸騰され、前記窒素蒸気が、前記低圧精留塔
の少なくとも１つの第３の物質交換区域から採られた第
３の液体との間接的な熱交換によって凝縮され、そして
前記第２の液体が、前記第３の液体より酸素含量が高い
が前記第１の液体より酸素含量が低い、という空気を分
離する方法が提供される。According to the present invention: (a) rectifying a first air stream in a high pressure rectification column,
Thereby producing nitrogen vapor and oxygen-enriched liquid; (b) condensing at least some of the nitrogen vapor;
Using at least some of the resulting condensate as reflux for the high pressure rectification column; (c) rectifying a stream of oxygen enriched fluid in the low pressure rectification column; (d) the low pressure rectification Supplying liquid nitrogen reflux to the distillation column; (e) removing low purity oxygen product from the low pressure rectification column; (f) taken from the first mass exchange section of the low pressure rectification column. Reboiling the first liquid and advancing the reboiled first liquid stream upwards through the lower pressure rectification column; (g) at least one second mass exchange section of the lower pressure rectification column. Reboiling a second liquid taken from
And (h) advancing a stream of reboiled second liquid upwards through a lower pressure rectification column, wherein the second liquid is indirect with the first air stream. Reboiled by heat exchange, the nitrogen vapor is condensed by indirect heat exchange with a third liquid taken from at least one third mass exchange section of the lower pressure rectification column, and the second A liquid having a higher oxygen content than the third liquid but a lower oxygen content than the first liquid is provided.

【０００８】本発明はさらに、 （ａ） 第１の空気流れを窒素蒸気と酸素富化液体に分
離するための高圧精留塔； （ｂ） 液体窒素還流物が流入するための高圧精留塔入
口と連通している凝縮液用出口を有する、前記窒素蒸気
の少なくとも幾分かを凝縮させるための凝縮器； （ｃ） 酸素富化流体流れのための第１の入口、液体窒
素還流物のための第２の入口、および低純度の酸素生成
物のための出口を有する、酸素富化流体流れを精留する
ための低圧精留塔； （ｄ） 前記低圧精留塔の第１の物質交換区域と連通し
ている第１の液体のための入口、および前記低圧精留塔
と連通している再沸騰された第１の液体のための出口を
有する、第１の液体を再沸騰させるための第１の再沸
器、これによって再沸騰された第１の液体の前記低圧精
留塔を通しての上向き流れを生成させることができる；
および （ｅ） 前記第１の空気流れとの間接的な熱交換によっ
て第２の液体を再沸騰させるための第２の再沸器、この
とき前記第２の再沸器は、前記低圧精留塔の少なくとも
１つの第２の物質交換区域と連通している前記第２の液
体のための入口、前記第１の空気流れのための入口、お
よび前記低圧精留塔と連通している前記再沸騰された第
２の液体のための出口を有しており、これによって再沸
騰された第２の液体の流れが、前記低圧精留塔を通して
上向きに進むことができる；を含み、このとき前記凝縮
器が、前記低圧精留塔の少なくとも１つの第３の物質交
換区域と連通している第３の液体のための入口をもった
再沸用通路を有し、第１，第２，および第３の液体のた
めの前記入口と、前記低圧精留塔のそれぞれ第１，第
２，および第３の物質交換区域との間の連通が、運転時
において前記第２の液体が、前記第３の液体より酸素含
量が高いが前記第１の液体より酸素含量が低いという連
通状態になっている、空気を分離するための装置を提供
する。The invention further comprises (a) a high pressure rectification column for separating the first air stream into nitrogen vapor and an oxygen-enriched liquid; (b) a high pressure rectification column for inflow of liquid nitrogen reflux. A condenser for condensing at least some of the nitrogen vapor having an outlet for condensate in communication with the inlet; (c) a first inlet for the oxygen-enriched fluid stream, liquid nitrogen reflux. A low pressure rectification column for rectifying an oxygen-enriched fluid stream having a second inlet for and a outlet for low purity oxygen product; (d) a first material of the low pressure rectification column. Reboil a first liquid having an inlet for the first liquid in communication with the exchange zone and an outlet for the reboiled first liquid in communication with the low pressure rectification column A first reboiler for removing the low pressure rectification column of the first liquid reboiled by The upward flow of and can be produced;
And (e) a second reboiler for reboiling a second liquid by indirect heat exchange with the first air stream, wherein the second reboiler comprises the low pressure rectification. An inlet for the second liquid in communication with at least one second mass exchange section of the column, an inlet for the first air stream, and the recombiner in communication with the lower pressure rectification column. An outlet for the boiled second liquid, whereby a stream of the reboiled second liquid can pass upwards through the lower pressure rectification column; A condenser having a reboiler passage having an inlet for a third liquid in communication with at least one third mass exchange section of the lower pressure rectification column, the first, second, and The inlet for a third liquid and the first, second, and third of the low pressure rectification column, respectively. Communication with the mass exchange zone of the second liquid is in operation such that the second liquid has a higher oxygen content than the third liquid but a lower oxygen content than the first liquid. An apparatus for separating air is provided.

【０００９】第１と第２の液体を再沸騰させることによ
って、流入空気を圧縮する際に使用される仕事を低く抑
えることができ、したがって高圧精留塔の底部圧力対低
圧精留塔の底部圧力の比を低く抑えることができる。By reboiling the first and second liquids, the work used in compressing the incoming air can be kept low and therefore the bottom pressure of the high pressure rectification column versus the bottom of the low pressure rectification column. The pressure ratio can be kept low.

【００１０】一般には、第１の空気流れの少なくとも一
部が、前記第２の液体との間接的な熱交換によって凝縮
される。Generally, at least a portion of the first air stream is condensed by indirect heat exchange with the second liquid.

【００１１】酸素富化液体は、高圧精留塔から直接的ま
たは間接的に採るのが好ましい。The oxygen-enriched liquid is preferably taken directly or indirectly from the high pressure rectification column.

【００１２】高圧精留塔は、低圧精留塔の第２の物質交
換区域から採られた前記第２の液体との間接的な熱交換
をへて前記第１の空気流れが送られるのと実質的に同じ
圧力の底部圧力にて運転されるのが好ましい。The high pressure rectification column is said to be fed with said first air stream via indirect heat exchange with said second liquid taken from the second mass exchange section of the lower pressure rectification column. It is preferred to operate at a bottom pressure of substantially the same pressure.

【００１３】第１の物質交換区域は、低圧精留塔におけ
る底部区域であるのが好ましい。一般には、低圧精留塔
の第１の物質交換区域から採られた第１の液体は、そこ
から取り出された低純度酸素生成物と同じ組成を有す
る。The first mass exchange zone is preferably the bottom zone in the lower pressure rectification column. Generally, the first liquid taken from the first mass exchange section of the lower pressure rectification column has the same composition as the low purity oxygen product withdrawn from it.

【００１４】本発明の方法のいくつかの例においては、
前記第１の液体が、第１の空気流れより高い圧力にて第
２の空気流れとの間接的な熱交換によって再沸騰される
（これによって第２の空気流れの少なくとも一部が凝縮
される）のが好ましい。第２の空気流れが、第１の空気
流れとの熱交換の下流にて圧力低下されて、高圧精留塔
に導入されるのが好ましい。必要であれば、第２の空気
流れを、前記第１の液体との熱交換の上流にて酸素富化
することができる。この酸素富化は、低圧精留塔から取
り出された酸素富化液体を使用して、液体−蒸気接触塔
にて行われるのが好ましい。このようにして酸素富化さ
れた第２の空気流れが形成される。第２の空気流れを酸
素富化すると、第１の液体を再沸騰させるのに第２の空
気流れを供給しなければならないその圧力が低くなり、
また第２の空気流れを第１の空気流れと同じ圧力で供給
することが可能となる。前記酸素富化液体は、ポンプに
よって液体−蒸気接触塔の圧力にまで上昇させるのが好
ましい。In some examples of the method of the present invention,
The first liquid is reboiled by indirect heat exchange with the second air stream at a higher pressure than the first air stream (which condenses at least a portion of the second air stream). ) Is preferred. The second air stream is preferably reduced in pressure downstream of heat exchange with the first air stream and introduced into the higher pressure rectification column. If desired, the second air stream can be oxygen enriched upstream of heat exchange with the first liquid. This oxygen enrichment is preferably carried out in a liquid-vapor contact column using oxygen enriched liquid withdrawn from the low pressure rectification column. A second air stream enriched in oxygen is thus formed. Oxygen enrichment of the second air stream lowers its pressure to which the second air stream must be supplied to reboil the first liquid,
It is also possible to supply the second air stream at the same pressure as the first air stream. The oxygen-enriched liquid is preferably pumped up to the pressure of the liquid-vapor contact column.

【００１５】酸素生成物は液体状態で取り出されるのが
好ましい。そうすることによって、分離すべき空気（第
２の空気流れとして使用される）の割合を約１５容量％
以下に抑えることができる。したがって、プロセスの全
体としてのエネルギー消費量が低く抑えられる。これと
は別に、第３の酸素生成物をガスとして採ることができ
るが、この場合には、第１の液体を再沸騰させるという
必要性が増大し、したがって第２の空気流れが、一般に
は流入空気流れのより多くの割合を形成するという必要
性が増大する。The oxygen product is preferably taken off in the liquid state. By doing so, the proportion of air to be separated (used as the second air stream) is about 15% by volume.
It can be suppressed to the following. Therefore, the total energy consumption of the process is kept low. Alternatively, a third oxygen product can be taken as a gas, but this increases the need to reboil the first liquid, so that the second air stream generally The need to form a greater proportion of the incoming air flow is increased.

【００１６】第３の空気流れは、低圧精留塔に導入され
るのが好ましい。The third air stream is preferably introduced into the lower pressure rectification column.

【００１７】個々の空気流れは、水蒸気と二酸化炭素の
除去によって精製され、そして精留による分離に適した
温度に冷却された、１つ以上の圧縮空気供給源から採る
のが好ましい。The individual air streams are preferably taken from one or more compressed air sources which have been purified by removal of water vapor and carbon dioxide and cooled to a temperature suitable for separation by rectification.

【００１８】本発明の方法と装置は、低圧精留塔が従来
の低圧（すなわち、その底部において１．５バール未満
の圧力）で作動するようなプロセス、および低圧精留塔
がかなり高い圧力（例えば２．５〜５バールの範囲）で
運転されるようなプロセスに使用するのに適している。
低純度酸素が液体状態にて採られるという低圧プロセス
の例においては、低純度酸素生成物を、高圧精留塔の底
部での圧力より高い圧力にて圧縮空気流れとの間接的な
熱交換によって気化させるのが好ましい。この目的を果
たすために、第３の空気流れを使用することができる。
高圧プロセスの例においては、低純度液体酸素生成物を
凝縮流体との熱交換によって気化させることができ、こ
の凝縮流体は、その熱交換の下流にて一方または両方の
精留塔に対する還流物として使用される。The process and apparatus of the present invention is a process in which a low pressure rectification column operates at conventional low pressures (ie, pressures below 1.5 bar at its bottom), and low pressure rectification columns at significantly higher pressures ( It is suitable for use in processes such as those operating in the range from 2.5 to 5 bar).
In the example of a low pressure process where low purity oxygen is taken in the liquid state, the low purity oxygen product is produced by indirect heat exchange with a compressed air stream at a pressure above the pressure at the bottom of the high pressure rectification column. It is preferably vaporized. A third air stream can be used to serve this purpose.
In the example of a high pressure process, a low purity liquid oxygen product can be vaporized by heat exchange with a condensing fluid, which condensate is used as reflux for one or both rectification columns downstream of the heat exchange. used.

【００１９】前記凝縮器における前記第１と第２の再沸
器は、低圧精留塔内に配置することができる。これとは
別に、１つ以上の再沸器を低圧精留塔の外部に配置する
こともできる。The first and second reboilers in the condenser can be arranged in the low pressure rectification column. Alternatively, one or more reboilers can be located outside the lower pressure rectification column.

【００２０】精留塔は、蒸留トレーによって、あるいは
充填物（例えば構造的充填物）によって液体−蒸気接触
を起こさせる。蒸留トレーと比較すると、再沸騰のため
に取り出すことができて、且つ再沸騰から戻すことので
きる物質交換箇所は一般にはより少ない。低圧精留塔の
単一区域から、第１の空気流れとの間接的な熱交換を起
こさせるための最適組成をもった第２の液体を得ること
ができない場合は、低圧精留塔のある間隔を置いた２つ
の物質交換区域から選定された速度で第２の液体を取り
出し、それらを所望の組成の第２の液体が得られるよう
ミキシングすることによって、適切な組成の液体を得る
ことができる。The rectification column causes liquid-vapor contact by means of distillation trays or by packing (eg structural packing). Compared to distillation trays, there are generally fewer mass exchange points that can be removed for reboil and returned from reboil. A low pressure rectification column is available when it is not possible to obtain a second liquid with the optimum composition for indirect heat exchange with the first air stream from a single section of the low pressure rectification column. Obtaining a liquid of suitable composition by withdrawing a second liquid at a selected rate from two spaced mass exchange zones and mixing them to obtain a second liquid of the desired composition it can.

【００２１】本発明の方法と装置は、８５〜９７容量％
の酸素を含有した低純度酸素生成物の製造に使用するの
に適している。必要であれば高純度の酸素生成物（例え
ば、約０．５容量％の不純物を含有）を生成させること
もできるが、その生成速度は、低純度の酸素生成物が得
られる速度よりかなり低い速度である。このため、低純
度酸素生成物用出口のレベルと、高純度酸素生成物用出
口のレベルとの中間のレベルにて、低圧精留塔内に液体
−蒸気接触表面が配置される。The method and apparatus of the present invention comprises 85-97% by volume.
It is suitable for use in the production of low purity oxygen products containing. If desired, a high purity oxygen product (eg, containing about 0.5% by volume of impurities) can be produced, but the production rate is significantly lower than that of the low purity oxygen product. It's speed. Thus, the liquid-vapor contact surface is located in the low pressure rectification column at a level intermediate between the level of the low purity oxygen product outlet and the level of the high purity oxygen product outlet.

【００２２】以下に実施例を挙げ、添付図面を参照しつ
つ本発明の方法と装置を説明する。図１〜７のそれぞれ
は空気分離プラントの概略流れ図であり、一定の縮尺率
で書かれたものではない。図１〜４，図６，および図７
において、同じ部材は同じ参照番号によって示されてい
る。The method and apparatus of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings with reference to the accompanying drawings. Each of Figures 1-7 is a schematic flow diagram of an air separation plant and is not drawn to scale. 1-4, 6, and 7
In, the same elements are designated by the same reference numbers.

【００２３】図１を参照すると、圧縮機２において空気
がある選定された圧力に圧縮される。こうして得られた
圧縮空気の流れが、空気から水蒸気と二酸化炭素を除去
する精製装置またはユニット４を通過する。ユニット４
は、吸着剤床（図示せず）を使用してこの水蒸気と二酸
化炭素の除去を行う。吸着剤床は一般には、１つ以上の
床が空気を精製するのに使用されている間に、他の残り
の床が、例えば高温窒素の流れによって再生されるよ
う、互いに非同調的に運転される。このような精製装置
とその運転については当業界によく知られており、ここ
で詳細に説明する必要はない。Referring to FIG. 1, in compressor 2 air is compressed to a selected pressure. The resulting compressed air stream passes through a purifier or unit 4 which removes water vapor and carbon dioxide from the air. Unit 4
Perform this removal of water vapor and carbon dioxide using an adsorbent bed (not shown). The adsorbent beds are generally operated asynchronously to one another so that one or more of the beds are used to purify air while the other remaining beds are regenerated, for example by a stream of hot nitrogen. To be done. Such purifiers and their operation are well known in the art and need not be discussed at length here.

【００２４】精製された空気流れが、過半量流れ（ｍａ
ｊｏｒ ｓｔｒｅａｍ）と半量未満流れ（ｍｉｎｏｒ
ｓｔｒｅａｍ）に分けられる。過半量流れ（一般には精
製空気のトータル流れの約５５％）が、メイン熱交換器
６をその温端８から冷端１０へと進む。過半量の空気流
れは通常、メイン熱交換器６の冷端１０を、その飽和温
度または飽和温度付近の温度にて蒸気として出ていき、
したがって精留による分離に適した温度となっている。
半量未満の精製空気流れは、ブースター−圧縮機１２に
おいてさらに圧縮される。このようにして圧縮された半
量未満の空気流れが、メイン熱交換器６をその温端８か
ら冷端１０へと進み、これによって液化を起こさせるに
足る温度にまで冷却される。温端８と冷端１０との中間
の、メイン熱交換器６の第１の区域にて、半量未満の空
気流れからスリップ流れ（ｓｌｉｐ ｓｔｒｅａｍ）が
抜き取られる。このスリップ流れが、膨張タービン１４
において外部仕事の遂行を伴って膨張される。こうして
得られる膨張した半量未満の空気流れが、前記第１の区
域と冷端１０との中間の第２の区域にてメイン熱交換器
６に再び導入される。スリップ流れは、飽和温度または
それに近い温度にて、冷端１０からメイン熱交換器６を
再び出ていく。The purified air stream is a majority flow (ma)
jor stream and less than half flow (minor
stream). A majority flow (generally about 55% of the total flow of purified air) goes through the main heat exchanger 6 from its warm end 8 to its cold end 10. The majority of the airflow normally exits the cold end 10 of the main heat exchanger 6 as steam at or near its saturation temperature,
Therefore, the temperature is suitable for separation by rectification.
Less than half of the purified air stream is further compressed in booster-compressor 12. Less than half the compressed air stream thus passes through the main heat exchanger 6 from its warm end 8 to its cold end 10 and is thereby cooled to a temperature sufficient to cause liquefaction. In the first section of the main heat exchanger 6, intermediate the warm end 8 and the cold end 10, less than half the air stream is withdrawn from the slip stream. This slip flow is generated by the expansion turbine 14
Is expanded with the performance of external work at. The less than half expanded air stream thus obtained is reintroduced into the main heat exchanger 6 in a second zone intermediate the first zone and the cold end 10. The slipstream exits the main heat exchanger 6 again from the cold end 10 at or near saturation temperature.

【００２５】過半量の空気流れ、空気のスリップ流れ、
および半量未満の空気流れが、メイン熱交換器６の冷端
１０から、それぞれ分離のための第１，第２，および第
３の空気流れとして取り出される。第２の空気流れが、
第１の再沸器１６の凝縮用通路を通り、沸騰液体（後
述）との間接的な熱交換によって少なくとも部分的に凝
縮される。少なくとも部分的に凝縮された第２の空気流
れが第１の再沸器１６を出て、絞り弁１８を通り、そし
て入口２２を介して高圧精留塔２０に導入される。第１
の空気流れが第２の再沸器２４の凝縮用通路（図示せ
ず）を通り、沸騰液体（後述）との間接的な熱交換によ
って少なくとも部分的に凝縮される。少なくとも部分的
に凝縮された第１の空気流れが、第２の再沸器２４を出
て、入口２６を介して高圧精留塔２０に導入される。A majority amount of air flow, air slip flow,
And less than half of the air flow is withdrawn from the cold end 10 of the main heat exchanger 6 as first, second, and third air flows for separation, respectively. The second air flow is
It passes through the condensing passages of the first reboiler 16 and is at least partially condensed by indirect heat exchange with boiling liquid (described below). A second, at least partially condensed stream of air exits the first reboiler 16, passes through a throttle valve 18 and is introduced into the higher pressure rectification column 20 via an inlet 22. First
Air flow through a condensing passage (not shown) of the second reboiler 24 and is at least partially condensed by indirect heat exchange with a boiling liquid (described below). The at least partially condensed first air stream exits the second reboiler 24 and is introduced into the high pressure rectification column 20 via an inlet 26.

【００２６】高圧精留塔２０は液体−蒸気接触表面２８
を含み、これによって液相と気相との間に物質交換が起
こるよう、下降液相が上昇気相と密に接触される。液体
−蒸気接触表面２８は、例えば、蒸留トレー（好ましく
はシーブ型のもの）または充填物（好ましくは構造的充
填物）によって与えられる。高圧精留塔２０の作動時に
おいて、液体がその底部に集まる。この液体は、入口２
６を介して塔２０に導入された空気蒸気とほぼ平衡状態
にあり、したがってある程度酸素富化される。高圧精留
塔２０の頂部において窒素蒸気が得られる。The high pressure rectification column 20 has a liquid-vapor contact surface 28.
, Which allows the descending liquid phase to be in intimate contact with the ascending gas phase such that mass exchange occurs between the liquid and gas phases. The liquid-vapor contact surface 28 is provided, for example, by a distillation tray (preferably of the sieve type) or packing (preferably structural packing). During operation of the high pressure rectification column 20, liquid collects at its bottom. This liquid is the inlet 2
It is in near equilibrium with the air vapors introduced into the column 20 via 6 and is therefore enriched to some extent with oxygen. Nitrogen vapor is obtained at the top of the high pressure rectification column 20.

【００２７】窒素蒸気の流れが、高圧精留塔２０の頂部
から出口３０を介して取り出され、凝縮器３２を通ると
きに、沸騰液体（後述）との間接的な熱交換によって凝
縮される。こうして得られた液体窒素凝縮液が、高圧精
留塔の頂部にて入口３４を介して高圧精留塔２０に戻さ
れる。液体窒素凝縮液の一部が、高圧精留塔２０に対す
る還流物として使用され、上昇蒸気との物質交換関係を
保ちつつ下方に流れていく。A stream of nitrogen vapor is withdrawn from the top of the higher pressure rectification column 20 via outlet 30 and, as it passes through a condenser 32, is condensed by indirect heat exchange with a boiling liquid (described below). The liquid nitrogen condensate thus obtained is returned to the high pressure rectification column 20 via the inlet 34 at the top of the high pressure rectification column. A part of the liquid nitrogen condensate is used as a reflux for the high-pressure rectification column 20, and flows downward while maintaining a substance exchange relationship with the ascending vapor.

【００２８】酸素富化液体空気の流れが、高圧精留塔２
０から出口３６を介して取り出され、熱交換器３８をそ
の温端３９から中間区域へと通過することによって過冷
却される。過冷却された酸素富化空気流れが、熱交換器
３８をその中間区域から出て、絞り弁４０を通り、入口
４４を介して低圧精留塔４２に導入される。低圧精留塔
４２はさらに、入口４４より上のレベルにて、塔４２へ
の入口４８を介して第３の空気流れを受け取る。この空
気流れは、メイン熱交換器６の冷端１０から取り出さ
れ、熱交換器３８をその温端３９から中間区域（ここか
ら酸素富化液体流れが取り出される）へと進み、その中
間区域にて熱交換器から取り出され、そして入口４８の
上流にて絞り弁４６を通過してきたものである。第３の
空気流れと酸素富化液体空気流れが、低圧精留塔４２に
おいて窒素（塔４２の頂部にて得られる）と低純度酸素
（塔４２の底部にて得られ、一般には約９５容量％の酸
素を含有）に分離される。この分離が低圧塔４２で行え
るためには、下降液体と上昇蒸気との間で物質交換が起
こるよう下降液体が上昇蒸気と密に接触できるように、
塔４２が液体−蒸気接触表面５０を含む。液体−蒸気接
触表面５０は、例えば、蒸留トレー（好ましくはシーブ
型のもの）または充填物（好ましくは構造的充填物）に
よって与えられる。The flow of oxygen-enriched liquid air is the high pressure rectification column 2
0 through outlet 36 and is subcooled by passing through heat exchanger 38 from its warm end 39 to the intermediate section. A subcooled oxygen-enriched air stream exits heat exchanger 38 from its intermediate section, through throttle valve 40, and is introduced into low pressure rectification column 42 via inlet 44. The low pressure rectification column 42 further receives a third air stream via an inlet 48 to the column 42 at a level above the inlet 44. This air stream is withdrawn from the cold end 10 of the main heat exchanger 6 and proceeds through the heat exchanger 38 from its warm end 39 to an intermediate zone from which the oxygen-enriched liquid stream is withdrawn. From the heat exchanger and has passed through the throttle valve 46 upstream of the inlet 48. A third air stream and an oxygen-enriched liquid air stream are obtained in the low pressure rectification column 42 with nitrogen (obtained at the top of column 42) and low purity oxygen (at the bottom of column 42), typically about 95 vol. % Oxygen). In order for this separation to take place in the lower pressure column 42, the descending liquid must be in intimate contact with the ascending vapor so that mass exchange occurs between the descending liquid and the ascending vapor,
Column 42 includes a liquid-vapor contact surface 50. The liquid-vapor contact surface 50 is provided, for example, by a distillation tray (preferably of the sieve type) or packing (preferably structural packing).

【００２９】低圧精留塔４２内の下降液体流れは、高圧
精留塔２０から出口５２を介して、凝縮器３２で形成さ
れた液体窒素凝縮液の他の部分を取り出し、これを熱交
換器３８に通すことによって過冷却し〔窒素流れは、中
間区域（ここから酸素富化液体が取り出される）にて熱
交換器３８に入る〕、過冷却された液体窒素流れを絞り
弁５４に通し、そして塔４２におけるすべての液体−蒸
気接触表面５０より上のレベルにて、入口５６を介して
低圧精留塔４２中に導入することによってつくりだされ
る。The descending liquid flow in the low pressure rectification column 42 takes out from the high pressure rectification column 20 via the outlet 52 another part of the liquid nitrogen condensate formed in the condenser 32, which is then taken as a heat exchanger. Subcooling by passing through 38 (the nitrogen stream enters heat exchanger 38 in the intermediate zone, from which the oxygen-enriched liquid is removed), and passing the subcooled liquid nitrogen stream through throttle valve 54, It is then created by introducing it into the lower pressure rectification column 42 via inlet 56 at a level above all liquid-vapor contact surfaces 50 in column 42.

【００３０】低圧精留塔４２内の上昇蒸気流れは、液体
−蒸気物質交換区域から互いに異なった組成をもつ第
１，第２，および第３の液体を採り、これらの液体を再
沸騰させることによってつくりだされる。第１の液体
（一般には約９５容量％の酸素を含有）は、塔４２の底
部にて得られる低純度液体酸素の一部である。この低純
度液体酸素は、低圧精留塔４２の底部物質交換区域から
取り出される。その一部は、塔４２の底部において出口
５８を介して塔４２から取り出される。残部は、空気流
れとの間接的な熱交換によって第１の再沸器１６におい
て再沸騰され、このとき第２の空気流れは、前述のよう
に少なくとも部分的に凝縮される。再沸器１６は通常、
塔４２の底部においてある量の低純度液体酸素中に少な
くとも部分的に浸漬されており、したがってサーモサイ
ホン型の再沸器である。こうして得られる低純度酸素蒸
気が再沸器１６の頂部から出て、低圧精留塔４２を上昇
する。第２の液体は通常、低圧精留塔４２の中間物質交
換区域から取り出され、このとき液相中の酸素濃度は約
８０容量％である。第２の液体は、低圧精留塔４２内に
配置されている再沸器２４を通過させることによって一
部あるいは全部が再沸騰される。下向きに流れている第
２の液体が、第１の空気流れとの熱交換によって再沸器
２４にて再沸騰され、これによって第１の空気流れは、
前述のように少なくとも部分的に凝縮される。こうして
得られた気化された第２の液体が再沸器２４を出て、低
圧塔４２を上昇する。第３の液体は通常、低圧精留塔４
２の別の中間物質交換区域から採られる。低圧精留塔の
この別の中間物質交換区域における液相中の酸素含量
は、４０〜５０容量％の範囲であるのが好ましい。この
第３の液体は、凝縮器３２（低圧精留塔４２内に配置さ
れている）の再沸用通路に下向きに通すことによってそ
の一部または全部が再沸騰される。下向きに流れつつあ
る第３の液体は、凝縮器３２において、前述のように高
圧精留塔２０から採られた凝縮しつつある窒素との熱交
換によって再沸騰される。こうして得られた気化された
第３の液体が、凝縮器３２を出て、低圧精留塔４２を上
昇する。The ascending vapor stream in the low pressure rectification column 42 takes first, second and third liquids having different compositions from the liquid-vapor mass exchange zone and reboiling these liquids. Created by. The first liquid (generally containing about 95% oxygen by volume) is part of the low purity liquid oxygen obtained at the bottom of column 42. This low purity liquid oxygen is taken from the bottom mass exchange section of low pressure rectification column 42. A portion of it is withdrawn from the tower 42 at the bottom of the tower 42 via an outlet 58. The balance is reboiled in the first reboiler 16 by indirect heat exchange with the air stream, with the second air stream being at least partially condensed as described above. The reboiler 16 is usually
It is at least partially submerged in an amount of low purity liquid oxygen at the bottom of column 42 and is thus a thermosiphon reboiler. The low purity oxygen vapor thus obtained exits the top of the reboiler 16 and rises in the low pressure rectification column 42. The second liquid is typically removed from the intermediate mass exchange section of the lower pressure rectification column 42, where the oxygen concentration in the liquid phase is about 80% by volume. Part or all of the second liquid is reboiled by passing through the reboiler 24 arranged in the low pressure rectification column 42. The downwardly flowing second liquid is reboiled in the reboiler 24 by heat exchange with the first air stream, whereby the first air stream is
It is at least partially condensed as described above. The vaporized second liquid thus obtained exits the reboiler 24 and rises in the low pressure column 42. The third liquid is usually the low pressure rectification column 4
Taken from two separate intermediate mass exchange areas. The oxygen content in the liquid phase in this further intermediate mass exchange section of the lower pressure rectification column is preferably in the range of 40-50% by volume. Part or all of this third liquid is reboiled by passing it downwardly through the reboiler passage of the condenser 32 (located in the low pressure rectification column 42). The downwardly flowing third liquid is reboiled in the condenser 32 by heat exchange with the condensing nitrogen taken from the high-pressure rectification column 20 as described above. The vaporized third liquid thus obtained exits the condenser 32 and rises in the low pressure rectification column 42.

【００３１】低純度液体酸素生成物の流れが、ポンプ６
０の作動によって、低圧精留塔４２から出口５８を介し
て取り出される。ポンプ６０は、低純度液体酸素をメイ
ン熱交換器６にその冷端１０において送り込む。低純度
酸素流れは、メイン熱交換器６をその冷端１０から温端
８へと進み、そこで完全に気化される。こうして得られ
た低純度のガス状酸素生成物が、ほぼ周囲温度にてメイ
ン熱交換器６の温端８を出る。The stream of low purity liquid oxygen product is pump 6
With operation 0, it is withdrawn from the lower pressure rectification column 42 via outlet 58. The pump 60 pumps low purity liquid oxygen into the main heat exchanger 6 at its cold end 10. The low purity oxygen stream travels through the main heat exchanger 6 from its cold end 10 to its warm end 8 where it is completely vaporized. The low-purity gaseous oxygen product thus obtained exits the warm end 8 of the main heat exchanger 6 at about ambient temperature.

【００３２】ガス状窒素生成物の流れが、低圧精留塔４
２の頂部から出口６２を介して取り出される。窒素生成
物が、熱交換器３８をその冷端４１から温端３９へと進
み、これによって熱交換器３８に対して冷却作用が与え
られる。窒素生成物は、熱交換器３８の温端３９を出て
からメイン熱交換器６の冷端１０に進み、そしてそこか
らメイン熱交換器６を通ってその温端８へと流れる。窒
素生成物流れは、ほぼ周囲温度にてメイン熱交換器６を
出る。The stream of gaseous nitrogen product is the low pressure rectification column 4
It is removed from the top of the 2 via outlet 62. The nitrogen product travels through heat exchanger 38 from its cold end 41 to warm end 39, thereby providing cooling effect to heat exchanger 38. The nitrogen product exits the warm end 39 of the heat exchanger 38 before going to the cold end 10 of the main heat exchanger 6 and from there through the main heat exchanger 6 to its warm end 8. The nitrogen product stream exits the main heat exchanger 6 at about ambient temperature.

【００３３】図１に示したプラントとその運転に対して
は多くの変形と改良形が考えられる。例えば、再沸器１
６と２４および凝縮器３２のいずれかが、低圧精留塔４
２の外部に配置されてもよいし、またそれぞれが、再沸
騰すべき液体中に少なくとも部分的に浸漬された熱交換
器とともにサーモサイホン原理にて作動する熱交換器の
形をとってもよい。Many variations and modifications of the plant shown in FIG. 1 and its operation are possible. For example, reboiler 1
6 and 24 and the condenser 32 are the low pressure rectification column 4
2 may be arranged externally and each may take the form of a heat exchanger operating on the thermosiphon principle with a heat exchanger at least partially immersed in the liquid to be reboiled.

【００３４】図１に示したプラントに対する他の改良形
が可能である。例えば、低圧精留塔に充填物が詰められ
ている場合、一般には、外部再沸器における再沸騰のた
めに液体が抜き取られるレベルの数はより少なくなる。
図１の改良形において、５５〜６０容量％の酸素を含有
した第２の液体を取り出すことのできる適切な箇所がな
い場合、第２の液体は、低圧精留塔４２の異なった物質
交換レベルから取り出される２つの液体流れ（一方の流
れは第２の液体に対して必要とされる酸素濃度より低い
酸素濃度を有し、他方の流れは第２の液体に対して必要
とされる酸素濃度より高い酸素濃度を有する）を適当に
ミキシングすることによって形成させることができる。
さらに他の例として、第２の再沸器２４と凝縮器３２
は、低圧精留塔４２の外部に設置してもよく、また第２
の液体と第３の液体は、第２の液体の酸素濃度より高い
酸素濃度を有するある液体流れと、第３の液体の酸素濃
度より低い酸素濃度を有する別の液体流れとをミキシン
グすることによって形成させることができる（これら２
つの液体流れの相対比率は再沸騰のための望ましい組成
を与えるよう選定される）。Other modifications to the plant shown in FIG. 1 are possible. For example, if the lower pressure rectification column is packed with packing, then generally, there will be fewer levels of liquid withdrawn due to reboiling in the external reboiler.
In the refinement of FIG. 1, if there is no suitable location where the second liquid containing 55-60% by volume of oxygen can be taken out, the second liquid will have different mass exchange levels in the low pressure rectification column 42. Two liquid streams taken from (one stream having an oxygen concentration lower than that required for the second liquid and the other stream having an oxygen concentration required for the second liquid). (Having a higher oxygen concentration) can be formed by suitable mixing.
As still another example, the second reboiler 24 and the condenser 32
May be installed outside the low pressure rectification column 42, and the second
Liquid and a third liquid by mixing one liquid stream having an oxygen concentration higher than that of the second liquid and another liquid stream having an oxygen concentration lower than that of the third liquid. Can be formed (these two
The relative proportions of the two liquid streams are chosen to give the desired composition for reboiling).

【００３５】図１のプラントの他の可能な変形において
は、メイン熱交換器６の冷端１０と第２の再沸器２４と
の中間の区域において第１の空気流れから取り出される
空気のさらなる流れがある。このさらなる流れは第２の
再沸器２４を迂回し、選定されたレベルにて高圧精留塔
２０に導入される。一般には、このさらなる空気流れが
採られる場合、再沸器２４に入る第１の空気流れは全て
そこで凝縮される。同様に、メイン熱交換器６の冷端１
０と第１の再沸器１６との中間から第２の空気流れの一
部を採ることができ、そしてこの第２の空気流れの一部
を絞り弁または減圧弁（図示せず）に通して、第２の再
沸器１６を通すことなく高圧精留塔２０に導入すること
ができる。一般には、液体空気流れは、同じ組成の蒸気
状空気流れより高い物質交換レベルにて高圧精留塔２０
に導入される。高圧精留塔２０中に導入すべき空気流れ
が液相と気相の両方を含んでいる場合、必要であれば、
高圧精留塔２０の上流にて液相を蒸気流れから分離する
ために、該空気流れを相分離器（図示せず）に通すこと
ができる。In another possible variant of the plant of FIG. 1, a further extraction of the air taken from the first air stream in the zone intermediate the cold end 10 of the main heat exchanger 6 and the second reboiler 24. There is a flow. This further stream bypasses the second reboiler 24 and is introduced at the selected level into the higher pressure rectification column 20. Generally, if this additional air stream is taken, all of the first air stream entering reboiler 24 is condensed there. Similarly, the cold end 1 of the main heat exchanger 6
0 and a portion of the second air stream from the first reboiler 16 can be taken, and a portion of this second air stream can be passed through a throttle valve or pressure reducing valve (not shown). Then, it can be introduced into the high-pressure rectification column 20 without passing through the second reboiler 16. Generally, the liquid air stream will have a higher mass exchange level than the vaporous air stream of the same composition and will have a higher pressure fractionator
Will be introduced to. If the air stream to be introduced into the high pressure rectification column 20 contains both a liquid phase and a gas phase, if necessary,
The air stream can be passed through a phase separator (not shown) to separate the liquid phase from the vapor stream upstream of the high pressure rectification column 20.

【００３６】図１のプラントに対してなされうる他の変
形は、２つ以上の個別容器を含んだ低圧精留塔４２を使
用することである。例えば、第２の再沸器２４を上方容
器の（図示せず）のサンプ中に設置することができ、そ
して液体がそのサンプから重力に基づいて、第１の再沸
器１６を含んだ下方容器（図示せず）、および第１の再
沸器１６と第２の再沸器２４との中間の液体−蒸気接触
表面５０に流れてもよい。蒸気は、下方容器の頂部から
上方容器の底部に流れていく。Another variation that can be made to the plant of FIG. 1 is to use a low pressure rectification column 42 containing more than one individual vessel. For example, a second reboiler 24 can be installed in the sump of the upper container (not shown), and the liquid from the sump can be placed under gravity by the lower reboiler 16 containing the first reboiler 16. It may flow to a vessel (not shown) and to the liquid-vapor contact surface 50 intermediate the first reboiler 16 and the second reboiler 24. Steam flows from the top of the lower container to the bottom of the upper container.

【００３７】図１のプラントのさらに他の変形が添付図
面の図２に示されている。この変形においては、第２の
空気流れが、タービン１４において第１の空気流れの圧
力に膨張される。第１と第２の空気流れが、熱交換器６
中において、熱交換器６の冷端１０とタービン１４での
膨張のためにスリップ流れが採られる区域との中間の区
域にて合流される。熱交換器６の冷端１０の下流にて第
２の空気流れが第１の空気流れから再び取り出され、液
体−蒸気接触表面７２〔液体−蒸気接触トレーまたは充
填物（例えば構造的充填物）によって与えられる〕を含
んだ液体−蒸気接触塔７０の底部に送られる。第２の空
気流れは、塔７０を上昇するにつれて、下降する低純度
液体酸素流れとの物質交換を受ける。低純度液体酸素流
れは約５５容量％の酸素を含有し、一般にはポンプ６１
によって低圧精留塔４２の中間物質交換区域から取り出
され、塔７０の頂部にポンプ送りされる。第２の空気流
れは、塔７０を上昇するにつれて酸素富化される。酸素
富化された第２の空気流れが出口７４を介して塔７０の
頂部から取り出され、そして第１の再沸器１６に通さ
れ、これによって少なくとも一部が凝縮される。酸素富
化された液体空気が再沸器１６を出て、絞り弁１８に通
される。こうして得られた流れが、入口５１を介して
（高圧精留塔２０に導入されるよりむしろ）低圧精留塔
５０に導入される。したがって、高圧精留塔２０に液体
空気供給物を供給するために、熱交換器３８の上流にて
第３の空気流れの一部が取り出され、膨張弁５３に通さ
れ、入口５５を介して高圧精留塔２０に導入される。酸
素富化された液体空気流れが、出口７６を介して塔７０
の底部から流れ出る。酸素富化された液体空気流れが絞
り弁７８を通り、入口８０を介して高圧精留塔２０に流
入する。Yet another variation of the plant of FIG. 1 is shown in FIG. 2 of the accompanying drawings. In this variation, the second air stream is expanded in turbine 14 to the pressure of the first air stream. The first and second air streams are heat exchangers 6
Inside, the cold end 10 of the heat exchanger 6 is merged in an area intermediate between the cold end 10 and the area where the slip flow is taken due to expansion in the turbine 14. A second air stream is withdrawn again from the first air stream downstream of the cold end 10 of the heat exchanger 6 and has a liquid-vapor contact surface 72 [liquid-vapor contact tray or packing (eg structural packing). Given by] to the bottom of the liquid-vapor contact column 70. The second air stream undergoes mass exchange with the descending low purity liquid oxygen stream as it moves up the column 70. The low purity liquid oxygen stream contains about 55% by volume oxygen and is typically pumped by a pump 61.
Is removed from the intermediate mass exchange section of low pressure rectification column 42 and pumped to the top of column 70. The second air stream is enriched with oxygen as it rises in the column 70. A second oxygen-enriched air stream is withdrawn from the top of column 70 via outlet 74 and passed to first reboiler 16 whereby it is at least partially condensed. Oxygen-enriched liquid air exits the reboiler 16 and is passed through a throttle valve 18. The stream thus obtained is introduced into the lower pressure rectification column 50 via the inlet 51 (rather than into the higher pressure rectification column 20). Thus, in order to supply the liquid air feed to the high pressure rectification column 20, a portion of the third air stream is withdrawn upstream of the heat exchanger 38, passed through the expansion valve 53 and through the inlet 55. It is introduced into the high pressure rectification column 20. A stream of oxygen-enriched liquid air is passed through the outlet 76 to the tower 70.
Flows from the bottom of the. The oxygen-enriched liquid air stream passes through the throttle valve 78 and into the high pressure rectification column 20 via an inlet 80.

【００３８】第２の空気流れが酸素富化すると、その凝
縮温度を上昇させる傾向がある。したがって、第１の再
沸器１６に関して最適の凝縮温度を保持するためには、
第２の空気流れの圧力を図１のプラントの運転圧力より
低くする必要がある。したがって、膨張タービン１４の
出口圧力は図１のプラントの運転圧力より低く、またブ
ースター−圧縮機１２の出口圧力も図１のプラントの運
転圧力より低い。したがって、図１のプラントの運転に
比べてエネルギーの節減が可能となる。Oxygen enrichment of the second air stream tends to raise its condensation temperature. Therefore, in order to maintain the optimum condensing temperature for the first reboiler 16,
The pressure of the second air stream needs to be lower than the operating pressure of the plant of FIG. Therefore, the outlet pressure of the expansion turbine 14 is lower than the operating pressure of the plant of FIG. 1, and the outlet pressure of the booster-compressor 12 is also lower than the operating pressure of the plant of FIG. Therefore, energy can be saved as compared with the operation of the plant shown in FIG.

【００３９】図１のプラントのさらに他の変形が図３に
示されている。この変形においては、メイン熱交換器６
の温端８の上流にて、半量未満の空気流れが２つの補助
流れに分けられる。一方の補助流れが第１のブースター
−圧縮機９０において圧縮される。圧縮された空気流れ
が、メイン熱交換器６をその温端８から冷端１０へと流
れる。この空気流れが第２の空気流れを構成し、第１の
再沸器１６において少なくとも部分的に凝縮される。他
方の補助空気流れが第２のブースター−圧縮機９２にお
いて圧縮される。圧縮された空気流れが、第２のブース
ター−圧縮機９２の出口から出て、メイン熱交換器６を
その温端８から冷端１０へと流れる。この空気流れがメ
イン熱交換器６を通過することによって少なくとも部分
的に凝縮され、第３の空気流れを構成し、低圧精留塔に
導入される。メイン熱交換器６の温端８と冷端１０との
中間の区域にて、過半量の精製空気流れから空気のスリ
ップ流れを取り出すことによって第４の空気流れが形成
される。この第４の空気流れが、外部仕事の遂行を伴っ
て膨張タービン９４において膨張される。こうして得ら
れた膨張空気流れが、前記第１の中間区域より低い温度
の第２の中間区域にてメイン熱交換器６に再び導入され
る。この第４の空気流れが、メイン熱交換器６を前記第
２の中間区域から冷端１０へと流れる。第４の空気流れ
がほぼその飽和温度にてメイン熱交換器６の冷端１０を
出て、凝縮器３２より上の物質交換区域にて入口９６を
介して低圧精留塔４２に導入される。膨張タービン９４
によってなされる仕事はブースター−圧縮機９０の駆動
である。この他の点に関しては、図３のプラントは図１
のプラントと同様である。Yet another variation of the plant of FIG. 1 is shown in FIG. In this modification, the main heat exchanger 6
Upstream of the warm end 8 of the, less than half the air flow is split into two auxiliary flows. One auxiliary stream is compressed in the first booster-compressor 90. The compressed air stream flows through the main heat exchanger 6 from its warm end 8 to its cold end 10. This air stream constitutes the second air stream and is at least partially condensed in the first reboiler 16. The other auxiliary air stream is compressed in the second booster-compressor 92. The compressed air stream exits the outlet of the second booster-compressor 92 and flows through the main heat exchanger 6 from its warm end 8 to its cold end 10. This air stream is at least partially condensed by passing through the main heat exchanger 6 to form a third air stream, which is introduced into the lower pressure rectification column. A fourth air stream is formed in the area of the main heat exchanger 6 intermediate the hot end 8 and the cold end 10 by removing the slip stream of air from the majority of the purified air stream. This fourth air stream is expanded in expansion turbine 94 with the performance of external work. The expanded air stream thus obtained is reintroduced into the main heat exchanger 6 in a second intermediate zone at a lower temperature than the first intermediate zone. This fourth air stream flows through the main heat exchanger 6 from the second intermediate section to the cold end 10. The fourth air stream exits the cold end 10 of the main heat exchanger 6 at about its saturation temperature and is introduced into the low pressure rectification column 42 via the inlet 96 in the mass exchange section above the condenser 32. . Expansion turbine 94
The work done by is driving the booster-compressor 90. In other respects, the plant of FIG.
Is similar to the plant.

【００４０】図１のプラントのさらに他の変形が添付図
面の第４図に示されている。この変形においては、第３
の空気流れ全体が、メイン熱交換器６の冷端１０の下流
にて絞り弁９６を通る。第３の空気流れは弁９６を通
り、第１の再沸器１６と絞り弁１８との中間にて第２の
空気流れと合流する。出口９８を介して高圧精留塔２０
から液体空気流れが取り出され、これが熱交換器３８に
おいて過冷却され、絞り弁４６を通過することによって
減圧され、そして入口４８を介して低圧精留塔２０に導
入される。Yet another variation of the plant of FIG. 1 is shown in FIG. 4 of the accompanying drawings. In this variant, the third
Through the throttle valve 96 downstream of the cold end 10 of the main heat exchanger 6. The third air stream passes through the valve 96 and joins the second air stream intermediate the first reboiler 16 and the throttle valve 18. High pressure rectification column 20 via outlet 98
A liquid air stream is withdrawn from it which is subcooled in the heat exchanger 38, depressurized by passing through a throttle valve 46 and introduced into the lower pressure rectification column 20 via an inlet 48.

【００４１】図１〜４に関して説明したプロセスはいず
れも本質的に低圧プロセスであり、このことは低圧精留
塔４２が約１．５バール未満の底部圧力にて運転される
ということを意味している。一般に、低圧精留塔４２が
このように運転される場合、高圧精留塔２０の底部での
運転圧力は３．０バール未満に保つことができ、したが
って圧縮機２の出口圧力を３．３バール未満に保つこと
ができ、０．３バールという下流での圧力降下が許容さ
れる。図２に示したプラントの運転の例においては、圧
縮機２は２．８バールの出口圧力を有し、膨張タービン
１４は約４バールの出口圧力を有する。圧縮機１２は通
常１０バールの出口圧力を有し、酸素ポンプ６０は低純
度酸素生成物流れの圧力を４バールに上昇させる。しか
しながら、圧縮機１２の出口圧力が常に、第３の空気流
れの液化温度が低純度液体酸素生成物流れの沸騰温度よ
り高いような圧力であれば、種々の圧力が可能である。All of the processes described with respect to FIGS. 1-4 are essentially low pressure processes, which means that the low pressure rectification column 42 operates at a bottom pressure of less than about 1.5 bar. ing. Generally, when the lower pressure rectification column 42 is operated in this way, the operating pressure at the bottom of the higher pressure rectification column 20 can be kept below 3.0 bar, thus the outlet pressure of the compressor 2 is 3.3. It can be kept below bar, allowing a pressure drop downstream of 0.3 bar. In the example of operation of the plant shown in FIG. 2, the compressor 2 has an outlet pressure of 2.8 bar and the expansion turbine 14 has an outlet pressure of about 4 bar. Compressor 12 typically has an outlet pressure of 10 bar and oxygen pump 60 raises the pressure of the low purity oxygen product stream to 4 bar. However, various pressures are possible provided that the outlet pressure of the compressor 12 is always such that the liquefaction temperature of the third air stream is higher than the boiling temperature of the low purity liquid oxygen product stream.

【００４２】本発明のプロセスの運転圧力が相対的に低
いことの１つの理由は、第２の再沸器２４が第１の再沸
器１６の再沸騰作用より実質的に大きい再沸騰作用を与
えられているということにある。第２の再沸器２４の凝
縮用通路は再沸器１６の凝縮用通路より低い温度で作動
するので、第１の空気流れは第２の空気流れより低い圧
力で供給される。本発明のプロセスは、凝縮器３２に対
応した窒素凝縮器のレベルより下にて、低圧精留塔の底
部において単一の再沸器によって再沸騰だけが行われる
という従来のいわゆる“複式再沸器”プロセスを大幅に
凌ぐ進歩を具現している。本発明のプロセスの効率的な
運転は、低純度液体酸素生成物との熱交換による第３の
空気流れの凝縮によってさらに容易となる。通常、低純
度酸素生成物がポンプ６０によって３〜８バールの圧力
に加圧され、第３の空気流れが、気化する低純度液体酸
素生成物流れの温度エンタルピー分布と凝縮する第３の
空気流れの温度エンタルピー分布との間に良好な整合を
保持するよう、５〜２０バールの範囲の圧力にてメイン
熱交換器６の冷端１０を出る。第３の空気流れにより、
低圧精留塔４２の中間レベルにて還流が強められる。One reason for the relatively low operating pressure of the process of the present invention is that the second reboiler 24 has a reboiling action that is substantially greater than that of the first reboiler 16. That is given. Since the condensing passage of the second reboiler 24 operates at a lower temperature than the condensing passage of the reboiler 16, the first air stream is supplied at a lower pressure than the second air stream. The process of the present invention is a conventional so-called "double reboiler" in which only a single reboiler is provided at the bottom of the lower pressure rectification column below the level of the nitrogen condenser corresponding to condenser 32. It embodies advances that greatly surpass the vessel process. Efficient operation of the process of the invention is further facilitated by the condensation of the third air stream by heat exchange with the low purity liquid oxygen product. Typically, the low purity oxygen product is pressurized by pump 60 to a pressure of 3-8 bar, and the third air stream condenses with the temperature enthalpy distribution of the vaporizing low purity liquid oxygen product stream. The cold end 10 of the main heat exchanger 6 is exited at a pressure in the range of 5 to 20 bar so as to maintain a good match with the temperature enthalpy distribution of. By the third air flow,
Reflux is enhanced at an intermediate level in the low pressure rectification column 42.

【００４３】本発明の方法と装置においては、低圧精留
塔が低圧で運転されることが必須要件ではない。実際、
本発明の方法と装置は、低圧精留塔から高圧の窒素生成
物を生成させたい場合に有利に使用することができる。
低圧精留塔の運転圧力を上昇させると、そこで分離され
る酸素成分と窒素成分の相対揮発性が低下するという影
響を受ける。したがって、低圧精留塔の運転圧力の増大
とともに、液体窒素還流物がより多く必要となる。図５
に示すプラントにおいては、過冷却された酸素富化液体
空気流れの圧力を高圧精留塔の底部圧力と低圧精留塔の
底部圧力との中間の圧力に低下させるよう、絞り弁を介
して前記過冷却液体空気流れをフラッシングし、こうし
て得られた流れをある程度再沸騰させ、そして相分離器
において液相と気相を分離することによって、低圧精留
塔に対する液体窒素還流物増大の必要性が緩和されてい
る。この結果、液相はさらに酸素富化される。液相の流
れが相分離器から取り出され、低圧精留塔に導入され
る。窒素富化された気相が相分離器から取り出され、好
ましくは凝縮され、そしてこれも低圧精留塔に導入され
る。In the method and apparatus of the present invention, it is not essential that the low pressure rectification column be operated at low pressure. In fact
The method and apparatus of the present invention can be advantageously used when it is desired to produce a high pressure nitrogen product from a low pressure rectification column.
Increasing the operating pressure of the low pressure rectification column has the effect of reducing the relative volatility of the oxygen and nitrogen components separated therein. Therefore, as the operating pressure of the low pressure rectification column increases, more liquid nitrogen reflux is required. Figure 5
In the plant shown in FIG. 1, the pressure of the supercooled oxygen-enriched liquid air stream is reduced to an intermediate pressure between the bottom pressure of the high pressure rectification column and the bottom pressure of the low pressure rectification column through a throttle valve, By flushing the supercooled liquid air stream, reboiling the resulting stream to some extent, and separating the liquid and vapor phases in a phase separator, the need for increased liquid nitrogen reflux for the low pressure rectification column is increased. Has been eased. As a result, the liquid phase is further enriched in oxygen. The liquid phase stream is withdrawn from the phase separator and introduced into the low pressure rectification column. The nitrogen-enriched gas phase is removed from the phase separator, preferably condensed and also introduced into the low pressure rectification column.

【００４４】図５を参照すると、圧縮機１０２と精製ユ
ニット１０４が、図１のプラントの圧縮機２と精製ユニ
ット４と類似の態様で、水蒸気と二酸化炭素を実質的に
含まない圧縮空気流れを生成するよう運転される。圧縮
・精製された空気流れが過半量流れと半量未満流れに分
けられる。一般には、少なくとも８５％の空気が過半量
流れに入っていく。過半量流れが、メイン熱交換器１０
６をその温端１０８から冷端１１０へと流れる。メイン
熱交換器１０６の第１の中間区域にて、過半量空気流れ
からスリップ流れが取り出され、膨張タービン１１２に
おいて外部仕事の遂行を伴って膨張される。膨張したス
リップ流れが膨張タービン１１２から出て、第２の中間
区域（第１の中間区域より温度が低い）にてメイン熱交
換器１０６に再び入る。膨張したスリップ流れが、メイ
ン熱交換器１０６をその第２の中間区域から冷端１１０
へと進む。Referring to FIG. 5, compressor 102 and refining unit 104 provide a compressed air stream substantially free of water vapor and carbon dioxide in a manner similar to compressor 2 and refining unit 4 of the plant of FIG. Driven to generate. The compressed and purified air flow is divided into a majority flow and a less than half flow. Generally, at least 85% of the air enters the majority flow. The majority heat flow is the main heat exchanger 10.
6 flows from its warm end 108 to its cold end 110. In the first intermediate section of the main heat exchanger 106, the slipstream is withdrawn from the majority air stream and expanded in the expansion turbine 112 with the performance of external work. The expanded slipstream exits the expansion turbine 112 and re-enters the main heat exchanger 106 in a second intermediate zone (lower temperature than the first intermediate zone). The expanded slip flow causes main heat exchanger 106 to cool end 110 from its second intermediate section.
Go to.

【００４５】圧縮・精製された空気流れがブースター−
圧縮機１１４においてさらに圧縮される。こうして得ら
れるより圧縮された半量未満の空気流れが、メイン熱交
換器１０６をその温端１０８から冷端１１０へと進む。The compressed / purified air flow is booster-
It is further compressed in the compressor 114. The resulting less than half compressed air stream travels through the main heat exchanger 106 from its warm end 108 to its cold end 110.

【００４６】メイン熱交換器１０６をその冷端１１０に
て出た過半量の空気流れは、分離のための第１の空気流
れを形成し、メイン熱交換器１０６をその冷端１１０に
て出た半量未満の空気流れは、分離のための第２の空気
流れを形成し、またメイン熱交換器１０６をその冷端１
１０にて出た膨張スリップ流れは、分離のための第３の
空気流れを形成する。The majority of the air flow exiting the main heat exchanger 106 at its cold end 110 forms the first air flow for separation, and the main heat exchanger 106 exits at its cold end 110. Less than half of the air stream forms a second air stream for the separation and also causes the main heat exchanger 106 to cool its cold end 1.
The expanded slipstream exiting at 10 forms a third airstream for separation.

【００４７】第２の空気流れが第１の再沸器１１６の凝
縮用通路を通過し、沸騰液体（後述）との間接的な熱交
換によって少なくとも部分的に凝縮される。少なくとも
部分的に凝縮された第２の空気流れが、第１の再沸器１
１６を出て、絞り弁１１８を通って進み、そして入口１
２２を介して高圧精留塔１２０に導入される。第１の空
気流れが第２の再沸器１２４の凝縮用通路を通過し、沸
騰液体（後述）との間接的な熱交換によって少なくとも
部分的に凝縮される。こうして得られる少なくとも部分
的に凝縮された第１の空気流れが第２の再沸器１２４を
出て、入口１２６を介して高圧精留塔１２０に導入され
る。The second air stream passes through the condensing passages of the first reboiler 116 and is at least partially condensed by indirect heat exchange with the boiling liquid (described below). The at least partially condensed second air stream is fed to the first reboiler 1
Exit 16 and proceed through throttle valve 118, and then inlet 1
It is introduced into the high pressure rectification column 120 via 22. The first air stream passes through the condensing passages of the second reboiler 124 and is at least partially condensed by indirect heat exchange with boiling liquid (described below). The at least partially condensed first air stream thus obtained exits the second reboiler 124 and is introduced into the high pressure rectification column 120 via an inlet 126.

【００４８】高圧精留塔１２０は液体−蒸気接触表面１
２８を含み、これによって下降液相と上昇気相との間に
物質交換が起こるよう、下降液相が上昇気相と密に接触
される。液体が高圧精留塔１２０の底部に集まる。この
液体は、入口１２６を介して塔１２０に導入される空気
蒸気とほぼ平衡状態にあり、したがってある程度は酸素
富化される。高圧精留塔１２０の頂部において窒素蒸気
が得られる。高圧精留塔１２０の頂部から出口１３０を
介して取り出される第１の窒素蒸気流れが、第１の凝縮
器１３２（後述）において沸騰液体との間接的な熱交換
によって凝縮される。高圧精留塔１２０の出口１３０を
介して取り出される第２の窒素蒸気流れが、第２の凝縮
器１３３（後述）において同様に凝縮される。高圧精留
塔１２０の頂部からの第３の窒素流れが、第３の凝縮器
１３５（後述）において凝縮される。このようにして得
られる第１，第２，および第３の凝縮器からの液体窒素
凝縮物が、それぞれ入口１３４，１３６，および１３８
を介してその頂部にて高圧精留塔１２０に戻される。液
体窒素凝縮物の一部が、高圧精留塔１２０に対する還流
物として使用され、上昇蒸気との物質交換関係にて塔を
下向きに流れる。The high pressure rectification column 120 has a liquid-vapor contact surface 1
28, by which the descending liquid phase is in intimate contact with the ascending gas phase so that a mass exchange takes place between the descending liquid phase and the ascending gas phase. The liquid collects at the bottom of the high pressure rectification column 120. This liquid is approximately in equilibrium with the air vapor introduced into the column 120 via the inlet 126 and is thus partially oxygen enriched. Nitrogen vapor is obtained at the top of the high pressure rectification column 120. A first nitrogen vapor stream withdrawn from the top of high pressure rectification column 120 via outlet 130 is condensed in a first condenser 132 (described below) by indirect heat exchange with boiling liquid. The second nitrogen vapor stream withdrawn via the outlet 130 of the high pressure rectification column 120 is likewise condensed in a second condenser 133 (described below). A third nitrogen stream from the top of high pressure rectification column 120 is condensed in a third condenser 135 (described below). The liquid nitrogen condensates from the first, second and third condensers thus obtained are respectively inlets 134, 136, 138.
Is returned to the high pressure rectification column 120 at the top thereof. A portion of the liquid nitrogen condensate is used as reflux for the high pressure rectification column 120 and flows down the column in mass exchange relationship with the ascending vapor.

【００４９】酸素富化液体空気の流れが出口１４０を介
して高圧精留塔から取り出され、熱交換器１４２をその
温端１４４から中間区域へと進むことによって過冷却さ
れ、この中間区域から取り出され、そして絞り弁１４６
を介してフラッシングされる。こうして得られる酸素富
化液体空気流れが、第３の凝縮器１３５を通過するとき
に、高圧精留塔１２０の頂部から取り出された前記第３
の窒素流れとの間接的な熱交換によって部分的に再沸騰
される。こうした部分的再沸騰の結果、最初の酸素富化
液体空気より高い濃度の酸素を有する液相、および最初
の酸素富化液体空気より少ない割合の酸素を有する気相
が形成される。これら２つの相は、相分離器１４８にお
いて分離される。相分離器１４８の頂部から蒸気流れが
取り出され、第４の凝縮器１５０を通過させることによ
って凝縮される。こうして得られる凝縮液流れが絞り弁
１５２を通り、入口１５６を介して上部物質交換レベル
にて低圧精留塔１５４に導入される。相分離器１４８の
底部から液体流れが取り出され、２つのサブ流れ（ｓｕ
ｂ−ｓｔｒｅａｍｓ）に分けられる。一方のサブ流れが
絞り弁１５８を通り、第４の凝縮器１５０を通過するこ
とによって再沸騰され、これにより第４の凝縮器１５０
における窒素蒸気の凝縮に対して必要な冷却が与えられ
る。再沸騰されたサブ流れが、入口１６０を介して低圧
精留塔１５４に導入される。相分離器１４８から取り出
された他方のサブ液体流れが、絞り弁１６２を通り、入
口１６４を介して低圧精留塔１５４に導入される。入口
１５６，１６０，および１６４を介して低圧精留塔１５
４に導入される流体の他に、第３の空気流れが、入口１
６４と同じレベルにて入口１６６を介して低圧精留塔１
５４に導入される。A stream of oxygen-enriched liquid air is withdrawn from the higher pressure rectification column via outlet 140 and is subcooled by advancing heat exchanger 142 from its warm end 144 to an intermediate zone, which is removed from this intermediate zone. And throttle valve 146
Is flushed through. The oxygen-enriched liquid air stream thus obtained passes through the third condenser 135 and is removed from the top of the high pressure rectification column 120 by the third
Partially reboiled by indirect heat exchange with the nitrogen stream. As a result of such partial reboil, a liquid phase having a higher concentration of oxygen than the initial oxygen-enriched liquid air and a gas phase having a lower proportion of oxygen than the initial oxygen-enriched liquid air are formed. These two phases are separated in phase separator 148. The vapor stream is withdrawn from the top of the phase separator 148 and condensed by passing through a fourth condenser 150. The condensate stream thus obtained is introduced into the low pressure rectification column 154 through the throttle valve 152 and via the inlet 156 at the upper mass exchange level. The liquid stream is withdrawn from the bottom of the phase separator 148 and the two sub-streams (su
b-streams). One sub-stream is reboiled by passing through throttle valve 158 and through fourth condenser 150, which causes fourth condenser 150 to
The required cooling is provided for the condensation of nitrogen vapor at. The reboiled substream is introduced into low pressure rectification column 154 via inlet 160. The other sub-liquid stream withdrawn from the phase separator 148 is introduced into the low pressure rectification column 154 through the throttle valve 162 and the inlet 164. Low pressure rectification column 15 via inlets 156, 160, and 164.
In addition to the fluid introduced at 4, a third air flow is introduced at the inlet 1
Low pressure rectification column 1 via inlet 166 at the same level as 64
54.

【００５０】入口１５６，１６０，１６４，および１６
６を介して低圧精留塔１５４に導入された流体が、窒素
（塔１５４の頂部にて得られる）と低純度酸素（一般に
は約９５容量％の酸素を含有し、塔１５４の底部にて得
られる）に分離される。この分離が低圧精留塔にて行え
るようにするには、下降液体が上昇蒸気と、液相と気相
との間に物質交換が起こるよう密に接触できるようにす
るために、液体−蒸気接触表面１６８が与えられる。Inlets 156, 160, 164 and 16
The fluid introduced into the low pressure rectification column 154 via 6 contains nitrogen (obtained at the top of the column 154) and low purity oxygen (generally about 95% by volume of oxygen, at the bottom of the column 154). Is obtained). In order to allow this separation to take place in the low pressure rectification column, the liquid-vapour, in order to allow the descending liquid to come into intimate contact with the ascending vapor for mass exchange between the liquid and vapor phases. A contact surface 168 is provided.

【００５１】低圧精留塔内の下降液体流れは、高圧精留
塔１２０から出口１７０を介して、凝縮器１３２，１３
３，及び１３５において形成された液体窒素凝縮物の他
の部分を取り出すことによってつくりだされる。出口１
７０を介して取り出された液体窒素流れは、熱交換器１
４２を通過することによって過冷却され（窒素流れは、
弁１４６を通過させるために酸素富化液体空気流れが取
り出される中間区域にて熱交換器１４２に入り、その冷
端１７２にて熱交換器１４２を出る）、過冷却された液
体窒素流れが絞り弁１７４を通り、そして全ての液体−
蒸気接触表面１６８より上のレベルにて、入口１７６を
介して低圧精留塔１５４に導入される。The descending liquid flow in the low pressure rectification column is passed from the high pressure rectification column 120 through the outlet 170 to the condensers 132, 13
It is produced by removing the other part of the liquid nitrogen condensate formed at 3, and 135. Exit 1
The liquid nitrogen stream withdrawn via 70 is used in the heat exchanger 1
Subcooled by passing through 42 (nitrogen flow is
The heat-cooled liquid nitrogen stream enters the heat exchanger 142 at an intermediate zone where the oxygen-enriched liquid air stream is withdrawn to pass through the valve 146 and exits the heat exchanger 142 at its cold end 172). Through valve 174 and all liquid
At a level above vapor contacting surface 168, it is introduced into low pressure rectification column 154 via inlet 176.

【００５２】低圧精留塔１５４に対する上昇蒸気の流れ
は、液体−蒸気物質交換区域から互いに異なった組成を
有する第１，第２，および第３の液体を取り出し、これ
らの液体を再沸騰させることによってつくりだされる。
第１の液体（通常は約９５容量％の酸素を含有）は、塔
１５４の底部にて得られる低純度酸素の一部である。第
１の液体が第２の空気流れとの間接的な熱交換によって
第１の再沸器１１６において再沸騰され、これによって
第２の空気流れを少なくとも部分的に凝縮させるための
必要な冷却が得られる。再沸器１１６は通常、塔１５４
の底部にてある量の低純度液体酸素中に少なくとも部分
的に浸漬されており、一般にはサーモサイホン型のもの
である。こうして得られた低純度酸素蒸気が第１の再沸
器１１６の頂部から出て、低圧精留塔１５４を上昇す
る。The ascending vapor stream to the lower pressure rectification column 154 removes first, second and third liquids having different compositions from the liquid-vapor mass exchange zone and reboils these liquids. Created by.
The first liquid, which typically contains about 95% oxygen by volume, is a portion of the low purity oxygen obtained at the bottom of column 154. The first liquid is reboiled in the first reboiler 116 by indirect heat exchange with the second air stream, which provides the necessary cooling to at least partially condense the second air stream. can get. The reboiler 116 is typically a tower 154.
It is at least partially immersed in an amount of low-purity liquid oxygen at the bottom of, and is generally of the thermosiphon type. The low purity oxygen vapor thus obtained exits the top of the first reboiler 116 and rises in the low pressure rectification column 154.

【００５３】再沸騰すべき第２の液体は通常、低圧精留
塔１５４の中間物質交換区域から取り出され、このとき
液相中の酸素濃度は約８０容量％である。第２の液体
は、低圧精留塔１５４内に配置されている第２の再沸器
１２４を通過することによって部分的または完全に再沸
騰される。第２の液体は、第１の空気流れとの熱交換に
よって再沸器１２４において再沸騰され、これによって
第１の空気流れが前述のように少なくとも部分的に凝縮
される。こうして得られる気化された第２の液体が再沸
器１２４から出て、低圧精留塔１５４を上昇する。The second liquid to be reboiled is usually taken from the intermediate mass exchange section of the lower pressure rectification column 154, where the oxygen concentration in the liquid phase is about 80% by volume. The second liquid is partially or completely reboiled by passing through a second reboiler 124 located in the lower pressure rectification column 154. The second liquid is reboiled in reboiler 124 by heat exchange with the first air stream, which causes the first air stream to be at least partially condensed as described above. The vaporized second liquid thus obtained exits the reboiler 124 and rises in the low pressure rectification column 154.

【００５４】第３の液体は通常、低圧精留塔１５４の別
の中間物質交換区域から取り出される。この別の中間物
質交換区域における液相中の酸素含量は４０〜５０容量
％の範囲であるのが好ましい。第３の液体は、低圧精留
塔１５４内に配置されている第１の凝縮器１３２の再沸
用通路を下向きに通ることによって部分的または完全に
再沸騰される。下向きに流れている第３の液体の再沸騰
は、前述のように高圧精留塔１２０から取り出された凝
縮しつつある窒素との熱交換によるものである。こうし
て得られる気化された第３の液体が第１の凝縮器１３２
から出て、低圧精留塔１５４を上昇する。The third liquid is typically withdrawn from another intermediate mass exchange section of low pressure rectification column 154. The oxygen content in the liquid phase in this further intermediate mass exchange zone is preferably in the range 40 to 50% by volume. The third liquid is partially or completely reboiled by passing downwardly through the reboiler passage of the first condenser 132 located in the lower pressure rectification column 154. The re-boiling of the downwardly flowing third liquid is due to heat exchange with the condensing nitrogen withdrawn from the high pressure rectification column 120 as described above. The vaporized third liquid thus obtained is transferred to the first condenser 132.
Out of the low pressure rectification column 154.

【００５５】低純度液体酸素生成物の流れ（一般には９
５容量％の酸素を含有）が出口１８０を介して低圧精留
塔１５４から取り出され、減圧弁または絞り弁１８２を
通って第２の凝縮器１３３に進む。高圧精留塔１２０の
頂部から前述のように取り出された窒素との間接的な熱
交換によって、酸素が第２の凝縮器１３３にて気化され
る。こうして得られる低純度酸素蒸気が、第２の凝縮器
１３３を流れ出て、熱交換器１０６をその冷端１１０か
ら温端１０８へと進む。低純度酸素生成物は、ほぼ周囲
温度にて熱交換器１０６の温端１０８を出る。Low purity liquid oxygen product stream (generally 9
5% by volume of oxygen) is withdrawn from the lower pressure rectification column 154 via outlet 180 and passes through a pressure reducing or throttling valve 182 to a second condenser 133. Oxygen is vaporized in the second condenser 133 by indirect heat exchange with the nitrogen taken out from the top of the high pressure rectification column 120 as described above. The low-purity oxygen vapor thus obtained flows out of the second condenser 133 and advances through the heat exchanger 106 from its cold end 110 to its warm end 108. The low purity oxygen product exits the warm end 108 of the heat exchanger 106 at about ambient temperature.

【００５６】ガス状窒素生成物の流れが、出口１８２を
介して低圧精留塔１５４の頂部から取り出される。この
窒素生成物が、熱交換器１４２をその冷端１７２から温
端１４４へと流れ、これによりこの熱交換器に対する冷
却が得られる。窒素生成物流れは、熱交換器１４２の温
端１４４から出て、メイン熱交換器１０６をその冷端１
１０から温端１０８へと進み、そしてほぼ周囲温度にて
温端１０８を出る。A gaseous nitrogen product stream is withdrawn from the top of low pressure rectification column 154 via outlet 182. The nitrogen product flows through heat exchanger 142 from its cold end 172 to warm end 144, which provides cooling for the heat exchanger. The nitrogen product stream exits the warm end 144 of the heat exchanger 142 and passes through the main heat exchanger 106 to its cold end 1.
Proceed from 10 to warm end 108 and exit warm end 108 at about ambient temperature.

【００５７】図５に示したプラントの運転の典型的な例
においては、高圧精留塔１２０が約９．５バールの底部
圧力にて運転され、低圧精留塔１５４が約４．５バール
の底部圧力にて運転される。第１の再沸器１１６の凝縮
用通路は通常、１２バールのオーダーの圧力にて作動す
る。低純度酸素生成物（一般には９５容量％の酸素を含
有）が２．５バールの圧力で生成される。In the typical example of plant operation shown in FIG. 5, the high pressure rectification column 120 is operated at a bottom pressure of about 9.5 bar and the low pressure rectification column 154 is at about 4.5 bar. Operates at bottom pressure. The condensing passages of the first reboiler 116 typically operate at pressures on the order of 12 bar. A low purity oxygen product (generally containing 95% by volume of oxygen) is produced at a pressure of 2.5 bar.

【００５８】図６を参照すると、低純度酸素生成物が低
圧精留塔４２から気相状態にて流れ出ること以外は、図
３のプラントと類似のプラントが示されている。これら
２つのプラント間には、個別的に多くの差異がある。先
ず第一に、図６のプラントでは、低圧精留塔４２の底部
に低純度酸素生成物のための出口５８とポンプ６０がな
い。その代わりに、低純度のガス状酸素生成物が、第１
の再沸器より上から出口１９１を介して取り出され、メ
イン熱交換器６をその冷端１０から温端８へと通過する
ことによって周囲温度に加温される。第二に、低純度液
体酸素流れを気化させるのに高圧空気流れがもはや必要
とされないので、圧縮機とエキスパンダーの配置構成が
異なっている。半量未満の空気流れの全てがブースター
−圧縮機１９２に進み、そこで約４．５バールにさらに
圧縮される。より圧縮された半量未満の空気流れが２つ
の補助流れに分けられる。一方の補助流れは第２の空気
流れを構成して、メイン熱交換器６をその温端８から冷
端１０へと進み、図３に関して説明したような態様で再
沸器１６にて使用される。他方の補助空気流れは別のブ
ースター−圧縮機１９４においてより一層圧縮される。
ブースター−圧縮機１９４の下流にて、圧縮された空気
が温端８からメイン熱交換器６に入り、そこで第１の中
間温度に冷却され、第１の中間温度に対応した第１の中
間区域にてメイン熱交換器から取り出され、そして膨張
タービン１９６において外部仕事（例えば、ブースター
−圧縮機１９４の駆動）の遂行を伴ってほぼ精留塔４２
の圧力に膨張される。タービン１９６を出た空気はメイ
ン熱交換器６の第２の中間区域に戻され、熱交換器６を
第２の中間区域から冷端１０へと進み、冷端１０の下流
において、図３に関して説明した第４の空気流れと同等
の流れとして、入口９６を介して精留塔４２に導入され
る。Referring to FIG. 6, there is shown a plant similar to that of FIG. 3 except that the low purity oxygen product exits the low pressure rectification column 42 in the vapor phase. There are many individual differences between these two plants. First of all, in the plant of FIG. 6, there is no outlet 58 and pump 60 for the low purity oxygen product at the bottom of the low pressure rectification column 42. Instead, the low-purity gaseous oxygen product is
Is taken from above the reboiler via outlet 191 and is warmed to ambient temperature by passing through the main heat exchanger 6 from its cold end 10 to its warm end 8. Second, the compressor and expander arrangement is different because the high pressure air stream is no longer required to vaporize the low purity liquid oxygen stream. All less than half the air flow goes to the booster-compressor 192 where it is further compressed to about 4.5 bar. The less compressed half air stream is split into two auxiliary streams. One of the auxiliary streams constitutes the second air stream and advances the main heat exchanger 6 from its warm end 8 to its cold end 10 and is used in the reboiler 16 in the manner described with respect to FIG. It The other auxiliary air stream is further compressed in another booster-compressor 194.
Downstream of the booster-compressor 194, the compressed air enters the main heat exchanger 6 from the hot end 8 where it is cooled to a first intermediate temperature and corresponds to a first intermediate temperature in a first intermediate zone. From the main heat exchanger at and at approximately the fractionator 42 with the performance of external work (eg, booster-compressor 194 drive) in the expansion turbine 196.
Is expanded to the pressure of. The air exiting the turbine 196 is returned to the second intermediate section of the main heat exchanger 6 and proceeds through the heat exchanger 6 from the second intermediate section to the cold end 10 and downstream of the cold end 10 with respect to FIG. It is introduced into the rectification column 42 via the inlet 96 as a stream equivalent to the fourth air stream described.

【００５９】図６のプラントと図３のプラントの第三の
差異は、前者には、圧縮機１９２から熱交換器６を通っ
て低圧精留塔４２の入口４８へと進む第３の空気流れが
ない、という点である。その代わりに、液体空気流れが
図６のプラントの高圧精留塔２０から出口１９８を介し
て流れ出て、熱交換器３８で過冷却され、そして絞り弁
４６を通って入口４８を介して低圧精留塔４２に導入さ
れる。The third difference between the plant of FIG. 6 and the plant of FIG. 3 is that in the former, a third air flow proceeds from the compressor 192 through the heat exchanger 6 to the inlet 48 of the low pressure rectification column 42. There is no such thing. Instead, the liquid air stream exits the high pressure rectification column 20 of the plant of FIG. 6 via outlet 198, is subcooled in heat exchanger 38, and passes through throttle valve 46 through low pressure rectification via inlet 48. It is introduced into the distillation column 42.

【００６０】運転時、図６のプラントでは、図３のプラ
ントにおい使用される第２の空気流れに比べて、かなり
大きな流量の第２の空気流れが使用される。こうしたよ
り大きな流量の第２の空気流れは、再沸器１６に対して
より多くの加熱をもたらし、これによって低純度酸素生
成物を低圧精留塔４２から適切な流量でガス状にて取り
出すことが可能となる。In operation, the plant of FIG. 6 uses a significantly higher flow rate of the second air stream than the second air stream used in the plant of FIG. Such a higher flow rate of the second air stream provides more heating to the reboiler 16, thereby removing the low purity oxygen product from the low pressure rectification column 42 in the proper flow rate in gaseous form. Is possible.

【００６１】図７を参照すると、図２のプラントに類似
のプラントが示されている。しかしながら、図７のプラ
ントでは、低純度酸素生成物が精留塔４２から出口１９
１を介してガス状で取り出される。したがって図７のプ
ラントは、多くの点において図２のプラントと異なる。
さらに、これら２つのプラントには他に多くの小さな差
異がある。Referring to FIG. 7, a plant similar to the plant of FIG. 2 is shown. However, in the plant of FIG.
It is taken off in gaseous form via 1. Therefore, the plant of FIG. 7 differs from the plant of FIG. 2 in many respects.
Moreover, there are many other small differences between these two plants.

【００６２】図７のプラントでは酸素生成物がガス状で
取り出されるので、精留塔４２の底部出口５８、ポンプ
６０、およびこれらに関連したウォール・パイプワーク
（ｗａｌｌ ｐｉｐｅｗｏｒｋ）などがない。さらに、
図７のプラントでは、熱交換器６において液体酸素生成
物流れを気化させる必要がないので、圧縮機１２からの
空気はすべて膨張タービン１４に進む。タービン１４に
おいて生成された膨張空気流れを、空気が精製ユニット
４を出るときの圧力にてメイン熱交換器を流れてくる精
製空気流れと合流させるよりむしろ、膨張空気流れを、
メイン熱交換器６の選定された中間区域から冷端１０へ
と通すことによってさらに温度低下させ、そして冷端１
０の下流にて、入口４４と同じレベルにて入口２０２を
介して低圧精留塔４２に導入する。Since the oxygen product is taken off in gaseous form in the plant of FIG. 7, there is no bottom outlet 58 of rectification column 42, pump 60, and their associated wall pipework. further,
In the plant of FIG. 7, it is not necessary to vaporize the liquid oxygen product stream in heat exchanger 6, so all air from compressor 12 goes to expansion turbine 14. Rather than combine the expanded air stream produced in the turbine 14 with the purified air stream flowing through the main heat exchanger at the pressure at which the air exits the purification unit 4, the expanded air stream is
Further lowering the temperature by passing from a selected intermediate section of the main heat exchanger 6 to the cold end 10 and
Downstream of 0, at the same level as inlet 44, is introduced into low pressure rectification column 42 via inlet 202.

【００６３】図２のプラントに関して説明したのと同様
の仕方で、第１と第２の空気流れが形成される。しかし
ながら、ミキシング塔７０の底部から取り出された液体
流れが、図７２のプラントの場合のように高圧精留塔２
０に導入されるのではなく、塔２０から出口３６を介し
て取り出された液体流れと混合される。さらに、ミキシ
ング塔７０の頂部に液体を供給するのにポンプ６１が使
用されていない。代わりに、重力による供給がなされて
いる。高圧精留塔２０への供給物の配置構成が図２のプ
ラントの場合と異なっている。図７のプラントでは、低
温空気流れ（空気が精製ユニット４を出るときの実質的
にその圧力にてメイン熱交換器６の冷端１０を出る）の
一部が、入口２０４を介して高圧精留塔２０の底部に導
入される。さらに、塔２０中の液体−蒸気接触デバイス
２８のいくつかより上に入口２６が配置されている。圧
縮機１２からの空気はすべて膨張タービン１４に流れる
ので、圧縮機１２から高圧精留塔２０または低圧精留塔
４２への流れはない。液体空気流れ（入口４８を介して
低圧精留塔４２に導入される）を供給するために、高圧
精留塔２０から出口２０６を介して液体空気流れが取り
出され、熱交換器３８において過冷却され、絞り弁４６
に通され、そして入口４８を介して低圧精留塔４２に導
入される。図７のプラントと図２のプラントの最終的な
違いは、前者においては、再沸器１６を出た空気流れ
が、高圧精留塔２０から出口３６を介して取り出された
液体流れ、およびミキシング塔７０の底部から取り出さ
れた液体流れと合流される、という点である。The first and second air streams are formed in a manner similar to that described for the plant of FIG. However, the liquid stream withdrawn from the bottom of the mixing column 70 will be the same as in the plant of FIG.
Instead of being introduced at 0, it is mixed with the liquid stream withdrawn from the column 20 via outlet 36. Furthermore, pump 61 is not used to supply liquid to the top of mixing tower 70. Instead, it is fed by gravity. The arrangement of the feed to the high pressure rectification column 20 is different from that of the plant of FIG. In the plant of FIG. 7, a portion of the low temperature air stream (exiting the cold end 10 of the main heat exchanger 6 at substantially its pressure as it exits the refining unit 4) enters the high pressure refinement via the inlet 204. It is introduced at the bottom of the distillation column 20. In addition, the inlet 26 is located above some of the liquid-vapor contacting devices 28 in the column 20. There is no flow from the compressor 12 to the high pressure rectification column 20 or the low pressure rectification column 42 because all air from the compressor 12 flows to the expansion turbine 14. A liquid air stream is withdrawn from the high pressure rectification column 20 via an outlet 206 to provide a liquid air stream (which is introduced into the lower pressure rectification column 42 via an inlet 48) and subcooled in a heat exchanger 38. And throttle valve 46
And is introduced into the low pressure rectification column 42 via the inlet 48. The final difference between the plant of FIG. 7 and the plant of FIG. 2 is that in the former, the air stream exiting the reboiler 16 is a liquid stream withdrawn from the high pressure rectification column 20 via an outlet 36, and mixing. The point is that it joins with the liquid stream withdrawn from the bottom of the column 70.

【００６４】運転時、図７のプラントでは、図２のプラ
ントに比べてかなり大きな流量の第２の空気流れが使用
される。こうしたより大きな流量は、再沸器１６に対し
てより多くの加熱をもたらし、これにより低純度酸素生
成物を低圧精留塔４２から適切な流量でガス状にて取り
出すことが可能となる。In operation, the plant of FIG. 7 uses a significantly higher flow rate of the second air stream than the plant of FIG. These higher flow rates provide more heating to the reboiler 16 which allows the low purity oxygen product to be withdrawn from the low pressure rectification column 42 in the proper flow in gaseous form.

【００６５】図４のプラントの説明において示したプロ
セスの例が下記の表１に与えられている。表１には、流
量、温度、圧力、組成、および各プロセス流れの状態が
記載されており、これらは図４において文字Ａ〜Ｓで識
別されている。An example of the process shown in the plant description of FIG. 4 is given in Table 1 below. Table 1 lists flow rates, temperatures, pressures, compositions, and conditions for each process stream, which are identified by the letters A-S in FIG.

【００６６】[0066]

【表１】 [Table 1]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の空気分離プラントの概略流れ図であ
る。1 is a schematic flow diagram of an air separation plant of the present invention.

【図２】図１のプラントの変形の概略流れ図である。2 is a schematic flow diagram of a modification of the plant of FIG.

【図３】図１のプラントの他の変形の概略流れ図であ
る。3 is a schematic flow diagram of another variation of the plant of FIG.

【図４】図１のプラントのさらに他の変形の概略流れ図
である。4 is a schematic flow diagram of yet another variation of the plant of FIG.

【図５】図１のプラントのさらに他の変形の概略流れ図
である。5 is a schematic flow diagram of yet another variation of the plant of FIG.

【図６】図１のプラントのさらに他の変形の概略流れ図
である。6 is a schematic flow diagram of yet another variation of the plant of FIG.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成７年１月１３日[Submission date] January 13, 1995

【手続補正１】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図７[Name of item to be corrected] Figure 7

【補正方法】追加[Correction method] Added

【補正内容】[Correction content]

【図７】図１のプラントのさらに他の変形の概略流れ図
である。7 is a schematic flow diagram of yet another variation of the plant of FIG.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 （ａ） 高圧精留塔において第１の空気
流れを精留し、これによって窒素蒸気と酸素富化液体を
生成させる工程； （ｂ） 前記窒素蒸気の少なくとも幾分かを凝縮させ、
得られた凝縮液の少なくとも幾分かを前記高圧精留塔に
対する還流物として使用する工程； （ｃ） 低圧精留塔において酸素富化流体の流れを精留
する工程； （ｄ） 前記低圧精留塔に液体窒素還流物を供給する工
程； （ｅ） 前記低圧精留塔から低純度の酸素生成物を取り
出す工程； （ｆ） 前記低圧精留塔の第１の物質交換区域から採ら
れた第１の液体を再沸騰させ、再沸騰された第１の液体
の流れを、低圧精留塔を通して上向きに進ませる工程； （ｇ） 前記低圧精留塔の少なくとも１つの第２の物質
交換区域から採られた第２の液体を再沸騰させる工程；
および （ｈ） 再沸騰された第２の液体の流れを、低圧精留塔
を通して上向きに進ませる工程；を含み、このとき前記
第２の液体が、前記第１の空気流れとの間接的な熱交換
によって再沸騰され、前記窒素蒸気が、前記低圧精留塔
の少なくとも１つの第３の物質交換区域から採られた第
３の液体との間接的な熱交換によって凝縮され、そして
前記第２の液体が、前記第３の液体より酸素含量が高い
が前記第１の液体より酸素含量が低い、空気を分離する
方法。1. (a) rectifying a first air stream in a high pressure rectification column to produce nitrogen vapor and oxygen-enriched liquid; (b) condensing at least some of the nitrogen vapor. Let
Using at least some of the resulting condensate as reflux for the high pressure rectification column; (c) rectifying a stream of oxygen enriched fluid in the low pressure rectification column; (d) the low pressure rectification Supplying liquid nitrogen reflux to the distillation column; (e) removing low purity oxygen product from the low pressure rectification column; (f) taken from the first mass exchange section of the low pressure rectification column. Reboiling the first liquid and advancing the reboiled first liquid stream upwards through the lower pressure rectification column; (g) at least one second mass exchange section of the lower pressure rectification column. Reboiling a second liquid taken from
And (h) advancing a stream of reboiled second liquid upwards through a lower pressure rectification column, wherein the second liquid is indirect with the first air stream. Reboiled by heat exchange, the nitrogen vapor is condensed by indirect heat exchange with a third liquid taken from at least one third mass exchange section of the lower pressure rectification column, and the second A method for separating air, wherein the liquid has a higher oxygen content than the third liquid but a lower oxygen content than the first liquid. 【請求項２】 前記低純度酸素生成物が低圧精留塔から
液体状態で取り出される、請求項１記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the low purity oxygen product is withdrawn from the low pressure rectification column in the liquid state. 【請求項３】 前記第１の物質交換区域が低圧精留塔に
おける底部区域であり、前記第１の液体が、前記第１の
空気流れより高い圧力にて第２の空気流れとの間接的な
熱交換によって再沸騰され、これによって前記第２の空
気流れの少なくとも一部が凝縮される、請求項１または
２に記載の方法。3. The first mass exchange zone is a bottom zone in a low pressure rectification column, and the first liquid is indirectly contacted with a second air stream at a higher pressure than the first air stream. 3. A method as claimed in claim 1 or 2, wherein the heat is reboiled by means of efficient heat exchange, whereby at least a part of the second air stream is condensed. 【請求項４】 前記第２の空気流れが、前記第１の液体
との熱交換の下流にて圧力低下され、高圧精留塔に導入
される、請求項３記載の方法。4. The method according to claim 3, wherein the second air stream is reduced in pressure downstream of heat exchange with the first liquid and introduced into a high pressure rectification column. 【請求項５】 前記第２の空気流れが、低圧精留塔から
取り出された酸素富化液体流れと液体−蒸気接触塔にお
いて混合されることによって酸素富化され、前記第１の
液体が、酸素富化された第２の空気流れとの間接的な熱
交換によって再沸騰される、請求項１〜４のいずれか一
項に記載の方法。5. The second air stream is oxygen enriched by mixing in a liquid-vapor contact column with an oxygen-enriched liquid stream withdrawn from the lower pressure rectification column, the first liquid comprising: 5. The method according to any one of claims 1 to 4, which is reboiled by indirect heat exchange with an oxygen-enriched second air stream. 【請求項６】 第３の空気流れが前記低圧精留塔に導入
される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein a third air stream is introduced into the low pressure rectification column. 【請求項７】 前記低圧精留塔が、その底部圧力が２．
５〜５バールの範囲の圧力にて運転され、 前記高圧精留塔から酸素富化液体の流れを採り、前記酸
素富化液体流れの圧力を、前記高圧精留塔の底部圧力と
前記低圧精留塔の底部圧力の中間の値に低下させるよ
う、前記酸素富化液体流れを減圧弁を通してフラッシン
グし、こうして得られた流れを一部再沸騰させ、こうし
て得られた液相と蒸気相を分離し、そして分離された液
体流れと蒸気流れを前記低圧精留塔に導入することによ
って前記酸素富化流体が形成される、請求項１記載の方
法。7. The low pressure rectification column has a bottom pressure of 2.
Operated at a pressure in the range of 5-5 bar, taking a stream of oxygen-enriched liquid from the high-pressure rectification column, the pressure of the oxygen-enriched liquid stream being the bottom pressure of the high-pressure rectification column and the low-pressure rectification column. The oxygen-enriched liquid stream is flushed through a pressure reducing valve so as to reduce it to an intermediate value of the bottom pressure of the distillation column, the stream thus obtained is partially reboiled, and the liquid phase and vapor phase thus obtained are separated. The method of claim 1, wherein the oxygen-enriched fluid is formed by introducing a separated liquid stream and a vapor stream into the lower pressure rectification column. 【請求項８】 前記の分離された蒸気相の流れが、前記
低圧精留塔への導入より上流にて凝縮される、請求項７
記載の方法。8. The separated vapor phase stream is condensed upstream of its introduction into the lower pressure rectification column.
The method described. 【請求項９】 前記酸素富化液体流れのフラッシングか
ら得られた流れの一部再沸騰が、前記高圧精留塔から採
られた窒素との間接的な熱交換によって行われ、これに
よって前記窒素が凝縮される、請求項７または８に記載
の方法。9. Partial reboiling of the stream resulting from flushing of said oxygen-enriched liquid stream is carried out by indirect heat exchange with nitrogen taken from said high pressure rectification column, whereby said nitrogen The method according to claim 7 or 8, wherein is condensed. 【請求項１０】 （ａ） 第１の空気流れを窒素蒸気と
酸素富化液体に分離するための高圧精留塔； （ｂ） 液体窒素還流物が流入するための高圧精留塔入
口と連通している凝縮液用出口を有する、前記窒素蒸気
の少なくとも幾分かを凝縮させるための凝縮器； （ｃ） 酸素富化流体流れのための第１の入口、液体窒
素還流物のための第２の入口、および低純度の酸素生成
物のための出口を有する、酸素富化流体流れを精留する
ための低圧精留塔； （ｄ） 前記低圧精留塔の第１の物質交換区域と連通し
ている第１の液体のための入口、および前記低圧精留塔
と連通している再沸騰された第１の液体のための出口を
有する、第１の液体を再沸騰させるための第１の再沸
器、これによって再沸騰された第１の液体の前記低圧精
留塔を通しての上向き流れを生成させることができる；
および （ｅ） 前記第１の空気流れとの間接的な熱交換によっ
て第２の液体を再沸騰させるための第２の再沸器、この
とき前記第２の再沸器は、前記低圧精留塔の少なくとも
１つの第２の物質交換区域と連通している前記第２の液
体のための入口、前記第１の空気流れのための入口、お
よび前記低圧精留塔と連通している前記再沸騰された第
２の液体のための出口を有しており、これによって再沸
騰された第２の液体の流れが、前記低圧精留塔を通して
上向きに進むことができる；を含み、このとき前記凝縮
器が、前記低圧精留塔の少なくとも１つの第３の物質交
換区域と連通している第３の液体のための入口をもった
再沸用通路を有し、第１，第２，および第３の液体のた
めの前記入口と、前記低圧精留塔のそれぞれ第１，第
２，および第３の物質交換区域との間の連通が、運転時
において前記第２の液体が、前記第３の液体より酸素含
量が高いが前記第１の液体より酸素含量が低いという連
通状態になっている、空気を分離するための装置。10. (a) a high pressure rectification column for separating a first air stream into nitrogen vapor and an oxygen-enriched liquid; (b) communicating with a high pressure rectification column inlet for inflow of liquid nitrogen reflux. A condenser for condensing at least some of the nitrogen vapor having an outlet for condensate; (c) a first inlet for the oxygen-enriched fluid stream, a first inlet for the liquid nitrogen reflux. A low pressure rectification column for rectifying an oxygen-enriched fluid stream having two inlets and an outlet for low purity oxygen product; (d) a first mass exchange section of the low pressure rectification column; A first liquid for reboiling a first liquid having an inlet for the first liquid in communication and an outlet for the reboiled first liquid in communication with the lower pressure rectification column 1 reboiler, whereby the first liquid reboiled upwards through said low pressure rectification column Le can be generated;
And (e) a second reboiler for reboiling a second liquid by indirect heat exchange with the first air stream, wherein the second reboiler comprises the low pressure rectification. An inlet for the second liquid in communication with at least one second mass exchange section of the column, an inlet for the first air stream, and the recombiner in communication with the lower pressure rectification column. An outlet for the boiled second liquid, whereby a stream of the reboiled second liquid can pass upwards through the lower pressure rectification column; A condenser having a reboiler passage having an inlet for a third liquid in communication with at least one third mass exchange section of the lower pressure rectification column, the first, second, and The inlet for a third liquid and the first, second, and third of the low pressure rectification column, respectively. Communication with the mass exchange zone of the second liquid is in operation such that the second liquid has a higher oxygen content than the third liquid but a lower oxygen content than the first liquid. A device for separating air. 【請求項１１】 前記第１の物質交換区域が低圧精留塔
における底部区域であり、前記第１の再沸器が、第２の
空気流れのための入口と少なくとも部分的に凝縮された
第２の空気流れのための出口を有し、このとき前記出口
が高圧精留塔と連通している、請求項１０記載の装置。11. The first mass exchange section is a bottom section in a low pressure rectification column, and the first reboiler is at least partially condensed with an inlet for a second air stream. 11. Apparatus according to claim 10, having an outlet for two air streams, said outlet being in communication with the higher pressure rectification column. 【請求項１２】 前記第１の再沸器の上流にて前記第２
の空気流れを酸素富化するための液体−蒸気接触塔をさ
らに含む、請求項１１記載の装置。12. The second upstream of the first reboiler.
12. The apparatus of claim 11, further comprising a liquid-vapor contact column for oxygen enriching the air stream of the. 【請求項１３】 （ａ） 酸素富化液体流れのための、
前記高圧精留塔からの出口； （ｂ） 前記酸素富化液体流れの圧力を減少させるため
の絞り弁； （ｃ） 圧力減少された酸素富化液体流れの一部を再沸
騰させるための、前記絞り弁の下流の再沸器；および （ｄ） こうして得られる液体流れと蒸気流れを分離す
るための相分離器、このとき前記相分離器は、液体流れ
のための出口と蒸気流れのための出口を有し、前記出口
はいずれも前記低圧精留塔と連通している；をさらに含
む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の装置。13. (a) For the oxygen-enriched liquid stream,
An outlet from the high pressure rectification column; (b) a throttle valve for reducing the pressure of the oxygen-enriched liquid stream; (c) for reboiling a portion of the pressure-reduced oxygen-enriched liquid stream, A reboiler downstream of the throttle valve; and (d) a phase separator for separating the liquid and vapor streams thus obtained, wherein the phase separator is for the outlet for the liquid stream and the vapor stream. 13. The apparatus according to any one of claims 10 to 12, further comprising: an outlet of, each of which is in communication with the low pressure rectification column. 【請求項１４】 前記蒸気流れを前記低圧精留塔の上流
にて凝縮させるための別の凝縮器をさらに含む、請求項
１３記載の装置。14. The apparatus of claim 13, further comprising another condenser for condensing the vapor stream upstream of the lower pressure rectification column.
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