JPH08271141A - 空気の分離 - Google Patents

空気の分離

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JPH08271141A
JPH08271141A JP8064667A JP6466796A JPH08271141A JP H08271141 A JPH08271141 A JP H08271141A JP 8064667 A JP8064667 A JP 8064667A JP 6466796 A JP6466796 A JP 6466796A JP H08271141 A JPH08271141 A JP H08271141A
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JP
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oxygen
rectification column
enriched
pressure rectification
stream
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JP8064667A
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John Douglas Oakey
ジョン・ダグラス・オーキー
Paul Higginbotham
ポール・ヒギンボサム
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BOC Group Ltd
Original Assignee
BOC Group Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電力消費が少なく、アルゴン収率および酸素
富化画分の収率の高い、空気より窒素、酸素およびアル
ゴンを分離する方法およびプラントを提供する。 【解決手段】 空気流は、高圧精留塔４と低圧精留塔６
とを含む二段精留塔に導入口２から導入され、酸素富化
画分と窒素富化画分とに分離される。アルゴン富化酸素
蒸気は、低圧精留塔の導出口７０より側塔５２に流入
し、アルゴンが分離される。酸素富化液体空気流は、高
圧精留塔の導出口１６より採取される。蒸気状の酸素富
化空気流は、導入口４６から低圧精留塔に導入される。
酸素富化液体の一部は、再沸騰器２２で再沸騰され、精
留塔２４で分離され、酸素枯渇蒸気と酸素富化された液
体空気流とを形成する。富化された液体の１つの流れ
は、気化されて、導入口から低圧精留塔に導入される酸
素富化蒸気を形成する。酸素枯渇蒸気の一部は、凝縮さ
れ、製品として採取されるかまたは低圧精留塔に再度導
入される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気を分離するた
めの方法およびプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】空気を分離するための商業的に最も重要
な方法は、精留による。このような方法においては、典
型的には、空気を圧縮および精製し、より高圧の精留塔
とより低圧の精留塔とを含む二段精留塔のより高圧の精
留塔で、圧縮され、精製された空気を分別する各工程が
実施される。より低圧の精留塔で分離される酸素富化流
体との間接熱交換によって、より高圧の精留塔で分離さ
れる窒素蒸気を凝縮し、より高圧の精留塔の還流として
生成した凝縮物の第１流を、より低圧の精留塔の還流と
して生成した凝縮物の第２流を使用し、より高圧の精留
塔から酸素富化された液体空気流を取り出し、より低圧
の精留塔へ酸素富化された蒸気状の空気流を導入し、そ
こで、酸素富化された蒸気状の空気流を酸素富化画分と
窒素富化画分とに分離する。
【０００３】空気の精製は、比較的低揮発性の不純物、
特に、水蒸気および二酸化炭素を除去するために実施さ
れる。所望とあらば、炭化水素も、また、除去される。
【０００４】より高圧の精留塔より取り出される酸素富
化液体空気の少なくとも一部は、典型的には、より低圧
の精留塔に導入される蒸気状の酸素富化空気流を形成す
るために、完全に気化される。
【０００５】局所的に最高濃度のアルゴンは、蒸気状の
の酸素富化空気流が導入されるレベルの下のより低圧の
精留塔の中間レベルで生ずる。アルゴン製品を製造する
ことが所望される場合には、アルゴン富化酸素蒸気流
は、アルゴン濃度が典型的には５〜１５体積％の範囲で
ある酸素富化蒸気状空気導入口の下方のより低圧の精留
塔の近傍から採取され、それよりアルゴン製品が分離さ
れる側精留塔の底部領域に導入される。側塔の還流は、
塔頭部のコンデンサによって付与される。コンデンサ
は、より高圧の精留塔から取り出された酸素富化液体空
気の一部または全部によって冷却され、酸素富化液体空
気は、それによって、気化される。このような方法は、
例えば、EP-A-377 117に示されている。
【０００６】空気よりアルゴン製品を分離するために、
側精留塔を配置すると、より低圧の精留塔の熱力学的非
能率性を増大しやすい。この増大される非能率性は、プ
ロセス全体の電力消費量を増大するのみならず、それ
は、ある種の状況においては、アルゴンおよび酸素製品
の一方または双方の回収（すなわち、収率）を低下させ
ることもある。これら状況としては、第１の蒸気状の供
給空気流以外に、第２の液体供給空気流を分離するため
に、精留塔が必要とされる状況が挙げられる。このよう
な第２の液体空気流は、酸素製品がより低圧の精留塔か
ら液体状態で取り出され、加圧され、ガス状態で高圧の
酸素製品を形成するために、流入空気との熱交換により
気化される時に必要とされる。液体空気供給物は、ま
た、典型的には、より低圧の精留塔の酸素および窒素製
品の一方または双方が液体状態で採取される場合に使用
される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の欠点またはそれらの少なくとも１つを改良することの
できる方法およびプラントを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、圧縮さ
れた空気流を酸素富化画分と窒素富化画分とに分離する
ためのより高圧の精留塔とより低圧の精留塔とを含む二
段精留塔と、より低圧の精留塔の中間導出口より取り出
されるアルゴン富化酸素蒸気流からアルゴン画分を分離
するための側精留塔とを使用し、酸素富化液体空気流を
より高圧の精留塔から採取し、蒸気状の酸素富化空気流
を前記中間導出口の上方の導入口を介してより低圧の精
留塔に導入することを含む空気分離方法において、前記
酸素富化液体空気流の少なくとも一部をより高圧の精留
塔の底部の圧力とより低圧の精留塔に対する前記導入口
の圧力との間の圧力で部分再沸騰および分離し、それに
よって、さらに酸素の富化された液体空気流および酸素
の枯渇された蒸気を形成し、前記中間導出口から前記導
入口に延びるより低圧の精留塔の部分から取り出される
かまたは側精留塔の中間領域から取り出されるた蒸気流
との間接交換によって前記部分再沸騰を行い、前記蒸気
状の酸素富化空気流の一部または全部を形成するよう
に、さらに富化された液体の少なくとも１つの流れを気
化させ、酸素枯渇蒸気流を凝縮させ、凝縮された酸素枯
渇蒸気の少なくとも一部をより低圧の精留塔に導入する
か、または、製品として採取することを特徴とする方法
が提供される。
【０００９】本発明は、また、圧縮された空気流を酸素
富化画分と窒素富化画分とに分離するためのより高圧の
精留塔とより低圧の精留塔とを含む二段精留塔と、より
低圧の精留塔の中間導出口より取り出されるアルゴン富
化酸素蒸気流を分離するための側精留塔とを含み、より
高圧の精留塔が酸素富化液体空気流のための導出口を有
し、より低圧の精留塔が前記中間導出口の上方に酸素富
化蒸気状の空気流のための導入口を有する空気分離プラ
ントにおいて、該プラントが、追加的に、部分再沸騰す
るための再沸騰器；前記酸素富化液体空気流の少なくと
も一部をより高圧の精留塔の底部の圧力とより低圧の精
留塔に対する前記導入口の圧力との間の圧力で分離し、
それによって、使用の際、さらに酸素の富化された液体
空気流および酸素の枯渇された蒸気を形成するための容
器；より低圧の精留塔への蒸気状の酸素富化空気供給物
の一部または全部を形成するために、さらに富化された
液体空気流を気化させるための熱交換器；および、より
低圧の精留塔へのさらなる導入口または生成物収集容器
と連通する凝縮物のための導出口を有する、酸素枯渇蒸
気流を凝縮するためのコンデンサを含み、前記再沸騰器
が前記中間導入口よりアルゴン富化酸素蒸気のための前
記導出口に延びるより低圧の精留塔部分からの導出口ま
たは側精留塔の中間領域からの導出口と連通する熱交換
路を有することを特徴とするプラントを提供する。
【００１０】本発明に従う方法およびプラントは、匹敵
する従来の方法およびプラントと比較して、全電力消費
量を少なくし、アルゴン収率を増大し、酸素富化画分の
収率を増大することができる。改良の度合いは、より高
圧の精留塔が圧縮された空気流の一部を液体状態で収容
する方法およびプラントにおいてより大きい傾向を有す
る。本発明に従う方法およびプラントのこれら利点を達
成する能力は、酸素富化液体空気流の部分再沸騰、およ
び、酸素枯渇蒸気を形成するためのその分離、ならび
に、匹敵する従来の方法およびプラントにおける等価な
比より高いより低圧の精留塔の前記部分における還流比
を生ずるために使用することのできる液体を形成するた
めのこの蒸気の凝縮に依存する。
【００１１】通常、凝縮された酸素枯渇蒸気は、より低
圧の精留塔に導入される。しかし、本発明に従う方法お
よびプラントの例において、酸素枯渇蒸気が製品純度の
窒素である場合、凝縮された酸素枯渇蒸気は、典型的に
は、より高圧の精留塔の頂部で形成される窒素蒸気の一
部よりも、好ましくは、直接、製品として採取すること
ができる。したがって、このような例においては、より
高圧の精留塔で分離される窒素蒸気の大半は、その凝縮
の下流域で、より低圧の精留塔における還流として使用
することができる。かくして、本例においてさえ、アル
ゴン富化酸素蒸気のための中間導出口と酸素富化空気蒸
気のための導入口より延びるより低圧の精留塔部分にお
ける還流比は、増大させることができる。
【００１２】本明細書において使用する“精留塔”とい
う用語は、液相および蒸気相が、例えば、塔、ゾーンま
たは複数のゾーン内に搭載された充填物素子上または一
連の垂直に離隔されたトレーもしくはプレート上の蒸気
および液相の接触による流体混合物の分離を行うために
向流接触される、蒸留もしくは分別塔、ゾーンまたは複
数のゾーン、すなわち、接触塔、ゾーンまたは複数のゾ
ーンを意味する。精留塔は、例えば、全てのトレー、プ
レートまたは充填物が単一の容器内に収容される必要が
あり、そのために生ずる精留塔の高さが著しく高くなる
場合には、別個の容器内の複数のゾーンを含んでもよ
い。例えば、アルゴン精留塔においては、充填物の高さ
が２００理論プレートにもなることが知られている。こ
の充填物全てを単一の容器に収容するとすれば、容器
は、典型的には、高さが５０メートルを越すこととな
る。したがって、単一の異常に高い容器を使用する必要
性を回避するために、アルゴン精留塔を２つの別個の容
器で構成することが望ましい。
【００１３】好ましくは、酸素富化液体空気流の前記一
部と間接熱交換される前記蒸気流は、アルゴン富化酸素
蒸気流と同一の組成を有し、したがって、アルゴン富化
酸素蒸気流のための中間導出口より蒸気状の酸素富化空
気流のための導入口に延びる部分の底部から採取され
る。したがって、プラントの構成は、前記部分内の中間
位置より採取される熱交換流よりも単純であり、一般
に、より都合のよい温度差を酸素富化液体流の再沸騰器
および酸素枯渇蒸気のコンデンサで達成することができ
る。しかし、また、前記部分の中間領域から熱交換流を
採取し、この流れの大きさが潜在的により大きいという
利点も存在する。
【００１４】好ましくは、全ての酸素富化液体空気流
は、部分再沸騰される。酸素富化液体空気流は、好まし
くは、より低圧の精留塔の前記部分より取り出される蒸
気流とのその熱交換の上流域で亜冷却される。
【００１５】酸素富化液体空気流は、酸素枯渇蒸気より
のさらに富化された液体の分離が行われる容器の上流域
で部分再沸騰することができる。これとは別に、この再
沸騰が行われる再沸騰器を容器内に位置決めすることも
できる。酸素枯渇蒸気よりさらに富化された液体を分離
する容器は、単純には、相分離器であってもよい。本発
明に従う方法およびプラントのこのような例において
は、酸素枯渇蒸気は、なお、若干の酸素を含有し、製品
純度の窒素ではない。したがって、酸素枯渇蒸気よりさ
らに富化された液体の分離が行われる容器が、それ自
体、製品純度の窒素を製造することのできる十分な液−
気接触素子（例：トレー、プレートまたは充填物）を有
するもう１つの精留塔であることが好ましい。
【００１６】好ましくは、さら富化された液体流は、例
えば、絞り弁を通過させることによって圧力低下され、
その蒸気を凝縮するために、酸素枯渇蒸気と間接熱交換
される。凝縮物の一部は、このような容器がもう１つの
精留塔を形成する場合に、さらなる富化液体よりの酸素
枯渇蒸気の分離が行われる容器に戻される。それによっ
て、この精留塔のために還流が生ずる。
【００１７】さらに富化されたもう１つの液体流は、好
ましくは、圧力低下され、アルゴン富化蒸気を凝縮する
ために使用される。アルゴン富化蒸気の凝縮温度は、側
塔の頂部の圧力とアルゴン富化蒸気の組成とによって設
定される。さらに富化された液体がアルゴン富化蒸気を
凝縮するために使用される場合には、側塔の頂部の圧力
は、アルゴン富化蒸気と熱交換される圧力低下され、さ
らに富化された液体空気流とアルゴン富化蒸気それ自体
との間に適当な温度差が確実に存在するように選択され
る必要がある。酸素富化液体空気流の一部のみを部分的
に再沸騰させ、アルゴン富化蒸気を凝縮させるためにも
う一部を使用することは、本発明の範囲内である。酸素
枯渇蒸気およびアルゴン富化蒸気の双方を凝縮させるた
めに、圧力低下させ、さらに富化された液体の単一流を
使用することもまた本発明の範囲内である。さらに富化
された蒸気の凝縮は、このような例において、アルゴン
蒸気の凝縮の上流域または下流域のいずれかで行うこと
もできる。本発明に従えば、酸素枯渇蒸気もしくはアル
ゴン富化蒸気またはその両者の凝縮において形成される
さらに富化された液体の蒸気は、前記導入口を介して、
より低圧の精留塔に導入される蒸気状の酸素富化空気を
形成する。
【００１８】本発明に従う方法およびプラントは、二段
精留塔がより低圧の精留塔で分離される酸素富化液体の
間接熱交換によってより高圧の塔で分離される窒素蒸気
を凝縮するためにそれに付随するコンデンサ−再沸騰器
を有する種類の場合には、特に使用に適している。かく
して、コンデンサ−再沸騰器は、より高圧の精留塔とよ
り低圧の精留塔双方のための還流を発生させることがで
きる。本発明に従う方法およびプラントにおいて、より
低圧の精留塔は、好ましくは、その頂部における圧力範
囲１．２〜１．５バールで運転される。
【００１９】本発明に従う方法およびプラントは、他の
従来の特徴を有することもできる。例えば、分離のため
に圧縮された空気流は、好ましくは、吸着によって精製
し、低揮発性の不純物、特に、水蒸気および二酸化炭素
をそれより除去することができる。圧縮され、精製され
た蒸気状態の空気の第１流と圧縮され、精製された液体
状態の空気の第２流は、典型的には、より高圧の精留塔
に導入される。所望される場合には、圧縮され、精製さ
れた液体状態の空気の第３流がより低圧の精留塔に導入
され、酸素枯渇蒸気よりのさらに富化された液体の分離
が精留塔において行われる例においては、圧縮され、精
製された空気の第４流は、このさらなる精留塔に液体状
態で導入される。膨張タービンからより低圧の精留塔に
蒸気状態の精製された空気の第５流を導入することも、
また、本発明に従う方法およびプラントの範囲内であ
る。
【００２０】本発明に従う方法およびプラントは、正し
くガス状の酸素および窒素製品を製造するために使用す
ることもでき、あるいは、若干の液体状態の酸素および
窒素を製造することもできる。
【００２１】ガス状の酸素製品を製造する場合には、そ
れは、より低圧の精留塔からの蒸気として取り出すこと
ができ、あるいは、液体として採取し、高圧で気化させ
ることもできる。液体酸素および窒素製品が必要とされ
るか、あるいは、より低圧の精留塔より液体酸素を取り
出し、それを加圧し、それを気化させることによってガ
ス状態の酸素製品を製造することが必要とされる場合に
は、典型的には、液体空気を製造し、圧縮され、精製さ
れた空気の第２、第３および第４流の１つ以上を使用す
ることが必要である。本発明の方法およびプラントによ
って提供される利点は、このような液体空気が製造され
る時、より顕著である傾向が存在する。
【００２２】本発明に従うプラントおよび方法の冷却要
件は、典型的には、圧縮され、精製された空気または高
圧の窒素流を１個以上の膨張タービンにおいて膨張させ
ることによって達成される。
【００２３】空気流は、好ましくは、より低圧の精留塔
より採取される流れとの間接的な熱交換によって蒸気ま
たは液体状態に転化される。
【００２４】
【実施例】さて、添付の図面を参考とする実施例によっ
て、本発明に従う方法およびプラントを説明する。図面
において、図１は、空気分離プラントの一部を形成する
精留塔の配置の概略工程系統図であり；図２は、図１に
示した空気分離プラントのその部分への供給流を生じさ
せるための熱交換器および付随装置の概略工程系統図で
あり；図３は、本発明に従う方法の一例におけるより低
圧の精留塔の運転を示すマックカーベ−チーレの概略線
図であり；図４は、匹敵する従来のプラントにおけるよ
り低圧の精留塔の運転を示すマックカーベ−チーレの同
概略線図であり；図５は、空気分離プラントの一部を形
成する精留塔の別の配置の概略工程系統図であり；図６
は、空気分離プラントの一部を形成する精留塔のさらに
別の配置の概略工程系統図である。
【００２５】図面には、縮尺がない。
【００２６】図面の図１を参照すると、蒸気状の空気の
第１流は、導入口２を介して、コンデンサ−再沸騰器８
によってより低圧の精留塔６に熱的に結合されているよ
り高圧の精留塔４の底部領域に導入される。より高圧の
精留塔４とより低圧の精留塔６とは、合わさって、二段
精留塔を構成する。より高圧の精留塔４は、プレート、
トレーまたは充填物の形態の液−気接触装置１２を収容
する。装置１２は、２つの相間で物質移動が生じるよう
に、上昇蒸気相を下降液相と緊密に接触させる。かくし
て、上昇蒸気は、漸次、精製される空気の３種の主要成
分（窒素、酸素およびアルゴン）のうちで最も揮発性で
ある窒素が富化され、下降液体は、漸次、これら３種の
成分のうちで最も不揮発性である酸素が富化される。
【００２７】第２の圧縮され、精製された空気流は、典
型的には、それ以下のトレーもしくはプレートの数また
は充填物の高さが、数個の理論トレー（例えば、約５）
に相当するようなレベルに位置決めされた導入口１４を
介して、液体状態でより高圧の精留塔４に導入される。
【００２８】本質的に純粋な窒素蒸気が塔４の頂部から
流出し、コンデンサ−再沸騰器８に流入し、そこで、そ
れが凝縮されるより高圧の精留塔４には、十分な高さの
充填物または十分な数のトレーもしくはプレートが収容
される。
【００２９】生成した凝縮物の一部は、還流として、よ
り高圧の精留塔４に戻される。酸素富化された液体（典
型的には、約３８体積％の酸素を含有する）は、導出口
１６を介して、より高圧の精留塔４の底部から取り出さ
れる。酸素富化された液体空気流は、熱交換器１８の一
部を通ることによって亜冷却される。亜冷却され、酸素
富化された液体空気流は、絞り弁２０を通ることによっ
て圧力低下される。生成した圧力低下液体流は、再沸騰
器２２の再沸騰路を通ることによって部分的に再沸騰さ
れる。窒素は、酸素よりもより揮発性であるので、部分
再沸騰は、酸素枯渇された蒸気と酸素蒸気のさらに富化
された液体との形成を生ずる。酸素のさらに富化された
液体と酸素枯渇蒸気との生成混合物は、導入口２６を介
して、さらなる精留塔２４に流入する。精留塔２４は、
上昇蒸気相と下降液相との間で緊密な接触を生ずる液−
気接触装置２８を含み、上昇蒸気と下降液体との間で物
質移動が生ずる。したがって、蒸気相が精留塔２４を上
昇するにつれて、蒸気相の酸素含量がさらに枯渇され
る。さらなる精留塔２４内には、一般には、十分な高さ
の充填物または十分な数のトレーもしくはプレートが収
容され、塔の頂部の蒸気は、本質的に純粋な窒素であ
る。この蒸気は、コンデンサ３０内に流入し、そこで、
それは、凝縮される。生成した凝縮物の一部は、さらな
る精留塔２４内の還流として使用される。
【００３０】コンデンサ−再沸騰器８内で形成された凝
縮物流は、熱交換器１８の一部を通ることによって亜冷
却され、絞り弁３２を通ることによって圧力低下され、
導入口３４を介して、より低圧の精留塔６の頂部に導入
される。窒素凝縮物流は、コンデンサ３０から採取さ
れ、熱交換器１８の一部を通ることによって亜冷却さ
れ、絞り弁３６を通ることによって圧力低下される。生
成した圧力低下液体窒素は、導入口３４を介してより低
圧の精留塔６に導入されるそれと混合され、この混合
は、絞り弁３２の下流域で生ずる。導入口３４を介して
より低圧の精留塔６に導入される液体窒素は、塔６のた
めの還流を生ずる。
【００３１】酸素がさらに富化された液体空気（“さら
に富化された液体空気”）流は、導出口３８を介して、
さらなる精留塔２４の底部から取り出される。さらに富
化された液体空気流（約４０体積％の酸素を含有する）
は、３つの支流に分割される。（図１には示されていな
いが、さらに富化された液体空気流は、所望とあらば、
それが３つの支流に分割されるよりも上流域で亜冷却さ
れる。）支流の１つは、絞り弁４０を介して流れ、その
中間レベルの導入口４２を介して、より低圧の精留塔６
に導入される。さらに富化された液体の第２の支流は、
絞り弁４４を通って、より低圧の精留塔６のそれよりも
若干高くその圧力が低下され、コンデンサ３０を通り、
その中の窒素蒸気の凝縮に必要とされる冷却を生ずる。
第２のさらに富化された液体空気流は、それによって、
一部または全部気化される。生成した流体は、導入口４
２のそれよりも下のレベルで、もう一つの中間導入口４
４を介して、より低圧の精留塔６に流入する。さらに富
化された液体の第３の支流は、絞り弁４８を通ることに
よってより低圧の精留塔６の運転圧力よりも若干高く圧
力低下される。さらに富化された液体酸素の圧力低下さ
れた第３の支流は、アルゴンが分離される側塔５２の頂
部に付随するコンデンサ５０のための冷却を生ずるため
に使用される。側塔５２の運転は、以下に記載する。さ
らに富化された液体空気の圧力低下流は、それによっ
て、気化され、生成した蒸気は、導入口４６を介する精
留塔６へのその導入の上流域でさらに富化された液体空
気の気化された第２の支流と合流する。
【００３２】所望とあらば、圧縮され、精製された液体
状態の空気の第３流は、熱交換器１８を通ることによっ
て亜冷却され、絞り弁５４を通ることによってより低圧
の精留塔６の運転圧力に圧力低下され、導入口４２のレ
ベルの上方のレベルでもう１つの中間導入口５６を介し
て塔６に導入される。図１に図示されてはいないが、熱
交換器１８内の圧縮され、精製された空気の第４流を亜
冷却して、その流れの圧力をさらなる精留塔２４の運転
圧力まで低下させ、その中間の物質交換のレベルでそれ
を塔２４に導入することも可能である。図面の図１に図
示したプラントの運転のさらなる実施例において、圧縮
され、精製された蒸気状態の空気の第５流は、典型的に
は、導入口５６と同一レベルで、導入口５８を介して、
より低圧の精留塔６に導入してもよいが、必ずしも、導
入口５６と同一レベルである必要はない。
【００３３】より低圧の精留塔６に導入される種々の流
れは、その中で、分離されて、塔６の底部で、好ましく
は、０．５体積％未満の不純物（さらに好ましくは、
０．１体積％未満の不純物）を含有する酸素製品を、お
よび、その頂部で、０．１体積％未満の不純物を含有す
る窒素製品を形成する。分離は、好ましくは、充填（特
に、構造充填）液−気接触装置６０上での上昇蒸気相の
下降液体との接触によって行われるが、液−気接触装置
は、これとは別に、トレーまたはプレートを設けられて
いてもよい。上昇蒸気は、より低圧の精留塔６の底部で
液体酸素を沸騰させる再沸騰器−コンデンサ８内で凝縮
窒素によって生ずる。液体状態の酸素製品は、ポンプ６
４によって、導出口６２を介して、精留塔６の底部より
取り出される。これに加えるかまたはこれとは別に、酸
素製品は、もう１つの導出口（図示せず）を介して、蒸
気状態で取り出される。窒素製品は、導出口６６を介し
て、精留塔６の頂部から取り出され、熱交換器１８を通
り、亜冷却される流れと向流熱交換される。
【００３４】局所的に最大のアルゴンは、中間導出口７
０より中間導入口４６に延びるより低圧の精留塔６の部
分６８で生ずる。アルゴン富化蒸気流は、導出口７０を
介して取り出され、２つの支流に分割される。１つの支
流は、導入口７２を介して、側精留塔５２の底部に供給
される。アルゴン富化蒸気の他の支流は、再沸騰器２２
内の圧力低下され、酸素富化された液体空気流との間接
熱交換を受け、それによって、液体空気の部分再沸騰を
生じ、それ自体は、凝縮される。所望とあらば、より低
圧の精留塔６の部分６８の底部で導出口７０から再沸騰
器２２で使用するためのアルゴン富化蒸気流を採取する
代わりに、アルゴン富化流は、蒸気状態で、部分６８の
中間領域より採取することもできる。
【００３５】導入口７２を介して精留塔５２の底部に導
入されるアルゴン富化酸素蒸気は、それより分離される
アルゴン製品を有する。塔５２は、上昇蒸気相と下降液
相との間で、緊密な接触、および、ひいては、物質移動
を行うために、液−気接触装置７４を含む。下降液相
は、塔の頂部より採取されるアルゴンを凝縮するための
コンデンサ５０の運転によって生ずる。凝縮物の一部
は、還流として、塔５２の頂部に戻され、もう１つの部
分は、導出口７６を介して、液体アルゴン製品として、
取り出される。アルゴン製品が１体積％を上回る酸素を
含有する場合には、液−気接触機素７４は、分離を行う
ために、充填物、典型的には、圧力降下の少ない構造充
填物、または、トレーもしくはプレートを含む。しか
し、アルゴンがより低濃度の酸素を有することが必要と
される場合には、アルゴン塔の頂部の凝縮温度がコンデ
ンサ５０を冷却するために使用される流体の温度を上回
るように、圧力降下の少ない充填物が、通常、使用され
る。
【００３６】不純な液体酸素流は、導出口７８を介し
て、側精留塔５２の底部より取り出され、ポンプ８０に
よって、導入口８２を介して、それよりアルゴン富化酸
素蒸気流が導出口７０を介して取り出されるのと同様の
精留塔６の領域へと通る。
【００３７】図１に図示したプラントの一部の運転の典
型的な例においては、より低圧の精留塔６は、その頂部
で圧力約１．３バールで運転され、より高圧の精留塔４
は、その頂部で圧力約５．２バールで運転され、側精留
塔５２は、その頂部で、圧力ほぼ１．２バールで運転さ
れ、さらなる精留塔２４は、その頂部で、圧力ほぼ２．
９バールで運転される。
【００３８】さて、添付の図面の図２を参照すると、図
１に示したプラントの一部に使用される空気流が形成さ
れる空気分離プラントのもう１つの部分が図示されてい
る。図２を参照すると、空気流は、第１のコンプレッサ
１００で圧縮される。コンプレッサ１００は、圧縮され
た空気より圧縮熱を取り除くためのそれに付随する水冷
却器（図示せず）を有する。コンプレッサ１００の下流
域で、空気流は、それより水蒸気と二酸化炭素とを取り
除くために有効な精製ユニット１０２を通る。ユニット
１０２には、水蒸気と二酸化炭素とのこの除去を行うた
めに、吸着床（図示せず）を使用する。床は、１つ以上
の床が圧縮された空気流を精製する間に、残りが、例え
ば、高温窒素流によってパージされることによって再生
できるように、もう１列の床と切り離して運転される。
このような精製ユニットおよびそれらの運転は、当分野
で周知であり、さらに説明する必要はない。
【００３９】精製された空気流は、２つの支流に分割さ
れる。精製された空気の第１の支流は、主熱交換器１０
４を介して、その暖かい端１０６からその冷たい端１０
８に流れ、ほぼその露点まで冷却される。生成した冷却
空気流は、図１に図示されているプラントのその部分の
導入口２を介してより高圧の精留塔４に導入される第１
の空気流の一部を形成する。
【００４０】再度、図２を参照すると、精製され、圧縮
された空気流の第２の支流は、圧縮熱を取り除くための
それに付随した水冷却器を有するコンプレッサ１１０で
さらに圧縮される。さらに圧縮された空気流は、２つの
部分に分割される。その１つの部分は、主熱交換器１０
４を、その暖かい端１０６からその中間領域まで通るこ
とによって冷却され、それより取り出される。この冷却
され、さらに圧縮された空気流は、膨張タービン１１２
の仕事達成で膨張され、図１に図示されているプラント
のその部分で、導入口５８を介して、より低圧の精留塔
６に導入される第５の空気流を形成する。再度、図２を
参照すると、コンプレッサ１１０より採取される圧縮さ
れた空気流の第２の部分は、さらに、圧縮熱を取り除く
ためにそれに付随した水冷却器を有するコンプレッサ１
１４で圧縮される。このさらに圧縮された空気流は、そ
れ自体、２つの支流に分割される。１つの支流は、主熱
交換器１０４をその暖かい端１０６から冷たい端１０８
へと流れる。生成するさらに圧縮された空気流は、絞り
弁１１６を通り、生成した液体空気流は、図面の図１を
参照して記載した、第２、第３および第４の空気流を形
成するために使用される。
【００４１】再度、図２を参照すると、コンプレッサ１
１４でさらに圧縮された空気の第２の支流は、第２の膨
張タービン１１８で膨張される。生成する膨張された空
気流は、その中間熱交換領域で主熱交換器１０４に導入
され、それより、熱交換器１０４の冷たい端１０８に流
入する。生成した空気流は、図１を参照して記載した、
第１の空気流の残りを形成する。
【００４２】図１に図示されているプラントのその部分
でポンプ６４によって加圧された液体酸素流は、空気流
に対して向流で主熱交換器１０４を介して流れ、空気流
との間接熱交換によって気化される。また、窒素製品流
は、図１に図示されているプラントのその部分の熱交換
器１８より採取され、熱交換器１０４を通り、空気流と
向流熱交換することによって周囲温度に暖められる。
【００４３】図３は、図１に図示されているより低圧の
精留塔６の運転を例示するマックカーベ−チーレの線図
である。この例において、それぞれの精留塔が運転され
る圧力は、図１を参照して上記した通りである。第３お
よび第４の空気流は、供給されていない。第１の空気流
の流速対第２の空気流の流速の比は、１．７：１であ
る。
【００４４】図４は、匹敵する従来のプラントのより低
圧な精留塔の運転を示すマックカーベ−チーレの線図で
ある。従来のプラントにおける第１の空気流の流速対第
２の空気流の流速の比は、図３によって示されているプ
ラントのそれと同一である。従来のプラントにおいて、
さらなる精留塔２４は、使用されておらず、酸素富化液
体空気の一部がアルゴン塔を凝縮するために使用され
る。生成する気化された酸素富化液体空気は、より低圧
の精留塔に供給される。側精留塔の運転は、図４に図示
したマックカーベ−チーレの操作線をより低圧の精留塔
の部分ＡＢの平衡線より比較的離れさせる（すなわち、
アルゴン富化酸素蒸気が取り出される点Ａから酸素富化
蒸気が導入される点Ｂに延びる部分）。同様に、図４の
操作線は、点Ａの下方において、点Ａの上方と同じく、
平衡線から比較的離れている。
【００４５】さて、図３を参照すると、コンデンサ３０
よりのより低圧の精留塔６への凝縮された酸素枯渇蒸気
の一部の通過は、精留塔６の対応する部分ＡＢにおいて
還流比を増大させる。その結果、図３の線ＡＢは、図４
のそれよりも平衡線により近くなる。また、点Ａより下
方の操作線の部分は、同様に、平衡線により近く移動す
る。その結果、図４に示したより低圧の精留塔における
よりもその運転を図３に示したタワー圧力精留塔の部分
ＡＢにおいて、数個多い理論プレートを使用することが
望ましい。同様に、その運転を図３に示した精留塔の点
Ａの下方の部分に数個多い理論プレートを使用すること
も望ましい。また、２つの線図より、図３に基づく方法
は、より低圧の精留塔の頂部部分において、さらに好ま
しい還流比を有することも注目に値する。還流条件を高
めると、アルゴンおよび酸素の回収率を高めるか、また
は、電力を節約し、あるいは、この双方の利点の組み合
わせを可能とする。
【００４６】典型的には、アルゴン回収率は、１０％よ
り多く、例えば、８０％〜９０％も改良される。利点が
電力節約である場合には、導入口５８を介してより低圧
の精留塔６に導入される供給空気の量比は、約６％増大
し、主空気コンプレッサによって消費される電力の約
４．５％が節約される。
【００４７】一般に、本発明の方法に従う方法によって
可能な最大の利点は、コンデンサ−再沸騰器８が順流再
沸騰種であるよりもむしろ熱サイホン種である時に、ま
た、アルゴン塔に対する導入口での圧力がアルゴン富化
酸素蒸気がより低圧の精留塔より採取される圧力と同等
かまたは高い時に、達成される。
【００４８】図１および図２に図示したプラントにつ
き、以下に記載するように、種々の変形および変更をな
すことができる。好ましくは、膨張タービン１１８に供
給される空気は、この空気が周囲温度以下でタービン１
１８に入るように主熱交換器１０４で予備冷却される。
プラントの全酸素製品は、この場合、加圧ポンプではな
い、ポンプ６４によって取り出すことができ、亜冷却さ
れ、貯蔵タンク（図示せず）に供給される。ガス状の酸
素製品は、液体酸素貯蔵タンクより１つ以上の流れを取
り出し、その流れを加圧し、その流れを主熱交換器で気
化することによって形成される。例えば、第１のガス状
の酸素製品は、圧力１０〜１５バールの範囲内で製造さ
れ、第２の酸素製品は、圧力３５〜４０バールの範囲内
で製造される。したがって、２つの空気流は、異なる圧
力で液化され、その圧力は、主熱交換器１０４を効率よ
く運転できるように選択される。液体空気の全流れは、
より高圧の精留塔４に供給され、液体空気と同一組成の
液体流は、より高圧の精留塔４の同レベルより取り出さ
れる。この液体流の一部は、より低圧の精留塔６に供給
される。残りは、主熱交換器１０４とは別に再沸騰器
（図示せず）で亜冷却される液体酸素との間接熱交換に
よって一部気化させることができる。生成した液体およ
び蒸気状の空気は、より低圧の精留塔６へと通る。アル
ゴン回収率を最大とするためには、第５空気流は、使用
する必要がなく、したがって、より低圧の精留塔６への
導入口５８は省略することができる。その結果、両膨張
タービンは、第１の空気流と同一の圧力で膨張空気流を
生ずるように配置され、これら膨張空気流は、ともに、
より高圧の精留塔４への導入口２の直上流域で第１の空
気流と混合される。また、より高圧の精留塔４に供給さ
れる若干もしくは全ての液体空気は、弁１１６を通して
膨張させる代わりに、それに付随するオイルブレーキ
（図示せず）を有することもできるさらなる膨張タービ
ン（図示せず）で膨張させることもできる。さらに、液
体酸素貯蔵タンク（図示せず）から液体製品を種々の速
度で採取できるように、プラントは、主熱交換器１０４
を介して、コンプレッサ１１０の導入口に選択された速
度で膨張空気流の一方または双方の一部または全部を戻
すための設備を有することもできる。このために、弁
（図示せず）が設けられ、弁は、より高圧の精留塔４に
導入されるタービン膨張空気の量比とコンプレッサ１１
０の導入口に戻されるその量比とを選択するために操作
することができる。さらに、再沸騰器２２は、図面の図
５に図示したように、精留塔２４の水溜め内に位置決め
することもできる。図５に図示したように、酸素富化流
体流は、弁２０より直接さらなる精留塔２４の導入口２
６へと流れる。
【００４９】図６において、側精留塔５２が２つのパキ
ング７４部分を有し、再沸騰器２２を加熱するための流
れがこの２つの部分の間の塔５２の中間領域より導出口
２００を介して採取される変形例が図示されている。流
れは、酸素富化液体を沸騰させる再沸騰器２２内での間
接熱交換によって凝縮される。生成する凝縮物は、導出
口２００とほぼ同レベルの導入口２０２を介して側蒸留
塔５２に戻される。
【００５０】図５および図６に図示した塔配置は、典型
的には、図１に図示したものと本質的に同じ利点を提供
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気分離プラントの一部を形成する精留塔の配
置の概略工程系統図である。
【図２】図１に示した空気分離プラントのその部分への
供給流を生じさせるための熱交換器および付随装置の概
略工程系統図である。
【図３】本発明に従う方法の一例におけるより低圧の精
留塔の運転を示すマックカーベ−チーレの概略線図であ
る。
【図４】匹敵する従来のプラントにおけるより低圧の精
留塔の運転を示すマックカーベ−チーレの同概略線図で
ある。
【図５】空気分離プラントの一部を形成する精留塔の別
の配置の概略工程系統図である。
【図６】空気分離プラントの一部を形成する精留塔のさ
らに別の配置の概略工程系統図である。
【符号の説明】
４ より高圧の精留塔 ６ より低圧の精留塔 １０ 二段精留塔 １６，３８ 導出口 １８ 熱交換器 ２２ 再沸騰機 ２４ さらなる精留塔 ３０ コンデンサ ４２，４６ 導入口 ５２ 側精留塔 ７０ 中間導出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール・ヒギンボサム イギリス国サリー ジーユー１・３キュー ジー，ギルドフォード，アディソン・ロー ド 14

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮された空気流を酸素富化画分と窒素
    富化画分とに分離するためのより高圧の精留塔とより低
    圧の精留塔とを含む二段精留塔と、より低圧の精留塔の
    中間導出口より取り出されるアルゴン富化酸素蒸気流か
    らアルゴン画分を分離するための側精留塔とを使用し、
    酸素富化液体空気流をより高圧の精留塔から採取し、蒸
    気状の酸素富化空気流を前記中間導出口の上方の導入口
    を介してより低圧の精留塔に導入することを含む空気分
    離方法において、前記酸素富化液体空気流の少なくとも
    一部をより高圧の精留塔の底部の圧力とより低圧の精留
    塔に対する前記導入口の圧力との間の圧力で部分再沸騰
    および分離し、それによって、さらに酸素の富化された
    液体空気流および酸素の枯渇された蒸気とを形成し、前
    記中間導出口から前記導入口に延びるより低圧の精留塔
    の部分から取り出される蒸気流との間接交換によって前
    記部分再沸騰を行い、前記蒸気状の酸素富化空気流の一
    部または全部を形成するように、さらに富化された液体
    の少なくとも１つの流れを気化させ、酸素枯渇蒸気流を
    凝縮させ、凝縮された酸素枯渇蒸気の少なくとも一部を
    より低圧の精留塔に導入するか、または、製品として採
    取することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 圧縮された空気流を酸素富化画分と窒素
    富化画分とに分離するためのより高圧の精留塔とより低
    圧の精留塔とを含む二段精留塔と、より低圧の精留塔の
    中間導出口より取り出されるアルゴン富化酸素蒸気流か
    らアルゴン画分を分離するための側精留塔とを使用し、
    酸素富化液体空気流をより高圧の精留塔から採取し、蒸
    気状の酸素富化空気流を前記中間導出口の上方の導入口
    を介してより低圧の精留塔に導入することを含む空気分
    離方法において、前記酸素富化液体空気流の少なくとも
    一部をより高圧の精留塔の底部の圧力とより低圧の精留
    塔に対する前記導入口の圧力との間の圧力で部分再沸騰
    および分離し、それによって、さらに酸素の富化された
    液体空気流および酸素の枯渇された蒸気を形成し、前記
    側精留塔の中間領域より取り出された蒸気流との間接交
    換によって前記部分再沸騰を行い、前記蒸気状の酸素富
    化空気流の一部または全部を形成するように、さらに富
    化された液体の少なくとも１つの流れを気化させ、酸素
    枯渇蒸気流を凝縮させ、凝縮された酸素枯渇蒸気の少な
    くとも一部をより低圧の精留塔に導入するか、または、
    製品として採取することを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 酸素富化液体空気流が、さらに富化され
    た液体の酸素枯渇蒸気からの分離が行われる容器の上流
    で部分再沸騰される、請求項１または請求項２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 部分再沸騰された酸素富化液体空気流の
    分離が相分離である、請求項１または請求項２に記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 部分再沸騰された酸素富化液体空気流が
    精留によって分離され、酸素枯渇蒸気が窒素である、請
    求項１または請求項２に記載の方法。
  6. 【請求項６】 さらに富化された液体流が圧力低下さ
    れ、その蒸気を凝縮し、前記蒸気状の酸素富化空気流の
    少なくとも一部を形成するために、酸素枯渇蒸気と間接
    熱交換される、請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 圧縮された空気流を酸素富化画分と窒素
    富化画分とに分離するためのより高圧の精留塔とより低
    圧の精留塔とを含む二段精留塔と、より低圧の精留塔の
    中間導出口より取り出されるアルゴン富化酸素蒸気流を
    分離するための側精留塔とを含み、より高圧の精留塔が
    酸素富化液体空気流のための導出口を有し、より低圧の
    精留塔が前記中間導出口の上方に酸素富化蒸気状の空気
    流のための導入口を有する空気分離プラントにおいて、
    該プラントが、追加的に、部分再沸騰するための再沸騰
    器；前記酸素富化液体空気流の少なくとも一部をより高
    圧の精留塔の底部の圧力とより低圧の精留塔に対する前
    記導入口の圧力との間の圧力で分離し、それによって、
    使用の際、さらに酸素の富化された液体空気流および酸
    素の枯渇された蒸気を形成するための容器；より低圧の
    精留塔への蒸気状の酸素富化空気供給物の一部または全
    部を形成するために、さらに富化された液体空気流を気
    化させるための熱交換器；および、より低圧の精留塔へ
    のさらなる導入口または生成物収集容器と連通する凝縮
    物のための導出口を有する、酸素枯渇蒸気流を凝縮する
    ためのコンデンサを含み、前記再沸騰器が前記中間導入
    口よりアルゴン富化酸素蒸気のための前記導出口に延び
    るより低圧の精留塔部分からの導出口と連通する熱交換
    路を有することを特徴とするプラント。
  8. 【請求項８】 圧縮された空気流を酸素富化画分と窒素
    富化画分とに分離するためのより高圧の精留塔とより低
    圧の精留塔とを含む二段精留塔と、より低圧の精留塔の
    中間導出口より取り出されるアルゴン富化酸素蒸気流を
    分離するための側精留塔とを含み、より高圧の精留塔が
    酸素富化液体空気流のための導出口を有し、より低圧の
    精留塔が前記中間導出口の上方に酸素富化蒸気状の空気
    流のための導入口を有する空気分離プラントにおいて、
    該プラントが、追加的に、部分再沸騰するための再沸騰
    器；前記酸素富化液体空気流の少なくとも一部をより高
    圧の精留塔の底部の圧力とより低圧の精留塔に対する前
    記導入口の圧力との間の圧力で分離し、それによって、
    使用の際、さらに酸素の富化された液体空気流および酸
    素の枯渇された蒸気を形成するための容器；より低圧の
    精留塔への蒸気状の酸素富化空気供給物の一部または全
    部を形成するために、さらに富化された液体空気流を気
    化させるための熱交換器；および、より低圧の精留塔へ
    のさらなる導入口または生成物収集容器と連通する凝縮
    物のための導出口を有する、酸素枯渇蒸気流を凝縮する
    ためのコンデンサを含み、前記再沸騰器が側精留塔の中
    間領域よりの導出口と連通する熱交換路を有することを
    特徴とするプラント。
  9. 【請求項９】 再沸騰器の前記熱交換路が、また、それ
    より前記熱交換路と連通する導出口に導くそれと同じ位
    置への導入口と連通する、請求項７または請求項８に記
    載の空気分離プラント。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001349669A (ja) * 2000-04-04 2001-12-21 L'air Liquide 低温蒸留による酸素富化流体の製造方法および装置

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9618576D0 (en) * 1996-09-05 1996-10-16 Boc Group Plc Air separation
GB9618577D0 (en) * 1996-09-05 1996-10-16 Boc Group Plc Air separation
GB9619687D0 (en) * 1996-09-20 1996-11-06 Boc Group Plc Air separation
GB9619718D0 (en) * 1996-09-20 1996-11-06 Boc Group Plc Air separation
GB9619717D0 (en) * 1996-09-20 1996-11-06 Boc Group Plc Air separation
GB9724787D0 (en) * 1997-11-24 1998-01-21 Boc Group Plc Production of nitrogen
EP1008581B1 (en) 1998-12-10 2004-04-21 Mitsubishi Chemical Corporation Process for producing aldehyde
US6641633B2 (en) 2001-04-23 2003-11-04 Julian L. Witengier Gas/liquid separator for a pneumatic line
US8640496B2 (en) * 2008-08-21 2014-02-04 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for separating air
US20130000351A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Air Liquide Process & Construction, Inc. Production Of High-Pressure Gaseous Nitrogen
US9097459B2 (en) 2011-08-17 2015-08-04 Air Liquide Process & Construction, Inc. Production of high-pressure gaseous nitrogen
CN105910387B (zh) * 2016-05-16 2018-03-27 中国石油工程建设有限公司 一种从焦炉煤气制lng中回收冷量的工艺装置及方法
CN111322674B (zh) * 2018-12-17 2021-10-08 苏州三星电子有限公司 一种富氧冷凝器及空调器
CN114041034B (zh) * 2019-07-10 2023-07-21 大阳日酸株式会社 空气分离装置及空气分离方法
FR3110685B1 (fr) * 2020-05-20 2022-12-23 Air Liquide Procédé et appareil de séparation d’air par distillation cryogénique
US20240035745A1 (en) 2022-07-28 2024-02-01 Neil M. Prosser System and method for cryogenic air separation using four distillation columns including an intermediate pressure column
US20240035741A1 (en) 2022-07-28 2024-02-01 Neil M. Prosser Air separation unit and method for cryogenic separation of air using a distillation column system including an intermediate pressure kettle column
US11959701B2 (en) 2022-07-28 2024-04-16 Praxair Technology, Inc. Air separation unit and method for production of high purity nitrogen product using a distillation column system with an intermediate pressure kettle column
US20240035744A1 (en) 2022-07-28 2024-02-01 Neil M. Prosser Air separation unit and method for production of nitrogen and argon using a distillation column system with an intermediate pressure kettle column

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533375A (en) * 1983-08-12 1985-08-06 Erickson Donald C Cryogenic air separation with cold argon recycle
US4817394A (en) * 1988-02-02 1989-04-04 Erickson Donald C Optimized intermediate height reflux for multipressure air distillation
US4842625A (en) * 1988-04-29 1989-06-27 Air Products And Chemicals, Inc. Control method to maximize argon recovery from cryogenic air separation units
DE3840506A1 (de) * 1988-12-01 1990-06-07 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zur luftzerlegung
FR2650378A1 (fr) * 1989-07-28 1991-02-01 Air Liquide Installation de distillation d'air produisant de l'argon
US5245831A (en) * 1992-02-13 1993-09-21 Air Products And Chemicals, Inc. Single heat pump cycle for increased argon recovery
US5425241A (en) * 1994-05-10 1995-06-20 Air Products And Chemicals, Inc. Process for the cryogenic distillation of an air feed to produce an ultra-high purity oxygen product
GB9412182D0 (en) * 1994-06-17 1994-08-10 Boc Group Plc Air separation
GB9414939D0 (en) * 1994-07-25 1994-09-14 Boc Group Plc Air separation
GB9414938D0 (en) * 1994-07-25 1994-09-14 Boc Group Plc Air separation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001349669A (ja) * 2000-04-04 2001-12-21 L'air Liquide 低温蒸留による酸素富化流体の製造方法および装置

Also Published As

Publication number Publication date
PL183332B1 (pl) 2002-06-28
ZA962183B (en) 1997-02-24
MY113439A (en) 2002-02-28
SG75094A1 (en) 2000-09-19
CN1091867C (zh) 2002-10-02
ATE228636T1 (de) 2002-12-15
CN1172941A (zh) 1998-02-11
EP0733869A3 (en) 1997-05-02
AU694000B2 (en) 1998-07-09
GB9505645D0 (en) 1995-05-10
NO961141L (no) 1996-09-23
DE69624962D1 (de) 2003-01-09
EP0733869B1 (en) 2002-11-27
EP0733869A2 (en) 1996-09-25
NO961141D0 (no) 1996-03-20
US5657644A (en) 1997-08-19
AU4812596A (en) 1996-10-03
PL313370A1 (en) 1996-09-30
EP1243883A1 (en) 2002-09-25

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